CN118574784A - 一种塔架爬升机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种与起重机一同配套使用的爬升机构，所述爬升机构可在塔架外表面沿塔架方向爬升。由于无需使用最大型塔架安装用起重机，因此可降低安装成本。对于塔架安装而言，所述机构的爬升高度超出最大型起重机所能达到的高度。

Description

一种塔架爬升机构

技术领域

本发明涉及一种安装有专用起重机的爬升机构。所述爬升机构向上变窄，呈圆锥形结构；在由多个多边形横截面模块层叠而成的组装式塔架或圆柱形结构中，可以通过爬升塔壁来进行风力涡轮机塔架或类似塔架的组装。

背景技术

众所周知，风速随着地面高度上升而增加。风速越大，涡轮机的发电效率便越高，从而产生更多的电力。因此，涡轮机制造商设计了可在更高海拔运行的涡轮机和塔架。2021年，塔架高度达到180米。不久的将来将超过250米。因此需采用最大型起重机用于风力涡轮机塔架的组装。此外，由于近年来塔架的高度不断增加，并且未来呈现一种进一步增加的趋势，现有起重机的承载能力可能无法满足其安装需要。近年来，已经开发出通过攀爬塔架来维护塔架组件的机构。这些机构安装有侧臂，用以防止晃动并提供平衡。但某些类型的塔架侧臂缠绕在其塔体上，这可能会造成塔架构件损坏。

对于另一类型的机构而言，其侧臂则通过臂上的销钉固定在塔架上的孔中。但是执行此过程可能存在困难。

本发明将市场上一些特殊用途的起重机安装在一个机构上，该机构可在塔架组装阶段沿着塔壁爬升来完成塔架的组装。所述爬升机构的侧臂安装有U型轴承。塔架中的每个模块中均具有相互固定的销钉。侧臂上的U型轴承通过沿Y轴和Z轴移动而固定在所述销钉上。得益于这一特点，较之现有技术而言，采用该技术将侧臂固定在塔架上更为方便。如此一来便可以防止爬升机构在塔架内晃动。此外，由于塔架上装有导轨，起重机上的所有力便可通过所述导轨和塔架构件不间断地传递至地基。

组装式塔架的各模块高度约为12-13米。塔架的前三个模块可以借助移动式起重机完成安装，所述移动式起重机的尺寸略小于大型起重机。在此阶段之后，所述爬升机构安装在塔壁上。所述爬升机构上可安装专用起重机，利用该起重机安装第三模块之后的其他模块以及风力发电机组的其他构件。由于所述爬升机构的部件按照升降机的原理工作，因此将所述爬升机构提升一个模块的高度后，再安装下一个模块。对于整个塔架重复这一过程来完成塔架组装。最后，通过安装涡轮机上的部件（如机舱、转子和叶片），完成风力涡轮机的组装。

风力涡轮机的经济寿命约为20-25年。为了防止在此过程中其出现故障，发电厂应配备一台最大型起重机以备不时之需，而这一方案成本高昂。但是，对于采用本发明所提供之爬升机构组装的塔架构件及设备，如需对其进行维护，则可以利用所述爬升机构进行。

发明目的

本发明提供一种无需使用大型起重机即可架设高塔的技术方案，能够减少安装时间和成本。

本发明的优势如下：

由于侧臂上设有U型轴承，因此所述爬升机构可以更为容易地安装在塔架内的销钉中；

由于塔架上安装有导轨，所有起重机上的力均可通过导轨和塔架构件不间断地传递至地基；

由于安装有支撑杆，在其作用下所述导轨上的力被传递到模块中的其他塔架构件上，使载荷均匀分布；

由于无需使用超大型起重机，因此降低了起重机成本；

由于本发明所提供的爬升机构可沿塔架爬升，因此所述机构架设的塔架高度超出大型起重机所能达到的高度；

如果风力发电机投入运行后出现故障，所述爬升机构还可再次使用。

本发明的缺点如下：

如需运用本发明，必须在塔架生产过程中将其中一些部件（如导轨、主销、支撑杆）固定在塔架之上。

附图说明

1. 整体视图

2. 爬升机构整体视图

3. 爬升机构的主要部件

4. 外滑轨

5. 外滑轨连接区

6. 吊架件

7. 侧臂组件

8. U型槽组

9. 内滑轨

10. 轮组

11. 滑轮总成俯视图

13. 升降机工作原理

14. 托架底盘和外壳视图

15. 导轨视图

16. 主销槽视图

17. 主销-塔架构件壁挂式安装视图

18. 支撑杆总成视图

21. 爬升机构工作视图

图中标号：1、爬升机构，2、起重机，3、起重机连接平台，4、塔架，5、遥控室，6、内滑轨，8、外滑轨，9、升降机，17、托架底盘，18、外壳，19、门，20、液压油箱，21、液压阀组，22、电气与电子控制面板，23、平台，24、侧壁总成，26、液压缸，27、液压缸，29、导向轴承，30、加固部件，31、加固部件，32、加固部件，33、楼梯，36、连接结构，39、吊架件，40、吊架件，41、液压缸，42、滑轨柱，43、加固部件，44、加固部件，45、侧壁，46、侧壁，47、侧壁，48、侧壁，53、加固部件，54、加固部件，55、加固部件，56、支架，57、导管，58、液压缸，59、孔，67、锁销，70、侧壁内柱，73、加固部件，74、加固部件，75、导向轴承，76、侧壁内柱，77、液压缸，78、主销，79、滑轨轴承，

