CN113445505B - 用于海洋风电单桩基础施工的抱桩器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于海洋风电单桩基础施工的抱桩器，包括：上下两个抱桩臂组件，该抱桩臂组件包括两个端部铰接的抱桩臂；第一驱动装置，设置于抱桩臂上，在钢桩被所述抱桩臂夹持后，该第一驱动装置分别对应驱动迫紧板组相向运动形成平衡的夹持作用力，以使钢桩紧固；防脱板，受安装在抱桩臂外壁的第二驱动装置驱动；当所述迫紧板组的端部与迫紧槽的边相吻合后，所述第二驱动装置驱动防脱板的端部逐渐插入到迫紧槽内，以使所述钢桩与抱桩臂之间在除了平衡的夹持作用力之外增加摩擦力。本发明，可以使抱桩器保持很好的夹持力，使钢桩更加稳固，避免脱落，而且分布对称的摩擦力，可以降低钢桩被夹持合紧损坏趋势风险。

Description

用于海洋风电单桩基础施工的抱桩器

技术领域

本发明涉及抱桩器技术领域，具体为一种用于海洋风电单桩基础施工的抱桩器。

背景技术

海洋风电单桩基础抱桩器是一种用于在进行打桩作业时，装夹海洋风电单桩基础的装置。常见的抱桩装置主要包括抱桩组件和基座，抱桩组件通过基座固定安装在海洋平台上。在进行打桩作业时，通过抱桩组件的开闭，实现了对桩柱的装夹定位。现有技术中，在使用抱桩组件将桩柱抱住后，由于抱桩臂与钢桩结构的原因，在出现外力因素作用下如：长期悬吊或增加了重力导致夹持出现松动，此时只能继续加紧，而无法在抱桩臂与钢桩之间保持相对固定通过增加应力，从而增大夹持臂与钢桩之间的摩擦力，从而使钢桩固定，而继续加紧可能出现的问题有：如钢桩直径与抱桩臂拢合后内径一致时，到达抱桩臂拢合的程度后依然无法紧固，将产生夹持失败的风险，二是由于通过不断采用抱桩臂拢合夹持，可能会导致增加钢桩被夹持损坏趋势风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于海洋风电单桩基础施工的抱桩器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于海洋风电单桩基础施工的抱桩器，包括：

上下两个抱桩臂组件，该抱桩臂组件包括两个端部铰接的抱桩臂；

还包括：

至少一对中心对称的迫紧板组，设置于抱桩臂内；

第一驱动装置，设置于抱桩臂上，在钢桩被所述抱桩臂夹持后，该第一驱动装置分别对应驱动迫紧板组相向运动形成平衡的夹持作用力，以使钢桩紧固；

至少一对中心对称的迫紧槽，设置在所述抱桩臂内壁，当所述迫紧板组对钢桩紧固时，迫紧板组的端部与迫紧槽的边相吻合；

防脱板，受安装在抱桩臂外壁的第二驱动装置驱动；

当所述迫紧板组的端部与迫紧槽的边相吻合后，所述第二驱动装置驱动防脱板的端部逐渐插入到迫紧槽内，以使所述钢桩与抱桩臂之间在除了平衡的夹持作用力之外增加摩擦力。

优选的，每个迫紧板组包括两个迫紧板，每个迫紧板通过连接杆插接到套筒内，该套筒安装在抱桩臂内壁，所述第一驱动装置通过传动件使两个迫紧板以连接杆在套筒上同步伸缩联动。

优选的，所述传动件包括相互啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮，其中所述第一锥齿轮和第二锥齿轮套在传动轴上，所述第一驱动装置驱动其中的一个传动轴转动，所述第二锥齿轮安装在套筒的端部，所述连接杆套在第二锥齿轮上，且与第二锥齿轮联动，两个传动轴之间连接有传动连接件。

优选的，所述第二锥齿轮轴孔具有内螺纹，所述连接杆上具有外螺纹，所述第二锥齿轮与连接杆之间为螺纹联动，所述套筒通过加强块安装在抱桩臂内壁，每个传动轴上套装有上下两个传动轮。

优选的，所述连接杆上具有失动区，该失动区位于靠近套筒的连接杆端部，位于套筒的连接杆端部安装有限位块，所述限位块上安装有吊耳。

优选的，所述第二驱动装置驱动支臂，所述防脱板安装到支臂上。

优选的，所述防脱板呈楔形，与迫紧槽形状相匹配，所述迫紧板的端面为斜面与防脱板斜面相匹配，所述抱桩臂内壁开设有用于安装套筒、传动件、连接杆以及迫紧板的安装槽。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明，通过第三驱动装置驱动两个抱桩臂打开，然后闭合抱桩臂将钢桩夹持，接着通过第三驱动装置分别对应驱动迫紧板组，相向运动形成平衡的夹持作用力，以使钢桩紧固，再通过第二驱动装置驱动防脱板的端部逐渐插入到迫紧槽内，以使钢桩与抱桩臂之间在除了平衡的夹持作用力之外增加摩擦力，使得钢桩可以被牢固的夹持在抱桩臂之间，当抱桩臂需要对夹持的钢桩松开时，第三驱动装置驱动抱桩臂打开，然后将迫紧板组以及防脱板归位即可。

