CN114072578B - 用于张紧风力涡轮机塔架的塔架螺栓的工具组件 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于张紧风力涡轮机塔架的塔架螺栓(12)的工具组件(1)。工具组件(1)包括连接装置(2、13、14)和工具保持部件(3)，连接装置(2、13、14)构造成将工具组件(1)连接到风力涡轮机塔架的一部分，工具保持部件(3)布置成保持用于张紧塔架螺栓(12)的工具(5)。工具保持部件(3)以可旋转的方式附接到连接装置(2、13、14)，从而允许工具(5)在至少第一取向和第二取向之间旋转。连接装置(2、13、14)可借助于磁体(17)相对于塔架壁保持工具组件(1)。

Description

用于张紧风力涡轮机塔架的塔架螺栓的工具组件

技术领域

本发明涉及一种用于张紧塔架螺栓的工具组件，即，当组装风力涡轮机塔架的塔架区段时使用的螺栓。本发明的工具组件允许塔架螺栓从上方以及从下方张紧。

背景技术

风力涡轮机塔架通常由若干塔架区段制成，这些塔架区段在风力涡轮机的架设期间彼此上下组装。相邻的塔架区段借助于延伸穿过形成在相应塔架区段上的凸缘的多个塔架螺栓彼此连接。当塔架螺栓已经定位在形成于凸缘中的贯通螺栓孔中时，它们需要被张紧。这通常使用合适的张紧工具来执行，例如采用液压工具的形式。

塔架螺栓有时需要从凸缘上方的位置张紧，并且有时从凸缘下方的位置张紧。因此，需要手动地操作螺栓张紧工具，以便根据需要将其定位在凸缘的上方或下方。这是费劲且耗时的。

发明内容

本发明的实施例的目的是提供一种用于张紧塔架螺栓的工具组件，其使得能够容易且快速地张紧塔架螺栓。

根据第一方面，本发明提供了一种用于张紧风力涡轮机塔架的塔架螺栓的工具组件，该工具组件包括：

连接装置，该连接装置被构造成将所述工具组件连接到风力涡轮机塔架的一部分，以及

工具保持部件，该工具保持部件被布置成保持用于张紧塔架螺栓的工具，

其中，工具保持部件以可旋转的方式附接到连接装置，从而允许工具在至少第一取向和第二取向之间旋转。

因此，根据第一方面，本发明提供一种用于张紧塔架螺栓的工具组件。在本上下文中，术语“塔架螺栓”应解释为意指用于连接风力涡轮机塔架的两个相邻塔架区段的凸缘的螺栓。

工具组件包括连接装置和工具保持部件。因此，在本上下文中，术语“工具组件”应当被解释为意指两个或更多个部件的组合，其中一个部件是或包括工具。

连接装置构造成将工具组件连接到风力涡轮机塔架的一部分。因此，工具组件经由连接装置相对于风力涡轮机塔架被保持，并且由此工具组件可相对于塔架凸缘布置在期望位置，并且由此相对于待张紧的塔架螺栓布置。

连接装置可例如构造成允许工具组件悬挂在风力涡轮机塔架内。作为替代方案，连接装置可构造成建立与塔架壁和/或塔架凸缘的连接。这将在下面进一步详细描述。

工具保持部件布置成保持用于张紧塔架螺栓的工具。因此，用于张紧螺栓的标准工具可以安装在工具保持部件上。作为替代，工具可以形成工具保持部件的一部分。

工具保持部件以可旋转的方式附接到连接装置。因此，工具保持部件以及由此由工具保持部件保持的工具可以相对于连接装置旋转。因此，允许工具在至少第一取向和第二取向之间旋转。

在第一取向中，工具的中心线与第一螺栓的中心线对齐，使得两条中心线平行。在第二取向中，工具的中心线与第二螺栓的中心线对齐，使得两条中心线平行。第一螺栓和第二螺栓的中心线可以是平行的或非平行的。当工具在第一和第二取向之间的角旋转是180°时，中心线平行。然而，两个螺栓的螺栓头和螺母取向在相反两侧上。

