CN113460866B - 防变形工装 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防变形工装，防变形工装包括弹性组件、第一连接组件、第二连接组件以及吊点，弹性组件能够可拆卸地连接到塔筒段；第一连接组件包括至少一个连接模块，连接模块的一端可转动地连接于弹性组件，连接模块的另一端可拆卸地连接于塔筒段上，第一连接组件具有对称中心线，第一连接组件相对于对称中心线对称设置；第二连接组件与第一连接组件相对于弹性组件的延长线对称设置；吊点连接于弹性组件，其中，当防变形工装用于支撑塔筒段时，对称中心线沿塔筒段的与弹性组件垂直的直径延伸；当防变形工装用于起吊塔筒段时，第一连接组件的对称中心线与弹性组件的延长线呈锐角设置，该防变形工装结构简单，同时兼具了支撑和起吊的功能。

Description

防变形工装

技术领域

本发明属于起重设备技术领域，尤其涉及一种防变形工装。

背景技术

随着风力发电机组的载荷不断增大，塔筒直径也随之增大，例如已经出现单桩7.5米直径的塔筒，由于塔筒的自重原因，塔筒在水平存放，翻身，竖直吊装过程中存在法兰塑性变形的问题。例如海上风机塔筒在海运过程中，受海浪加速度影响，经常出现塔筒运输到机位后，法兰严重变形，翻身竖直后，不能和下一节塔筒螺栓孔对接，即使后期通过工装矫正，但是也存在严重的安全隐患，且针对海上施工争分夺秒的工期而言，更是加剧了海上风机安装成本，使塔筒制造商苦不堪言。

基于目前海上降本的趋势，塔筒直径越来越大，法兰越来越薄，塔筒自身刚度已经不足以满足塔筒正常的塑性变形范围，然而现有技术中也没有效果很好的防变形工装。

塔筒吊装的时候，需要先拆卸了运输过程中的塔筒防变形工装，再进行吊装，同时塔筒吊装的时候也需要防止塔筒变形和塔筒的法兰变形，通常都是另外有一套专门的塔筒防变形工装，而且塔筒防变形的工装拆卸也很麻烦。

发明内容

本发明的至少一个发明目的在于提供一种防变形工装，以用于支撑塔筒段，防止塔筒段发生变形。

针对上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供一种防变形工装，所述防变形工装包括弹性组件、第一连接组件、第二连接组件以及吊点，所述弹性组件能够可拆卸地连接到塔筒段；第一连接组件包括至少一个连接模块，所述连接模块的一端可转动地连接于所述弹性组件，所述连接模块的另一端可拆卸地连接于所述塔筒段上，所述第一连接组件具有对称中心线，所述第一连接组件相对于所述对称中心线对称设置；所述第二连接组件与所述第一连接组件相对于所述弹性组件的延长线对称设置；所述吊点连接于所述弹性组件，其中，当所述防变形工装用于支撑所述塔筒段时，所述对称中心线沿所述塔筒段的与所述弹性组件垂直的直径延伸；当所述防变形工装用于起吊所述塔筒段时，所述第一连接组件的所述对称中心线与所述弹性组件的延长线呈锐角设置。

根据本发明的一示例性实施例，所述弹性组件包括第一壳体、第二壳体以及弹性件，所述第一壳体和所述第二壳体能够在所述弹性组件的延伸方向相互靠近或相互远离，且所述第一壳体和所述第二壳体相对设置以在两者之间形成容纳腔，所述弹性件设置于所述容纳腔内，所述弹性件能够沿所述弹性组件的延伸方向伸缩。

优选地，所述第一壳体和所述第二壳体至少部分相互重叠，且在所述第一壳体和所述第二壳体相互重叠的区域形成有限位挡块，以限制所述弹性组件的伸缩。

进一步地，所述连接模块包括本体和一对连接件，当所述防变形工装连接于所述塔筒段时，一对所述连接件相对于所述本体的中心线对称设置，所述本体的第一端铰接于所述弹性组件，所述本体的第二端与所述连接件的第一端铰接，所述连接件的第二端可拆卸地连接于所述塔筒段。

