CN114728773A - 可伸展格架型起重机吊臂和用于操作包括可伸展吊臂的起重机的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于起重机(1)的可伸展格架型起重机吊臂(2)，该吊臂包括格架型基座吊臂区段(2a)和至少一个格架型伸缩吊臂区段(2b)，其中至少一个伸缩吊臂区段相对于基座吊臂区段在缩回位置与伸展位置之间是可调节的，在所述缩回位置伸缩吊臂区段基本上在基座吊臂区段的内部，在所述伸展位置伸缩吊臂区段至少部分地在基座吊臂区段的外部，其中第一引导系统(21)安装到基座吊臂区段的远端，所述引导系统被配置为引导伸缩吊臂区段沿着基座吊臂区段的移动；其中伸缩吊臂区段的近端包括第二引导系统(30)，该第二引导系统被配置为引导伸缩吊臂区段沿着基座吊臂区段的移动。

Description

可伸展格架型起重机吊臂和用于操作包括可伸展吊臂的起重 机的方法

技术领域

本发明涉及一种用于起重机的可伸展格架型吊臂。在许多建筑和维护领域，需要能够将负载提升到越来越高的高度的更大的起重机。这需要使用更长的吊臂或者附接至吊臂的延长臂，诸如悬臂。增加吊臂的长度将不可避免地给起重机的运输带来障碍。

背景技术

具有伸缩吊臂的起重机已被开发用于实现相对较大的上升高度，同时能够使吊臂快速回缩到可运输的尺寸。这种伸缩吊臂通常具有两个或多个尺寸减小的区段，较大的区段包围较小区段的插入区段。吊臂上的负载(诸如吊臂的重量和吊钩负载)将导致吊臂中和区段间的弯曲或倾翻力矩，吊臂上的负载将导致通过伸缩区段之间的引导部传递很大的力，从而在引导部处需要显著的材料强度。

一般来说，更长的吊臂需要更重的结构，以便不仅能够承受在起重机的较大外展范围内由吊钩负载引起的增加的力和弯矩，而且还能够支撑其自身增加的重量。当增加常规管状型伸缩吊臂的长度时，考虑到引导部的位置所需的材料强度，这种管状吊臂对于某些应用(诸如离岸应用)可能变得太重。

与管状型吊臂相比，格架型吊臂的应用可以显著减轻吊臂的重量。具有格架型区段的伸缩吊臂是公知的，但是伸出所述区段可能相当耗时。伸缩吊臂区段的稳定引导、以及区段之间的负载转移仍然存在困难。

在风力涡轮机安装领域，预计在不久的将来，将涡轮机安装在塔顶所需的上升高度将增加到140m至160m，或者更高。对于风力涡轮机的地面安装，通常使用带有伸缩吊臂的常规移动式起重机，这种上升高度将需要带有额外的格架悬臂和变幅系统的最大的可用常规移动式伸缩起重机。

对于风力涡轮机的离岸安装，通常使用承载带有吊臂吊索的格架吊臂型起重机的自升式平台。未来安装的预期上升高度超过在现有安装自升式平台上可用的起重机的当前能力。如果将这种格架吊臂型起重机的格架吊臂延长额外的区段，那么更长的吊臂将在运输位置从其原始吊臂托架突出，并且起重机块将不适合其原始支撑。这可能会导致在运输过程期间吊臂中增加的弯矩。突出的吊臂可能不再适合自升式平台的占地面积并且可能向其外伸出，这可能导致在平台运输期间的稳定性问题和/或可能导致吊臂中增加的弯矩。如果在运输过程中遇到恶劣天气，突出的吊臂也可能会与水接触。此外，突出的吊臂也会导致平台本身的协调问题，诸如吊臂挡住直升平台。

