專利名稱：夾具、自移式爬升裝置和聯(lián)接夾具與管形件的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及夾具、包括兩個這樣夾具的自移式爬升裝置以及聯(lián)接夾具 和管形件的方法。本發(fā)明尤其涉及，但并非僅涉及，用于像風力渦輪機塔 這樣的薄壁管形件的夾具以及聯(lián)接夾具和這樣的薄壁管形件的方法。
背景技術：
眾所周知，管道是在各行各業(yè)中用于輸送流體的管形結構。在石油天 然氣勘探生產(chǎn)行業(yè)中，通常在海底鋪設管道，用于將含碳氫化合物的流體 從海上輸送上岸。在管道鋪設作業(yè)中，必須在從鋪管船舶鋪設至海底的鋪 設過程中支撐并固定管道。這是借助具有摩擦塾的夾具做到的，摩擦墊以 無法相對管道軸向移動的方式被限制住，并且通過在摩擦墊覆蓋區(qū)域上施 加直接壓力，使摩擦墊與管道聯(lián)接起來。
這種夾具的目的是在盡可能大的管道周長部分上施加夾緊力，以避免
由不穩(wěn)定造成的變橢或壓扁。美國專利公告號2002/0009333 (威利斯和特 恩布爾)公開了一種夾具，它包括多個徑向取向的活塞，在每個活塞上裝 有相應的剛性靴塊和摩擦瓦，執(zhí)塊具有半徑恒定不變的弧形面并且該弧形 面被壓抵在管道上，摩擦瓦安裝在靴塊表面上，用于增強與管道的附著性。 在被投入工作時，活塞靴塊基本上圍繞管道。
盡管這種夾具有效限制了具有已知的固定外徑的管道，但不同直徑的 管道需要具有不同靴塊尺寸的夾具。因此，這種夾具不適于與不同直徑的 管形件連用。
此外，盡管夾具靴塊有效避免了這樣的管道變橢或壓扁，但它們無法 圍繞管道周長施加基本均勻 一致的徑向力。這是因為徑向取向的活塞在平 行于活塞軸線的方向上對管道施加最大徑向力，而在離開活塞軸線的靴塊 點(在管道周向上間隔開)上，活塞施加比較小的力。這最終導致在管道 上圍繞管道周長出現(xiàn)不同的局部載荷。
利用這樣的夾具鋪設的管道一般具有0.150米至0.6米的直徑以及介
于10和20之間的直徑壁厚比，因此上述管道相當堅固?？墒牵陲L力渦 輪機塔中，直徑一般顯著大于上述尺寸，而且塔向頂端逐漸縮小。實際上， 目前大部分的渦輪機塔具有約4米至5米的塔底直徑和約2.5米至3米的 ;荅頂直徑，以及介于165和295之間的直徑壁厚比。而且，目前的渦輪才幾 塔具有15.7米的塔底周長和8米的塔頂周長，這相差了7.7米。未來的塔 可能具有約11米的塔底直徑，并且漸縮至3米的塔頂直徑。因此，這樣 的塔周長將在約34.5米和9.5米之間變化，差值達到25米。
因而與管道相比，風力渦輪機塔的壁相當薄，所以風力渦輪機塔無法 在圍繞周長承受不同載荷時保持其圓度，進而不可避免地易于出現(xiàn)局部彎 折和壓扁。實際上，這在風力渦輪機塔的運輸過程中帶來了麻煩，因為塔 段會彎曲和變橢，這在美國專利US6，592,331 (沃本)中提到了。由于這 個原因以及塔從塔底漸縮向塔頂，所以不可能在風力渦輪機塔上使用 2002/0009333所述類型的、具有半徑恒定不變的孰塊的夾具。
德國專利公告號DE19647515 (奧托)公開了 一種在風力渦輪機的建 造中采用的機械。該機械被用于以一個疊一個的方式將風力渦輪機塔段組 裝成塔，以及隨后在塔頂上安裝動力單元頭。
概括地說，該機械包括固定的剛性弧形足，該弧形足與塔聯(lián)接并且利 用與之相連的起重機械沿塔爬升?？墒牵撟闩c塔的聯(lián)接方式將導致圍繞 塔周的塔載荷(點載荷)出現(xiàn)變化，這種聯(lián)接方式如上所述無法承受這樣 的載荷。實際上，該機械無法對渦輪機塔施加均勻一致的徑向力，而且可 能在使用過程中出現(xiàn)局部彎折。
例如，在DE19647515的一個實施例中，該機械的足通過多條繩索與 塔捆綁在一起，繩索圍繞塔從夾具伸出并通過安裝在足上的液壓活塞被拉 緊。當活塞作動時，通過足和繩索施加在塔上的載荷不是均勻一致的徑向 載荷，會出現(xiàn)載荷變化，結果，圓度喪失并且出現(xiàn)局部彎折。
此外，在使用DE19647515的機械時，起重機械的自重和甚至由該機 械承載的外部載荷(如塔段)將產(chǎn)生懸臂載荷，該懸臂載荷被該足傳遞給 塔。懸臂載荷將在塔中造成局部反作用的徑向載荷，也導致圓度喪失和局 部彎折。
另外，即便塔能夠承受這樣的懸臂載荷，但該機械的大重量要求對塔 施加強大的夾緊力，結果，可能出現(xiàn)塔結構的整體損壞。

發(fā)明內容
本發(fā)明實施例的目的之一是避免或減輕上述缺陷中的至少一個缺陷。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于管形件的夾具，該夾具包括 至少一個夾緊件，適于夾住管形件；至少一個柔韌的細長形施力件，適于 對夾緊件施力以迫使夾緊件夾住管形件；其中，夾緊件和施力件適于對管 形件施加基本均勻 一致的徑向夾緊力，該徑向夾緊力與施加在夾具上的外 部載荷無關聯(lián)。
施加基本均勻 一致的徑向夾緊力有助于在管形件中產(chǎn)生基本均勻一 致的周向應力。這通過避免或至少減小沿管形件周長的載荷變化克服了與 現(xiàn)有的夾具和其它機械相關的問題，由此避免或減小出現(xiàn)局部彎折的可能 性。人們將認識到，對管形件施加基本均勻一致的徑向夾緊力是指沿管形 件周長對管形件表面施力，該力的指向沿管形件的半徑，并且該力沿著管 形件周長是基本均勻一致的。徑向夾緊力與施加在夾具上的外部載荷無關 聯(lián)，這是因為在夾具承受外部載荷時，沒有或基本沒有造成夾緊力的增減。 此外，夾具的結構是這樣的，即施力件與其它的力隔斷開，尤其是與施加 在夾具上的外部載荷隔斷開。
人們還將認識到，管形件在此是指空心構件或空心結構，其一般是薄 壁的細長形件，如風力渦輪機塔。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種用于管形件的夾具，該夾具包括 至少一個夾緊件，適于夾住管形件；多個柔韌的細長形施力件，適于被拉 緊以便對至少一個夾緊件施力，以迫使夾緊件夾住管形件，夾緊件和施力 件適于對管形件施加基本均勻一致的徑向夾緊力，該徑向夾緊力與施加在 夾具上的外部載荷無關聯(lián)；其中，所述多個施力件適于在沿管形件的主軸 線的一個方向上間隔開，至少其中一個施力件適于在施加指向該管形件的 一個周向的拉力被拉緊，該拉力的施加周向與所述多個施力件中的另一個 施力件的纟立力施加周向相反。