由于可如上所述旋转工具，因此其可容易地定位和取向成使得其可选择性地用于在塔架凸缘下方或上方张紧螺栓，同时借助于连接装置将工具组件保持在适当位置。这减少了对工具的手动操作的需要，并且可以快速地执行在凸缘下方和凸缘上方张紧螺栓之间的切换。因此，减少了在塔架区段组装期间所需的时间和手动劳动，并且因此可以减少架设风力涡轮机所涉及的成本。

此外，螺栓可以容易地从下方张紧。在风力涡轮机塔架为圆锥形的情况下，这允许螺栓移动成更靠近塔架壁，而不会导致螺栓张紧工具与塔架壁之间碰撞的风险。这改善了风力涡轮机塔架的强度，从而允许减小用于风力涡轮机塔架的材料的量。因此，可降低风力涡轮机塔架的制造成本。

工具保持部件可以以连续的方式在第一取向和第二取向之间旋转，在这种情况下，工具保持部件可以采取在第一取向和第二取向之间的任何取向。可替代地，工具保持部件可以以离散的方式在第一取向和第二取向之间旋转。在这种情况下，工具保持部件能够被锁定在第一取向和第二取向。此外，工具保持部件能够被锁定在一个或多个另外的取向中，例如第一取向和第二取向之间的一个或多个中间取向。

工具的第一取向可在向上方向上布置工具的螺栓接合部分，并且工具的第二取向可在向下方向上布置工具的螺栓接合部分。这允许当工具接合部分沿向上方向布置时从凸缘下方张紧塔架螺栓，并且允许当工具接合部分沿向下方向布置时从凸缘上方张紧塔架螺栓。

连接装置可包括线，工具组件的至少一部分由此被悬挂。

例如，线可以在升高位置将连接装置连接到塔架(例如，连接到上塔架凸缘)。根据该实施例，连接装置的线在布置在凸缘上方的点处附接至塔架，所述凸缘借助于塔架螺栓连接。由此，整个工具组件经由线从该升高的点悬挂。这允许工具组件以及由此安装在工具保持部件上的工具相对于凸缘和塔架螺栓容易地移动。

作为替代方案，线可将连接装置的两个部分彼此互连，其中所述部分中的一个连接到工具保持部件，而另一个连接到塔架。在这种情况下，工具保持部件和连接装置的一部分被悬挂。

作为另一替代方案，工具保持部件可以经由线附接到连接装置。在这种情况下，工具保持部件被悬挂。

另选地或除此之外，连接装置可包括用于相对于塔架壁保持连接装置的至少一部分的磁体。这要求塔架壁由可磁化材料制成，并且因此该实施例特别适用于钢塔架。

根据该实施例，连接装置可以容易地沿着塔架壁定位在任何合适的位置。特别地，连接装置可以定位在待张紧的螺栓附近，并且其可以容易地沿着塔架壁的圆周移动以到达所有的塔架螺栓。

在连接装置包括如上所述的磁体的情况下，连接装置还可以包括台车，磁体可以设置在台车上，并且台车可以设置有允许台车沿着塔架壁的表面移动的一个或多个位移部件。

根据该实施例，连接装置的一部分(即，台车)可以容易地沿着塔架壁(例如，周向地)移动，同时在台车不会由于作用在工具组件上的重力而掉落或沿着壁滑动的情况下借助于磁体而被保持。

在操作者必须推动或拉动连接部件以便使台车沿着塔架壁移位的情况下，位移装部件可以是无源的。这种无源位移部件的示例包括轮子、滚子等，从而允许台车在塔架壁上滚动。

作为替代，位移部件可以是有源的或马达驱动的。这种主动位移部件的示例包括履带、马达驱动轮等。在位移部件包括履带的情况下，磁体可以布置在履带中或形成履带的一部分。

在任何情况下，位移部件可以有利地表现出沿着位移方向的低滚动摩擦。由此，台车可以容易地在位移方向上移动。

所述台车还可以包括调节部件，所述调节部件用于调节所述磁体和所述塔架壁之间的距离。

当磁体和塔架壁之间的距离增加时，作用在磁体和塔架壁之间的力减小，反之亦然。因此，通过调节磁体和塔架壁之间的距离，还调节了相对于塔架壁保持台车的磁力。

如果磁力非常大，则台车相对于塔架壁被牢固地保持，并且台车由于作用在工具组件上的重力而掉落或沿着塔架壁滑动的风险因此非常低。另一方面，非常大的磁力使得很难从塔架壁移除台车，并且这可能是不期望的。