可选地，所述第一连接组件的所述对称中心线与所述弹性组件的延长线之间的夹角r满足：30°≤r＜90°。

作为本发明的另一具体实施例，所述第一连接组件的所述对称中心线与所述弹性组件的延长线之间的夹角r为60度。

进一步可选地，所述本体和所述弹性组件通过枢转轴连接，且当所述防变形工装连接于所述塔筒段时，所述枢转轴与所述塔筒段同轴设置。

根据本发明的另一示例性实施例，所述本体分别通过枢转轴与所述弹性组件连接，所述枢转轴相对于所述弹性组件对称布置。

进一步优选地，所述弹性组件还设置有用于支撑所述塔筒段法兰盘的夹持件，所述夹持件形成有用于夹持所述塔筒段的法兰盘的容纳空间，所述夹持件的与所述塔筒段的法兰盘接触的部位设置有缓冲件。

作为本发明的另一示例性实施例，所述夹持件上设置有用于对所述塔筒段进行轴向限位的凸起。

本发明提供的防变形工装至少具有如下有益效果：本发明提供的防变形工装结构简单，同时兼具了支撑和起吊的功能。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：

图1为本发明一示例性实施例提供的防变形工装安装于水平放置状态的塔筒段的结构图。

图2为图1中的防变形工装安装于水平起吊状态的塔筒段的结构图。

图3为图1中的弹性组件的结构图。

图4为图3中的弹性组件的侧视图。

附图标记说明：

20：塔筒段；

110：弹性组件； 111：第一壳体；

112：第二壳体； 113：弹性件；

114：吊点； 115：夹持件；

117：加强筋；

118：安装孔； 119：凸起；

120：连接模块； 121：本体；

122：连接件； 130：托架；

1111：第一限位块； 1112：第二限位块；

1121：第三限位块； 30：枢转轴；

40：铰制孔螺栓； 1121：枢转孔。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，不应被理解为本发明的实施形态限于在此阐述的实施方式。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

本发明提供一种防变形工装，该防变形工装可以在塔筒段水平运输、水平存储过程中用于支撑塔筒段，从而可以防止由于重力作用而造成的变形。另一方面，该防变形工装还可以用于水平起吊塔筒段，在起吊过程中可以防止塔筒段发生变形。

参照图1至图4，防变形工装包括弹性组件110和相对于该弹性组件110对称设置的第一连接组件、第二连接组件以及吊点114。第一连接组件包括至少一个连接模块120，连接模块120的一端可转动地连接于弹性组件，连接模块120的另一端可拆卸地连接于塔筒段上。第一连接组件具有对称中心线，第一连接组件相对于对称中心线对称设置，当防变形工装用于支撑塔筒段20时，第一连接组件的对称中心线沿与弹性组件110垂直的塔筒段20的直径延伸；当防变形工装用于起吊塔筒段20时，第一连接组件的对称中心线与弹性组件110的延长线呈锐角设置。

本实施例中，第一连接组件包括至少一个连接模块120，当第一连接组件包括一个连接模块120时，第一连接组件的对称中心线可以为该连接模块120的中心线；当第一连接组件包括偶数个连接模块120时，偶数个连接模块120可沿对称中心线呈对称设置，该对称中心线为假设线；当第一连接组件包括大于1的奇数个连接模块120时，第一连接组件的对称中心线可以为位于中间的一个连接模块120的中心线。

图1显示防变形工装安装于水平运输或者水平存储的塔筒段时，第一连接组件相对于塔筒段的水平直径对称设置，或者第一连接组件沿塔筒段的水平直径延伸。

本实施例中，为清楚描述，仅显示了防变形工装具有一对连接模块120，当安装于水平运输、水平存储的塔筒段时，弹性组件110大致位于一对连接模块120的上方。

弹性组件110包括第一壳体111、第二壳体112以及弹性件113，第一壳体111和第二壳体112能够在弹性组件110的延伸方向相互靠近或相互远离，且第一壳体111和第二壳体112相对设置以在两者之间形成容纳腔，弹性件113设置于容纳腔内，并且该弹性件113能够沿弹性组件110的延伸方向伸缩。

