TWI831832B - 用於實現第一結構及第二結構之連接凸緣之間的螺栓連接的輔助裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明描述一種用於實現一第一結構及一第二結構之彼此相抵地置放之連接凸緣之間的一螺栓連接之輔助裝置。該輔助裝置包含一支撐本體，其具備用於一螺栓之多個收納位置。該等收納位置與待彼此相抵地置放之該等連接凸緣中之對應螺栓孔對準。該輔助裝置進一步包含移動構件，該支撐本體能運用該移動構件朝向彼此相抵地配置之該等連接凸緣移動，以使得配置於該等收納位置中之多個螺栓穿過該等螺栓孔實質上同時配置。本發明亦描述一種對應方法。

Description

用於實現第一結構及第二結構之連接凸緣之間的螺栓連接的輔助裝置及方法
本發明係關於一種用於實現一第一結構及一第二結構之連接凸緣之間的一螺栓連接之輔助裝置，該等連接凸緣彼此相抵地置放。本發明同樣係關於一種用於有效地實現一第一結構及一第二結構之連接凸緣之間的一螺栓連接之方法，該等連接凸緣彼此相抵地置放。本發明特定而言係關於一種用於出於裝船緊固(seafasten)處於豎立狀態的風力渦輪機桅桿之目的而實現用於一風力渦輪機桅桿之支撐結構及風力渦輪機桅桿之支撐結構的彼此相抵地置放之連接凸緣之間的螺栓連接之輔助裝置及方法，風力渦輪機桅桿之支撐結構連接至船之甲板。
本發明將在下文參看離岸風力渦輪機之裝船緊固來闡明，本發明特別適合於離岸風力渦輪機。然而，此並不暗示本發明限於離岸風力渦輪機，且輔助裝置及對應方法可同樣經應用以連接第一結構及第二結構之任何其他組合的連接凸緣。合適應用之實例包含風力渦輪機桅桿或其他風力渦輪機組件之裝船緊固及運輸、適合於風力渦輪機之基座或基座部分的裝船緊固及運輸，及在需要時必須經裝船緊固且運輸至離岸位置的具有凸緣之其他組件的裝船緊固及運輸。
離岸風力渦輪機通常置放於錨定至海床的支撐結構上，該支撐結構例如呈作為配置於海床中之基座網格結構或護套之部分的單樁過渡件之形式。為了使得風力渦輪機桅桿能夠連接至支撐結構或其他結構，桅桿之下表面常常具備連接凸緣，在該連接凸緣中，多個螺栓孔沿著連接凸緣之周邊方向配置、分佈。出於在海上運輸風力渦輪機之目的，風力渦輪機必須至少臨時牢固連接至船之甲板且特定言之連接至存在於甲板上的支撐結構。此裝船緊固藉由與支撐結構之連接凸緣相抵地置放風力渦輪機之連接凸緣且藉由穿過兩個凸緣中之對準開口配置螺栓且運用埋頭螺母緊固該等連接凸緣來啟用。根據先前技術之此類裝船緊固方法為費力且耗時的。
本發明之目標為提供一種輔助裝置及對應方法外加其他，該輔助裝置及對應方法至少部分防止上述及其他先前技術的缺陷。
根據本發明，此目標藉由提供一種用於實現一第一結構及一第二結構之彼此相抵地置放之連接凸緣之間的一螺栓連接之輔助裝置來實現，該輔助裝置包含一支撐本體，該支撐本體具備用於一螺栓之多個收納位置，其中該等收納位置與待彼此相抵地置放之該等連接凸緣中之對應螺栓孔對準，且其中該輔助裝置進一步包含移動構件，其用於朝向彼此相抵地配置之該等連接凸緣移動該支撐本體，使得配置於該等收納位置之間的多個螺栓實質上同時(或共同地)穿過該等螺栓孔配置。運用本發明之輔助裝置，實現螺栓連接上之工作時間可經明顯地減小。
本發明特定言之適合於裝船緊固風力渦輪機(或此類風力渦輪機之組件，諸如風力渦輪機桅桿)。根據本發明之具體實例，此處提供一輔助 裝置，其中該第一結構包含用於一風力渦輪機桅桿之一支撐結構，且該第二結構包含一風力渦輪機桅桿。風力渦輪機桅桿之支撐結構亦被稱作塔裝船緊固格架，且包含例如環形結構，其具備用於連接至風力渦輪機桅桿之連接凸緣的連接凸緣。