80、液压缸，81、U型槽组，82、摄像机臂，83、摄像机，84、摄像机，86、滑轨柱，88、滑轨部件，89、加固部件，90、U型槽，91、吊架件，92、吊架件，93、加固部件，94、加固部件，103、滑轮，104、滑轮，105、滑轮组，106、衬套体，107、衬套体，108、轴，109、轴，110、销钉，113、螺栓孔，113、螺栓孔，116、塔架模块，117、塔架构件，118、导轨，119、孔，122、连接件，123、主销槽，124、主销衬套，125、金属板，126、支撑板，127、夹角，128、螺栓，

131、支撑杆，132、凸缘，133、Y-Z横截面。

发明披露内容

（001）本发明涉及一种在塔外壁上沿塔身向上爬升的爬升机构（1）。所述爬升机构上安装有起重机（2），通过所述起重机可将塔架构件和其他结构构件吊升至塔顶。所述起重机采用市售起重机即可，并安装到爬升机构上便可投入使用。

所述爬升机构的零部件（1）参见章节（002......018）；安装于所述塔架内的部件参见章节（019…022）；有关所述爬升机构（1）的工作方法参见章节（023…026）。

（002）图1示出了起重机（2）、组装式塔架（4）和安装在所述爬升机构（1）中的起重机连接平台（3）上的遥控室（5）的整体视图。

（003）图2为所述爬升机构（1）的整体视图，图3为其主要部件的立体图。所述爬升机构（1）由以下主要部件组成：

具有重合的X、Y、Z轴的升降机（9），包含一个外滑轨（8）和两个内滑轨（6），导向轴承（29）安装在外滑轨（8）上；左右侧臂沿X、Y、Z轴（45、46、47、48）移动；

位于侧臂上的主销U型槽（90）；

安装在外滑轨（8）上的托架底盘（17）和外壳（18）；

安装在所述托架底盘（17）上的起重机连接平台（3）；

安装在托架（17）内的液压油箱（20）和液压阀组（21），用于运行所述爬升机构（1）和起重机（2）中的液压缸和其他液压元件；

安装在载重笼系统内的电气与电子控制面板（22）；

位于地面的遥控室（5），用于对所述爬升机构（1）和起重机（2）进行远程控制；

（004）图4B为所述外滑轨（8）的立体图，图4A示出了所述外滑轨（8）的主要部件，所述外滑轨（8）的两侧设有外滑轨柱（42），其下缘和上缘设有加固部件（30、31、32）。此外，通过在其高度方向使用所述加固部件（30）对其进行加固，从而形成一个耐用结构。所述外滑轨柱（42）可使用标准NPI或NPU型材，也可由具有不同横截面积的型材制成。为便于运输，所述外滑轨（8）可采用单件式，也可采用多件式。在图4A中，两件式外滑轨（8）的上部为组装状态，下部为拆分成多个组件的状态。

（005）如图中所示，所述外滑轨柱42的长度较短。图5B示出了组装图，图5A示出了主要部件视图。所述加固部件（55）通过焊接和螺栓固定在所述外滑轨柱（42）上。所述连接结构（36）和加固部件（53和54）通过焊接和螺栓固定在所述外滑轨柱（42）上。通过使用穿过连接结构和加固部件（36、53和54）上的孔的螺栓对所述滑轨部分进行连接或拆卸。连接区域使用的所有部件（36、53、54、55）均位于外滑轨柱（42）的外表面之上。由于所述轮组（105）中的滑轮（103、104）在外滑轨柱（42）的内表面运转，因此在其内表面中未安装有任何额外部件（图10）。

（006）所述外滑轨（8）的下部和上部各有一个外滑轨吊架件（39和40）（图4）。此类吊架件（39和40）具有相同结构。图6示出了所述吊架件（39和40）的立体示意图。所述外滑轨（8）通过这些吊架件（39、40）固定在所述塔架导轨（118）上（图6C），同时将起重机上的全部载荷传递到塔架上。所述支架（56）焊接在加固部件（43和44）上，所述加固部件（43和44）通过焊接并用螺栓固定在所述外滑轨柱（42）上。所述锁销（67）在所述液压缸（58）的作用下在导管（57）内沿X轴移动。所述液压缸（58）和导管（57）同心固定在所述支架（56）上的孔（59）中。当所述外滑轨（8）上下移动时，所述锁销（67）在所述液压缸58的作用下进入导管57内部（图6A）。当所述爬升机构（1）完成向上或向下运动时，所述液压缸（58）会将所述锁销（67）推入塔架导轨(118)上的孔（119）中（图6B）。如此一来，所述外滑轨（8）便被固定在新的位置上（图6C）。用于观察锁销位置的摄像头（83）通过所述摄像头臂（84）固定在所述锁销支架（56）上。

（007）所述外滑轨8后部装有四个导向轴承29（图2A和3A）。其中两个位于顶部，另外两个位于底部。所述侧臂（45、46、47、48）在所述液压缸（41）的作用下在X轴上的导向轴承（29）中移动（图2）。