类似地，如果磁力非常小，则台车可以容易地从塔架壁移除。另一方面，由于作用在工具组件上的重力，台车掉落或沿着塔架壁滑动的风险更高。

因此有利的是，磁力可以通过调节磁体和塔架壁之间的距离而变化。因此，可以在工具组件的操作期间选择较小的距离，从而可以选择较大的磁力，而当期望从塔架壁上移除台车时，例如当凸缘连接部的所有螺栓都已经张紧时，可以选择较大的距离，从而产生较小的磁力。

通常，磁体将总是被定位成在磁体和塔架壁之间具有间隙，以便防止磁体和塔架壁之间的由它们之间的直接接触引起的摩擦。因此，磁体和塔架壁之间的小间隙确保台车可以容易地在位移方向上移动。

调节部件可以例如包括两个螺纹部件之间的螺纹连接，例如形成在螺栓上的外螺纹和形成在相应孔中的内螺纹。在这种情况下，螺纹连接可以在螺纹部件中的一个螺纹部件旋转时引起磁体的平移运动。另选地或除此之外，调节部件可包括一个或多个杠杆臂或任何其他合适种类的调节机构。

工具组件还可以包括用于将工具保持部件可释放地锁定在第一取向和第二取向的可释放锁定装置。

根据该实施例，当工具保持部件处于第一取向或处于第二取向时，工具保持部件被锁定，并且由此防止工具保持部件在工具的操作期间意外地远离给定取向旋转。然而，当期望将工具保持部件从第一取向旋转到第二取向时，或反之亦然，可释放锁定装置可被释放，从而允许工具保持部件自由旋转。一旦已经达到第二(或第一)取向，可释放锁定装置可以再次被锁定，并且工具保持部件被锁定在该取向中。

可释放锁定装置可以例如包括机械锁定部件，诸如一个或多个可移动锁定销、一个或多个闩锁等。另选地或除此之外，可释放锁定装置可包括一个或多个磁体或任何其他合适种类的可释放锁定部件。

根据第二方面，本发明提供了一种被配置为沿着基本竖直的钢表面移动的台车，所述台车包括：

磁体，其用于相对于基本竖直的钢表面保持台车，以及

一个或多个位移部件，其允许台车沿着基本竖直的钢表面移动。

根据本发明第二方面的台车例如可以是或形成根据本发明的第一方面的工具组件的连接装置的一部分。因此，结合本发明的第一方面描述的任何特征也可以与本发明的第二方面组合，反之亦然，并且因此上述的论述同样适用于此。

根据本发明第二方面的台车构造成在基本竖直的钢表面上沿基本水平的方向移动。钢表面可以例如是风力涡轮机塔架的塔架壁的一部分或形成风力涡轮机塔架的塔架壁的一部分。可替代地，钢表面可以形成建筑物、船舶等的一部分。

台车包括用于相对于基本竖直的钢表面保持台车的磁体。因此，借助于作用在磁体和钢表面之间的磁力将台车相对于基本竖直的钢表面保持在期望位置，在这种意义上，防止了台车由于作用在台车上的重力而掉落或沿着钢表面滑动。以上已经参考本发明的第一方面描述了这一点。

所述台车还包括一个或多个位移部件，所述一个或多个位移部件允许台车在基本竖直的钢表面上基本水平地移动。因此，台车可以容易地沿着钢表面在位移方向上移动，同时防止其由于重力而掉落或沿着钢表面滑动。如上面参照本发明的第一方面所描述的，位移部件可以包括轮子、滚子、履带或任何其它合适种类的位移部件，其使得能够实现台车的期望的位移。