本发明，可以钢桩与抱桩臂之间在除了平衡的夹持作用力之外增加摩擦力，使得钢桩可以被牢固的夹持在抱桩臂之间，可以在抱桩臂夹住钢桩后，二者保持相对不动的情况，可以通过防脱板来进一步增加二者之间的摩擦力，由于采用均匀间隔分布式增加摩擦力，结构相对简单，在降低整体抱桩器重量的基础上，可以使抱桩器保持很好的夹持力，使钢桩更加稳固，避免脱落，而且分布对称的摩擦力，可以降低钢桩被夹持合紧损坏趋势风险。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明图1的右视示意图；

图3为本发明迫紧板组未对钢桩圆周表面施力示意图；

图4为本发明图3中迫紧板组对钢桩圆周表面施力示意图；

图5为本发明两个抱桩臂打开示意图；

图6为本发明图5中A处放大示意图；

图7为本发明连接杆之间同步联动示意图；

图8为本发明两个抱桩臂闭合后示意图；

图9为本发明防脱板插入到迫紧槽内时二者配合示意图；

图10为本发明防脱板插入到迫紧槽内时俯视示意图。

图中：1抱桩臂、2基座、3第三驱动装置、4钢桩、5第一驱动装置、6第二驱动装置、7支臂、8铰轴、9套筒、10连接杆、11传动连接件、12加强块、13迫紧板组、14外螺纹、15失动区、16限位块、17吊耳、18第一锥齿轮、19第二锥齿轮、20传动轴、21传动轮、22防脱板、23迫紧槽、24安装槽、25迫紧板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

请参阅图1至图10，本发明提供一种技术方案：

一种用于海洋风电单桩基础施工的抱桩器，包括：

上下两个抱桩臂组件，该抱桩臂组件包括两个端部铰接的抱桩臂1；

还包括：

至少一对中心对称的迫紧板组13，设置于抱桩臂1内；

第一驱动装置5，设置于抱桩臂1上，在钢桩4被所述抱桩臂1夹持后，该第一驱动装置5分别对应驱动迫紧板组13相向运动形成平衡的夹持作用力，以使钢桩4紧固；

至少一对中心对称的迫紧槽23，设置在所述抱桩臂1内壁，当所述迫紧板组13对钢桩4紧固时，迫紧板组13的端部与迫紧槽23的边相吻合；

防脱板22，受安装在抱桩臂1外壁的第二驱动装置6驱动；

当所述迫紧板组13的端部与迫紧槽23的边相吻合后，所述第二驱动装置6驱动防脱板22的端部逐渐插入到迫紧槽23内，以使所述钢桩4与抱桩臂1之间在除了平衡的夹持作用力之外增加摩擦力。

具体的，每个迫紧板组13包括两个迫紧板25，每个迫紧板25通过连接杆10插接到套筒9内，该套筒9安装在抱桩臂1内壁，所述第一驱动装置5通过传动件使两个迫紧板25以连接杆10在套筒9上同步伸缩联动。

如图3-4所示，本发明中，在钢桩4被两个抱桩臂1夹住时，迫紧板组13未与钢桩4接触，此时迫紧板组13与钢桩4之间具有一定的间距，钢桩4被夹紧后，通过对应的第一驱动装置5驱动传动件，然后使连接杆10转动从而驱动迫紧板25运动从而可以对钢桩4外表面施以夹持作用力，以使钢桩4紧固。而每个迫紧板组13包括两个迫紧板25，在将钢桩4紧固后，采用两个迫紧板25的板面与钢桩4外表面相切的方式，可以增加夹持力，使钢桩4可以被抱桩臂1夹紧，避免向下脱落。而且两个迫紧板25构成“人”字形，也可以增加钢桩4在水平方向的稳定性，使得整个抱桩器也更加稳固。本实施例中，如图4所示，可以采用4个迫紧板组13，一共包含8个迫紧板25，在迫紧板25对钢桩4夹紧时，构成一个八角形，八角形外切于钢桩4。因为八角形可以保证在最优的结构下，可以产生较好的夹持作用力。