（008）图7为侧臂组件（24）的立体图。所述爬升机构（1）的上下左右各有四个侧臂组件。通过改变方向，同一侧臂组件（24）也可作为其他侧臂之用。所述侧壁编号为（45、46、47、48）。换言之，所有侧壁（45、46、47、48）均采用统一结构（图3）。在安装在外滑板（8）后侧的导向轴承（29）内的液压缸（41）的作用下，所述侧臂的侧臂内柱（70）沿X轴移动，直至调整到理想位置。另一个侧臂导向轴承（75）安装在侧臂内柱（70）的末端。角加固部件（73和74）可提高连接处的刚性。在所述侧臂导向轴承（75）内的液压缸（77）的作用下，所述侧臂内柱在Z轴上移动（76），直至调整到理想位置。所述侧臂内柱（76）的末端具有一个U型槽组（81）。所述U型槽组（81）固定在所述塔架上的主销（78）上（图17），使所述爬升机构（1）在塔架（4）上保持平衡。（详细信息参见下文所述爬升机构的操作方法部分（017））。

（009）图8示出了U型槽组（81）的组装及主要部件的立体图。所述滑轨轴承（79）上的凹槽侧面内缘呈V形，两侧具有相同形状的滑轨部件（88）也具备相同功能。用于连接所述液压缸的支架和U型槽（90）固定在滑轨部件（88）之上。所述滑轨轴承79采用所述加固部件（89）和棱条固定在所述侧臂内柱76的端部（图17）。所述滑动轴承（79）、加固部件（89）和连接结构固定在所述侧臂内柱（76）的末端（图17）。所述滑动轴承（79）通过所述加固部件（89）固定在所述侧臂内柱（76）上（图17）。用于连接所述液压缸的支架位于所述加固部件（89）的上沿。所述摄像头（83）可用于观察所述U型槽（90）和主销（78）的位置。所述摄像头（83）可通过所述摄像头臂（82）连接到所述加固部件（89）之上。

（010）当所述爬升机构（1）上升或下降到新位置时，所述侧臂内柱（76）端部的U型槽组（81）的轴线在所述液压缸（41）的作用下沿X轴移动，并在所述液压缸（77）的作用下沿Z轴移动，使其与所述塔架（4）上的主销（78）的轴线重合。需对所述U型槽组（81）在Y轴上的位置进行调整，确保其准确无误。为此，可借助滑动轴承（79）中的液压缸（80）在Y轴上移动主销U型槽组（81）中的U型槽（90）（图8和17）。所述U型槽（90）的轴线经调整后与所述塔架上的主销（78）在Y轴上的轴线重合，所述液压缸（80）和U型槽（90）安装在所述主销上。对所述四个侧臂（45、46、47和48）分别进行此操作。在此过程中，可通过所述摄像头（83）跟踪U型槽（90）和主销（78）的位置。

（011）图9示出了所述内滑轨（6）及其主要部件的立体图。所述内滑轨（6）的两侧装有所述滑轨柱（86），中间部分装有所述加固部件（93和94）（图9）。所述滑轨柱（86）可使用标准NPI或NPU型材，也可由横截面形状不同的型材制成。所述内滑轨（6）的上下边缘分别设有内滑轨吊架件（91、92）。所述内滑轨（6）通过此类吊架件（91和92）固定到塔架导轨（118）上（图6C）。同时，其还能将所述起重机上的所有载荷传递到塔架上。所有部件均使用螺栓连接或采用焊接方式，形成一个安全的刚性结构。

（012）位于所述内滑轨（6）下边缘和上边缘的所述内滑轨吊架件（91和92）的结构和运行方式与上文第（006）节所述的外滑轨吊架件（39和40）相同。

（013）本发明提供之所述内滑轨（6）的下边缘和上边缘的左右角处均设有轮组（105）（图9、图10）。图10是所述轮组（105）及其主要部件的立体图。上滑轮（103）通过所述轴（108）和销钉（110）安装在所述衬套体（106）之上。其作用是通过在外滑轨柱（42）内部的X轴方向上形成一个不接触边缘的无摩擦结构，确保所述内滑轨（6）在Y轴方向上顺利上下移动（图4）。下滑轮（104）通过轴（109）安装到所述衬套体（107）上。其作用是通过在外滑轨柱（42）内部的Z轴方向上形成一个不接触边缘的无摩擦结构，确保所述内滑轨（6）能够在Y轴方向上顺利上下移动。使用所述螺栓穿过所述螺栓孔（113和114）将所述轮组（105）安装在所述内滑轨（6）上下边缘处的左右两个角上。所述各轮组（105）相对于内滑轨（6）的X、Y轴相互对称。图11为所述外滑轨底盘的俯视图，其示出了所述外滑轨柱（42）（图4）内的轮组（105）状态。此设计使得内滑轨柱（6）、外滑轨柱（42）内部在X、Z轴方向上形成一个不接触边缘的无摩擦结构，确保其可在Y轴方向上顺利上下移动。

（014）在各个塔架模块（116）均安装到所述塔架（4）上后，必须将所述爬升机构(1)向上移动至相应的模块高度（H）。组装式塔架的模块高度通常约为H=12米。为将所述升降机（9）移动至高度H，所述外滑轨（8）的长度必须至少为所述塔架模块高度（H）的两倍。此距离为所述内滑轨（6）可以在所述外滑轨（8）内侧移动的有效距离。若采用一个所述内滑轨，则所述升降机（9）每次移动的高度为H。在这种情况下，所述内滑轨（6）的高度必须至少为H。在所述升降机（9）中，所述内、外滑轨（6和8）的运动受所述液压缸控制，每个内滑轨（6）使用两个所述液压缸。若采用一个所述内滑轨（6），则所述液压缸的冲程应为H，即H=12米。在实际应用中，如此长冲程（H=12米）会使得所述液压缸在运行过程中，存在轴弯曲和扭曲的风险。为了避免出现这些问题，可以使用两个或以上数量的内滑轨（6）。在此种情况下，移动所述滑轨的液压缸的冲程（H/滑轨数量）将以米计。若H=12米，所述内滑轨数量（6）为2个，则所述液压缸的冲程为（12/2=6米），共计使用4个液压缸。为了使所述爬升机构（1）向上或向下移动H米，则需要使用所述升降机（9）连续循环操作两次。若H=12米，所述内滑板（6）的数量为3个，则所述液压缸的冲程为（12/3=4米），共计使用6个液压缸。为了将所述爬升机构（1）向上或向下移动H米，则需要使用所述升降机（9）连续循环操作三次。