所述台车还可以包括调节部件，所述调节部件用于调节所述磁体和所述基本竖直的钢表面之间的距离。如上所述，可由此改变作用在磁体和钢表面之间的磁力，即，相对于钢表面保持台车的力。以上参照本发明的第一方面进行的论述在此同样适用。

调节部件可以包括布置在磁体上的第一螺纹部分和布置成与第一螺纹部分的螺纹进行螺纹啮合的第二螺纹部分，并且第二螺纹部分的旋转可以使磁体朝向或远离基本竖直的钢表面移动。根据该实施例，第二螺纹部分的旋转运动被转变成磁体的平移运动。这种装置在机械方面是非常简单的。

作为替代方案，调节部件可以包括安装在台车上的部分，该部分可以移动成与基本竖直的钢表面邻接并用于将整个台车推离钢表面。在这种情况下，可移动部分被用作杠杆臂，例如当期望从钢表面移除台车时。

台车还可以包括工具保持部件。根据该实施例，工具可以安装在台车上，并且由此工具可以借助于台车沿着基本竖直的钢表面移动，以便将工具定位在各种操作位置。工具可以例如是用于张紧塔架螺栓的工具，在这种情况下，台车可以形成根据本发明的第一方面的工具组件的一部分。然而，任何其它合适种类的工具可以安装在台车上。

工具可以经由线直接连接到台车，在这种情况下，工具保持部件是或包括线。在这种情况下，工具从台车被悬挂。作为替代，工具保持部件可以经由线连接到台车，在这种情况下，工具保持部件以及工具从台车被悬挂。工具保持部件可以例如包括框架，诸如C形框架等。作为另一替代方案，工具可以以任何其它合适的方式连接到台车。

可替代地或附加地，台车可以设置有篮或类似物以用于保持设备，例如以工具、螺栓、备用零件等的形式，其需要被沿着基本竖直的钢表面移动到特定位置，以便容易地可用于维修人员。替代地或附加地，台车可以设置有检查设备，诸如相机、传感器等，用于检查钢表面或连接到钢表面的部件。

台车可以由保持力相对于基本竖直的钢表面保持，F_R＝μ·F_M，其中μ是位移部件和钢表面之间的摩擦系数，并且F_M是由磁体提供的磁力。

根据该实施例，位移部件形成朝向基本竖直的钢表面的界面。由此，台车和钢表面之间的接触由位移部件形成，例如，以台车的轮子的形式。保持力类似于通常的摩擦力，其由摩擦系数和法向力确定。在这种情况下，磁力沿着朝向钢表面的方向作用，从而将台车推向钢表面。因此，磁力以类似于通常摩擦力情况下的法向力的方式作用。

保持力F_R可以大于作用在台车上的重力Fg＝m·g，其中m是台车的总质量，g是标准重力加速度。根据该实施例，由磁体提供的保持力足以防止台车由于作用在台车上的重力而掉落或沿着基本竖直的钢表面滑动。因此，除了由位移部件引起的运动之外，台车相对于钢表面保持在适当的位置。

附图说明

现在将参考附图更详细地描述本发明，附图中

图1至图5示出了根据本发明的第一实施例的工具组件；

图6至图8示出了根据本发明的第二实施例的包括根据本发明的实施例的台车的工具组件；以及

图9示出了根据本发明的第三实施例的包括根据本发明的实施例的台车的工具组件。

具体实施方式

图1至图5示出了根据本发明的实施例的工具组件1。工具组件1包括形成连接装置的一部分的框架2和工具保持部件3。框架2被布置为经由孔4附接到线(未图示)。线可附接在升高位置处，诸如塔架凸缘或布置在竖直较高水平处的平台，从而以悬置的方式将工具组件1安装在风力涡轮机塔架上。

线可包括弹簧平衡件(未示出)，以在平衡工具组件1的重量的同时实现工具组件1的位置调节。

工具保持部件3具有用于张紧安装在其上的塔架螺栓的工具5。工具保持部件3以这样的方式连接到框架2：工具保持部件3可以围绕由螺栓6限定的枢转轴线旋转。这将在下面进一步描述。