伸缩吊臂可以部分地解决上述问题。然而，可伸展格架吊臂型起重机越大，在吊起和伸展起重机上花费的时间就越多，这些时间浪费在起重机操作上，从而导致成本增加。

发明内容

本发明的目的是解决或减轻一个或多个上述问题。特别地，本发明旨在提供一种改进的可伸展格架型起重机吊臂，其允许起重机吊臂以安全和稳定的方式相对快速地放置。

为此目的，根据本发明的第一方面，提供了一种由权利要求1的特征表征的可伸展格架型起重机吊臂。具体地，提供了一种用于起重机的可伸展格架型起重机吊臂，该吊臂包括格架型基座吊臂区段和至少一个格架型伸缩吊臂区段。至少一个伸缩吊臂区段可相对于基座吊臂区段在缩回位置与伸展位置之间调节，在缩回位置伸缩吊臂区段基本上在基座吊臂区段的内部，在伸展位置伸缩吊臂区段至少部分地位于基座吊臂区段之外。基座吊臂区段的远端可以包括第一轴环，第一引导系统安装到所述第一轴环，所述引导系统被配置为引导伸缩吊臂区段沿基座吊臂区段的移动。所述引导系统可以例如包括导轨和被配置为沿着导轨引导的引导元件。伸缩吊臂区段的近端包括第二引导系统，所述第二引导系统被配置为引导伸缩吊臂区段沿着基座吊臂区段的移动。在创造性的方式中，基座吊臂区段包括第三引导系统，所述第三引导系统被配置为引导伸缩吊臂区段沿着基座吊臂区段的移动，所述第三引导系统与第一引导区段间隔一段距离，所述距离对应于在伸缩吊臂区段的伸展位置中保持在基座吊臂区段内部的伸缩吊臂区段的部分的长度。第三引导系统可以在起重机吊臂的伸出和吊起期间增加稳定性。在伸缩吊臂区段从缩回位置伸出到伸展位置的过程中，伸缩吊臂区段首先可以由第一引导系统和第二引导系统支撑和引导，而第三引导系统几乎不承受任何负载。然后，第三引导系统可以接替第二系统的引导，使得伸缩吊臂区段可以由第一引导系统和第三引导系统支撑，而第二引导系统不再承受负载。得益于第三引导系统，起重机吊臂可以以相对快速的方式伸出和吊起，同时在整个操作过程中维持相对稳定性。引导系统可以包括导轨和被配置为沿导轨引导的引导元件，其中导轨设置在基座吊臂区段和伸缩吊臂区段中的一个上，并且引导元件设置在基座吊臂区段和伸缩吊臂区段中的另一个上。因此，引导系统包括协作部分(即引导元件和导轨)，所述协作部分设置在协作区段(即基座吊臂区段或伸缩吊臂区段)上，使得引导元件可以沿着导轨被引导。例如，第一引导系统可以包括设置在基座吊臂区段上的引导元件和设置在伸缩吊臂区段上的导轨，其中第一引导系统的引导元件在第一轴环的位置处安装到基座吊臂区段。引导元件可以是辊子、滑块或引导件、或者可以以其他方式体现。引导元件和导轨的位置也可以反之，因为导轨可以设置在基座吊臂区段处，并且第一引导系统的引导元件可以设置在伸缩吊臂区段处。有利地，轴环被设置到引导元件安装的区段上。因此，当引导元件安装到基座吊臂区段时，基座吊臂区段至少在安装引导元件的轴向位置处设置有第一轴环。第二引导系统还包括在基座吊臂区段和伸缩吊臂区段之一上的引导元件、以及在基座吊臂区段和伸缩吊臂区段中的另一个上的协作导轨。类似地，第三引导系统包括在基座吊臂区段和伸缩吊臂区段其中一个上的引导元件、以及在基座吊臂区段和伸缩吊臂区段中的另一个上的协作导轨。第三引导系统设置在基座吊臂区段上，与第一引导系统相距一定距离。因此，基座吊臂区段上的第三引导系统可以设置有引导元件，这些引导元件与伸缩吊臂区段上的相应导轨协作，或者反之。有利地，第二轴环可以设置在引导元件的位置处，以加强安装引导元件的区段。第一引导系统和第三引导系统安装到伸缩式起重机的相同区段：基座吊臂区段或伸缩吊臂区段，有利地安装到基座吊臂区段。在一个示例中，第二引导系统安装到基座吊臂区段和伸缩吊臂区段中的与安装第一引导系统和第三引导系统相同的一个。在另一示例中，第二引导系统安装到基座吊臂区段和伸缩吊臂区段中的与安装第一引导系统和第三引导系统不同的一个。

基座吊臂区段可以优选地包括第二轴环，第三引导系统安装到该第二轴环。第二轴环可以加强基座吊臂区段，以将负载从第三引导系统传递到基座吊臂区段。

第一引导系统和/或第三引导系统可以包括在安装有引导元件的相应基座吊臂区段或伸缩吊臂区段的所有四个弦杆处的引导元件。引导元件可以是辊子、或x-y引导件、或径向引导件、或引导滑块等。第一引导系统的引导元件沿着基座吊臂区段或伸缩吊臂区段安装在相同的轴向位置处。第三引导系统的引导元件也沿着基座吊臂区段或伸缩吊臂区段安装在相同的轴向位置处。通过在第一轴环和第二轴环处的基座吊臂的所有弦杆上设置引导元件，可以在基座吊臂与伸缩吊臂之间获得坚固、稳定和可靠的连接。这种连接也可以促进更容易的伸出和吊起过程，其中伸出和吊起可以部分地同时进行。第二引导系统可以包括仅在伸缩吊臂区段的下弦杆处的引导元件。或者，第二引导系统可以包括在伸缩吊臂区段(或者反之的基座吊臂区段)的下弦杆以及上弦杆处的引导元件。

轴环可以设置在安装第一引导系统和/或第三引导系统的引导元件的轴向位置处。轴环可以包括在引导系统的轴向位置处的至少两个在弦杆处的支架连接。因此，轴环可以包括连接两对相反支架的两个支架。可选地，轴环可以包括在引导系统的轴向位置处连接四个弦杆的四个支架。在一个示例中，可以提供轴环以加强基座吊臂区段。

第二引导系统可以有利地包括安装到基座吊臂区段的至少一个弦杆的至少一个轨道，其中所述轨道的长度大体上短于被配置为在伸缩吊臂区段的伸展位置中从基座吊臂区段伸出的伸缩吊臂区段的部分的长度。例如，当伸缩臂差不多处于缩回位置和完全伸展位置的中间时，所述相对较短的导轨长度可以允许伸缩吊臂区段的引导从第二引导系统转移到第三引导系统。

优选地，第一引导系统是x-y引导系统。x-y引导系统可以包括沿两个基本横向方向的基本同时的引导，例如包括第一引导辊，该第一引导辊被配置为引导伸缩吊臂区段沿第一方向x沿基座吊臂区段的移动，并且包括第二引导辊，该第二引导辊被配置为引导伸缩吊臂区段沿第二方向y沿基座吊臂区段的移动，该第二方向基本上横向于第一方向x。两个方向优选地基本上横向于起重机吊臂的纵向轴线。

优选地，第三引导系统是x-y引导系统，其可以允许伸缩吊臂区段的相对稳定的引导，尤其是在伸展位置和/或在相对高的吊臂角度时，尤其是由于x-y引导系统可以防止围绕纵向轴线旋转，而对于径向引导系统不是这种情况。

更优选地，第一引导系统和/或第三引导系统可以包括安装到或集成到伸缩吊臂区段的至少一个弦杆中的至少一个轨道，所述轨道被成形为使得引导x-y引导系统的x引导辊和y引导辊两者。例如，导轨可以具有基本上矩形的截面，使得两个相邻的导轨侧面可以沿着导轨的第一侧面引导x引导辊，并且沿着与第一侧面相邻的第二侧面引导y引导辊。

伸缩吊臂区段可以优选地包括具有大致矩形截面的弦杆。轨道(例如，第一引导系统或第三引导系统的导轨)可以相对容易地安装到这种基本矩形的弦杆上。可选地，弦杆可以具有基本上圆形的截面。