本说明书所述之爬升机构使用两个所述内部滑轨（6）和四个所述液压缸（26和27）。这意味着，在所述滑轨（6和8）每次移动时（即，每次循环），所述升降机（9）移动多达H/2（米）。为使得所述爬升机构（1）向上或向下移动H米，需使用所述升降机（9）连续循环操作两次。

（015）本发明所提供的升降机（9）由两个所述内滑轨（6）组成，所述内滑轨（6）在所述外滑轨（8）内沿Y轴移动。所述内滑轨（6）的吊架件（91和92）中的孔（59）轴线之间的距离最多可为H/2（米）（图13）。同时，所述外滑轨（8）的吊架件（39和40）上的孔（59）轴线之间的距离必须至少为2H（米）。所述外滑轨（8）的设计方式使得所述内滑轨（6）的有效移动距离至少为2H（米）。即，所述外滑轨（8）的总高度大于2H（米）。

（016）所述外滑轨（8）上部固定有两个所述液压缸（26），下部固定有两个所述液压缸（27）（图13A和13C）。所述液压缸（26和27）的冲程约为H/2米，在其作用下所述内滑轨（6）沿Y轴移动。上部的液压缸（26）的一端连接所述外滑轨（8），另一端连接顶部的内滑轨（6）。下部的液压缸（27）一端与所述外滑轨（8）连接，另一端与底部的内滑轨（6）连接。所述内滑轨（6）在所述外滑轨柱（42）内的液压缸(26和27)的作用下上下移动。如此一来，所述爬升机构（1）便可在Y轴上上下移动。所述爬升机构（1）通过外滑轨（8）上的吊架件（39、40）和所述内滑轨（6）上的吊架件（91、92）固定在所述塔架导轨（118）之上（图6C）。有关所述吊架件的详细信息参见上文第（006）节中说明。（另见图4）。所述升降机（9）的工作原理步骤参见下文第（17）节。

（017）当需要将所述爬升机构（1）向上移动时（图13）：

170-）所述起重机上不应有任何载荷；

171-）所述上部内滑轨（6）吊架件（91、92）上的所述锁销（67）在所述液压缸（58）的作用下被拉回，并从所述导轨（118）上的孔（119）中移出（图6和图13A）；

172-）所述上部内滑轨（6）在所述液压缸（26）的冲程作用下向上移动（图13B）；

173-）所述上部内滑轨（6）吊架件（91、92）上的锁销（67）在所述液压缸（58）的作用下向前推动，并连接至所述导轨（118）上的孔（119）中（图6和图13B）；

174-）所述下部内滑轨（6）吊架件（91和92）上的锁销（67）在所述液压缸（58）的作用下被拉回，并从所述导轨（118）上的孔（119）中移出（图6和图13B）；

175-）所述底部内滑轨（6）在所述液压缸（27）的作用下向上移动（图13C）；

176-）所述下部内滑轨（6）吊架件（91和92）上的锁销（67）在所述液压缸（58）的作用下向前推动并连接至所述导轨（118）上的孔（119）中（图6和图13C）；

注1：在实施（171-176）步骤的操作时，所述爬升机构（1）与所述塔架的连接借助所述外滑轨（8）吊架件（39和40）上的锁销（67）完成；

177-）所述侧臂（45、46、47和48）上的U型槽（90）在所述液压缸（80）的作用下首先沿Y轴向上移动，随后在所述液压缸（41）的作用下沿X轴被向外拉出（图2和图17）；

178-）所述外滑轨（8）吊架件（39和40）上的锁销（67）在所述液压缸（58）的作用下被拉回，并从所述导轨中移出（图6和图13C）；

179-）所述外滑轨（8）在所述液压缸（26和27）的作用下向前推动（图1）；此时，所述爬升机构（1）仅通过所述内滑轨（6）（共四个）吊架件（91和92）上的锁销（67）固定在所述塔架（4）上；

180-）所述外滑轨（8）吊架件（39和40）上的锁销在所述液压缸（58）的作用下向前推动，并插入所述导轨上的孔中；

注2：在实施（177-180）步骤的操作时，所述爬升机构（1）与所述塔架通过所述内滑轨（8）吊架件（91和92）上的锁销（67）相连接；

注3：步骤171-172…179、180为第一个爬升循环，在第一个循环结束时，所述爬升机构（1）已上升至所述塔架模块（116）高度的一半；

181-）以相同顺序重复上述步骤171-172…180（图13E-F和图13G）后，完成第二个爬升循环。所述爬升机构（1）向上移动至所述塔架模块（116）的高度；

182-）以相同顺序重复上述步骤171-172…180（图13E-F和图13G）后，完成第二个爬升循环。所述爬升机构（1）向上移动至所述塔架模块（116）的高度；

