TW202411499A - 維修結構之設備 - Google Patents

Abstract

用於維修細長結構的設備包括框架以及複數個可旋轉構件，框架用以圍繞結構組裝或設置，複數個可旋轉構件安裝在框架上且配置以接觸結構以允許框架沿著結構被驅動。連接到框架的工具托架可承載一個或多個工具來維修結構。第一可旋轉構件以及第二可旋轉構件可在沿著細長結構的方向上間隔地安裝在可樞轉支架上，可樞轉支架配置以相對於框架樞轉以允許第一可旋轉構件越過結構上或附近的障礙物，且維持第二可旋轉構件與結構接觸。框架可包括至少第一框架部分以及第二框架部分，第一框架部分以及第二框架部分在其相應的自由端是可分開的，以使框架能夠圍繞結構設置，自由端可藉由閂鎖機構連接在一起，閂鎖機構可操作以調節自由端之間連接的張力，閂鎖機構包括用於釋放自由端之間的連接的快速釋放機構。

Description

維修結構之設備

本發明是關於用於維修結構的設備，例如支撐結構，包括但不限於海上支撐結構，例如上升管(risers)、導管(conductors)、沉箱(caissons)、樁(piles)，或海上平台、防波堤(jetties)或碼頭(wharves)的支腳(legs)，或管道(pipes)，以及陸上結構或離岸結構，例如風力渦輪塔(wind turbine towers)。

海上支撐結構一般會受到老化以及退化(degradation)的影響，特別是在“飛濺區(splash zone)”，飛濺區是週期性被水覆蓋(covered)又暴露(uncovered)的結構的一部分，例如由於潮差、波浪作用以及/或飛濺。老化可能包括由波浪作用以及衝擊引起的腐蝕以及物理損壞。退化可能包括生物生長的積累，例如雜草、藤壺等。

因此，需要對海上支撐結構進行維修，例如藉由清潔、檢查、塗層(coating)或塗刷(painting)，以確保持續的性能且延長其使用壽命。常規上，維修由潛水員進行，但這可能非常困難且危險，尤其是在飛濺區，而且通常效果不佳。風力渦輪塔等陸上或離岸結構也需要維修，且由於高度或位置的原因可能不易進接(accessible)。

WO-A-2020/096529揭露了用於維修結構的設備，包括用於圍繞結構組裝的框架，具有在軸向相反方向延伸的成對臂，其各自承載用於驅動以及/或支撐框架抵靠結構的輪(wheel)或滾子(roller)。

對於一些應用，需要提供更小以及/或更輕的上述類型的設備，其可更容易地移動到待維修結構周圍的位置。較佳地，設備應該能夠通過結構上的小障礙物。還希望能夠在緊急情況下從結構中快速釋放設備。

本發明的特點包括用於維修結構的設備，包括框架、複數個可旋轉構件以及工具托架，框架用於圍繞結構組裝，複數個可旋轉構件安裝在框架上且配置以接觸結構，以允許框架沿著結構被驅動，工具托架連接到框架且配置以承載一個或多個用於維修結構的工具。

根據一個實施例，上可旋轉構件以及下可旋轉構件安裝在能夠相對於框架樞轉的支架上，以使其中一個可旋轉構件能夠跨過(ride over)障礙物，而另一個可旋轉構件保持與待維修的結構接觸。樞轉支架被安裝成圍繞與結構保持接觸的可旋轉構件的旋轉軸線樞轉。這為克服結構上的障礙物提供了一種簡單的配置。

根據另一個實施例，框架至少包括第一框架部分以及第二框架部分，第一框架部分以及第二框架部分在其各自的自由端是可分開的，以使框架能夠圍繞結構設置，自由端可藉由閂鎖機構連接在一起，閂鎖機構可操作以調節自由端之間的連接的張力(tension)，閂鎖機構包括用於釋放自由端之間的連接的快速釋放機構。這可允許在緊急情況下從結構中快速移除框架。