基座吊臂区段可以优选地包括具有基本上圆形截面的弦杆，其相对容易制造。

有利地，第二引导系统可以是径向引导系统，设置在基座吊臂区段和/或伸缩吊臂区段的弦杆上，相对于吊臂的上侧或下侧基本45°。径向引导系统可以例如包括至少一个、优选两个引导辊，所述引导辊连接到吊臂的基本水平位置处的伸缩吊臂区段的下侧的弦杆。至少一个径向引导辊被配置为在大约45°角与基座吊臂区段的下侧的弦杆滚动或滑动接触。弦杆可以设置有轨道，以引导引导辊在弦杆上的滚动或滑动接触。径向引导系统的其他配置也是可能的。

可伸展吊臂的下侧是当可伸展吊臂缩回并处于运输位置时向下转动的一侧。当可伸展吊臂作为起重机的一部分进入工作位置时，所述伸展吊臂基本直立但仍略微倾斜吊臂的位置，所述下侧也是可以提升负载的一侧。

可伸展格架型起重机吊臂还可以包括锁定系统，该锁定系统被配置为将至少一个伸缩吊臂区段相对于吊臂区段锁定在至少伸展位置，使得吊臂负载可以通过弦杆传递。这种锁定系统可以在至少伸展位置处提供可伸展吊臂的牢固锁定，而且可以在操作中相对容易和快速。可以将伸缩吊臂区段相对于基座吊臂区段锁定在至少伸展位置。然而，锁定在缩回位置和/或中间位置也是可能的。作为将伸缩吊臂区段锁定在缩回位置中的替代方案，可以设置止动元件，伸缩吊臂区段可以抵靠该止动元件，以便将伸缩吊臂区段放置在缩回位置中。为了能够在这些位置处进行锁定，伸缩吊臂区段可以例如被设置有多个孔口，多个孔口被布置用于接收来自锁定系统的锁定销。伸缩吊臂区段的孔口优选地设置在其弦杆上的预定位置处，使得它们可以在伸缩吊臂区段的所需位置中接收锁定销。

锁定系统可以优选地包括多个销，每个销被配置为在至少吊臂的伸展位置中至少部分地伸出穿过相应的销容纳孔，所述销容纳孔设置在第一轴环和伸缩吊臂区段之一内，其中销容纳孔的尺寸比相应的销的截面尺寸大至少10mm。销容纳孔可以有多种形式，例如基本上为圆形的孔、或带槽的孔、或蛋形的孔、或者任何其他孔的变型，其中在至少一个径向方向上，孔的尺寸比相应的销的截面大至少10mm、优选地20mm、更优选至少30mm，以便在连接中提供足够的活动空间或间隙，以确保销相对容易地插入或脱离。可以在一个方向上设置额外的尺寸，例如产生带槽的孔或椭圆孔或蛋形的孔，或者可以相对于销的截面的多个径向方向上设置额外的尺寸，或者可以在孔的所有径向方向上设置额外的尺寸，从而产生相对于销的截面尺寸的扩大孔。

锁定系统可以包括在基座吊臂区段的远端处的支撑结构，支撑结构锁定销可以安装在该支撑结构上，从支撑结构向伸缩吊臂区段的弦杆伸出。当伸缩吊臂区段处于伸展位置时，将锁定销放置成与伸缩吊臂区段的弦杆中的销容纳孔对准。伸缩吊臂区段优选设置有销容纳孔，这些销容纳孔布置在弦杆中或集成在弦杆内，而且被配置为容纳锁定销。锁定销可以例如与液压或电动致动装置接合。锁定销可接合在伸缩吊臂区段相对于基座吊臂区段的缩回和/或伸展和/或中间位置。当锁定销接合时，第一引导系统和第三引导系统的引导件保持与它们相应的导轨接触。因此，轴向吊臂负载可以经由弦杆经由锁定销直接传递。当销接合时，可以通过引导系统的引导件传递剪切或侧向负载。当锁定销接合时，伸缩系统不再需要致动，因此轴向负载传递主要经由这些通过弦杆的锁定销来完成，而不是经由引导件和/或经由伸缩系统来完成。基本上，第一引导系统和第三引导系统和/或伸缩系统的引导件在伸展位置可以不经受轴向吊臂负载，但仍会经受侧向负载。

可选地，支撑结构可以设置在伸缩吊臂区段的近端，其中所述伸缩吊臂区段具有连接到其上并且从那里向基座吊臂区段的弦杆伸展延伸、或者在伸缩吊臂区段之前的锁定销。可选地，支撑结构可以设置在基座吊臂区段的远端，所述基座吊臂区段具有连接到伸缩吊臂区段(例如在伸缩吊臂区段的弦杆处)、并且从那里向支撑结构延伸的锁定销。

锁定系统可以有利地包括与伸缩吊臂区段具有的弦杆一样多的销，每个弦杆被配置为仅接收一个销。基座吊臂区段和伸缩吊臂区段可以具有诸如四个弦杆。然后，可能只需要四个销就可以将伸缩吊臂区段相对于基座吊臂区段安全地锁定。由于第三引导系统，不再需要额外的锁定销来抵消伸缩吊臂区段上的弯曲负载力，现有技术的可伸展吊臂可能是这种需要额外的锁定销的情况。

可伸展格架型起重机吊臂优选地还可包括伸缩系统，该伸缩系统被布置成在所述缩回位置与所述伸展位置之间调节至少一个伸缩吊臂区段，其中所述伸缩系统包括至少一个卷绕系统。卷绕系统可以包括带有绞盘的钢丝绳滑轮系统。钢丝绳可以在安装到基座吊臂区段内的滑轮与安装到伸缩吊臂区段上的滑轮之间绳索穿过。用绞盘拉入钢丝绳可以例如导致伸缩吊臂区段被拉出基座吊臂区段，从而在沿着引导件移动的同时使吊臂伸出。在伸缩吊臂区段的缩回期间，可以操作绞盘以释放钢丝绳允许伸缩吊臂区段在基座吊臂区段内部移动，通常由于重力而向下移动。在替代性实施例中，伸缩系统可以包括液压缸或齿条齿轮系统，而不是卷绕系统。伸缩系统可以优选地包括两个卷绕系统，每一个被设置在基座吊臂区段的相反侧上，优选地设置在基座吊臂区段的侧面上，这有利于平衡负载分布。优选地，单个绞盘用于两个卷绕系统，使得这两个卷绕系统实际上形成设置在基座吊臂区段两侧的单个组合伸缩系统。