183-）通过所述摄像机（83）观察所述侧臂（45、46、47、48）上U型槽（90）的位置，借助所述液压缸（41、77、80）的作用调整其在X、Y、Z轴上的位置，并固定在所述塔架（45）的主销（78）上（图2、图8和图17）。上述操作完成后，所述起重机（2）便可投入使用；

如此一来，所述爬升机构（1）向上移动，直至距离达到所述液压缸（26和27）冲程的两倍，即H（米）。在此条件下，所述内滑轨（6）可以同时移动或单独移动。当需要使所述爬升机构（1）向下移动时，从末端到起点重复同一过程。

（018）图14示出了将所述外壳（18）从托架底盘（17）之上拆卸和将二者组装时的立体图。为便于运输，所述托架底盘（17）和外壳（18）可拆分为两个或多个模块。所述托架底盘（17）由管材和型材制成，并通过螺栓固定在外滑轨柱（42）上。其上设有所述起重机连接平台（3），安装在所述连接平台（3）上的起重机上的载荷通过所述托架底盘（17）传递至所述升降机（9），再通过所述吊架件（39、40、91、92）以分布载荷的形式传递到所述塔架（4）。所述托架底盘（17）侧面设有门（19），内设平台（23）及楼梯（33）（图2、图3）。所述平台上安装有液压油箱（20）、液压阀组（21）、电气与电子控制面板（22）。通过控制面板将电力输送到所述爬升机构的装置之中。通过所述电气与电子控制面板（22）将电力输送到所述爬升机构的装置之中。

（019）为了使所述爬升机构（1）能够用于结构（例如风力涡轮机塔架）组装，所述塔架（4）中必须配备一些专用部件。在塔架设计之初便应将此类部件纳入考虑之中，并与所述塔架一同制造。这些部件包括导轨（118）、主销槽（123）、支撑杆（131）等。

（020）所述塔架构件（117）上安装有所述导轨（118），使得所述爬升机构（1）能够固定在所述塔架（4）之上，并将所述起重机（2）连同所述塔架构件（15和18）的载荷一同传递到塔架基座。所述导轨（118）采用螺栓固定在所述塔架构件（117）的凸缘（132）上，所述爬升机构（1）用外、内滑轨（6、8）上下缘的吊架件（39、40、91、92）上的锁销（67）固定在所述导轨（118）上的孔（119）中。所述锁销（67）在所述液压缸（58）的作用下沿X轴移动，并插入所述导轨（118）的孔（119）中，然后取出。详细信息参见上文第（006）节。

（021）如上述章节（008..010）所述，在使用所述起重机（2）提升载荷时，所述侧臂（45、46、47、48）可为所述爬升机构（1）提供平衡。所述主销（78）上装有U型槽（90），使所述侧臂（45、46、47、48）能够固定在所述塔架上。所述主销（78）固定在所述主销槽（123）上。所述主销槽（123）采用螺栓（128）固定在所述塔架构件（117）之上（图16和17）。所述塔架（4）的每个塔架模块（116）上的两个相对的塔架构件（117）上均设有主销槽（123），所述主销衬套（124）通过焊接固定在所述金属板（125）上，其周围设有支撑板（126）。图16B示出了所述主销槽（123）的立体图；其部件如图16A所示。穿过主销衬套（124）圆柱面的平面彼此不平行，平面之间存在一个夹角（127），该夹角为塔架顶角的一半。如图16C所示，该特征确保所述主销（78）的轴线与所述侧臂上的U型槽（90）彼此重合。（另见图15、16和17）。

（022）所述起重机（2）上的载荷通过所述导轨（118）和塔架构件（117）传递到基座。图18示出了所述塔架模块(116)Y-Z平面方向上的Y-Z横截面（133）。所述支撑杆（131）可用于平衡所述导轨（118）上X、Y和Z轴上所承载的力，并使其成为分布式载荷。所述支撑杆（131）通过所述连接件（122））和螺栓固定在所述塔架构件（117）上的凸缘（132）之上。所述支撑杆（131）可与多边形或圆形塔架横截面的轴线对齐放置。

（023）地面设有遥控室（5），用于控制所述爬升机构（1）（图1）。所述遥控室（5）内设有遥控系统，所述液压阀及起重机（2）均根据所述遥控室（5）发出的指令进行操作。所述遥控室(5)和所述爬升机构之间通过电缆和遥控装置发出的信号实现通信。通过在所述遥控室内观察所述摄像机（83）内的图像对所述爬升机构（1）进行远程控制。

（024）图2为所述爬升机构（1）的立体图。

（025）图15E示出了所述爬升机构（1）在所述塔架（4）上的第一种安装状态。所述起重机（2）安装在所述起重机连接平台（3）上，随时可供使用。

（026）所述爬升机构的工作方法如下：

所述塔架的前三个模块（4）均采用比大型起重机尺寸更小的起重机进行安装（图20和21A）

随后将所述爬升机构（1）安装在所述塔架（4）之上（图15E和图21B）。

将所述起重机（2）安装在所述起重机连接平台（3）上（图1和图21B）；

连接用以将电力传输到所述爬升机构的电缆；

所述遥控室（5）与所述爬升机构（1）的电气电子通讯系统运行（图1）；

通过所述摄像机（83）观察所述侧臂（45、46、47、48）上U型槽（90）的位置，借助所述液压缸（41、77、80）的作用调整其在X、Y、Z轴上的位置，并固定在所述塔架（45）的主销（78）上（图17）。另见图8和图17。上述操作完成后，所述起重机（2）便可投入使用；