柔韌的細長形施力件有助于施加基本均勻一致的徑向力，進而在管形 件中產(chǎn)生均勻一致的周向應力。但是，可能沿施力件的長度在施力件中出 現(xiàn)拉力變化，這是由施力件和管形件表面之間的摩擦造成的。實際上，本 發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，施力件中的拉力可能在最接近拉力施加點(施力件通常 通過絞盤等機構被拉緊)的位置上最大，沿施力件長度在離開施力點的方 向上減小。當通過在與另一個施力件的施力周向相反的管形件周向上施加
拉力來拉緊至少其中一個施力件時，由施力件中的拉力變化造成的、夾具 施加在管形件上的徑向力(進而所引起的周向應力)的變化能得以避免或 者至少減小。
施力件可以具有第一端和第二端，其中的一端適于相對夾具的支撐結 構被聯(lián)接、緊固或者固定，另一端適于與絞盤等用于拉緊施力件的類似機 構聯(lián)接。通過在與另一個施力件的施力端相反的端上施加拉力，至少其中 一個施力件可以被拉緊。于是，其中的一個施力件的第一端可以被拉緊， 以便在管形件的第一周向上產(chǎn)生拉力，而另一個施力件的相應第二端可以 被拉緊，以便在管形件的、與上述第一周向相反的第二周向上產(chǎn)生拉力。 人們將理解到， 一些施力件可以在第一方向上被拉緊，另外一些施力件可 以在第二方向上被拉緊。例如，軸向相鄰的多個施力件可以在相反的兩個 方向上被拉緊?；蛘?， 一對(或多對)軸向相鄰的施力件可以在與另一對 或許相鄰的施力件相反的方向上被拉緊?；蛘撸鄠€施力件的兩端可能都 適于被拉緊。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于管形件的夾具，該夾具包括 至少一個夾緊件，適于夾住管形件；多個柔韌的細長形施力件，適于被拉 緊以便對所述至少一個夾緊件施力，以迫使夾緊件夾住管形件，每個施力 件適于沿管形件周長延伸并適于在沿管形件主軸線間隔開的一個方向上 交疊，夾緊件和施力件適于對管形件施加基本均勻一致的徑向夾緊力，該 徑向夾緊力與施加在夾具上的外部載荷無關聯(lián)；其中，至少其中一個施力 件的交疊點適于沿管形件周長相對另一個施力件的交疊點間隔開。
如上所述，可能沿施力件長度在施力件中出現(xiàn)拉力變化。但是，沿管 形件周長使交疊點相互間隔開，這有助于減小管形件上的總徑向力的變 化，進而減小所引起的周向應力變化。人們將認識到，在圍繞夾具適當定 位施力件的情況下，施力件的交疊點沿管形件周長被間隔開。施力件的交 疊點可能適于沿管形件周長等間距地間隔開。例如，在夾具包括兩個施力 件的情況下，交疊點可以沿管形件周長以180度間隔開，而在夾具包括三 個施力件的情況下，交疊點能以120度間隔開。夾具可以包括具有相同的 交疊點的多個施力件，例如一對軸向相鄰的施力件可以具有相同的交疊 點，該交疊點可能在周向上相對另一對相鄰施力件的交疊點間隔開。在本 發(fā)明的優(yōu)選實施例中，夾具包括四對這樣的施力件，成對施力件的交疊點 沿管形件周長以90度間隔開。這可能有助于對管形件施加基本均勻一致
的徑向力，并同時保證夾具具有最小的尺寸和重量。在一個替換例中，軸 向相鄰的施力件可以具有沿周向分隔開的交疊點。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種用于管形件的夾具，夾具包括 多個夾緊件，適于夾住管形件；至少一個柔韌的細長形施力件，適于對所 述多個夾緊件施力以迫使夾緊件夾住管形件；其中，各夾緊件適于定位在 管形件和施力件之間，所述多個夾緊件和施力件適于對管形件施加基本均 勻一致的徑向夾緊力，該徑向夾緊力與施加在夾具上的外部載荷無關聯(lián)。
通過將夾緊件定位在管形件和施力件之間，每個夾緊件可以按照相同 的程度被施力件施壓。這可能有助于在管形件上產(chǎn)生均勻 一致的徑向力， 而又不會造成夾緊件對管形件施加會導致局部彎折的點載荷，無論是在將 夾具定位于管形件上時，或是夾具在使用中承受外部載荷時。
施力件可以適于沿管形件周長延伸，因而圍繞夾緊件的后(相對管形 件而言)表面延伸，由此包圍該管形件。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種用于管形件的夾具，夾具包括 至少一個夾緊件，適于夾住管形件；至少一個柔韌的細長形施力件，適于 對夾緊件施力以迫使夾緊件夾住管形件，夾緊件和施力件適于對管形件施 加基本均勻 一致的徑向夾緊力，該徑向夾緊力與施加在夾具上的外部載荷 無關聯(lián)；支撐結構，其相對夾緊件如此聯(lián)接，即在使用中，施加在支撐結 構的、橫向離開管形件主軸線的位置上的外部載荷造成夾緊件在管形件中 產(chǎn)生基本沿軸向的反作用力。
通過按這種方式使支撐結構相對夾緊件聯(lián)接，施加在支撐結構的、橫 向離開管形件主軸線的位置上的外部載荷(懸臂載荷)無法在夾緊件中或 圍繞夾緊件產(chǎn)生力矩。這避免了或至少減少了因外部載荷而在管形件上產(chǎn) 生反作用的徑向點載荷。
此外，支撐結構沒有反抗施加在管形件上的徑向夾緊力。這例如與 DE19647515所述的機械截然不同，在DE19647515中，足必須能以活塞 承受傳給風力渦輪機塔的高載荷，這要求足必須大并因而相當重，這帶來 相關的缺陷。
在現(xiàn)有技術的夾具和像DE19647515所述機械的結構中，懸臂載荷被 施加在管形件上，懸臂載荷沿徑向受到塔的反作用，這導致沿管形件周長 出現(xiàn)載荷變化，最終導致局部彎折。夾具可以包括許多個夾緊件。提供一 個按照這種方式與多個夾緊件聯(lián)接的支撐結構能有效地使夾緊件相互關
聯(lián)起來，由此避免或至少減小在管形件中產(chǎn)生的徑向反作用力，該徑向反 作用力是在外部載荷被施加在夾具的、橫向離開管形件主軸線的位置上時 產(chǎn)生的。尤其是，當懸臂載荷被施加在支撐結構上時(只在一端受力)， 這樣的徑向反作用力得以避免或減小。這是因為當夾緊件施加的力的指向 完全或基本上平行于管形件的主軸線時，外部載荷通過在管形件中引起的 軸向反作用力來承載。這有助于保持基本均勻一致的徑向夾緊力，進而在 管形件保持基本均勻 一致的周向應力。