根據本發明之具體實例，提供一種輔助裝置，其中該支撐結構連接至一船之甲板。
根據本發明，支撐本體具備用於螺栓之多個收納位置，該等收納位置與待彼此相抵地置放之連接凸緣中之對應螺栓孔對準。為了實現此特徵，輔助裝置且特定言之輔助裝置之支撐本體在合適具體實例中收納於第一結構中，例如收納於風力渦輪機之支撐結構(組件)中。
本發明之實務具體實例提供一輔助裝置，其中該輔助裝置之支撐本體經由移動構件連接至第一結構。支撐本體可因此相對於第一結構較佳上下移動，且藉此抵抗重力或與重力一起起作用。在此具體實例中，移動構件之第一部分可連接至支撐本體，且移動構件之第二部分可連接至第一結構，例如針對風力渦輪機之支撐結構(組件)。移動構件之第二部分較佳牢固地連接至第一結構，而第一部分相對於第二部分且因此相對於第一結構可移動。移動構件之第一部分及第二部分可接著相對彼此移動。
根據本發明之具體實例，提供一種輔助裝置，其中移動構件之第一部分可在機械、電、氣動及/或液壓地產生之力的影響下相對於移動構件之第二部分移動，該第一部分連接至支撐本體。第二部分較佳牢固地連接至第一結構，且移動較佳地抵抗重力或與重力一起起作用。
根據本發明之實務具體實例，移動構件包含可手動或機械地操作的齒輪傳動裝置。合適齒輪傳動裝置可包含：呈框形樑之形式的第二部分，其安裝於第一結構之壁上；呈齒條形式之第一部分，其與支撐本體相抵地在垂 直方向上行進至一位置且連接至該支撐本體；及一齒輪箱，運用合適驅動構件驅動之齒輪收納於該齒輪箱中。驅動器可移動齒條且因此亦在垂直方向上上下移動支撐本體，因此相對於安裝於第一結構上之框形樑抵抗重力或與重力一起起作用。當然亦可以其他方式，例如在電、氣動及/或液壓產生之力的影響下，例如運用液壓活塞氣缸來實現此移動。以該方式驅動之活塞缸接著安裝於以下兩者之間：一第二部分，其安裝於第一結構之壁上；及一第一部分，其與支撐本體，例如活塞缸之活塞桿接觸。
根據本發明之另一具體實例，提供一種輔助裝置，其進一步具備引導構件，其用於在支撐本體之移動期間保持收納位置與待彼此相抵地置放之連接凸緣中之對應螺栓孔對準。達成如下情形：在支撐本體之上下移動期間，對於此支撐本體而言將難以變得卡住或相對於藉由彼此相抵地置放之連接凸緣形成的接觸表面，或此等連接凸緣之上部或下部表面位於一角度。
根據本發明，有可能應用一個支撐本體，所有此情形取決於連接凸緣及/或第一結構及第二結構的形式。然而亦有可能應用複數個支撐本體，此等支撐本體中之每一者操控待配置之螺栓中的一些。
根據本發明之特定具體實例，提供一種輔助裝置，其中該支撐本體實質上呈用於與實質上圓形的連接凸緣共同作用之一圓形片段的形式。片段之數目可例如共計為1至10，更佳地為2至6，且最佳地為3至4。此等範圍包括端點。此等片段較佳地涵蓋連接凸緣之實質上整個周邊。
根據本發明之又一具體實例，提供一種輔助裝置，其中該支撐本體實質上在一平面中延伸，且收納位置經組態以收納自平面突出之一螺栓，更佳地垂直於平面行進的螺栓。
本發明之另一態樣係關於一種用於實現一第一結構及一第二結構之彼此相抵地置放之連接凸緣之間的一螺栓連接之方法，該方法包含如下步 驟：提供如前述技術方案中任一項所述之一輔助裝置，彼此相抵地置放該第一結構及該第二結構之連接凸緣，使該支撐本體之該等收納位置與彼此相抵置放之該等連接凸緣中之對應螺栓孔對準，及運用該移動構件朝向彼此相抵地配置之該等凸緣移動該支撐本體，使得配置於該等收納位置中之多個螺栓實質上同時穿過該等螺栓孔配置。
根據本發明之具體實例，提供一種方法，其中該支撐本體經由移動構件連接至第一結構。