所述塔架（4）的第四模块由所述起重机（2）吊起（图21C），并安装在第三模块之上（图21D和图21E）；

所述爬升机构（1）通过上述第（017）节所述的方法向上移动（图21F）；

针对其后的各个模块均执行程序（207和208），随后塔架（4）组装完成；

之后，所述起重机将风力涡轮机的其他部件（如机舱、转子和叶片）吊起并安装到位。

最后，所述爬升机构（1）降至地面，并从所述塔架上卸下。

本发明的工业应用方式

本发明可用于风力涡轮机和类似结构的组装，在工厂制造完成后，购买并配备安装一台专用起重机即可投入使用。

Claims (17)

1.一种在塔架（4）外表面上向上爬升的爬升机构（1），其特征在于，包括：

升降机（9），所述升降机由两个内滑轨（6）组成，所述内滑轨（6）在外滑轨（8）内沿Y轴移动，使塔架（4）能够在导轨（118）上上下移动；

多个侧臂（45、46、47、48），所述侧壁作用于安装在所述升降机（9）外滑轨（8）上的导向轴承（29）的X轴上，使所述爬升机构（1）能够固定在塔架上；

侧臂内柱（76），所述侧臂内柱（70）在其末端的导向轴承（75）中沿Z轴移动，并使所述爬升机构（1）固定在塔架（4）上；

U型槽组（81），在所述侧臂内柱（76）的端部，所述U型槽组沿Y轴移动，并使所述爬升机构（1）固定在塔架（4）上的主销（78）上；

侧臂（45、46、47、48），所述侧臂（45、46、47、48）固定在塔架（4）的主销（78）上，防止所述爬升机构（1）在X、Z轴上摆动，保证所述爬升机构的稳定性；

托架底盘（17），所述托架底盘将安装在外滑轨（8）底盘上的起重机的载荷传递至所述导轨（118）和所述塔架（4）之上；

外壳（18），用于保护底盘（17）免受外部影响；

起重机连接平台（3），用于将所述起重机（2）安装在所述托架底盘（17）上，其中，所述起重机（2）安装在所述起重机连接平台（3）上；

液压油箱（20）、液压阀组（21）以及电气与电子控制面板（22），安装在所述托架底盘（17）内部，使所述爬升机构（1）和起重机（2）得以运行；

遥控室（5），用于对所述爬升机构（1）和所述起重机（2）进行远程操作，所述遥控室位于地面；

导轨（118），使所述升降机（9）能够沿Y轴移动并固定在塔架（4）上，其中，所述导轨（118）固定在塔架（4）模块（116和120）上；

主销槽（123），使侧臂（45、46、47、48）上的U型槽（90）固定在所述塔架（4）上；其中，所述主销槽（123）固定在塔架模块（116和120）的两个相对的塔架构件（117）之上；

支撑杆（131），其作用于所述导轨（118）上的力使所述导轨（118）上的载荷均匀分布；其中，所述支撑杆（131）通过连接件（122）和螺栓固定在所述导轨（118）以及与所述导轨（118）正对的塔架构件的凸缘（132）上；其中，所述支撑杆（131）穿过多边形或圆形塔架模块横截面中心的平面；

其中，在前三个模块组装完成后，所述爬升机构（1）安装在所述塔架（4）中的导轨（118）上；其中，所述起重机（2）安装在所述爬升机构（1）中的起重机附着平台（3）上；第四模块由所述爬升机构（1）上的起重机（2）吊起，并安装在第三模块上；所述爬升机构（1）中的升降机（9）运行，爬升至模块高度；第五模块由所述起重机（2）吊起并安装在第四模块的顶部；其中，所有模块均以相同的方式相互叠放，所述塔架（4）组装完成；最后，通过安装所述塔架（4）的其他元件，例如机舱、转子和叶片，确保所述塔架顺利组装；

由于无需使用超大型起重机，从而可以降低高昂的起重机成本；

由于使用所述爬升机构，所安装的塔架高度超出超大型起重机所到达的高度；

其中，在调试后，如果所述塔架（4）发生故障，则可以再次使用所述爬升机构（1），从而降低高昂的起重机成本。

2.根据权利要求1所述的升降机（9），其特征在于：

使得所述爬升机构（1）能够在所述塔架外表面上沿Y轴运动；

具有两个内滑轨（6）、一个外滑轨（8），使所述爬升机构（1）能够在Y轴上移动，并将所述起重机（2）上的所有力传递到所述导轨（118）和所述塔架（4）上；

具有液压缸（26、27），使所述内滑轨（6）在所述外滑轨（8）内沿Y轴移动。

3.根据权利要求1和2所述的外滑轨（8），其特征在于：

具有吊架件（39和40）和锁销（67），使所述升降机（9）固定在所述导轨（118）上，并将所述起重机（2）上的所有力传递到所述导轨（118）和塔架（4）之上；

具有滑轨柱（42），可使所述内滑轨（6）沿Y轴移动；

具有连接结构（36）和加固部件（53、54、55），使所述滑轨柱（42）纵向连接或拆卸，便于运输和组装;