支撐結構可以通過銷接頭、球接頭等機構相對夾緊件以轉動或樞轉的 方式聯(lián)接，這可能有助于在一個平行于管形件主軸線的方向上傳遞夾緊件 上的載荷，但這會基本上阻止因外部載荷而向夾緊件傳遞徑向力。
支撐結構可以包括與夾緊件有關聯(lián)的、用于對夾緊件施加定位力以便 相對管形件定位夾緊件的支撐件，其中在使用中，由支撐件施加在夾緊件 上的定位力在施力件迫使夾緊件夾住管形件之前被解除。支撐件可以與支 撐結構的框架以轉動或樞轉的方式聯(lián)接，以幫助夾緊件的定位。支撐件可 以按照無法相對框架轉動的方式被固定，以允許框架承載外部載荷，因而 支撐件可以在夾具被用于承載外部載荷之前被鎖定或限制住。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供一種用于管形件的夾具，夾具包括 至少一個夾緊件，適于夾住管形件；至少一個柔韌的細長形施力件，適于 對夾緊件施力以迫使夾緊件夾住管形件，夾緊件和施力件適于對管形件施 加基本均勻 一致的徑向夾緊力，該徑向夾緊力與施加在夾具上的外部載荷 無關聯(lián)；其中，該施力件適于圍繞管形件周長延伸并在沿該管形件的主軸 線間隔開的一個方向上交疊，該施力件適于在一個基本平行于在交疊點上 的、管形件切線的方向上延伸離開該交疊點。
施力件適于被拉緊以便對夾緊件施力。施力件的部分從交疊點起延伸 離開管形件，這特別有助于將夾具用于直徑各不相同的管形件，甚至用于 變直徑管形件，這是因為施力件能圍繞不同直徑范圍內的管形件。施力件 被布置成在一個基本平行于在該交疊點上的管形件切線的方向上離開交 疊點，這有助于對該施力件部分施加其指向基本平行于該切線的拉力。這 表面或至少減小了在管形件中產(chǎn)生任何力矩，其原因是l)在延伸離開 管形件的施力件部分中的力基本平行于管形件切線，但指向相反的方向， 因而在這些部分中的拉力相互反作用；2)施力件基本圍繞管形件并且施 力件部分如此定位，即在施力件被拉緊時，沒有或幾乎沒有在管形件周圍產(chǎn)生力矩。
施力件可以在相反的第一方向和第二方向上延伸離開交疊點，每個上
述方向基本平行于管形件切線。第一方向和第二方向可以處于切線的o度
至IO度且優(yōu)選為0度至5度中，而且應該相應解釋術語"基本平行"。 夾緊件可以定位在管形件和施力件之間，施力件的交疊點可以沿徑向
與管形件外表面間隔例如5毫米至50毫米的距離，可選為10毫米至20
毫米的距離，該距離由包括夾緊件厚度在內的諸多因素決定。
施力件可以從交疊點起延伸向繩輪、滑輪等構件，并從那里延伸向絞
盤等用于拉緊施力件的機構。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供一種用于管形件的夾具，夾具包括 至少一個夾緊件，適于夾住管形件；與夾緊件有關聯(lián)的支撐件，用于對夾 緊件施加定位力以便相對管形件定位夾緊件；至少一個柔韌的細長形施力 件，適于對夾緊件施力以迫使夾緊件夾住管形件，夾緊件和施力件由此適 于對管形件施加基本均勻 一致的徑向夾緊力，該徑向夾緊力與施加在夾具 上的外部載荷無關聯(lián)；其中，在使用中，由支撐件施加在夾緊件上的定位 力在施力件迫使夾緊件夾住管形件之前被解除。
因此，夾緊件可以在對夾緊件施加定位力的情況下相對管形件來定 位，定位力在對管形件施加夾緊力之前被解除。這使得夾緊件貼合管形件 表面，防止或減小由夾緊件未對準管形件所帶來的管形件上的載荷的變 化。由此一來，這避免或減小了夾緊件會在管形件上造成易引起局部彎折 的載荷變化的可能性。
夾具可以包括至少 一對夾緊件，它們適于按照跨越管形件直徑的方式 定位并且在工作中相互聯(lián)系起來，從而在使用中，施加在夾具的、橫向離 開管形件主軸線的位置上的外部載荷造成夾緊件在管形件中產(chǎn)生基本沿 軸向的反作用力。通過支撐結構，可以使夾緊件在工作中相互聯(lián)系起來， 支撐結構與夾緊件聯(lián)接并且支撐結構包括與每個夾緊件有關聯(lián)的支撐件。
支撐件可以樞轉聯(lián)接在夾緊件上，優(yōu)選通過球接頭，這防止在支撐結 構和夾緊件之間傳遞轉矩。或者，支撐件可以通過銷接頭來聯(lián)接。夾具還 包括呈臂狀的第一支撐件和第二支撐件，每個臂與夾緊件樞轉聯(lián)接，第一 臂和第二臂用于相對管形件表面將夾緊件定位在預定的徑向位置，以及用
于基本平行于管形件表面或與管形件表面共平面地定位夾緊件的夾持面。 應該注意的是，支撐件與夾具的聯(lián)接方式能保證在夾具被投入工作時 在支撐件中沒有夾緊力。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種用于管形件的夾具，夾具包括 多個可彎曲的夾緊件，適于夾住管形件；至少一個柔韌的細長形施力件， 適于對多個夾緊件施力以迫使夾緊件夾住管形件；其中，所述多個夾緊件 和施力件適于對管形件施加基本均勻一致的徑向夾緊力，該徑向夾緊力與 施加在夾具上的外部載荷無關聯(lián)，所述多個夾緊件的尺寸能基本圍繞管形 件的周長。
通過將夾緊件的尺寸選擇成基本圍繞管形件，施加在管形件上的夾緊 力可以通過夾緊件來調整。按照這個方式，可以沿管形件的周長形成一個 由夾緊件構成的基本完整的環(huán)，有助于對管形件施加均勻的夾緊力以及降 低產(chǎn)生會引起局部彎折的管形件載荷變化的可能性。
管形件可以沿其長度呈錐形，因而具有變直徑。夾緊件的尺寸可以被 選定為在沿管形件長度的預定位置基本圍繞管形件，因此可以被構造成圍 繞某個或預定的管形件周長。管形件可以是風力渦輪機塔，預定的周長可 以處于夾具的預定工作位置，這可以是這樣一個工作高度，即在該工作高 度上，夾具被定位以便隨后進行所希望的作業(yè)。作業(yè)可以是維修作業(yè)或安 裝作業(yè)，可能牽涉到塔借助夾具承載外部載荷，例如當渦輪機部件被取下 以便維修或者隨后重新安裝時。
夾緊件的尺寸可能是可調的和/或夾緊件可以相對夾具的其余部分以 可脫開的方式聯(lián)接，以幫助拆卸和用備用夾緊件更換。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個方面，提供一種包括通過聯(lián)接器相互聯(lián)接的兩個 夾具的組件，聯(lián)接器有助于調節(jié)夾具之間距離，以幫助組件沿管形件長度 前進，每個夾具包括如本發(fā)明的以上方面中任何一個所限定的夾具。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種用于安裝在管形柱上的自移式爬 升裝置，該爬升裝置包括通過聯(lián)接器相互聯(lián)接的兩個夾具，聯(lián)接器有助于 調整夾具之間距離，以幫助爬升裝置沿管形柱的長度前進，每個夾具包括 如本發(fā)明的以上方面中任何一個所述的夾具。