在图1中，工具保持部件3以第一取向布置，以能够从下方张紧塔架螺栓的方式定位工具5。工具保持部件3可借助于合适的锁定机构锁定在该位置，从而防止工具保持部件3意外地旋转而远离该取向。

在图2中，期望将工具保持部件3相对于框架2旋转到第二取向。在工具保持部件3被锁定在第一取向的情况下，锁定机构被释放，从而允许工具保持部件3围绕由螺栓6限定的枢转轴线旋转，如箭头7所示。

在图3中，工具保持部件3已围绕由螺栓6限定的枢转轴线旋转180°。由此，工具保持部件3已相对于框架2定位在第二取向，其中工具5能够从上方张紧塔架螺栓。工具保持部件3可再次借助于锁定机构锁定在该位置，从而防止工具保持部件3意外地旋转而远离第二取向。

图4示出了与凸缘连接部相邻布置的工具组件1，该凸缘连接部包括第一塔架区段9的上凸缘8和第二塔架区段11的下凸缘10。示出了多个塔架螺栓12，其中四个塔架螺栓12延伸穿过形成在上凸缘8、下凸缘10中的螺栓孔。

如上所述，工具组件1经由线(未示出)被悬挂。

工具组件1的工具保持部件3定位在第一取向中，如图1所示。由此，工具5能够从下方张紧塔架螺栓12。

在图5中，工具保持部件3已经旋转到第二取向，如图3所示，并且工具保持部件3已经被提升到上凸缘8、下凸缘10上方的位置。因此，工具5现在能够从上方张紧塔架螺栓12。

有利的是，工具5能够从下方以及从上方张紧塔架螺栓12，并且这可以简单地通过使工具保持部件3相对于框架2在第一取向和第二取向之间旋转来选择。由此，塔架螺栓12的张紧可容易且快速地执行，并且具有最小的手工劳动。

图6至图8示出了根据本发明的第二实施例的工具组件1。图6至图8的工具组件1还包括连接组件和工具保持部件3。用于张紧塔架螺栓的工具5安装在工具保持部件3中。在图6至图8中，连接组件包括台车13。台车13和工具保持部件3经由线14和弹簧平衡件15彼此连接。线14的长度以及由此台车13与工具保持部件3之间的距离可借助于弹簧平衡件15进行调节。

台车13包括呈四个轮子16形式的位移部件，其被布置成沿着基本竖直的钢表面(诸如风力涡轮机塔架的壁)滚动，如图8所示。台车13还包括磁体17，当轮子16布置成与基本竖直的钢表面接触时，磁体17面向基本竖直的钢表面。然而，磁体17以这样的方式安装在台车13上，即在磁体17和基本竖直的钢表面之间形成间隙，即磁体17未被定位成与基本竖直的钢表面接触。因此，台车13可以借助于轮子16沿着基本竖直的钢表面移动，而不在磁体17和基本竖直的钢表面之间引入摩擦。

然而，由于磁体17产生的磁力，磁体17被定位成足够靠近基本竖直的钢表面，以能够由于磁体17产生的磁力而相对于基本竖直的钢表面保持台车13。

因此，台车13可以经由轮子16容易地并且沿着基本竖直的钢表面以非常低的摩擦位移，而磁体17相对于基本竖直的钢表面保持台车13，并且由此防止台车13由于作用在台车13上的重力而意外地掉落或沿着基本竖直的钢表面滑动。

磁体17和基本竖直的钢表面之间的距离可以借助于调节机构18进行调节。由此可以调节由磁体17提供的保持力。例如，在操作期间，磁体17可以被调整到尽可能靠近基本竖直的钢表面的位置，即，在磁体17和基本竖直的钢表面之间具有最小间隙。这导致最大保持力，从而使台车13由于作用在台车13上的重力而意外地掉落或沿着基本竖直的钢表面滑动的风险最小化。另一方面，当期望从基本竖直的钢表面移除台车13时，磁体17可以被调节到尽可能远离基本竖直的钢表面的位置。这导致最小的保持力，从而使得更容易将台车13拉离基本竖直的钢表面。