参照图1，第一壳体111和第二壳体112可以均为具有开口的筒形结构，该弹性组件110可以大致纵向设置，其中，第一壳体111的开口可向下，第二壳体112的开口可向上，以在该第一壳体111和第二壳体112之间形成容纳腔，弹性件113可设置在该容纳腔中，且该弹性件113的两端可以分别连接在第一壳体111和第二壳体112上，以在驱动第一壳体111和第二壳体112相互靠近或者远离的过程中，能够压缩或者拉长弹性件113。可选地，该弹性件113可沿弹性组件110的延伸方向伸缩。

作为示例，弹性件113可以为螺旋弹簧、液压缸、气缸、弹性橡胶件等，但不以此为限。

本实施例中，将以螺旋弹簧作为弹性件113为例进行说明，该弹性件113的一端可以固定在第一壳体111的内侧底壁上，弹性件113的另一端可以固定在第二壳体112的内侧底壁上，且在防变形工装安装于水平放置的塔筒段的情况下，该弹性件113处于压缩状态。本实施例中，通过弹性件113处于压缩状态，而使弹性组件110对塔筒段提供纵向的支撑力，从而可以克服塔筒段水平放置时的自身重力，防止变形。

第一壳体111和第二壳体112在垂直于弹性组件110的延伸方向上的截面形状可以为圆形、椭圆形、三角形或者正方形，不做具体限定。

第一壳体111在垂直于弹性组件110的延伸方向上的截面积大于第二壳体112在该方向上的截面积，从而可以使第二壳体112的开口端可以经第一壳体111的开口端插入到第一壳体111中，以使得第一壳体111和第二壳体112部分重叠，在重叠区域内可以设置有限位挡块，以用于限制第一壳体111和第二壳体112两者的相对位移，防止两者脱离。

参照图3和图4，第一壳体111的内侧壁在弹性组件110的延伸方向上形成有彼此间隔设置的第一限位块1111和第二限位块1112，第二壳体112的外侧壁向外突出形成有第三限位块1113，该第三限位块1113在第一限位块1111和第二限位块1112之间移动，防止第一壳体111和第二壳体112脱离，从而提高了防变形工装的安全性。

更进一步地，第一限位块1111和第二限位块1112分别为相互平行的连续延伸的凸起，且第一限位块1111的延伸方向垂直于弹性组件110的延伸方向，第三限位块1113可以为柱形凸起；当然，第三限位块1113也可以形成为与弹性组件110的延伸方向垂直且连续延伸的凸起。优选地，第三限位块1113可以为两条相互间隔且彼此平行连续延伸的凸起，且第三限位块1113的延伸方向垂直于弹性组件110的延伸方向的。

当第三限位块1113与第一限位块1111接触时，弹性组件110具有第一长度，即最大长度，当第三限位块1113与第二限位块1112接触时，弹性组件110具有第二长度，即最小长度，第三限位块1113在第一限位块1111和第二限位块1112之间来回移动，可以使弹性组件110的长度介于第一长度和第二长度之间。

参照图3和图4，第一壳体111的底部连接有用于支撑塔筒段20的法兰盘的夹持件115，本实施例定义的底部为与第一壳体111的开口端相对的一端，该夹持件115可以形成有支撑平台，夹持件115可以大致呈C型，该支持件115可以具有用于容纳法兰盘的容纳空间，支撑平台可以形成在该夹持件115的下侧壁的内侧，法兰盘的外缘可以支撑在该支撑平台中。在防变形工装连接于塔筒段20的情况下，该夹持件115的下侧壁可以支撑在塔筒段的内腔壁上。为了进一步提高第一壳体111的结构强度，在第一壳体111的底部还设置有加强筋117，该加强筋117可以支撑在第一壳体111与夹持件115之间，但不以此为限。

更进一步地，支撑平台与法兰盘接触的部位可以设置有缓冲件，以防止法兰盘的外缘磨损、掉漆等，提高了法兰盘的使用寿命。另一方面，该缓冲件还可以在起吊过程中起到缓冲作用，进一步地防止了塔筒段局部应力过大而变形。进一步地，该缓冲件可以由橡胶材料、或者塑料材料等弹性材料形成。