管形柱優(yōu)選是風力渦輪機塔。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種聯(lián)接夾具和管形件的方法，該方 法包括以下步驟圍繞管形件定位夾具，夾具具有至少一個夾緊件和至少 一個柔韌的細長形施力件；拉緊施力件以便對夾緊件施力，以迫使夾緊件 夾住管形件，由此對管形件施加基本均勻一致的徑向夾緊力，該徑向夾緊
力與施加在夾具上的外部載荷無關聯(lián)。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供一種爬升管形柱的方法，包括以下步
驟提供一個爬升裝置，爬升裝置包括通過可調的聯(lián)接器相互聯(lián)接的上夾 具和下夾具，每個夾具具有至少一個夾緊件和至少一個柔韌的細長形施力 件；按照下述方式將上夾具固定在管形件上，拉緊相應的上施力件以對各 上夾緊件施力，迫使夾緊件夾住管形件并由此對管形件施加基本均勻 一致 的徑向夾緊力，該徑向夾緊力與施加在夾具上的外部載荷無關聯(lián)；按照以 下方式將下夾具固定在管形件上，拉緊相應的下施力件以對各下夾緊件施 力，迫使該夾緊件夾住管形件并由此對該管形件施加基本均勻一致的徑向 夾緊力；使上夾具脫離管形件；利用可調的聯(lián)接器增大上夾具和下夾具之 間距離，以使上夾具沿管形件的長度前進；將上夾具重新固定在該管形件 上；使下夾具脫離管形件；利用可調的聯(lián)接器縮短上夾具和下夾具之間距 離，以使下夾具沿管形件的長度前進；將下夾具重新固定在管形件上。
在從屬權利要求中限定了本發(fā)明的進一步特征。但是，人們通常會認 識到，本發(fā)明以上方面中的至少 一個方面的特征可以以單獨的方式或以組 合的方式存在。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種將一個或多個摩擦面夾緊到管形 結構的外表面上但又沒有損壞管形結構的結構或表面的方法，其做法是， 利用按照本發(fā)明第一方面的裝置，對管形結構的整個周長施加基本均勻一 致的徑向力。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種將摩擦面夾緊到薄壁管形結構的 外表面上但又沒有損壞結構或涂層的方法，其做法是，如此施加可控的徑 向力，即對管形結構的彎折特性的影響等同于對整個周長施加基本均勻一 致的徑向力，由此能對固定的夾具施加盡量最大的軸向載荷，而又不會因 軸向載荷和徑向載荷的綜合作用而造成管形結構彎折。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供一種將一個或多個摩擦面夾緊到管形 結構上的裝置，該裝置包括圍繞塔結構組裝的框架以及用于相對框架移動 所述一個或多個摩擦面的機構和對所述一個或多個摩擦面施力的機構。
該裝置優(yōu)選對管形結構的整個周長施加基本均勻 一致的徑向力。
該裝置優(yōu)選能適應沿管形結構長度的周長變化和錐度變化。
所述一個或多個摩擦面優(yōu)選為摩擦墊。
所述一個或多個摩擦面優(yōu)選由金屬材料或合成材料構成。
所述一個或多個摩擦墊優(yōu)選具有至少一個由天然摩擦材料或彈性體
摩擦材料構成的表面，該表面暴露于管形結構。
所述一個或多個摩^"墊優(yōu)選是可彎曲的并且與管形結構的形狀吻合。 用于相對框架移動所述一個或多個摩擦面的機構一般包括一個或多
個負載臂。
負載臂在第一方向上的移動造成摩擦面接觸到管形結構表面。負載臂 在相反的第二方向上的移動造成摩擦面離開管形結構表面。 每個或多個負載臂優(yōu)選因液壓缸作用而移動。 每個摩擦面優(yōu)選與一個負載臂聯(lián)接。 每個摩擦墊具有中心脊，負載臂與中心脊聯(lián)接。
在一個實施例中，用于對所述一個或多個摩擦面施加徑向力的機構包 括一根或多根筋條。每根筋條一般呈柔韌的細長形件形狀，載荷可被施加 在筋條上。
筋條可以由適當?shù)牟牧先缋w維繩索、鋼絲繩、織物帶、鏈或鋼帶構成。 所述一根或多根筋條優(yōu)選圍繞管形結構的整個周長。
通常，所述一根或多根筋條圍繞管形結構的整個周長，從而摩擦表面 定位在管形結構表面與 一根或多根筋條之間。
每個摩擦面的中心脊優(yōu)選具有孔，所述一根或多根筋條能穿過該孔。
每個負載臂優(yōu)選具有至少 一個絞盤，絞盤可被用來拉緊所述一根或多 根筋條。在用絞盤繃緊筋條的情況下，徑向力被施加到摩擦面上，從而摩 擦面被壓在管形結構上。
無論管形結構的直徑和錐角如何變化，優(yōu)選能夠在所述一個或多個摩 擦面與管形結構之間保持緊密接觸，其做法是借助 一個由機械致動器定位 的杠桿系統(tǒng)，摩擦墊隨之在由所述一根或多根筋條施加的徑向力的影響下 偏斜。
在另一個實施例中，用于對所述一個或多個摩擦面施加徑向力的機構 包括沿周向的一排線性致動器。
優(yōu)選一排十二個或更多個線性致動器。
可選的是，線性致動器聯(lián)合作用，借助固定在圍繞管形結構組裝的框 架上的連桿對圍繞管形結構周長分布的 一個或多個摩擦面施加均勻載荷。
或者，線性致動器聯(lián)合作用，通過直接的徑向位移對圍繞管形結構周 長均勻分布的摩擦墊施加相同的載荷，該載荷受到圍繞管形結構組裝的框 架的反作用。
在另 一個實施例中，對一個或多個摩擦面施加徑向力的機構包括嚢。
嚢優(yōu)選環(huán)繞管形結構。
嚢可以呈兩端封閉的管狀。
還可以設置用于改變管形嚢的長度的機構。改變管形嚢的長度的機構 優(yōu)選是巻軸。
嚢的內部通過流體^皮加壓。
一個可選的措施是，嚢由這樣的材料構成，該材料的泊松比高到足以 使徑向膨脹能產(chǎn)生足夠的環(huán)形縮短(例如手段1 ),從而可以通過改變嚢的 幾何形狀來適應管形結構周長的改變，而不用改變用于圍繞管形結構的嚢 的材料用量。
嚢的外徑優(yōu)選通過框架來限定，該框架圍繞管形結構組裝。 在又一個實施例中，用于對所述一個或多個摩擦面施加徑向力的機構 包括一個或多個楔，楔作用于臂、連桿或活塞，而臂、連桿或活塞被布置 用來使所述一個或多個摩擦面沿徑向移向管形結構表面。