具体的，所述传动件包括相互啮合的第一锥齿轮18和第二锥齿轮19，其中所述第一锥齿轮18和第二锥齿轮19套在传动轴20上，所述第一驱动装置5驱动其中的一个传动轴20转动，所述第二锥齿轮19安装在套筒9的端部，所述连接杆10套在第二锥齿轮19上，且与第二锥齿轮19联动，两个传动轴20之间连接有传动连接件11。所述第二锥齿轮19轴孔具有内螺纹，所述连接杆10上具有外螺纹14，所述第二锥齿轮19与连接杆10之间为螺纹联动，所述套筒9通过加强块12安装在抱桩臂1内壁，每个传动轴20上套装有上下两个传动轮21。

如图6-7所示，本发明中，如上述可以，可以有2个传动轴20，也可以有4个传动轴20。传动轴20之间同步联动采用的是第一驱动装置5驱动其中的一个传动轴20，然后该传动轴20对应的传动轮21转动，通过传动连接件11，如链条、皮带等，可以驱动相邻的传动轴20，然后该传动轴20对应的第一锥齿轮18和第二锥齿轮19配合，从而可以实现连接杆10之间的同步联动，同步靠近钢桩4对钢桩4施力夹紧，或者从钢桩4上接触脱离。这样可以保证迫紧板25可以同时对钢桩4施以作用力。

本发明中，在通过第一锥齿轮18对第二锥齿轮19啮合传动时，由于在该第二锥齿轮19轴孔内设有内螺纹，而在连接杆10上具有外螺纹14，二者是螺纹传动，所以随着第二锥齿轮19的转动，可以驱动连接杆10相对于套筒9运动。而为了避免因连接杆10的伸缩运动从而影响套筒9的稳固性，通过在套筒9的端部安装加强块12，然后再安装到抱桩臂1内壁，以进一步加强套筒9的稳固性。

具体的，所述连接杆10上具有失动区15，该失动区15位于靠近套筒9的连接杆10端部，位于套筒9的连接杆10端部安装有限位块16，所述限位块16上安装有吊耳17。

如图6所示，本发明中，考虑到对迫紧板25及其对所夹的钢桩4保护的目的，在连接杆10上设有失动区15，这样当第二锥齿轮19将连接杆10驱动到失动区15时，连接杆10将无法进一步伸缩。而且还通过设置限位块16，可以避免连接杆10与套筒9脱离，可以保障螺纹连传动。而且可考虑到在第二锥齿轮19与失动区15相对时，第一驱动装置5反向驱动无法通过螺纹传动将连接杆10及迫紧板25牵回的问题，从而在限位块16的端部设置了吊耳17，通过在吊耳17上连接拉绳或拉杆，该拉绳或拉杆的另一端外露于抱桩臂1预留的通道（未示出），然后通过牵拉，从而可以使第二锥齿轮19轴孔内的内螺纹与连接杆10上具有外螺纹14重新回到螺纹传动的状态，这样即可使连接杆10及其迫紧板25归位。

具体的，所述第二驱动装置6驱动支臂7，所述防脱板22安装到支臂7上。所述防脱板22呈楔形，与迫紧槽23形状相匹配，所述迫紧板25的端面为斜面与防脱板22斜面相匹配，所述抱桩臂1内壁开设有用于安装套筒9、传动件、连接杆10以及迫紧板25的安装槽24。

如图8-9所示，本发明中，在通过上述迫紧板组13对钢桩4紧固后，迫紧板组13的端部与迫紧槽23的边相吻合，然后通过第二驱动装置6驱动防脱板22的端部逐渐插入到迫紧槽23内，以使钢桩4与抱桩臂1之间在除了平衡的夹持作用力之外增加摩擦力。而由于防脱板22与迫紧槽23形状相匹配，呈楔形，与钢桩4相对的面倾斜，这样随着防脱板22逐渐插入到迫紧槽23内，可以产生摩擦力，而且随着防脱板22深入摩擦力增大。这样设置的目的一是可以钢桩4与抱桩臂1之间在除了平衡的夹持作用力之外增加摩擦力，使得钢桩4可以被牢固的夹持在抱桩臂1之间，二是可以在抱桩臂1夹住钢桩4后，二者保持相对不动的情况，可以通过防脱板22来进一步增加二者之间的摩擦力，三是由于采用均匀间隔分布式增加摩擦力，结构相对简单，在降低整体抱桩器重量的基础上，可以使抱桩器保持很好的夹持力，使钢桩4更加稳固，避免脱落，而且分布对称的摩擦力，可以降低钢桩4被夹持合紧损坏趋势风险。

如图10所示，本发明中，两个第一驱动装置5在两个抱桩臂1闭合后分布呈中心对称，这样其驱动传动轴20（或传动连接件11）力的方向如图中箭头A和箭头B所示，这样迫紧板组13在沿同一水平面钢桩4的圆周表面产生的作用力可以保持一个平衡，这样可以使钢桩4能够被牢固的夹持。而防脱板22与迫紧槽23配合产生的作用力F和F’能够进一步紧固被抱桩臂1闭合夹持的钢桩4紧固。