为了进一步提高塔筒段的稳定性，在夹持件115的下侧壁的自由端设置有凸起119，法兰盘支撑在支撑平台上后，由凸起119对其进行轴向限位，防止塔筒段发生轴向窜动和水平滑移。

作为示例，夹持件115上还设置有供紧固件穿过的安装孔118，该安装孔118可以与法兰盘的法兰孔匹配，以通过紧固件将弹性组件110暂时连接在法兰盘上，防止运输过程中吊点114摆动，在该过程中其不会受到轴向剪切力。本实施例中的吊点114将在下文中描述。

连接模块120包括本体121和一对连接件122，本体121与连接件122之间可以通过枢转轴30连接。当防变形工装连接于塔筒段20时，一对连接件122相对于本体121的中心线对称设置，本体121的第一端铰接于弹性组件110，本体121的第二端与连接件122第一端铰接，连接件122的第二端通过快速安装组件可拆卸地连接于塔筒段20。本实施例中，快速安装组件可以为铰制孔螺栓40，并且铰制孔螺栓40的尾端可以设置有定位销孔，可以在该铰制孔螺栓40穿入到法兰螺栓孔后，在定位销孔内设置定位销以对铰制孔螺栓40起到轴向限位作用，防止铰制孔螺栓40从法兰螺栓孔内脱离。当然，定位销孔内还可以通过设置弹簧扣限位，也在本发明的保护范围内。

作为示例，参照图1和图2，在塔筒段水平运输、水平存储的过程中，弹性组件110大致呈纵向设置，连接模块120对称设置于该弹性组件110的左右两侧，具体地，本体121的中心线沿塔筒段的水平直径延伸，连接于同一本体121上的连接件122相对于该塔筒段的水平直径对称设置。在塔筒段溜尾过程中，吊点114受到的起吊工具的向上的拉力，分散到与弹性组件、第一连接组件以及第二连接组件连接的塔筒段的连接部位，从而可以防止局部应力过大，避免了发生变形。

作为本发明的一示例性实施例，本体121可以为板型件，该本体121的两端可以分别设置有供枢转轴穿过的通孔，本体121的第一端通过枢转轴30连接于第二壳体112的背离开口端的一端的枢转孔1121内，即本体121的第一端枢接于第二壳体112的底部外侧，本体121的第二端通过枢转轴30连接于连接件122上。

继续参照图3，本实施例中，第二壳体112的底部外侧设置有两个供枢转轴穿过的枢转孔1121，该两个枢转孔1121相对于弹性组件110的中心线对称设置。可选地，第二壳体112的底部外侧也可以设置有一个供枢转轴穿过的枢转孔1121，该枢转孔1121可以与塔筒段同轴设置，两个连接模块120可以铰接于该枢转孔1121内的枢转轴上。

本实施例提供的本体121连接有两个连接件122，两个连接件122相对于本体121的中心线对称设置，该两个连接件122和连接于两个连接件122之间的部分法兰段形成大致三角形结构，结构简单且稳定。

参照图1，当防变形工装安装于待水平运输或者水平存储的塔筒段20上时，一对连接模块120相对于塔筒段20的纵向直径对称设置，且每个连接模块120中，两个连接件122相对于本体121的中心线对称设置，此时两个连接件122可以为弹性组件110提供向上的支撑力，以克服弹性组件110的重力。

本实施例中，通过第一连接组件的对称中心线沿与弹性组件垂直的塔筒段的直径延伸；从而可以使第一连接组件和第二连接组件为塔筒段提供水平方向的拉力，防止塔筒段由于自重出现变形。

连接模块120的本体121分别通过枢转轴与弹性组件110连接，且当防变形工装连接于塔筒段时，枢转轴分别位于弹性组件110的中心线的两侧。

在塔筒段运输至所需位置之后，可以对其进行起吊，此时防变形工装可以作为吊装工装协助塔筒段起吊。

本防变形工装还包括用于起吊的吊点114，该吊点114可以固定在第一壳体111的底部。优选地，该吊点114可以呈圆环形，但不以此为限。进一步地，吊点114与第一壳体111之间连接有加强筋117，以提高吊点114的结构强度。