閂鎖機構可包括連接到第一框架部分的自由端的第一連接器以及連接到第二框架部分的自由端的第二連接器，第一連接器以及第二連接器可調節地連接在一起以調節自由端之間的連接，其中快速釋放機構配置以將第一連接器以及第二連接器中的一個與自由端中的相應一個解除連接。

在下面的描述中，設備的定向將被描述為圍繞縱向細長支撐結構30組裝。“周向”以及“切向”指的是圍繞形式上中心縱向軸線的周向，“徑向”指的是垂直於此軸線的方向。然而，支撐結構30不需要縱向地設置。

為清楚起見，且非特定部分的所有示例都由附圖中的參考符號表示。藉由整體檢查附圖將理解參照了哪些部分。不同實施例之間的相似部分由相同的參考符號表示。

下面參考第1圖以及第2圖描述本發明的一實施例中的設備。保持架(cage)或框架1包括第一部分(或段)1a以及第二部分1b，第一部分1a以及第二部分1b在鉸鏈點2處繞縱向軸線樞轉連接在一起。此樞轉連接允許打開部分1a、1b以便圍繞結構30設置框架1，然後圍繞結構30閉合。為了圍繞結構30固定框架1，部分1a、1b的自由端1a'、1b'在直徑方向上相對的鉸鏈點a02re藉由閂鎖機構可釋放地閂鎖在一起，例如如下文更詳細描述的。

框架1包括上支撐件3以及下支撐件4，上支撐件3以及下支撐件4藉由框架支柱5互連。在此實施例中，上支撐件3以及下支撐件4的形狀近似圓形且同軸。框架支柱5在上支撐件3以及下支撐件4之間大致縱向地延伸。上支撐件3、下支撐件4以及框架支柱5較佳地實質上是剛性(rigid)的且連接在一起使得框架1在組裝時實質上是剛性的。

導軌14可連接到下支撐件4且與其間隔，例如藉由導軌支柱16。工具托架15可圍繞導軌14周向驅動，且配置以承載一個或多個工具22以維修支撐結構30。一個或多個可撓性軟管23可連接在框架1以及工具托架15之間，例如用於輸送高壓流體以進行清潔。

藉由使用可驅動輪8、可驅動輪9在支撐結構30上下移動框架1，且圍繞支撐結構30周向移動工具托架15，工具22可到達支撐結構30的外部表面的任何部分，至少在飛濺區內且受到由軟管23等的任何限制之下。

工具22可移動地安裝在托架15上，以允許工具22相對於托架15移動。例如，工具22可往復(reciprocally)驅動朝向以及遠離結構30，例如在徑向方向上。

可單獨或一起安裝在托架15上且可互換的工具的示例包括： 高壓水噴嘴，用於清潔結構30的表面； 壁厚測量探針，用於測量結構30的壁厚，例如使用超音波； 間隙(clearance)感測器，用於感測結構的表面的間隙； 塗刷工具，例如塗刷滾子或刷子，用於塗刷結構30的表面； 包裹工具，用於對結構30進行保護性包裹； 切割工具，用於切割結構30的一部分，例如使用高壓磨料(abrasive)切割。

除了清潔工具22之外，托架15還可承載相機，例如攝影機。

在替代實施例中，設備可包括驅動模組，驅動模組可移除地連接到一個或多個承載用於維修結構30的工具的其他模組；在此情況下，驅動模組不需要包括導軌14、工具托架15以及工具22。

設備可包括一個或多個距離感測器，以判定沿著支撐結構30行進的距離。距離感測器可例如判定輪8、輪9的旋轉次數，例如藉由使用一個或多個光學或磁性角度位置感測器。

托架15可包括一個或多個旋轉位置感測器(例如，光學或磁性感測器)，其能夠檢測托架15相對於框架1的絕對或相對圓周位置，例如藉由檢測導軌14上的參考位置標記。

距離感測器以及/或旋轉位置感測器可用來判定工具22、托架15或設備的另一部分在支撐結構30上的位置。這可允許設備行進到預定的絕對位置或返回到先前經過的位置，例如檢測到異常或差異的位置。