每個摩擦面也可以與一個定位件聯(lián)接。該定位件一般呈臂狀，它聯(lián)接 在中心脊的、與施力件相反的那端上。定位件優(yōu)選在液壓缸的作用下移動。 在鉛垂面和摩擦面之間的角度優(yōu)選可以通過定位臂的移動來改變。 一個可選的措施是，可以在該裝置上安裝升降工具和操縱工具。 可選的是，可以在該裝置上安裝坐人裝置。
可選的是，本發(fā)明的第一裝置可以借助平行于管形結構軸線的線性致 動器與本發(fā)明的第二裝置聯(lián)接，從而第一裝置和第二裝置可以在軸向上相 互分離開或被拉近。
第一裝置和第二裝置的運動和夾緊可以如此相互諧調，從而沿該管形 結構的軸線產(chǎn)生該組件的線性運動。
第 一裝置和第二裝置可以被用于平行于管形結構軸線地輸送物品。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供一種將一個或多個摩擦面夾緊到管形 結構的外表面上但又不損壞管形結構的結構或表面的方法，其做法是，利 用第二方面的裝置對管形結構的整個周長施加基本均勻一致的徑向力。
通常，管形結構是薄壁的。
管形結構可以是風力渦輪機塔。
通過對管形結構的整個周長施加基本均勻 一致的徑向力，可以有利地
將比較大的軸向載荷施加到摩擦墊上，而又不會使管形結構因軸向載荷和 徑向載荷的綜合作用而彎折。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供一種提高用于風力渦輪機塔的摩擦夾 具的軸向承載能力的方法，其做法是，提高塔的抗彎折能力而又沒有明顯 改變塔的固有頻率。
風力渦輪機塔的抗彎折能力優(yōu)選通過使用內加強環(huán)來提高。
內加強環(huán)優(yōu)選由鋼或者塑料合成材料構成。
作為可選特征，加強環(huán)可以通過摩擦來保持定位?；蛘?，加強環(huán)通過 粘合劑或通過焊接來保持定位。


現(xiàn)在，將參照以下附圖僅舉例性描述本發(fā)明的實施例，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的夾具的透視圖，如圖所示，夾具已經(jīng)被聯(lián)
接至呈風力渦輪機塔形式的管形件上；
圖2是夾緊件和一段支撐結構的放大圖，其構成圖1的夾具的一部分； 圖3是夾緊件和施力件的放大圖，施力件構成圖1的夾具的一部分； 圖4是圖3所示夾緊件和施力件的進一步的放大圖，出于圖示考慮而
概括示出了某些部件；
圖5示意表示圖1的夾具，如圖所示，該夾具在使用時承受外部載荷； 圖6表示包括兩個相互聯(lián)接的圖l所示夾具的組件，該組件如圖所示
處于沿呈風力渦輪機塔形式的管形件的長度爬升的狀態(tài)。
具體實施例方式
如下所述，與用于管形件的現(xiàn)有夾具相比以及與同薄壁管形件尤其是 風力渦輪機塔聯(lián)接的現(xiàn)有機械相比，本發(fā)明的裝置和方法帶來顯著優(yōu)點。
參見圖1，示出一種用于管形件的夾具/夾緊裝置1,在所示實施例中， 管形件呈薄壁錐形的風力渦輪機塔3的形式。夾具1包括至少一個適于夾 住塔3的夾緊件或摩擦墊9，在圖2的放大圖中更具體示出了夾緊件或摩 擦墊。夾具1還包括至少一個呈筋條16形狀的、柔韌的細長形施力件， 在圖3的視圖中更具體示出了該筋條。筋條16適于對摩擦墊9施力，以 迫使摩擦墊9夾住塔3,從而摩擦墊9和筋條16對管形件施加基本均勻一 致的夾緊力。摩擦墊9由此限制夾具1，使夾具無法在沿塔長度的方向上
相對塔3運動，結果，能使塔3借助夾具1承受外部載荷。
用夾具l對塔3施加基本均勻一致的徑向夾緊力有助于在塔中產(chǎn)生基
本均勻一致的周向應力。由于避免或者至少盡量減小了沿管形件周長的載 荷變化，所以這克服了與現(xiàn)有的夾具和其它機械有關的問題，由此消除或 減小了導致局部彎折的、變化的點載荷。
人們也將認識到，在此所述的方法極大改善了夾具性能，這是因為通 過施加均勻一致的徑向力對摩^^墊施加盡可能大的徑向壓力，從而薄壁管 形結構的圓度得以維持。這些載荷遠高于目前所用的單獨承載墊的能力。
具體地說，夾具/夾緊裝置1包括支撐結構22,該支撐結構具有基本 呈矩形的、圍繞塔3底組裝而成的下環(huán)梁2、多個立柱、支桿或角柱4、 以及基本呈矩形的上環(huán)梁5。上環(huán)梁5 —般在每個角處被固定在立柱4上， 由此產(chǎn)生圍繞塔3的、剛性的立體框架6。每個立柱4的上端與第一支撐 件或剛性的負載臂7聯(lián)接，如圖2所示，該負載臂被聯(lián)接在立柱4和負載 臂7之間的液壓缸8驅動。
在如圖所示的優(yōu)選實施例中，夾具1包括四個摩擦墊9，它們沿塔3 周等間距地布置。摩擦墊9都由柔順性天然材料或者彈性體摩擦材料構成， 例如氯丁橡膠或者聚氨酯，摩擦墊被粘結在剛性的但可彎曲的、可承受載 荷的金屬板或合成材料板如鋼板上，并且摩擦墊在其中心具有豎立的剛性 中心脊10。各中心脊10的上端借助銷接頭或球接頭24樞轉聯(lián)接至各負載 臂7的下端。與銷接頭相比優(yōu)選球接頭，這是因為球接頭有助于在平行于 管形件主軸線的方向上傳遞夾緊件上的載荷，但基本上阻止因外部載荷而 將徑向力傳遞給夾緊件。
負載臂7又樞轉聯(lián)接在立柱4上，該聯(lián)接方式允許臂相對塔3樞轉。 通過這種布置結構，負載臂7與摩擦墊9相聯(lián)接，以幫助將定位力施加在 摩擦墊9上，由此一來，負載臂7的運動使各摩擦墊9接近和/或接觸到塔 3的表面。這允許摩擦墊9接觸塔3的表面并調整適應錐角，或者豎直定 位，如果適當?shù)脑挕?br> 支撐結構22還包括與每個摩擦墊9相關聯(lián)的第二支撐件或定位臂11 ， 每個定位臂11通過連桿13和樞銷26被樞轉聯(lián)接在各立柱4上。在中心 脊10的下端(即在中心脊10的、與同負載臂7相連的連接端相反的那端)， 定位臂11也可樞轉地聯(lián)接在摩擦墊9上。第二液壓缸12被聯(lián)接在立柱4 和樞銷26之間，因而起到驅動連桿13的作用。因此，通過使連桿缸12
伸縮，立柱4和摩4寮墊9之間的角度可被改變，以適應不同的塔錐角?？?以綜合利用負載臂7和定位臂11來調整摩擦墊9相對塔3的位置，由此 可以調整夾具1來適應塔3的周長/直徑和錐角的變化。因此，這有助于將 夾具1用于具有不同直徑的塔，甚至是沿其長度漸縮的塔。