在吊装之前，可以先调整连接模块120与塔筒段的连接位置，以使连接模块120与塔筒段的纵向直径之间的夹角r满足30°≤r＜90°，即连接模块120与弹性组件110的延伸方向之间的夹角r满足30°≤r＜90°。优选地，该夹角r可以为60度。在连接模块120与塔筒段的纵向直径之间的夹角r为60度的情况下，两个连接模块120的中心线以及弹性模块110的中心线三者等角间隔设置，从而使弹性组件、第一连接组件以及第二连接组件三者受到的力大小大致相等，防止塔筒段的法兰发生变形。

调整连接模块120的安装位置的大致过程可以为：先将本体121与连接件122之间的枢转轴30拔出，然后再向下旋转本体121，将4个连接件122分别从塔筒段上拆卸并将其安装在塔筒段的下部法兰段上，再将连接件122与本体121组装完成后，使得两个连接模块120相对于塔筒段的纵向直径对称，此时可以对塔筒段进行起吊。当然，该过程中，还可以先拆除连接件122与塔筒段之间的连接，再拆除本体121与连接件122之间的连接，都在本发明的保护范围内。防变形工装操作简单方便，无需使用额外工具，提高了操作效率。本防变形工装可实现运输和吊装过程的快速切换，大大提高现场安装效率。

进一步地，在对塔筒段起吊之前，可以先将设置于安装孔118内的紧固件拆卸。假使不拆卸该紧固件，当起吊吊点114时，吊点114受到向上的拉力，支撑平台上的缓冲件可能发生弹性变形，从而使设置在安装孔118内的紧固件受到径向剪切力，存在安全隐患。起吊过程中，夹持件115将受到向上的拉力而向上推动法兰盘，因此起吊过程中，夹持件115和两个连接模块120三者均与塔筒段作用，从而使塔筒段受力更加均匀，也就是塔筒段的移动更加平稳。

在塔筒段的起吊过程中，塔筒段将受到一对连接模块120的拉力，由于连接模块120相对于弹性组件110对称设置，塔筒段仅受到纵向的拉力，而不会发生偏转。除此，支撑平台仍对塔筒段提供纵向支撑力，当吊点114受到纵向拉力时，支撑平台对塔筒段的径向支撑力增大，从而使支撑平台与塔筒段之间的摩擦力增大。

塔筒段翻身到竖直后，可以先拆卸弹性组件110与本体121之间的销轴，然后吊具缓慢松钩，完成剩余拆卸动作，吊带可自动脱钩。

防变形工装能够用于水平运输或者水平存储的塔筒段20上，以克服塔筒段20重力，从而防止塔筒段20发生变形。同时，该防变形工装还可以用于对塔筒段起吊，且从运输状态或者存储状态转换为起吊状态，该防变形工装拆装方便，省时省力。在塔筒段起吊过程中，包括水平起吊和竖直起吊，由于第一连接组件和第二连接组件以及弹性组件三者分别受力，将塔筒段的重力分散到法兰盘的多个部位，从而可以防止法兰盘局部受力过大而变形。

本实施例中，弹性组件110和第一连接组件以及第二连接组件支撑于塔筒段20的腔体内，以防止塔筒段20水平存储或者水平运输过程中由于重力而发生的变形，托架130可以支撑在塔筒段20的下方，且该托架130可以具有与塔筒段的外周面匹配的支撑面，以用于容纳塔筒段，从而防止塔筒段20水平滚动，通过弹性组件110和第一连接组件以及第二连接组件的协同配合，从而解决了大直径塔筒水平存储、水平运输、翻身和吊装过程中法兰变形的问题，还解决了塔筒在运输和吊装过程中使用多套防变形工装和吊装工装，巧妙的简化了设备。