設備可與支撐結構30上的一個或多個參考標記對齊，以允許設備相對於參考標記返回到先前經過的位置。

部分1a、1b中的每一個都具有安裝在其上的輪支撐件10，較佳地在鉸鏈點2以及自由端1a'、1b'之間的部分的中間部分，以使輪支撐件10彼此在直徑上相對。輪支撐件10藉由一個或多個臂12安裝在相應部分上，這些臂較佳地是可調節的，以改變輪支撐件10在框架的徑向內部的徑向位置，從而調節輪支撐件10的徑向位置，以符合不同直徑的結構30。

每一個輪支撐件10包括固定支架11以及可樞轉支架13，固定支架11連接到臂12，可樞轉支架13相對於固定支架11可樞轉地安裝且朝向平行於結構30的表面的位置偏置。可樞轉支架13可藉由彈簧17連接到固定支架11，可調節彈簧17以改變偏置。在所示的具體實施例中，彈簧17與連接到固定支架11的螺栓同軸設置，彈簧17的一端藉由在螺栓外端的螺帽保持，彈簧17的另一端連接到可樞轉支架13的中點，以便在第3圖以及第4圖所示的縱向位置將可樞轉支架13偏置在固定支架11上。螺帽可沿著螺栓調節位置，以調節彈簧上的張力或壓縮力。

可樞轉支架13的上下端分別設有上輪架座18、下輪架座19，上輪架座18、下輪架座19分別承載上輪8、下輪9或滾輪等轉動件。每一個輪8、9可由相關聯的驅動馬達驅動，或可在不被驅動的情況下旋轉。

在設計用於僅具有一個直徑或小範圍直徑的支撐結構30的實施例中，一些非從動的輪8、9可由其他類型的引導件替代，例如滾子或固定徑向位置的輪。

輪8、9中的至少一個可在一個相反方向(例如向前以及向後)往復驅動，以便分別使框架1在支撐結構30上下移動。其他輪8、9可不被驅動但可自由旋轉，較佳地彼此獨立，以便作為設備在支撐結構30上下移動的引導件。

如第5圖以及第6圖所示，當輪8、9之一遇到障礙物20時，可樞轉支架13隨著輪8、9越過障礙物20而樞轉，從而允許越過障礙物20，且維持輪8、9之一與結構30接觸。在第5圖所示的示例中，框架1被向上驅動且上輪8越過障礙物，其中可樞轉支架13繞下輪9的旋轉軸線A2樞轉。在第6圖所示的示例中，框架1被向下驅動且下輪9越過障礙物20，其中可樞轉支架13繞上輪8的旋轉軸線A1樞轉。如此一來，當框架在任一方向驅動時，框架1可越過結構30表面上或附近的小障礙物20。

如上例所示，可樞轉支架13與固定支架11之間的連接允許可樞轉支架的中點克服彈簧17的偏置徑向向內移動，以使可樞轉支架13能夠繞上輪8或下輪9的旋轉軸線A1、A2樞轉。

用於將部分1a、1b的自由端1a'、1b'固定在一起的閂鎖機構40顯示在第7圖到第9圖中。閂鎖機構40包括第一連接器41以及第二連接器43，第一連接器41安裝在第一框架部分1a的自由端1a'上的第一支架42上，第二連接器43安裝在第二框架部分1b的自由端1b'上的第二支架44上。

第一連接器41以及第二連接器43之間的連接可為可調節的，例如以收緊或鬆開部分1a、1b的自由端1a'、1b'之間的閂鎖連接。在此具體實施例中，第一連接器41包括螺紋螺栓，第二連接器43包括與螺栓接合的螺帽。可藉由相對於彼此旋轉螺帽以及螺栓來調節螺帽沿著螺栓的距離。在此具體實施例中，螺栓由可遠程控制的馬達40旋轉。

第一連接器41以及第二連接器43之間的接合可能難以快速釋放；在上述具體實施例中，需要使螺帽與螺栓相對轉動，以使螺帽從螺栓脫離。為了提供快速釋放機構，第一連接器41以及第二連接器43之一者以快速釋放銷46連接到其各自的支架42、44，移除快速釋放銷46允許連接器41、43從其各自的支架42、44快速分離，而第一連接器41以及第二連接器43保持相互連接。快速釋放機構可在緊急情況下使用以將框架1從結構30快速移除。閂鎖機構40稍後可藉由相互解除連接第一連接器41以及第二連接器43且重新附接其中的分離的第一連接器41以及第二連接器43到其相應的支架42、44而重置(reset)。