如圖3所示，夾具包括許多筋條，在所示實施例中包括八根筋條16， 每兩根筋條16對應于夾具1的一個負載臂7。每根筋條16通過各自的絞 盤15被拉緊，在每個負載臂7上安裝有兩個這樣的絞盤15。這種配置結 構允許筋條16補償塔3的周長變化。每根筋條16從在負載臂7或絞盤15 上的錨定點開始延伸，穿過在每個摩擦墊9的中心脊10中的通道14，并 返回同一負載臂7上的絞盤15。于是，兩根筋條16的起點和終點都位于 每個負載臂7上。
每根筋條16圍繞塔3周并沿塔3的長度在交疊點38處交叉重疊。如 圖4的進一步放大的視圖具體所示，每個摩擦墊9位于塔3的表面和筋條 16之間，并且筋條在與各負載臂7聯(lián)接的摩擦墊9的中心脊IO上重疊或 交叉，結果，在筋條繞過塔3的整個周長的情況下，筋條16接觸塔3或 摩擦墊9。筋條一般由低摩擦性的高性能纖維繩索、鋼絲繩、織物帶、鏈 或鋼帶制成。設有滑輪17，用于使筋條16從其周向走向轉至錨定點和絞 盤15。
當絞盤15拉緊筋條16時，筋條16對摩擦墊9施力，迫使摩擦墊夾 住塔3。 一旦夾具1已經(jīng)與塔3牢固聯(lián)接，摩擦墊9就起到限制夾具相對 塔3做軸向運動的作用，并且如上所述產(chǎn)生一個接觸力，該接觸力為待承 載的有效軸向載荷提供足夠的摩擦。
實際上，筋條16圍繞摩擦墊9的外表面布置，因而當筋條被拉緊時， 筋條將摩擦墊拉向塔3，并且摩擦墊9和筋條16共同對塔3施加基本均勻 一致的徑向夾緊力。這在塔3中導致實際能做到的、近似真正的周向分布 的載荷/應力。
作用于塔3的夾緊力在絞盤15放出筋條時被解除，由此解除或減小 筋條16施加在摩擦墊9上的力。接著，使缸8、 12動作，以使負載臂7 和定位臂11和進而摩擦墊9離開塔3。這個運動帶動根據(jù)需要被繼續(xù)放出 的筋條16,結果，筋條16可以被拉動離開塔表面。
摩擦墊9的尺寸被選定為能在塔頂或塔頂附近接觸塔3的幾乎整個周 長，而在靠近塔底的位置，摩擦墊因塔直徑增大而相互分開，如圖l所示。
以下，進一步詳細說明本發(fā)明夾具的工作方法和結構以及夾具工作所 帶來的好處。
如上所述，摩擦墊9被定位在塔3和筋條16之間，這使得每個摩擦 墊9以相同的程度被筋條16施壓。這有助于在塔3上產(chǎn)生均勻一致的徑 向力，而不會造成摩擦墊9對塔3施加會導致局部彎折的點載荷，無論是 當夾具1安裝在管形件上時，還是當夾具1在使用中承受外部載荷時。
如從圖1至圖4中注意到的那樣，夾具1包括兩對摩擦墊9，每對摩 擦墊跨越管形件的直徑，從而每個摩擦墊9以90度角間隔開。當各摩擦 墊9樞轉聯(lián)接在負載臂7上并且負載臂7樞轉聯(lián)接在角柱4上時，摩擦墊 9通過支撐結構22以軸向配對方式相互作用聯(lián)系。這避免或至少減小了當 外部載荷A被施加在夾具1的、橫向離開管形件主軸線32的點上(懸臂 載荷)時在塔3中產(chǎn)生的徑向反作用力，如表示使用中的夾具的圖5的示 意圖所示。當用與夾具l相連的起重機械等設備提升載重如一段塔3時， 這樣的載荷A可以被施加在夾具1上，例如在塔3的建造或維修的過程中。
這是因為外部載荷A在摩擦墊9中產(chǎn)生軸向力Fl和F2，由此在塔3 中招致反作用力，該反作用力的指向平行于塔3的主軸線32。于是，摩擦 墊9所施加的力完全或基本指向平行于塔主軸線32的方向。這種軸向配 對有助于保持基本均勻 一致的徑向夾緊力，由此在塔中保持基本均勻 一致 的周向應力。
而且如上所述，夾緊筋條16被拉緊以對摩擦墊9施力，由此產(chǎn)生均 勻一致的徑向夾緊力。如圖4所示，每根筋條的部分34、 36從塔3的交 疊點38開始在基本平行于塔3的、在該交疊點上的切線T的方向上延伸。 通過這種布置結構，當操作絞盤15來拉緊筋條16時，對筋條16施加一 個其指向基本平行于該切線的拉力。
這避免或至少減小了在塔中產(chǎn)生任何力矩，原因是a)在伸離塔3 的筋條16部分34、 36中的力平行于切線T，但兩者指向相反，因而在部 分34、 36中的拉力相互反作用；b)筋條16基本圍繞塔3并且部分34、 36的定位方式能做到當筋條16被拉緊時圍繞塔3沒有或幾乎沒有力矩產(chǎn) 生。為了便于做到這一點，盡量薄地制成摩擦墊9，以使交疊點38盡量靠 近塔3的表面。為此，摩擦墊9的厚度可以介于5毫米至50毫米， 一般 為10毫米至20毫米。而且，多個下滑輪40的定位都盡量靠近摩擦墊9 的背面，以便能使筋條部分34、 36以基本平行于塔切線T的方式定位。
不過，盡管使筋條部分34、 36在基本平行于塔切線T的方向上離開 交疊點38是符合希望的，但應該認識到，這些筋條部分可以定位在例如 切線的0至IO度范圍中，而且仍然起到了在塔3上產(chǎn)生基本均勻一致的 徑向力的作用。
此外，人們將認識到，可能沿筋條長度在筋條16中出現(xiàn)拉力變化， 這是由筋條16與塔3的表面之間的摩擦造成的。實際上，發(fā)明人已經(jīng)發(fā) 現(xiàn)，筋條16中的拉力可能在最靠近拉力施加點(絞盤15)的位置是最高 的，并且沿筋條16的長度在離開施力點的方向上減小。
因而， 一些筋條16在對其它筋條施加指向塔3的相反兩個周向的拉 力時被拉緊。這樣一來，由夾具1施加在塔3上的徑向力的變化(由此引 起周向應力變化)因筋條16中的拉力變化能得以避免或至少減小。
為了做到這一點，筋條16通過在相反兩端施加拉力被拉緊。于是， 其中一根筋條16的第一端被拉緊，由此在塔3的第一周向上產(chǎn)生拉力， 另一根筋條16的相應第二端被拉緊，由此在塔3的、與第一周向相反的 第二周向上產(chǎn)生拉力。例如，與一個相應臂7關聯(lián)的每對筋條16可以在 塔的第一周向上被拉緊，軸向相鄰(相對塔軸線32)的成對筋條16在相 反周向上被拉緊。結果，補償了各筋條16的載荷變化。在另一個實施例 中，軸向相鄰的筋條16可以在相反兩個周向上被拉緊。因而，與每個臂7 關聯(lián)的那對筋條16可以在相反兩個方向上被拉緊。
此外，多根筋條16的交疊點38沿塔周間隔開，以便減小作用于塔3 的總徑向力的變化，由此減小所引起的周向應力變化。在所示的實施例中， 與每個負載臂7關聯(lián)的成對筋條16的交疊點38相對相鄰那對筋條16的 交疊點被間隔開。具體地說，成對筋條16的交疊點38沿塔周以90度角 的間距等距間隔開。這有助于對塔施加基本均勻一致的徑向力(由于平衡 了在多個相鄰筋條16范圍內的任何變化)，同時保證夾具1具有最小尺寸 和重量。在一個變型方案中，軸向相鄰的筋條16的交疊點可以按照相似 的方式沿塔3周間隔開。