具有导向轴承（29），使所述侧臂（45、46、47、48）沿X轴移动。

4.根据权利要求1和2所述的内滑轨（6），其特征在于：

具有吊架件（39和40）和锁销（67），使所述升降机（9）固定在所述导轨（118）上，并将来自所述起重机（2）的所有力传递到所述导轨（118）和塔架（4）之上；

所述内滑轨（6）配备有轮组（105），使其能够在所述滑轨柱（42）内滑轨移动；

其中，所述轮组（105）位于内滑轨（6）的四个角上，相对于穿过滑轨中点的X轴和Y轴对称；

其中，在液压缸（26和27）的作用下，所述外滑轨（8）在所述滑轨柱（42）内沿Y轴移动，从而使所述升降机（9）上下移动。

5.根据权利要求1或4所述的轮组（105）；其特征在于：

所述内滑轨（6）配备有滑轮（103和104），使得所述外滑轨（8）的滑轨柱（42）在内部沿Y轴移动时能够以最小的间隙和摩擦力在X轴和Z轴上运行；

具有螺栓孔（113和114），使安装有滑轮（103和104）的衬套体（106和107）能够彼此固定并安装在内滑轨（6）上。

6.根据权利要求1、2、3或4所述的吊架件（39、40、91、92），其特征在于：

具有支架（56），可将所述升降机（9）紧固到所述塔架（4）的导轨（118）之上，并通过焊接将其固定到所述加固部件（43和44）上；

具有孔（59），可将支架（56）安装到所述导轨（118）之上；

具有锁销（67），可以将滑轨（6和8）从所述塔架（4）的导轨上固定或拆卸下来；

具有导管（57）和液压缸（58），使所述锁销（67）能够在X轴上移动；

具有摄像头（83），可通过所述摄像头，观察所述锁销（67）插入所述导轨（118）上的孔（119）中或拔出时的位置来调整所述锁销（67），使其轴线完全重合。

7.根据权利要求1所述的侧臂（45、46、47、48），其特征在于：

具有侧臂导向轴承（29），使所述侧臂内柱（70）能够在X轴上移动，并固定在所述外滑轨（8）上；

具有液压缸（41），所述液压缸固定在所述导向轴承（29）的顶部，使所述侧臂内柱（70）可以在X轴上移动；

具有侧臂导向轴承（75），所述侧臂导向轴承（75）使所述侧臂内柱（76）能够在Z轴上移动，并固定在所述侧臂内柱（70）的末端；

具有加固部件（73和74），用于在所述侧臂导向轴承（75）固定在侧臂内柱（76）端部的区域中提高刚度；

具有液压缸（77），其安装在所述导向轴承（75）顶部，所述液压缸使所述侧臂内柱（76）能够在Z轴上移动；

具有U型槽组（81），所述U型槽组通过将所述侧臂（45、46、47、48）固定在所述塔架（4）的主销上，从而防止所述爬升机构（1）在X和Z轴上摆动，并确保其保持平衡。

8.根据权利要求1或7所述的U型槽组（81），其特征在于：

具有U型槽（90），用于将所述侧臂（45、46、47、48）固定在所述塔架（4）的主销（78）上；

具有滑轨轴承（79）、滑轨部件（88）和液压缸（80），使所述U型槽（90）能够在Y轴上移动；

具有加固部件（89），用于将所述滑轨轴承（79）固定在侧臂柱（76）上；

具有摄像头（83），通过所述摄像头可以在将U型槽（90）固定到塔架（4）上的主销（78）时观察其位置，并调整其轴线，使其完全重合。

9.根据权利要求1所述的托架底盘（17）；其特征在于：

所述托架底盘能够将来自所述起重机（2）的载荷通过所述升降机（9）传递到所述导轨（118）和塔架（4）之上，并且具有一个由管材和型材组成的多部件结构，并通过焊接和螺栓相互连接；