根據本發明之具體實例，提供一種方法，其中移動構件之第一部分可在機械、電、氣動及/或液壓地產生之力的影響下相對於移動構件之第二部分移動，該第一部分連接至支撐本體。
根據本發明之具體實例，提供一種方法，其中移動構件之連接至該支撐本體的第一部分藉助於齒輪傳動裝置相對於移動構件的第二部分移動。
根據本發明之具體實例，提供一種方法，其中在支撐本體之移動期間，使用引導構件使收納位置保持與連接凸緣中之對應螺栓孔對準，該等連接凸緣彼此相抵地置放。
根據本發明之具體實例，提供一種方法，其中該支撐本體實質上呈用於與實質上圓形的連接凸緣共同作用之一圓形片段的形式。
根據本發明之具體實例，提供一種方法，其中該支撐本體實質上在一平面中延伸，且自該平面突出之一螺栓，更佳地自該平面垂直地行進的一螺栓收納於該等收納位置中。
根據本發明之具體實例，提供一種方法，其中該第一結構包含用於一風力渦輪機桅桿之一支撐結構，且該第二結構包含一風力渦輪機桅桿。
根據本發明之具體實例，提供一種方法，其中該支撐結構連接 至一船之甲板。
根據本發明之輔助裝置及方法特別適合於出於將風力渦輪機(組件)運載至離岸位置之目的快速且有效地裝船緊固風力渦輪機(組件)。
本專利申請案中所描述之本發明之具體實例可在此等具體實例之任何可能組合中組合，且每一具體實例可個別地形成分案專利申請案之主題。
1:輔助裝置
2:支撐結構
3:風力渦輪機桅桿
4:甲板
10:支撐本體
10a:支撐本體
10b:支撐本體
11:收納位置
12:螺栓
13:齒輪傳動裝置
14:引導構件
20:斜撐柱
21:側板
22:加強分割區
23:裝船緊固環形物
24:連接凸緣
25:周邊方向
26:導板
28:螺栓孔
30:方向
34:連接凸緣
120:突出部分
130:框形樑
131:齒條
132:齒輪箱
133:曲柄
140:框形樑
141:引導桿
240:上表面
241:銷
本發明現將在以下圖示及較佳具體實例之描述的基礎上進一步闡明，本發明並不以其他方式限於此。在圖中：圖1為用於裝船緊固風力渦輪機之支撐結構的示意性透視圖，其中應用根據本發明之輔助裝置；圖2為根據本發明之具體實例的輔助裝置之示意性透視圖；圖3為展示於圖2中的根據本發明之輔助裝置之具體實例的示意性俯視圖；圖4為處於回縮位置的根據本發明之具體實例的輔助裝置之部分的示意性透視圖；圖5為處於延伸位置之展示於圖4中之輔助裝置之部分的示意性透視圖；且圖6為根據本發明之具體實例的輔助裝置之示意性透視細節視圖。
參看圖1，展示用於裝船緊固兩個風力渦輪機桅桿3的連接至安設船(並未進一步展示)之甲板4的兩個支撐結構2。支撐結構2例如藉助於焊接連接而緊固至甲板4。每一支撐結構2經具體化為網格結構，該網格結構運用斜撐柱20加固且包含配置成正方形的一系列側板21，在該等側板之間，配置有 加強分割區22，該等加強分割區徑向向內行進且支撐居中安置的裝船緊固環形物23。
使用大量螺栓緊固至每一裝船緊固環形物23之連接凸緣24係風力渦輪機桅桿3之對應連接凸緣34。錨定至支撐結構2之風力渦輪機桅桿3因此實質上在垂直於甲板4之平面的方向30上延伸。連接凸緣24及34藉由運用合適抬升齒輪捲起風力渦輪機桅桿3、在支撐結構2之方向上移動風力渦輪機且將風力渦輪機降落至此結構上朝向彼此移動。在連接凸緣24之周邊方向25上配置於裝船緊固環形物23上為三個導板26，該等導板促進連接凸緣24及34朝向彼此的移動。