本发明中，两个抱桩臂1通过铰（销）轴8铰接到一起，然后安装在基座2上，然后基座2上安装有第三驱动装置3，通过第三驱动装置3可以对两个抱桩臂1同步打开或闭合。当抱桩臂1需要对夹持的钢桩4松开时，第三驱动装置3驱动抱桩臂1打开，然后将迫紧板组13以及防脱板22归位即可。本实施例中，第一驱动装置5可采用步进电机、第二驱动装置6和第三驱动装置3可采用液压设备驱动，此处不做限制。

本发明的工作流程简述如下：

通过第三驱动装置3驱动两个抱桩臂1打开，然后闭合抱桩臂1将钢桩4夹持，接着通过第一驱动装置5分别对应驱动迫紧板组13，相向运动形成平衡的夹持作用力，以使钢桩4紧固，再通过第二驱动装置6驱动防脱板22的端部逐渐插入到迫紧槽23内，以使钢桩4与抱桩臂1之间在除了平衡的夹持作用力之外增加摩擦力，使得钢桩4可以被牢固的夹持在抱桩臂1之间，当抱桩臂1需要对夹持的钢桩4松开时，第三驱动装置3驱动抱桩臂1打开，然后将迫紧板组13以及防脱板22归位即可。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种用于海洋风电单桩基础施工的抱桩器，包括：

上下两个抱桩臂组件，该抱桩臂组件包括两个端部铰接的抱桩臂（1）；

其特征在于，还包括：

至少一对中心对称的迫紧板组（13），设置于抱桩臂（1）内；

第一驱动装置（5），设置于抱桩臂（1）上，在钢桩（4）被所述抱桩臂（1）夹持后，该第一驱动装置（5）分别对应驱动迫紧板组（13）相向运动形成平衡的夹持作用力，以使钢桩（4）紧固；

至少一对中心对称的迫紧槽（23），设置在所述抱桩臂（1）内壁，当所述迫紧板组（13）对钢桩（4）紧固时，迫紧板组（13）的端部与迫紧槽（23）的边相吻合；

防脱板（22），受安装在抱桩臂（1）外壁的第二驱动装置（6）驱动；

当所述迫紧板组（13）的端部与迫紧槽（23）的边相吻合后，所述第二驱动装置（6）驱动防脱板（22）的端部逐渐插入到迫紧槽（23）内，以使所述钢桩（4）与抱桩臂（1）之间在除了平衡的夹持作用力之外增加摩擦力；

所述第一驱动装置（5）通过传动件使两个迫紧板（25）以连接杆（10）在套筒（9）上同步伸缩联动；

所述传动件包括相互啮合的第一锥齿轮（18）和第二锥齿轮（19），其中所述第一锥齿轮（18）和第二锥齿轮（19）套在传动轴（20）上，所述第一驱动装置（5）驱动其中的一个传动轴（20）转动，所述第二锥齿轮（19）安装在套筒（9）的端部，所述连接杆（10）套在第二锥齿轮（19）上，且与第二锥齿轮（19）联动，两个传动轴（20）之间连接有传动连接件（11）。

2.根据权利要求1所述的一种用于海洋风电单桩基础施工的抱桩器，其特征在于，每个迫紧板组（13）包括两个迫紧板（25），每个迫紧板（25）通过连接杆（10）插接到套筒（9）内，该套筒（9）安装在抱桩臂（1）内壁。

3.根据权利要求1所述的一种用于海洋风电单桩基础施工的抱桩器，其特征在于，所述第二锥齿轮（19）轴孔具有内螺纹，所述连接杆（10）上具有外螺纹（14），所述第二锥齿轮（19）与连接杆（10）之间为螺纹联动，所述套筒（9）通过加强块（12）安装在抱桩臂（1）内壁，每个传动轴（20）上套装有上下两个传动轮（21）。

4.根据权利要求3所述的一种用于海洋风电单桩基础施工的抱桩器，其特征在于，所述连接杆（10）上具有失动区（15），该失动区（15）位于靠近套筒（9）的连接杆（10）端部，位于套筒（9）的连接杆（10）端部安装有限位块（16），所述限位块（16）上安装有吊耳（17）。

5.根据权利要求1所述的一种用于海洋风电单桩基础施工的抱桩器，其特征在于，所述第二驱动装置（6）驱动支臂（7），所述防脱板（22）安装到支臂（7）上。

6.根据权利要求2或5所述的一种用于海洋风电单桩基础施工的抱桩器，其特征在于，所述防脱板（22）呈楔形，与迫紧槽（23）形状相匹配，所述迫紧板（25）的端面为斜面与防脱板（22）斜面相匹配，所述抱桩臂（1）内壁开设有用于安装套筒（9）、传动件、连接杆（10）以及迫紧板（25）的安装槽（24）。

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