可伸展格架型起重机吊臂还可包括测量系统，该测量系统被配置为检测伸缩吊臂区段相对于基座吊臂区段的位置。这种测量系统可以例如包括用于视觉检查的摄像头、或闭路电视系统、或任何其他合适的测量系统。测量系统可以将其测量值的反馈发送到控制系统，该控制系统可以以部分地或完全地自动化方式、或者在人类操作员的控制下，控制可伸展吊臂的伸出或缩回。

代替单个伸缩吊臂区段，可伸展起重机吊臂还可以包括多个伸缩吊臂区段，这些伸缩吊臂区段具有减小的尺寸、优选地具有减小的截面尺寸、和/或具有相似或减小的纵向尺寸，每个都可相对于另一个移动以便伸出或缩回吊臂。两个相邻的伸缩吊臂区段之间的类似引导系统可以用于伸缩吊臂区段与基座吊臂区段之间。锁定系统和伸缩系统也可以修改和/或增加为多个伸缩吊臂区段。

根据本发明的另一方面，提供了具有权利要求15至18的特征的起重机。这种起重机可以提供一个或多个上述优点。起重机包括如上所述的可伸展格架型起重机吊臂。所述格架型吊臂可在运输位置与工作位置之间移动，其中所述格架型吊臂处于基本缩回和基本水平的位置，在工作位置将格架型吊臂伸出。起重机还包括起重机底座，所述可伸展格架型吊臂可枢转地连接到该起重机底座，使得起重机吊臂可以围绕在所述运输位置与所述工作位置之间基本水平的轴线旋转。起重机底座也可以可选地制成可围绕基本垂直轴线旋转。起重机还包括被布置成在所述运输位置与所述工作位置之间旋转可伸展吊臂的吊臂提升系统，以及被配置成提升负载的负载提升系统。吊臂提升系统可以优选地连接到基座吊臂区段的远端以及伸缩吊臂区段的远端，这可以提供相对稳定、平衡良好且可靠的起重机。可选地，吊臂提升系统也可以连接到基座吊臂区段的远端和伸缩吊臂区段的远端之一。吊臂提升系统还可以被配置为在伸缩系统的操作期间由控制单元控制以跟随伸缩系统以促进伸缩吊臂区段的移动。因此，起重机操作员可能只需要操作伸缩系统，而吊臂提升系统由控制单元控制自动跟随以促进伸缩吊臂区段的移动。因此，在伸缩操作期间可以保持起重机吊臂的约80°的最佳角度。

有利地，可以提供测量系统以确定伸缩起重机吊臂区段相对于基座吊臂区段的实际位置。测量可以向起重机操作员提供关于实际位置的反馈，起重机操作员可以根据该信息调整起重机操作。此外，测量系统可以被配置为在接近期望的伸展位置时控制伸缩系统的速度降低。这可以帮助起重机操作员接近期望的伸展位置，而且可以降低故障或损坏的风险。

依赖伸缩恢复系统的操作来控制吊臂提升系统的操作的控制单元可以是测量系统的一部分，或者可以作为一个单独的控制单元提供。在优选实施例中，提供了一种测量系统，该测量系统被配置为控制起重机的操作，并且向输出单元(例如起重机操作员的用户界面)提供有关测量参数的输出(诸如伸缩吊臂速度)。

可伸展起重机吊臂通常可以设置有提升元件，提升系统可以安装到所述提升元件上，该提升元件可连接到起重机底座、优选连接到起重机底座处的绞盘。在安装位置，当吊臂安装到起重机底座时，吊臂的一个或多个弦杆是在吊臂设置有提升元件的一侧的上弦杆。其相反的一侧的弦杆在安装状态下是下弦杆。

在起重机的优选实施例中，起重机底座能够绕自升式平台的支腿安装。即使在恶劣的离岸环境，这种起重机底座也可以提供相对紧凑但高效的起重机。起重机底座也可以安装在带有回转轴承装置的标准基座上。然而，围绕自升式平台的一条支腿设置起重机底座，为利用自升式平台的甲板空间提供了空间有效的解决方案。

根据本发明的另一方面，提供了具有权利要求18至19的特征的自升式平台。这种自升式平台可以提供一个或多个上述优点。

根据本发明的又一方面，提供了操作具有权利要求20至23的特征的起重机的方法。这种方法可以提供一个或多个上述优点。在该方法的优选实施例中，在可伸展格架型吊臂相对于基本水平位置已经达到至少大致30度、优选地至少大致50度、更优选地至少大致55度的吊臂角度时，开始伸缩系统的操作。该方法还可以包括固定吊臂提升系统的吊臂吊索的长度。由于通过吊臂提升系统固定了吊臂吊索的长度，例如以相对于基本水平位置的大致50度或更大或更小的吊臂角度，伸缩系统的操作可以通过固定吊臂提升系统的吊臂吊索的长度，而引起可伸展吊臂的吊起。