參看圖2及圖3，展示根據本發明之輔助裝置1的具體實例。在所展示之具體實例中，輔助裝置1包含四個支撐本體10(10a、10b)，該等支撐本體中之一對支撐本體(10a、10b)幾乎彼此相抵地置放，如在圖3之俯視圖中可清楚地看出。四個支撐本體10呈對於兩個支撐本體10a跨越約60°之周邊角度的一圓形區段且對於兩個其他支撐本體10b跨越約80°之周邊角度的圓形區段之形式。支撐本體10收納於裝船緊固環形物23中，使得該等支撐本體與裝船緊固環形物23之連接凸緣24實質上重疊。
沿著周邊方向25分佈之大量螺栓孔28收納於裝船緊固環形物23的連接凸緣24中。每一支撐本體10具備多個收納位置11，對於螺栓12而言，同樣沿著周邊方向25分佈。收納位置11之分佈係使得收納位置11可與螺栓孔28且與風力渦輪機桅桿3之連接凸緣34中之對應螺栓孔對準以與連接凸緣24相抵地配置。
此對準可尤其藉由配置移動構件而將支撐本體10連接至風力渦輪機桅桿3之裝船緊固環形物23來達成，該移動構件在周邊方向25上之判定位置處以兩個齒輪傳動裝置13(每支撐本體10)之形式焊接於裝船緊固環形物23 之內壁上。根據圖4，所展示之齒輪傳動裝置13包含呈焊接至內壁之框形樑130之形式的第二部分；呈齒條131之形式的第一部分，該齒條與支撐本體10相抵地在垂直方向上行進至一位置且連接至該支撐本體；及齒輪箱132，該齒輪箱中收納運用曲柄133驅動的齒輪(不可見)。藉由旋轉曲柄133，支撐本體10可相對於焊接至裝船緊固環形物23之框形樑130在垂直方向上上下移動。當然亦可以其他方式，例如在電、氣動及/或液壓產生之力的影響下，例如運用液壓活塞氣缸來實現此移動。
為了引導上下移動，每一支撐本體10進一步與用於相關支撐本體10之三個引導構件14一起連接至裝船緊固環形物23之內壁。根據圖4，所展示之引導構件14包含一框形樑140，該框形樑焊接至內壁且具有一開口，焊接至支撐本體10之側表面的垂直導入式引導桿141可通過該開口移動。每一引導桿141於下部側繫固至裝船緊固環形物23的底部部分。在支撐本體10之上下移動期間，引導桿141相對於框形樑140移動，且以此方式保持收納位置11與待彼此相抵地置放之連接凸緣(24、34)中之對應螺栓孔28對準。
為了使多個螺栓12能夠同時穿過螺栓孔28置放，大量螺栓12首先配置於收納位置11中。支撐本體此處係處於相對低的位置，諸如展示於圖4中的位置。支撐本體10較佳具有一高度，在該高度處，儘管定位成其部分位於螺栓孔28中，但螺栓12並不抬升至高於連接凸緣24之上表面240。
風力渦輪機桅桿3接著運用合適起重機抬升且運用連接凸緣34與裝船緊固環形物23之連接凸緣24相抵地運載至一位置，直至連接凸緣24之上表面240與風力渦輪機桅桿3的連接凸緣34之下表面彼此相抵地定位。螺栓孔28與風力渦輪機桅桿3之連接凸緣34中之對應螺栓孔的對準可藉由配置於連接凸緣24上之銷241(參見圖2)促進。
具備螺栓12之支撐本體10接著藉由曲柄133之旋轉，亦即在相互 對準之連接凸緣24及34的方向上向上移動，該等連接凸緣彼此相抵地置放。支撐本體10之此向上移動繼續，直至配置於收納位置11中之螺栓12穿過螺栓孔28且穿過連接凸緣34中之對應螺栓孔實質上同時突出。此狀態示意性地展示於圖5中，在該圖中，風力渦輪機桅桿3之連接凸緣34運用虛線展示。為了最終實現兩個連接凸緣(24、34)之間的連接，突出部分120各自具備埋頭螺母(圖中未示)。
運用本發明之輔助裝置1，大量螺栓12可每支撐本體穿過螺栓孔共同地配置。大數目可指示任何數目，但當每支撐本體10之螺栓之數目(或收納位置11之數目)大於5，更佳大於10，仍佳地大於15，再佳地大於20，仍佳地大於40，仍佳地大於80且最佳地大於100時，本發明之優勢變得最清楚地表明。每支撐本體之螺栓之數目的上限可原則上僅藉由實務條件，諸如支撐本體與螺栓之總重、連接凸緣之尺寸等來判定。