此外，如上所述，在對摩擦墊9施加定位力的情況下，摩擦墊9相對 塔3定位。該定位力在對塔施加夾緊力之前被解除，該夾緊力使摩擦墊9 貼合塔3的表面并防止或減小沿塔周的塔載荷變化，其做法是防止摩擦墊 9沒有對準塔3的表面。這避免或減小了摩擦墊9產(chǎn)生可能導致塔3局部 彎折的、不均勻一致的點載荷。
而且，摩擦墊9的尺寸被選擇為能大致圍繞塔的預定周長。這個周長 可能是在所希望的夾具1工作位置上的周長，該工作位置可以處于這樣的 工作高度，即按照要求將夾具1定位在該工作高度上，以便隨后執(zhí)行所希
望的作業(yè)。作業(yè)可以是維修作業(yè)或安裝作業(yè)，并且可能涉及使塔3借助夾
具1承受外部載荷，例如當渦輪機的組成部件被取下以進行維修或者隨后 被重新裝上時。
因此，人們將認識到，施加在塔3的這個部位上的夾緊力通過摩擦墊 9來調整。于是，圍繞塔3周形成一個由摩擦墊9構成的基本完整的環(huán)， 這有助于對塔施加一個均勻一致的夾緊力并且減小產(chǎn)生會造成局部彎折 的塔3載荷變化的可能性。
此外， 一旦處于工作位置且夾具還未承受任何外部載荷，夾具l的支 撐結構22就被有效鎖定，其做法是， 一旦筋條16已迫使摩擦墊9夾住塔 3，就用缸8鎖定臂7。結果，使夾具l能承受懸臂栽荷，而不會造成框架 6的任何組成部分如上環(huán)梁5接觸到塔3。不過，在負栽臂7和摩擦墊9 之間的樞轉聯(lián)接保證了只是或者主要是軸向栽荷被傳遞給摩擦墊9。
這還具有使框架6相對塔3構成三角形的作用，如圖5最清楚所示的 那樣，幫助在摩擦墊9中產(chǎn)生軸向力Fl、 F2并由此在塔3中產(chǎn)生軸向反 作用力。
現(xiàn)在參見圖6，呈自移式爬升裝置28形式的組件如圖所示與塔3配合， 圖6示出了爬升裝置沿塔3的長度前進。爬升裝置28包括兩個夾具18、 19,這兩個夾具的結構和工作方式與圖1至圖5所示的夾具1相似。夾具 18和19通過可調的聯(lián)接器20相互聯(lián)合，該聯(lián)接器包括幫助調整這兩個夾 具18和19之間距離的多個線性致動器，用于使爬升裝置沿塔3前進。致 動器20可以是液壓作動筒、由齒條齒輪驅動裝置操作的伸縮箱形件、絲 杠螺母、絞盤和鋼絲繩、或者其它適當裝置。
更具體地說，爬升裝置28圍繞塔3定位， 一般靠近塔底30。爬升裝 置28被操作，按照下述方式沿塔3的長度前進和爬升。首先，上夾具18 被操作并由此按照上述方式與塔3聯(lián)接。致動器20首先處于回撤形態(tài)或 回撤狀態(tài)，結果，夾具18和19之間距離相對短。接著，使下夾具19按 照相同方式與塔3聯(lián)接，而使上夾具18脫離塔3，使致動器20伸出而增 大夾具18和19之間距離，由此使上夾具18沿塔3長度前進一段距離。
接著，使上夾具18重新與塔3聯(lián)接，使下夾具19脫離，使致動器20回撤而縮小夾具18和19之間距離。這造成下夾具19沿塔3長度前進一 段相應的距離。接著，使下夾具19重新與塔3聯(lián)接，于是，爬升裝置28 已經(jīng)沿塔向上爬升了 一定距離。
反復進行這個過程，直到爬升裝置28到達預定的工作高度，即在沿 塔3長度的既定位置上。于是，使夾具18和19都夾緊在塔上并被鎖定， 通過每個夾具18和19對塔施加增大的工作夾緊力。該工作夾緊力大于在 爬升裝置28爬升塔3時所施加的力。增大的夾緊力是通過用絞盤15對筋 條16施加更大的拉力而產(chǎn)生的。這樣做的原因是，在爬升裝置28沿塔3 爬升時，該爬升裝置只需要施加一個足以使爬升裝置28與塔緊固聯(lián)接的 夾緊力，以承載爬升裝置重量。但是，當希望承受一個來自爬升裝置28 的外部載荷時，需要更高的夾緊力來保證在摩擦墊9和塔3的表面之間有 足夠大的摩擦力，以保持爬升裝置28的定位。夾緊力的大小取決于夾具 1/爬升裝置28的重量和要承載的載荷，并且其通常被設定為可能的總載重 的5倍，假定在摩擦墊9和塔3的表面之間的摩擦系數(shù)大約為0.2。爬升 裝置28于是可以被應用在塔的建造過程以及維修作業(yè)中，用于承載附加 的塔段或者其它的渦輪機部件。為了便于做到這一點，在其中 一個夾具18、 19或這兩個夾具的支撐結構上安裝適當?shù)钠脚_、起重機械等裝置。
概括地講，在此描述的裝置允許摩擦面或摩擦墊被夾緊到薄壁管形結 構如風力渦輪機塔上，而沒有造成該結構變形或損壞。這是通過施加可控 的徑向力來做到的，從而對管形結構的彎折特性的影響相當于對管形結構 的整個周長施加基本均勻 一致的徑向力的情況。
在圖1至圖5中，描述了如何對摩擦面9施加軸向載荷并且可以對管 形結構的整個周長施加基本均勻 一致的徑向夾緊力的 一個方式。
在一個替換實施例中，沿塔周安裝有環(huán)形嚢，摩擦墊置于嚢和塔的外 表面之間。通過對嚢中的流體如空氣加壓來施加徑向力，以便在整個塔周 上并在摩擦墊上產(chǎn)生均勻一致的徑向力，于是摩擦墊可以在軸向上受力。
嚢可以按照兩端封閉的管狀來配置，該管從一個固定點開始圍繞塔并 返回該固定點，在該固定點上，管被巻繞到巻軸上以允許隨著塔向頂端漸 縮來縮短塔周長。嚢的加壓從固定端開始，而巻軸被固定在相反端上。
在第二替換實施例中，嚢由具有高泊松比(在所加載荷方向上的應變 與垂直于該載荷方向上的應變之比，或者說橫向收縮應變與在拉伸力方向 上的縱向拉伸應變之比)的材料，從而其受壓膨脹造成環(huán)周長明顯縮小， 避免了需要設置收巻巻軸，并且上述受壓膨脹對摩擦墊施加徑向力，所述 摩擦墊隨后可能在軸向上受力。
在第三替換實施例中，在環(huán)梁或框架上布置一排由線性致動器或者旋 轉致動器提供動力的杠桿系統(tǒng)，從而杠桿對隨后可能軸向受力的摩擦墊施 力口徑向力。