附图说明

将参考示例性实施例的附图进一步阐明本发明。相应的元件用相应的附图标记表示。

图1示出了包括根据本发明的可伸展起重机吊臂处于不同位置的起重机第一实施例的侧视图；

图2示出了图1所示的起重机的可伸展吊臂的基座吊臂区段的远端的立体图；

图3示出了图1所示的起重机的可伸展吊臂的伸缩区段的近端的立体图；

图4示出了图1的可伸展吊臂的第三引导系统的透视细节图；

图5示出了图1所示的起重机的可伸展吊臂的基座吊臂区段的立体图；

图6示出了处于第一中间位置的图1的可伸展吊臂的一部分的立体图；

图7示出了处于第二中间位置的图1的可伸展吊臂的一部分的立体图。

具体实施方式

图1示出了起重机1的第一实施例的侧视图，该起重机包括根据本发明的处于不同位置的可伸展起重机吊臂2。起重机1包括起重机底座3，所述可伸展格架型吊臂2可旋转地连接到该起重机底座3。起重机底座3可以绕自升式平台的支腿4安装，例如作为回转平台，但也可以以不同方式安装，例如安装在具有回转支承的标准基座上、自升式平台上、或者需要这种类型的起重机的任何其他结构上。格架型吊臂2可在运输位置T与工作位置W之间移动，在所述运输位置T，所述格架型吊臂2处于基本缩回和基本水平的位置，在所述工作位置W，伸缩吊臂区段2b经由中间位置I处于伸展位置E。为了执行起重机吊臂的所述移动，起重机1还包括吊臂提升系统5，该吊臂提升系统5被布置成在所述运输位置与所述工作位置之间移动可伸展吊臂2。所述吊臂提升系统包括安装在起重机底座上的至少一个、优选地两个吊臂提升绞盘11。吊臂提升系统5可以包括两个平行钢丝绳和滑轮系统，两者都连接到可伸展吊臂的远端、和/或基座吊臂区段2a的远端。起重机1还配备有被配置为提升负载的负载提升系统6。所述负载提升系统6可以包括至少一个主要提升绞盘10、安装在可伸展起重机吊臂2的远端上的头部组件7、以及包括辅助提升绞盘的可选的辅助提升系统8，该可选的辅助提升系统8可以被配置为比主要负载提升系统提升更小的负载、更高的高度和更快的速度。例如，主要提升系统可以被配置为将高达约2500吨的负载提升到地面/甲板以上大约115m的高度，或者将高达大约1250吨的负载提升到地面/甲板以上大约156m的高度。这种配置允许安装高达大约16MW的离岸风力涡轮机。可以理解，这只是示例，并且更小或更大的配置都是可能的。可伸展吊臂2包括格架型基座吊臂区段2a和至少一个格架型伸缩吊臂区段2b。格架型基座吊臂区段2a以及格架型伸缩吊臂区段2b的每个包括在吊臂区段2a、2b的每个角处的纵向弦杆15，具体地是四个弦杆15，它们与桁架16互连。基座吊臂区段2a的弦杆15a的直径通常大于伸缩吊臂区段2b的弦杆15b的直径。伸缩吊臂区段2b可相对于基座吊臂区段2a在缩回位置R与伸展位置E之间调节，在缩回位置R伸缩吊臂区段2b基本上在基座吊臂区段2a的内部，在伸展位置E伸缩吊臂区段2b至少部分地位于基座吊臂区段2a之外。在被配置用于提升高达2500吨的负载的提升系统的上述示例中，在缩回位置的总吊臂长度可以例如约为95m，而在最大伸展位置的总吊臂长度可以例如长约为135m，或者更长更短。吊臂提升系统5连接到基座吊臂区段2a的远端以及伸缩吊臂区段2b的远端，更具体地，连接到伸缩吊臂区段2b上的头部组件7并且连接到基座吊臂区段2a的远端上的支撑结构9。如图所示，在工作位置W，当伸缩吊臂区段2b的伸出过程已经完成时，起重机吊臂2与起重机吊臂2的大致水平运输位置形成角度α，该角度在大约75°至85°的范围内，优选地是大约80°的角度。所述位置可以被认为是提升负载的起始位置，如果需要，可以再次调整吊臂角度以降低吊臂角度。运输位置和工作位置还允许限定可伸展吊臂2的上侧17和下侧18，下侧18是在运输位置中向下转动可伸展吊臂2的一侧，并且可伸展吊臂2的上侧17是下侧18的相反侧。吊臂提升系统5至少部分地安装在可伸展吊臂2的上侧17上，而负载被沿着可伸展吊臂2的下侧18提升。可伸展起重机吊臂2还包括伸缩系统12，该伸缩系统12被布置成在所述缩回位置与所述伸展位置之间调节至少一个伸缩吊臂区段2b。所述伸缩系统12包括至少一个卷绕系统、优选地包括两个卷绕系统，每一个都设置在基座吊臂区段2a的相反侧上、优选地设置在基座吊臂区段2a的横向侧上(参见图4)。伸缩系统12可以被配置为将可伸展吊臂2从缩回位置(R)相对迅速地伸出到伸展位置(E)。伸缩系统12还包括至少一个伸缩绞盘13。卷绕系统可以被配置成使得利用绞盘13拉入钢丝绳14可以例如导致伸缩吊臂区段2b被至少部分地拉出基座吊臂区段2a，从而至少部分地使吊臂伸出，同时沿着引导系统移动。在伸缩吊臂区段2b缩回期间，可以操作绞盘13以释放钢丝绳，所述钢丝绳允许伸缩吊臂区段在基座吊臂区段内部移动。为了加速在恶劣的离岸环境中可能很重要的操作，希望在可伸展吊臂2的吊起期间(即在可伸展吊臂2从运输位置T移动到工作位置W期间)开始伸出伸缩吊臂区段2b，或者在吊臂2从工作位置W移动到运输位置T时开始将伸缩吊臂区段2b缩回到基座吊臂区段2a中。对于现有技术的可伸展吊臂起重机，伸缩吊臂区段的伸出和吊臂的吊起的这种组合的移动可能导致变形和下垂，尤其是在较低的吊臂角度下。利用本发明，由于三个引导系统的创新组合，即使在相对较低的吊臂角度下也可以开始伸出伸缩吊臂区段，下文将进一步解释。