此實施例可被設計成維修直徑在8吋到22吋(0.20公尺到0.56公尺)範圍中的支撐結構30。可提供不同尺寸以及/或數量的框架部分1a、1b的替代實施例以維修其他直徑的支撐結構。

本發明實施例中設備的可驅動功能，例如上述實施例，包括： i. 藉由驅動可驅動輪8、9分別在向前/向後方向與支撐結構30的表面接觸來向上/向下移動； ii. 沿著導軌14順時針/逆時針移動托架15； iii. 藉由相對於托架15分別徑向向前/向後驅動工具22向前/向後調節工具； iv. 調節閂鎖機構40。

可驅動功能可各自由液壓或電力提供動力以及/或控制，例如藉由連接到設備的液壓軟管以及/或電纜。在一個較佳實施例中，設備包括電池，電池為驅動輪、工具以及/或工具托架供電。

設備較佳地由遠程控制單元控制，遠程控制單元允許控制上述功能中的一些或全部，較佳地藉由對應的使用者可致動控制。遠程控制單元可藉由有線或無線連接而連接到具有上述功能的控制器。用於驅動功能的電力可在控制器的控制下由電源提供。

較佳地，輪8、9以及工具托架15的驅動速度是可獨立控制的，以針對所需的維修進行調節。替代地或附加地，遠程控制單元或控制器可選地響應於由距離感測器檢測到的行進距離，以及/或由圓周位置感測器檢測到的工具托架15的圓周位置，可為可編程的或被編程為藉由不同功能的協調控制來執行特定維修。這可使得支撐結構30的預定部分能夠被維修。

被驅動或可驅動的輪8、9的數量可根據設備承載的負載或設備的操作條件而變化。

較佳地，框架部分1a、1b由例如乙縮醛均聚物(Delrin(樹脂轉注成型(resin transfer molding, RTM)))的輕質材料構成。例如，設備的質量可在30公斤到50公斤的範圍中。

上述實施例設計以用於維修圓柱形支撐結構30，例如樁，因此框架1大致為圓柱形，其內徑略大於支撐結構30的直徑。替代實施例可具有替代形狀以及尺寸以匹配其設計以用於維修的支撐結構30的類型。例如，可將方形或矩形柱狀的框架1使用在設計以用於維修方形或矩形柱狀的支撐結構30的實施例。

上述實施例可使用在海上或水上飛濺區，或使用在水面以下的淺深度，例如10公尺。這些實施例可被修改以用於深度低於10公尺的操作，例如藉由使用合適的液壓密封件。只要不受管道(pipes)的支撐的阻礙，這些實施例可用來維修管道。

本發明的替代實施例可用來維修非海上或岸上支撐結構，例如風力渦輪機或無線電柱(radio masts)。對於這些應用，框架部分1a、1b可設置有一個或多個可分離或永久附接的用於或其他運輸構件的輪，從而允許框架部分沿著地面移動到支撐結構周圍的位置。

本領域具有一般知識者在閱讀以上描述時將理解本發明的替代實施例可落在由所附申請專利範圍界定的本發明的範圍內。

1:保持架/框架 1a:第一框架部分/框架部分/第一部分/部分 1b:第二框架部分/框架部分/第二部分/部分 1a',1b':自由端 2:鉸鏈點 3:上支撐件 4:下支撐件 5:框架支柱 8:可驅動輪/輪/上輪 9:可驅動輪/輪/下輪 10:輪支撐件 11:固定支架 12:臂 13:可樞轉支架 14:導軌 15:工具托架/托架 16:導軌支柱 17:彈簧 18:上輪架座 19:下輪架座 20:障礙物/小障礙物 22:工具/清潔工具 23:軟管/可撓性軟管 30:支撐結構/結構 40:閂鎖機構 41:第一連接器/連接器 42:支架/第一支架 43:第二連接器/連接器 44:支架/第二支架 45:馬達 46:快速釋放銷