由可分成两个或多个部分的模块组成，便于运输和安装；

具有起重机连接平台（3），用于安装起重机（2）；

具有平台（23）、楼梯（33）和门（19），便于进入所述托架底盘内部。

10.根据权利要求1所述的外壳（18），其特征在于：

具有与所述托架底盘（17）外表面相同的横截面，从而确保所述托架底盘（17）外表面免受外界因素的影响；

由可分成两个或多个部分的模块组成，便于运输和安装；

其中，所述外壳（18）由钢材或复合材料制成；

具有一个用于进入所述托架底盘（17）内部的门（19）。

11.根据权利要求1所述的电气与电子控制面板（22）；其特征在于：

具有电气与电子控制元件，用以控制所述爬升机构（1）运行。

12.根据权利要求1所述的遥控室（5），其特征在于：

具有操作系统，使液压油箱（20）、液压阀组（21）及可远程控制起重机（2）工作的装置能够用于所述爬升机构（1）；

其中，所述遥控室配备有一个通过有线和无线信号与所述爬升机构（1）进行通信的系统；

其中，所述遥控室配备有用于查看爬升机构（1）中摄像机（83）所拍摄图像的屏幕；所述遥控室（5）具备便携式特点。

13.根据权利要求1所述的导轨（118），其特征在于：其通过螺栓固定在所述塔架构件（117）上的凸缘（132）上；

具有孔（119），使所述爬升机构（1）能够固定在所述塔架上并上下移动；

其中，所述导轨将来自所述起重机（2）连同所述塔架构件（117）的载荷一同传递到塔架基座（4）；

其中，所述导轨（118）采用钢材制成。

14.根据权利要求1所述的主销槽（123），其特征在于：

具有主销（78），使所述侧臂（45、46、47、48）上的U型槽（90）固定于所述塔架（4）；

具有主销衬套（124），确保所述主销（78）固定到位；

其中，穿过主销衬套（124）前端的平面之间存在一个夹角（127），所述夹角为塔顶倾角的一半；这确保了主销（78）和U型槽（90）的轴线重合；

其中，所述主销槽（123）安装在每个塔架模块（116）中的两个相对的塔架构件（117）之上，所述塔架模块位于所述塔架（4）之中。

15.根据权利要求1所述的支撑杆（131），其特征在于：

所述支撑杆的横截面为圆形或四边形，将来自所述塔架（4）和导轨（118）的载荷传递到其他塔架构件，使得载荷均匀分布；

所述支撑杆的两端具有连接件（122），使其能够通过螺栓固定在所述导轨（118）和塔段的凸缘（132）上；

其中，所述支撑杆（131）安装在塔架（4）上各个塔架模块（116）中的两个相对的塔架构件（117）的凸缘（132）和导轨（118）上；

其中，所述支撑杆（131）穿过多边形或圆形塔架模块横截面中心的平面。

16.一种升降机操作方法，其特征在于：

161）所述上部内滑轨（6）吊架件（91、92）上的所述锁销（67）在所述液压缸（58）的作用下被拉回，并从所述导轨（118）上的孔（119）中移出；

162）所述上部内滑轨（6）在所述液压缸（26）的冲程作用下向上移动；

163）所述上部内滑轨（6）吊架件（91、92）上的锁销（67）在所述液压缸（58）的作用下向前推动，并连接至所述导轨（118）上的孔（119）中；

164）所述下部内滑轨（6）吊架件（91和92）上的锁销（67）在所述液压缸（58）的作用下被拉回，并从所述导轨（118）上的孔（119）中移出；

165）所述下部内滑轨（6）在所述液压缸（27）的冲程作用下向上移动；

166）所述下部内滑轨（6）吊架件（91和92）上的锁销（67）在所述液压缸（58）的作用下向前推动并连接至所述导轨（118）上的孔（119）中；

167）所述侧臂(45、46、47和48)上的U型槽（90）在所述液压缸(41和80)的作用下沿X和Y轴移动，并从塔架（4）主销（78）中移出；

168）所述外滑轨（8）吊架件（39和40）上的锁销（67）在所述液压缸（58）的作用下被拉回，并从所述导轨（118）上的孔（119）中移出；

169）所述外滑轨（8）在所述液压缸（26和27）的冲程作用下向上移动；

170）所述外滑轨（8）吊架件（39和40）上的锁销在所述液压缸（58）的作用下向前推动并插入所述导轨（118）上的孔（119）中；

171）所述上部内滑轨（6）吊架件（91、92）上的锁销（67）在所述液压缸（58）的作用下被拉回，并从所述导轨（118）上的孔（119）中移出；

172）所述上部内滑轨（6）在所述液压缸（26）的冲程作用下向上移动；

173）所述上部内滑轨（6）吊架件（91、92）上的锁销（67）在所述液压缸（58）的作用下向前推动，并连接至所述导轨上的孔中；

174）所述下部内滑轨（6）吊架件（91、92）上的锁销（67）在所述液压缸（58）的作用下被拉回，并从所述导轨（118）上的孔（119）中移出；

175）所述下部内滑轨（6）在所述液压缸（27）的冲程作用下向上移动；

176）所述下部内滑轨（6）吊架件（91和92）上的锁销（67）在所述液压缸（58）的作用下向前推动，并连接至所述导轨（118）上的孔（119）中；

177）所述外滑轨（8）吊架件（39和40）上的锁销（67）在所述液压缸（58）的作用下被拉回，并从所述导轨（118）上的孔（119）中移出；

178）所述外滑轨（8）吊架件（39和40）上的锁销在所述液压缸（58）的作用下向前推动，并插入所述导轨（118）上的孔（119）中；

179）通过所述摄像机（83）观察所述侧臂（45、46、47、48）上U型槽（90）的位置，在X轴上借助所述液压缸（41），在Z轴上借助所述液压缸（77），在Y轴上借助所述液压缸（80）的作用进行调整，将所述U型槽固定在所述塔架（4）的主销（78）上。

17.一种爬升机构（1）操作方法，其特征在于：

190）所述塔架的前三个模块（121）均采用较之大型起重机尺寸较小的起重机安装；

191）所述爬升机构（1）上的所述外滑轨（8）、所述内滑轨（6）通过所述吊架件（39、40、91、92）上的锁销（67）安装在所述塔架（4）上的导轨（118）的孔（119）中；

192）所述起重机（2）安装在所述起重机连接平台（3）之上；

193）对所述爬升机构（1）进行电子电气电缆连接；

194）启动所述遥控室（5）与所述爬升机构（1）之间的电子通讯系统；

195）通过所述摄像机（83）观察所述侧臂（45、46、47、48）上U型槽（90）的位置，在X轴上借助所述液压缸（41），在Z轴上借助所述液压缸（77），在Y轴上借助所述液压缸（80）的作用进行调整，将所述U型槽固定在所述塔架（4）的主销（78）上，如此操作后，所述爬升机构（1）和起重机（2）可投入使用；

196）塔架第四模块由所述起重机(2)吊起，并安装在第三模块上；

197）所述爬升机构（1）的升降系统启动，并向上移动至所述塔架模块的高度；

198）对随后的各个模块均执行上述步骤（196和197）后，所述塔架（4）组装完成；

199）最后，使用所述起重机吊起风力涡轮机的其他部件，如机舱、转子和叶片，完成组装；

200）将所述爬升机构（1）降至地面并从所述塔架上拆除。