图2示出了图1所示的起重机1的可伸展吊臂2的基座吊臂区段2a的远端的立体图。基座吊臂区段2a的远端包括第一轴环20，第一引导系统21安装到该第一轴环20。第一轴环20包括格架型吊臂区段的截面加强结构，使得轴环可以承受安装到轴环的附加结构(诸如第一引导系统)的负载。第一引导系统21被配置为引导伸缩吊臂区段2b沿着基座吊臂区段2a的移动。另外，第一引导系统可以包括在基座吊臂区段2a上的一组引导元件22和在伸缩吊臂区段2b上的相应的导轨，或者反之(参见图4)。引导元件22或引导件22，例如可以实现为辊子，被配置为在伸缩吊臂区段上或沿着伸缩吊臂区段上的相应导轨来执行引导移动，例如滚动移动或滑动移动。第一引导系统21可以例如包括每个弦杆的一组引导件22。第一引导系统的相应轨道可以安装在或集成到伸缩吊臂区段的每个纵向弦杆上。第一引导系统可以有利地是x-y引导系统，其中每组引导件包括至少两个引导件，例如辊，其被配置为引导伸缩吊臂区段沿两个基本横向方向的移动。以创新的方式，基座吊臂区段2a包括第三引导系统24，该第三引导系统24被配置为引导伸缩吊臂区段2b沿着基座吊臂区段2a的移动。第三引导系统还包括在基座吊臂区段2a上的一组引导元件或引导件25以及在伸缩吊臂区段2b上的相应导轨，或者反之。所述第三引导系统24，特别是第三引导系统的一组引导件25，与第一引导系统21间隔开一定距离，该距离对应于在伸缩吊臂区段2b的伸展位置中保持在基座吊臂区段2a内部的伸缩吊臂区段的部分的长度。基座吊臂区段2a优选地包括第二轴环26，第三引导系统24、特别是第三引导系统24的一组引导件25被安装到该第二轴环26。第二轴环26可以包括一个或多个截面桁架，优选地，截面桁架与基座吊臂区段的弦杆的数量一样多，例如四个。第三引导系统24也优选地是x-y引导系统。第一引导系统和第三引导系统优选地为相同类型。因此，第一引导系统21和第三引导系统24两者，尤其是基座吊臂区段2a上相应的第一引导系统21和第三引导系统24的引导元件，如下文将示出的，可以共享设置在伸缩吊臂区段2b上的相同导轨。可伸展起重机吊臂还可以包括锁定系统27，该锁定系统27被配置为将至少一个伸缩吊臂区段2b相对于基座吊臂区段2a锁定在至少伸展位置。另外，锁定系统27可以包括多个销，每个销被配置为至少在吊臂的伸展位置中至少部分地伸出穿过设置在第一轴环20和伸缩吊臂区段2b之一中的相应的销容纳孔28。在多个销从第一轴环伸出的情况下，在伸缩吊臂区段2b中的销容纳孔28的尺寸可以有利地比相应销的截面尺寸大至少10mm，使得销的锁定和解锁可以相对容易地完成，而没有摩擦力阻碍销移入和/或移出销容纳孔28。可选地，多个销也可以从伸缩吊臂区段伸出，而销容纳孔存在于第一轴环中。同样在这种情况下，这些销容纳孔的尺寸可以比相应销的截面尺寸大至少10mm。锁定系统可以优选地包括与伸缩吊臂区段具有的弦杆一样多的销，每个弦杆被配置为仅容纳一个销。如将进一步示出的，本实施例的伸缩吊臂区段2b具有四个弦杆29，因此第一轴环28包括四个销容纳孔28，每个销容纳孔被配置为容纳销，所述销被配置为锁定伸缩吊臂区段2b相对于基座吊臂区段2a的位置。

图3示出了图1所示的起重机1的可伸展吊臂2的伸缩区段2b的近端的立体图。伸缩吊臂区段的近端包括第二引导系统30，该第二引导系统30被配置为引导伸缩吊臂区段2b沿着基座吊臂区段2a的移动。第二引导系统还包括一组引导件和相应的轨道，其中引导件被设置在伸缩吊臂区段2b上，并且轨道被设置在基座吊臂区段2a上，或者反之。与第一引导系统和第三引导系统相反，第二引导系统可以是径向引导系统。在本实施例中，将一组引导件31(特别是辊子)设置在弦杆32上，特别是在伸缩吊臂区段2b的下弦杆32a上，相对于吊臂的上侧或下侧成基本45°角。引导件也可以但不是必须设置在伸缩吊臂区段的上弦杆上。第二引导系统30的导轨可以设置在基座吊臂区段2a的弦杆的长度的一部分上，其优选地具有基本上圆形的截面。导轨相应地相对于吊臂的上侧或下侧以基本45°角安装。可选地，可以切换引导件和导轨。

图4示出了图1的可伸展吊臂的第三引导系统的详细立体图。与基座吊臂区段相反，伸缩吊臂区段2b优选地具有带有大致矩形截面的弦杆。第一引导系统21和/或第三引导系统24的导轨33可以安装在或可以集成到伸缩吊臂区段2b的弦杆32上。所述轨道33可以被成形为使得引导x-y引导系统的x-引导辊和y-引导辊。具体地，所述导轨33可以包括两个相邻的引导侧，所述引导侧基本上是相互横向的。然后可以将这种导轨33放置在具有大致矩形截面的伸缩吊臂区段2b的弦杆的外边缘处。优选地，伸缩吊臂区段2b的弦杆上的导轨33可以与第一引导系统21和第三引导系统24的相应的引导件接合。

图5示出了图1所示的起重机1的可伸展吊臂2的基座吊臂区段2a的立体图。如在前面的图中，为清楚起见，未示出纵向弦杆29之间的格架型桁架。第二轴环26也可以包括两个附加的截面桁架或加强结构。如前所示，基座吊臂区段2a包括具有基本圆形截面的弦杆29。第二引导系统30还包括安装到基座吊臂区段2a的至少一个弦杆29(优选地安装到基座吊臂区段2a的下弦杆29a)的至少一个轨道34(优选地至少两个轨道34)。导轨34优选地相对于吊臂的上侧或下侧的基本45°角安装，使得它们可以接合径向引导系统的引导件31。所述导轨34的长度可以显著短于被配置为在伸缩吊臂区段2b的伸展位置E从基座吊臂区段2a伸出的伸缩吊臂区段部分的长度。导轨34可以从基座吊臂区段2a的近端35沿着基座吊臂区段2a的弦杆29(例如在小于基座吊臂区段2a的长度的一半上)伸出。