現在將參考附圖描述本發明的具體實施例，其中： 第1圖是本發明實施例中的設備的俯視立體圖。 第2圖是本實施例的設備的俯視圖。 第3圖是本實施例中輪安裝配置的立體圖。 第4圖到第6圖是處於不同樞轉位置的輪安裝配置的側視圖； 第7圖是本實施例的設備框架部分的立體圖，具有閂鎖機構。 第8圖是第7圖的部分俯視圖； 第9圖是更詳細地顯示閂鎖機構的俯視圖。

無

1:保持架/框架

1a:第一框架部分/框架部分/第一部分/部分

1b:第二框架部分/框架部分/第二部分/部分

2:鉸鏈點

3:上支撐件

4:下支撐件

5:框架支柱

8:可驅動輪/輪/上輪

9:可驅動輪/輪/下輪

12:臂

14:導軌

15:工具托架/托架

16:導軌支柱

22:工具/清潔工具

23:軟管/可撓性軟管

Claims (12)

1. 一種維修細長結構之設備，包括： 一框架，圍繞該結構組裝；以及 複數個可旋轉構件，安裝在該框架上且配置以接觸該結構以允許該框架沿著該結構被驅動； 其中，該第一可旋轉構件以及該第二可旋轉構件在沿著該細長結構的方向上間隔地安裝在一可樞轉支架上，該可樞轉支架配置以相對於該框架樞轉，以允許該第一可旋轉構件越過該結構上或該結構附近的一障礙物，且維持該第二可旋轉構件與該結構接觸。
2. 如請求項1之維修結構之設備，其中將該可樞轉支架偏置以維持該第一可旋轉構件以及該第二可旋轉構件中的至少一個與該結構接觸。
3. 如請求項2之維修結構之設備，其中前述偏置是可調節的。
4. 如請求項2或3之維修結構之設備，其中該可樞轉支架配置以繞與該結構接觸的該第一可旋轉構件以及該第二可旋轉構件中的一個的一旋轉軸線樞轉。
5. 如請求項1至4任一項之維修結構之設備，其中該可樞轉支架樞轉地連接到一固定支架，該固定支架附接到該框架。
6. 如請求項5之維修結構之設備，其中該可樞轉支架經由可調節的一預張力彈簧連接到該固定支架。
7. 如請求項5或6之維修結構之設備，其中該固定支架可調節地安裝到該框架，使得該等可旋轉構件在該框架內的位置是可調節的。
8. 一種用於維修細長結構的設備，包括： 一框架，圍繞該結構組裝或設置；以及 複數個可旋轉構件，安裝在該框架上且配置以接觸該結構以允許該框架沿著該結構被驅動； 其中，該框架至少包括一第一框架部分以及一第二框架部分，該第一框架部分以及該第二框架部分在其相應的數個自由端是可分開的，以使該框架能夠圍繞該結構設置，該等自由端可藉由一閂鎖機構連接在一起，該閂鎖機構可操作以調節該等自由端之間的連接，該閂鎖機構包括用於釋放該等自由端之間的連接的一快速釋放機構。
9. 如請求項8之維修結構之設備，其中該閂鎖機構包括一第一連接器以及一第二連接器，該第一連接器連接到該第一框架部分的該自由端，該第二連接器連接到該第二框架部分的該自由端，其中該第一連接器以及該第二連接器可調節地連接在一起，以調節該等自由端之間的連接，且該快速釋放機構配置以將該第一連接器以及該第二連接器中的一個與該等自由端中的相應一個解除連接。
10. 如請求項9之維修結構之設備，其中該第一連接器包括一螺栓，且該第二連接器包括一螺帽，配置以接合該螺栓。
11. 如請求項9或10之維修結構之設備，其中該第一連接器以及該第二連接器之間的連接可藉由一馬達調節。
12. 如請求項1至11任一項之維修結構之設備，更包括一工具托架，連接到該框架且配置以承載用於維修該結構的一個或多個工具。