托架130可以固定设置于运输装置的工作台上，例如但不限于，可以固定安装在运输船的甲板上。具体地，该托架130可以呈T型，或者呈U型，不以此为限。

本实施例提供的防变形工装通过铰制孔螺栓与塔筒段连接，拆装过程中无需使用紧固件，也无需使用额外工具，拆装快速，省时省力，较传统的运输工装或者起吊装置，安装效率提高了50％以上。除此，防变形工装的安装过程，可在车间地面或者甲板面安装拆卸，无需高空作业，大大降低高空作业的风险，提高安装效率。本发明提供的防变形工装，既可以用于对塔筒段水平起吊，也可以用于支撑塔筒段以防止变形，节省成本。

本发明所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的各方面。

Claims (10)

1.一种防变形工装，其特征在于，所述防变形工装包括：

弹性组件(110)，能够可拆卸地连接到塔筒段(20)的法兰盘上；

第一连接组件，包括至少一个连接模块(120)，所述连接模块(120)的一端可转动地连接于所述弹性组件(110)，所述连接模块(120)的另一端可拆卸地连接于所述塔筒段(20)的法兰盘上，所述第一连接组件具有对称中心线，所述第一连接组件相对于所述对称中心线对称设置；

第二连接组件，所述第二连接组件与所述第一连接组件相对于所述弹性组件(110)的延长线对称设置；以及

吊点(114)，连接于所述弹性组件(110)，

其中，当所述防变形工装用于支撑所述塔筒段(20)时，所述第一连接组件的所述对称中心线沿与所述弹性组件(110)垂直的所述塔筒段(20)的直径延伸；

当所述防变形工装用于起吊所述塔筒段(20)时，所述第一连接组件的所述对称中心线与所述弹性组件(110)的延长线呈锐角设置。

2.如权利要求1所述的防变形工装，其特征在于，所述弹性组件(110)包括第一壳体(111)、第二壳体(112)以及弹性件(113)，所述第一壳体(111)和所述第二壳体(112)能够在所述弹性组件(110)的延伸方向相互靠近或相互远离，且所述第一壳体(111)和所述第二壳体(112)相对设置以在两者之间形成容纳腔，所述弹性件(113)设置于所述容纳腔内，所述弹性件(113)能够沿所述弹性组件(110)的延伸方向伸缩。

3.如权利要求2所述的防变形工装，其特征在于，所述第一壳体(111)和所述第二壳体(112)至少部分相互重叠，且在所述第一壳体(111)和所述第二壳体(112)相互重叠的区域形成有限位挡块，以限制所述弹性组件(110)的伸缩。

4.如权利要求1所述的防变形工装，其特征在于，所述连接模块(120)包括本体(121)和一对连接件(122)，当所述防变形工装连接于所述塔筒段(20)时，一对所述连接件(122)相对于所述本体(121)的中心线对称设置，所述本体(121)的第一端铰接于所述弹性组件(110)，所述本体(121)的第二端与所述连接件(122)的第一端铰接，所述连接件(122)的第二端可拆卸地连接于所述塔筒段(20)。

5.如权利要求4所述的防变形工装，其特征在于，所述第一连接组件的所述对称中心线与所述弹性组件(110)的延长线之间的夹角r满足：30°≤r＜90°。

6.如权利要求5所述的防变形工装，其特征在于，所述第一连接组件的所述对称中心线与所述弹性组件(110)的延长线之间的夹角r为60度。

7.如权利要求6所述的防变形工装，其特征在于，所述本体(121)和所述弹性组件(110)通过枢转轴(30)连接，且当所述防变形工装连接于所述塔筒段(20)时，所述枢转轴(30)与所述塔筒段(20)同轴设置。

8.如权利要求6所述的防变形工装，其特征在于，所述本体(121)分别通过枢转轴(30)与所述弹性组件(110)连接，且所述枢转轴(30)相对于所述弹性组件(110)对称布置。

9.如权利要求6所述的防变形工装，其特征在于，所述弹性组件(110)还设置有用于支撑所述塔筒段(20)法兰盘的夹持件(115)，所述夹持件(115)形成有用于夹持所述塔筒段(20)的法兰盘的容纳空间，所述夹持件(115)的与所述塔筒段(20)的法兰盘接触的部位设置有缓冲件。

10.如权利要求9所述的防变形工装，其特征在于，所述夹持件(115)上设置有用于对所述塔筒段(20)进行轴向限位的凸起(119)。

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