图6示出了处于第一中间位置的图1的可伸展吊臂的一部分的立体图。当将可伸展吊臂从缩回位置R(如图1所示)移动到伸展位置E时，如图6的中间位置所示，伸缩吊臂区段2b首先由第一引导系统21和第二引导系统30引导，在所述缩回位置伸缩吊臂区段2b基本位于基座吊臂区段2a内部，在所述伸展位置E伸缩吊臂区段至少部分位于基座吊臂区段外部。第三引导系统24的引导件25可以与导轨33接合，但第三引导系统24几乎不承受任何负载。在伸缩吊臂伸出的这个阶段，起重机吊臂是静态不确定的。

图7示出了处于第二中间位置的图1的可伸展吊臂的一部分的立体图。当伸缩吊臂区段2b在图6所示的第一中间位置之后进一步伸出时，第二引导系统30的引导件31将在某一点超出第二引导系统30的相应导轨34的长度，使得第二引导系统停止引导。伸缩吊臂区段2b的移动则由第一引导系统21和第三引导系统24引导。第二引导系统30不再承受任何负载。当第二引导系统30的引导件31已经基本到达第三引导系统24和/或第二轴环26时，伸缩吊臂区段2b已经到达其伸展位置E。当可伸展起重机吊臂2处于基本直立位置时，特别是当可伸展起重机吊臂2具有相对于水平面基本80度的吊臂角度α时，可以完成将伸缩吊臂区段2b伸出基座吊臂区段2a。然而，本发明还允许更早的伸出伸缩式起重机吊臂，特别是从基本30度的吊臂角度α开始伸出，或更优选地从基本50度的吊臂角度α开始伸出。更具体地，由于本发明，起重机吊臂从运输位置T到工作位置W的吊起的部分可以通过固定吊臂提升系统5的吊臂吊索的长度来完成，从吊臂提升绞盘11到起重机吊臂来测量吊臂吊索的长度。例如，可以启动吊臂提升系统5将起重机吊臂以吊臂角度α从运输位置T提升到第一中间位置，所述吊臂角度α相对于水平面大约30度至大约55度的范围内。然后，吊臂提升系统5可以被配置为例如通过在吊臂提升绞盘11上放置制动器来将吊索保持在恒定长度。然后锁定系统27的锁定销可以从销容纳孔28中取出，锁定系统27已经将伸缩吊臂2保持在缩回位置R中。接下来，可以启动伸缩系统12并且可以开始伸缩吊臂的伸出。结合吊臂提升系统被配置为保持吊索绳的长度不变的伸缩吊臂的伸出的开始，将使起重机吊臂继续向起重机吊臂的工作位置吊起。因此，通过在起重机吊臂吊起期间至少部分地执行伸缩吊臂的伸出，或者甚至更好地通过经由伸出伸缩吊臂来至少部分地执行起重机吊臂的吊起，在使起重机准备进行提升操作方面可以节省时间，同时由于改进的可伸展起重机吊臂，可以保持这些吊起和伸出操作相对稳定和安全。

出于清楚和简洁描述的目的，本文中描述的特征是相同或单独实施例的一部分，然而，应理解，本发明的范围可以包括具有所描述的特征中的所有特征或一些特征的组合的实施例。可以理解，所示实施例具有相同或相似的部件，除了它们被描述为不同的地方。

在权利要求中，放置在括号之间的任何参考符号不得理解为是对权利要求的限制。词语“包括”并不排除存在除权利要求中列出的那些特征或步骤外的其他特征或步骤。此外，词语“一”和“一个”不应被解释为限于“仅一个”，而是用于表示“至少一个”，并且不排除多个。在相互不同的权利要求中引用某些措施的纯粹事实并不表明这些措施的组合不能被有利地使用。本领域的技术人员将明白很多变体。所有变体应被理解为包括在以下权利要求中限定的本发明的范围内。

Claims (25)

1.一种用于起重机的可伸展格架型起重机吊臂，所述吊臂包括格架型基座吊臂区段和至少一个格架型伸缩吊臂区段，其中所述至少一个伸缩吊臂区段相对于所述基座吊臂区段在缩回位置与伸展位置之间是可调节的，在所述缩回位置中所述伸缩吊臂区段基本上在所述基座吊臂区段的内部，在所述伸展位置中所述伸缩吊臂区段至少部分地位于所述基座吊臂区段的外部，

其中所述基座吊臂区段的远端包括第一引导系统，所述引导系统被配置为引导所述伸缩吊臂区段沿着所述基座吊臂区段的移动；

其中所述伸缩吊臂区段的近端包括第二引导系统，所述第二引导系统被配置为引导所述伸缩吊臂区段沿着所述基座吊臂区段的移动；

其中所述基座吊臂区段包括第三引导系统，所述第三引导系统被配置为引导所述伸缩吊臂区段沿着所述基座吊臂区段的移动，所述第三引导系统与所述第一引导区段间隔一段距离，所述距离对应于在所述伸缩吊臂区段的所述伸展位置中保持在所述基座吊臂区段内部的所述伸缩吊臂区段的部分的长度。

2.根据权利要求1所述的可伸展格架型起重机吊臂，其中所述第一引导系统、所述第二引导系统和/或所述第三引导系统包括导轨和引导元件，其中所述引导元件被配置为沿所述导轨被引导，其中所述导轨设置在所述基座吊臂区段和所述伸缩吊臂区段中的一个上，并且所述引导元件设置在所述基座吊臂区段和所述伸缩吊臂区段中的另一个上。

3.根据权利要求1或2所述的可伸展格架型起重机吊臂，其中所述基座吊臂区段包括第一轴环，所述第一引导系统安装到所述第一轴环，和/或其中所述基座吊臂区段包括第二轴环，所述第三引导系统安装到所述第二轴环。

4.根据前述权利要求中任一项所述的可伸展格架型起重机吊臂，其中所述第二引导系统包括安装到所述基座吊臂区段的至少一个弦杆的至少一个轨道，其中所述轨道的长度显著短于被配置为在所述伸缩吊臂区段的所述伸展位置中从所述基座吊臂区段伸出的所述伸缩吊臂区段的部分的长度。