本發明不限於展示於諸圖中的具體實例，且其許多變形在隨附申請專利範圍之保護範疇內有可能。
1:輔助裝置
10a:支撐本體
10b:支撐本體
11:收納位置
13:齒輪傳動裝置
14:引導構件
23:裝船緊固環形物
24:連接凸緣
25:周邊方向
26:導板
28:螺栓孔
130:框形樑
140:框形樑
141:引導桿
241:銷

Claims (12)

  1. 一種用於實現一第一結構及一第二結構之彼此相抵地置放之連接凸緣之間的一螺栓連接之輔助裝置，該輔助裝置包含一支撐本體，該支撐本體具備用於一螺栓之多個收納位置，其中該支撐本體實質上呈用於與實質上圓形的連接凸緣共同作用之一圓形片段的形式，其中該等收納位置與待彼此相抵地置放之該等連接凸緣中之對應螺栓孔對準，且其中該輔助裝置進一步包含移動構件，該移動構件用於朝向彼此相抵地配置之該等連接凸緣移動該支撐本體，以使得配置於該等收納位置中的多個螺栓穿過該等螺栓孔共同配置，其中該支撐本體經由該移動構件可移動地連接至該第一結構，且其中該移動構件的連接至該支撐本體之一第一部分能夠在機械、電、氣動及/或液壓地產生之一力的影響下相對於該移動構件的連接至該第一結構之一第二部分移動。
  2. 如請求項1所述之輔助裝置，其中該移動構件包含一齒輪傳動裝置。
  3. 如請求項1或2所述之輔助裝置，其進一步包含引導構件，其用於在該支撐本體之移動期間保持該等收納位置與待彼此相抵地置放之該等連接凸緣中之該等對應螺栓孔對準。
  4. 如請求項1或2所述之輔助裝置，其中該支撐本體實質上在一平面中延伸，且該等收納位置經組態以收納自該平面突出之一螺栓。
  5. 如請求項1或2所述之輔助裝置，其中該第一結構包含用於一風力渦輪機桅桿之一支撐結構，且該第二結構包含一風力渦輪機桅桿。
  6. 如請求項5所述之輔助裝置，其中該支撐結構連接至一船之甲板。
  7. 一種用於實現一第一結構及一第二結構之彼此相抵地置放之連接凸緣之間的一螺栓連接之方法，該方法包含如下步驟：提供如請求項1至6中 任一項所述之一輔助裝置，彼此相抵地置放該第一結構及該第二結構之連接凸緣，使該支撐本體之該等收納位置與彼此相抵置放之該等連接凸緣中之對應螺栓孔對準，及運用該移動構件朝向彼此相抵地配置之該等連接凸緣移動該支撐本體，以使得配置於該等收納位置中之多個螺栓穿過該等螺栓孔共同配置，其中該支撐本體經由該移動構件可移動地連接至該第一結構，且其中該移動構件的連接至該支撐本體之一第一部分能夠在機械、電、氣動及/或液壓產生之一力的影響下相對於該移動構件的連接至該第一結構之一第二部分移動。
  8. 如請求項7所述之方法，其中該移動構件的連接至該支撐本體之該第一部分藉助於一齒輪傳動裝置而相對於該移動構件的該第二部分移動。
  9. 如請求項7或8所述之方法，其中在該支撐本體之移動期間，使用引導構件使該等收納位置保持與彼此相抵地置放之該等連接凸緣中之該等對應螺栓孔對準。
  10. 如請求項7或8所述之方法，其中該支撐本體實質上在一平面中延伸，且自該平面突出之一螺栓係收納於該等收納位置中。
  11. 如請求項7或8所述之方法，其中該第一結構包含用於一風力渦輪機桅桿之一支撐結構，且該第二結構包含一風力渦輪機桅桿。
  12. 如請求項11所述之方法，其中該支撐結構連接至一船之甲板。
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