图9示出了根据本发明的第三实施例的工具组件1，该工具组件1布置成与凸缘连接部相邻，该凸缘连接部包括第一塔架区段9的上凸缘8和第二塔架区段11的下凸缘10。图9的工具组件1包括如图1至图5所示的框架2和工具保持部件3和如图6至图8所示的台车13。因此，上述论述同样适用于图9的实施例，并且这里将不详细描述框架2、工具保持部件3和台车13。

在图9中，框架2经由线14和弹簧平衡件15连接到台车13。因此，框架2和工具保持部件3悬挂在台车13上。

Claims (11)

1.一种用于张紧风力涡轮机塔架的塔架螺栓(12)的工具组件(1)，所述工具组件(1)包括：

连接装置，所述连接装置被构造成将所述工具组件(1)连接到风力涡轮机塔架的一部分，以及

工具保持部件(3)，所述工具保持部件被布置成保持用于张紧塔架螺栓(12)的工具(5)，

其中，所述连接装置包括线(14)，所述工具组件(1)的至少一部分由此被悬挂，并且其中，所述工具保持部件(3)以可旋转的方式附接到所述连接装置的框架(2)，从而允许所述工具(5)在至少第一取向和第二取向之间旋转。

2.根据权利要求1所述的工具组件(1)，其中，所述工具(5)的所述第一取向使所述工具(5)的螺栓啮合部分以向上方向布置，并且所述工具(5)的所述第二取向使所述工具(5)的所述螺栓啮合部分以向下方向布置。

3.根据权利要求1所述的工具组件(1)，其中，所述连接装置包括磁体(17)，所述磁体用于相对于塔架壁保持所述连接装置的至少一部分。

4.根据权利要求3所述的工具组件(1)，其中，所述连接装置还包括台车(13)，其中，所述磁体(17)设置在所述台车(13)上，并且其中，所述台车(13)设置有允许所述台车(13)沿着所述塔架壁的表面移动的一个或多个位移部件(16)。

5.根据权利要求4所述的工具组件(1)，其中，所述台车(13)还包括调节部件(18)，所述调节部件用于调节所述磁体(17)与所述塔架壁之间的距离。

6.根据前述权利要求中任一项所述的工具组件(1)，所述工具组件还包括用于将所述工具保持部件(3)以可释放的方式锁定在所述第一取向和所述第二取向的可释放锁定装置。

7.一种被配置为沿着基本竖直的钢表面移动的台车(13)，所述台车(13)包括：

磁体(17)，所述磁体用于相对于所述基本竖直的钢表面保持所述台车(13)，

一个或多个位移部件(16)，所述一个或多个位移部件允许所述台车(13)沿着所述基本竖直的钢表面移动，以及

工具保持部件(3)，所述工具保持部件(3)经由线(14)和弹簧平衡件(15)连接到所述台车(13)。

8.根据权利要求7所述的台车(13)，所述台车还包括调节部件(18)，所述调节部件用于调节所述磁体(17)与所述基本竖直的钢表面之间的距离。

9.根据权利要求8所述的台车(13)，其中，所述调节部件(18)包括布置在所述磁体(17)上的第一螺纹部分和布置成与所述第一螺纹部分的螺纹进行螺纹啮合的第二螺纹部分，并且其中所述第二螺纹部分的旋转致使所述磁体(17)朝向或远离所述基本竖直的钢表面移动。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的台车(13)，其中，所述台车(13)由保持力F_R相对于所述基本竖直的钢表面被保持，F_R＝μ·F_M，其中，μ是所述位移部件(16)与所述钢表面之间的摩擦系数，并且F_M是由所述磁体(17)提供的磁力。

11.根据权利要求10所述的台车(13)，其中，所述保持力F_R大于作用在所述台车(13)上的重力Fg，Fg＝m·g，其中m是所述台车(13)的总质量，并且g是标准重力加速度。