5.根据前述权利要求2至4中任一项所述的可伸展格架型起重机吊臂，其中所述第一引导系统和/或所述第三引导系统包括位于所述基座吊臂区段的所述弦杆中的每一个上的引导元件，其中所述第一引导系统和/或所述第三引导系统的所述引导元件沿着所述基座吊臂区段被设置在相同的轴向距离处。

6.根据前述权利要求中任一项所述的可伸展格架型起重机吊臂，其中所述第一引导系统是x-y引导系统。

7.根据前述权利要求中任一项所述的可伸展格架型起重机吊臂，其中所述第三引导系统是x-y引导系统。

8.根据权利要求6或7所述的可伸展格架型起重机吊臂，其中所述第一引导系统或所述第三引导系统包括安装到所述伸缩吊臂区段的至少一个弦杆的至少一个轨道、或集成到所述伸缩吊臂区段的至少一个弦杆中的至少一个轨道，所述轨道被成形为使得引导x-y引导系统的x引导辊和y引导辊两者。

9.根据前述权利要求中任一项所述的可伸展格架型起重机吊臂，其中所述伸缩吊臂区段包括具有大致矩形截面的弦杆。

10.根据前述权利要求中任一项所述的可伸展格架型起重机吊臂，其中所述基座吊臂区段包括具有大致圆形截面的弦杆。

11.根据前述权利要求中任一项所述的可伸展格架型起重机吊臂，其中所述第二引导系统是径向引导系统，被设置在所述基座吊臂区段和/或所述伸缩吊臂区段的弦杆上，相对于所述吊臂的上侧或下侧成大致45°角。

12.根据前述权利要求中任一项所述的可伸展格架型起重机吊臂，还包括锁定系统，所述锁定系统被配置为将所述至少一个伸缩吊臂区段相对于所述吊臂区段锁定在至少所述伸展位置中。

13.根据权利要求12所述的可伸展格架型起重机吊臂，其中所述锁定系统包括多个销，每个销被配置为至少在所述吊臂的所述伸展位置中至少部分地伸展穿过设置在所述第一轴环和所述伸缩吊臂区段之一中的相应的销容纳孔，其中所述销容纳孔的尺寸比所相应的销的截面尺寸大至少10mm。

14.根据权利要求13所述的可伸展格架型起重机吊臂，其中所述锁定系统包括与所述伸缩吊臂区段具有的弦杆一样多的销，每个弦杆被配置为仅容纳一个销。

15.根据前述权利要求中任一项所述的可伸展格架型起重机吊臂，还包括伸缩系统，所述伸缩系统被布置成在所述缩回位置与所述伸展位置之间调节所述至少一个伸缩吊臂区段，其中所述伸缩系统包括至少一个卷绕系统。

16.根据权利要求15所述的可伸展格架型起重机吊臂，其中所述伸缩系统包括两个卷绕系统，每个卷绕系统被设置在所述基座吊臂区段的相反侧上、优选地设置在所述基座吊臂区段的横向侧上。

17.一种起重机，其包括：

根据前述权利要求中任一项所述的可伸展格架型起重机吊臂；其中所述格架型起重机吊臂在运输位置和工作位置之间是可移动的，在所述运输位置所述格架型起重机吊臂处于基本缩回和基本水平位置，在所述工作位置负载是可提升的；

起重机底座，所述可伸展格架型起重机吊臂可枢转地连接到所述起重机底座；

吊臂提升系统，所述吊臂提升系统被布置成在所述运输位置与所述工作位置之间移动所述可伸展起重机吊臂；

负载提升系统，所述负载提升系统被配置为提升负载。

18.根据权利要求17所述的起重机，其中所述吊臂提升系统连接到所述基座吊臂区段的远端和所述伸缩吊臂区段的远端。

19.根据前述权利要求17至18中任一项所述的起重机，其中所述起重机底座可绕自升式平台的支腿安装。

20.一种自升式平台，其包括根据前述权利要求17至19中任一项所述的起重机。

21.根据权利要求20所述的自升式平台，其中将所述起重机底座绕所述自升式平台的支腿安装。

22.一种操作起重机、优选地根据前述权利要求17至19中任一项所述的起重机的方法，所述起重机包括可伸展格架型起重机吊臂、优选地根据前述权利要求1至16中任一项所述的吊臂，其中所述可伸展格架型吊臂包括格架型基座吊臂区段和至少一个格架型伸缩吊臂区段，所述方法包括以下步骤：

将所述可伸展格架型吊臂从运输位置带到工作位置；

操作伸缩系统以将所述至少一个伸缩吊臂区段相对于所述基座吊臂区段从缩回位置调节到伸展位置，在所述缩回位置所述伸缩吊臂区段基本上在所述基座吊臂区段的内部，在所述伸展位置所述伸缩吊臂区段基本上在基座吊臂区段的外部；

其中所述伸缩系统的操作和将所述可伸展格架型吊臂从运输位置带到工作位置的操作至少部分地同时进行。

23.根据权利要求22所述的操作起重机的方法，其中在所述可伸展格架型吊臂相对于基本水平的位置已经达到至少大致30度、优选地大致50度、更优选地至少大致55度的吊臂角度时，开始所述伸缩系统的所述操作。

24.根据权利要求22或23所述的操作起重机的方法，其中优选地在所述可伸展格架型吊臂相对于基本水平的位置已经达到至少大致30度、优选地至少大致50度、更优选地至少大致55度的吊臂角度时，固定所述吊臂提升系统的吊臂吊索的长度。

25.根据前述权利要求22至24中任一项所述的操作起重机的方法，还包括以下步骤：通过将多个销基本上同时插入穿过设置在所述伸缩吊臂区段和所述基座吊臂区段之一的弦杆中的相应的销容纳孔，将所述伸缩吊臂区段相对于所述基座吊臂区段锁定在所述伸缩吊臂区段的所述伸展位置中。

Images