在爬升裝置28要承受相當大的外部載荷的情況下，筋條16的用于產(chǎn) 生足夠夾緊力所需的拉力可能在塔3中引起比所能安全承載的更大的偏 斜。換句話說，可施加的載荷可能受到塔3的抵抗全彎折的能力的限制， 此時塔處于源自夾緊件9/筋條16的徑向力和潛在的源自爬升裝置自重或 者懸吊于其上的栽重的壓縮載荷或剪切載荷的綜合作用下。塔3的這種能 力可以通過在塔內的、夾具將施加徑向壓力的位置上安裝加強環(huán)來提高。 所述加強環(huán)可以由相當輕的T形桿構成，T形桿被如此巻繞成環(huán)形，即與 相鄰的塔殼體組合形成一個等效的梁。T形桿可以通過焊接且優(yōu)選是通過 借助粘合劑的粘結被固定到位。這將構成塔3的建造過程的一部分。在較 粗部分上，豎直板條將按照圍繞塔3的、未被摩擦墊9覆蓋的部分被等間 距分隔開的方式安裝。這將保證由筋條16施加的徑向力被傳遞給內環(huán)加 強件并從內環(huán)加強件傳遞給塔殼體。
本發(fā)明的夾具i 口和自移式爬升5裝置^28的固有優(yōu)點在于，其能夠夾住 具有不同直徑的、其錐角能從平行變化到5度或更高的塔。尤其是，該自 移式爬升裝置能適于容忍沿管形結構的長度有周長和錐度變化的情況。在 如圖所示的實施例中，絞盤15可被用來拉緊圍繞管形結構的筋條16,從 而筋條長度可以改變，由此使筋條保持適當?shù)膹较蛄ψ饔糜诠苄谓Y構，即 便管形結構的直徑或周長有變化。在采用嚢的實施例中，可以設置巻軸， 它允許嚢的周長增減以適應其周長?；蛘?，嚢可以由具有高泊松比的材料 制成，由此就不需要巻軸了。
該裝置也能在筋條對管形結構的整個周長施加基本均勻一致的載荷 時夾住超薄的塔，而又不會引起彎折。在此描述的方法和裝置能使盡可能 大的載荷被施加到固定的夾具上，而又不會因軸向載荷和徑向載荷的綜合 作用而造成管形結構彎折。因此，本發(fā)明特別適用于風力渦輪機塔。
在不超出在此提出的本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以加入其它的修 改和改進。
權利要求
1.一種用于管形件的夾具，該夾具包括至少一個夾緊件，適于夾住該管形件；至少一個柔韌的細長形施力件，適于對該夾緊件施力以迫使該夾緊件夾住該管形件；其中，該夾緊件和該施力件適于對該管形件施加基本均勻一致的徑向夾緊力，該徑向夾緊力與施加在該夾具上的外部載荷無關聯(lián)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的夾具，其特征在于，包括多個施力件，所 述多個施力件適于在沿該管形件的主軸線的一個方向上間隔開，至少其中 一個施力件適于在對該施力件施加指向該管形件的一個周向的拉力時被 拉緊，以便對所述至少一個夾緊件施力，所述周向與所述多個施力件中的 另一個施力件的4立力施加周向相反。
3. 根據(jù)權利要求l或2所述的夾具，其特征在于，包括多個施力件， 所述多個施力件適于被拉緊以便對所述至少一個夾緊件施力，每個施力件 適于沿該管形件的周長延伸并且在沿該管形件的主軸線間隔開的一個方 向上交疊，至少其中一個施力件的交疊點適于沿該管形件周長相對另一個 施力件的交疊點間隔開。
4. 根據(jù)權利要求1至3之一所述的夾具，其特征在于，包括多個夾緊 件，每個夾緊件適于定位在該管形件和該施力件之間。
5. 根據(jù)權利要求1至4之一所述的夾具，其特征在于，包括如此與該 夾緊件聯(lián)接的支撐結構，即在使用中，施加在該支撐結構的、橫向離開該 管形件的主軸線的位置上的外部載荷造成該夾緊件在該管形件中產(chǎn)生基 本沿軸向的反作用力。
6. 根據(jù)權利要求6所述的夾具，其特征在于，該支撐結構如此與該夾 緊件聯(lián)接，即在使用中，施加在該支撐結構上的懸臂載荷在該管形結構中 產(chǎn)生基本沿軸向的反作用力。
7. 根據(jù)權利要求1至6之一所述的夾具，其特征在于，該施力件適于 沿該管形件的周長延伸并且在沿該管形件的主軸線間隔開的一個方向上 交疊，該施力件還適于從交疊點開始在一個基本平行于在該交疊點上的管 形件切線的方向上延伸。
8. 根據(jù)權利要求1至7之一所述的夾具，其特征在于，包括與該夾緊 件有關聯(lián)的支撐件，用于對該夾緊件施加定位力以相對該管形件定位該夾 緊件，在使用中，由該支撐件施加在該夾緊件上的定位力在該施力件迫使 該夾緊件夾住該管形件之前被解除。
9. 根據(jù)權利要求1至8之一所述的夾具，其特征在于，包括多個夾緊 件，所述多個夾緊件是可彎曲的，所述多個夾緊件的尺寸能基本圍繞該管 形件的周長。
10. —種用于管形件的夾具，該夾具包括 至少一個夾緊件，適于夾住該管形件；多個柔韌的細長形施力件，適于被拉緊以便對所述至少一個夾緊件施 力以迫使該夾緊件夾住該管形件，該夾緊件和該施力件適于對該管形件施 加基本均勻一致的徑向夾緊力，該徑向夾緊力與施加在該夾具上的外部載 荷無關聯(lián)；其中，所述多個施力件適于在沿該管形件的主軸線的一個方向上間隔 開，并且至少其中一個施力件適于在對該施力件施加指向該管形件的一個 周向的拉力時被拉緊，所述周向與所述多個施力件中的另 一個施力件的拉 力施加周向相反。
11. 一種用于管形件的夾具，該夾具包括 至少一個夾緊件，適于夾住該管形件；多個柔韌的細長形施力件，適于被拉緊以便對所述至少一個夾緊件施 力以迫使該夾緊件夾住該管形件，每個施力件適于沿該管形件的周長延伸 并在沿該管形件的主軸線間隔開的一個方向上交疊，該夾緊件和該施力件 適于對該管形件施加基本均勻一致的徑向夾緊力，該徑向夾緊力與施加在 該夾具上的外部載荷無關聯(lián)；其中，至少其中一個施力件的交疊點適于沿該管形件周長相對另一個 施力件的交疊點間隔開。
12. —種用于管形件的夾具，該夾具包括 多個夾緊件，適于夾住該管形件；至少一個柔韌的細長形施力件，適于對所述多個夾緊件施力以迫使所 述夾緊件夾住該管形件；其中，每個所述夾緊件適于定位在該管形件和該施力件之間，所述多 個夾緊件和所述施力件適于對該管形件施加基本均勻一致的徑向夾緊力，該徑向夾緊力與施加于該夾具上的外部載荷無關聯(lián)。
13. —種用于管形件的夾具，該夾具包括 至少一個夾緊件，適于夾住該管形件；至少一個柔韌的細長形施力件，適于對該夾緊件施力以迫使該夾緊件 夾住該管形件，該夾緊件和該施力件適于對該管形件施加基本均勻一致的 徑向夾緊力，該徑向夾緊力與施加在該夾具上的外部載荷無關聯(lián)；支撐結構，其相對該夾緊件如此聯(lián)接，即在使用中，施加在該支撐結 構的、橫向離開該管形件的主軸線的位置上的外部載荷造成該夾緊件在該 管形件中產(chǎn)生基本沿軸向的反作用力。
14. 一種用于管形件的夾具，該夾具包括 至少一個夾緊件，適于夾住該管形件；至少一個柔韌的細長形施力件，適于對該夾緊件施力以迫使該夾緊件 夾住該管形件，該夾緊件和該施力件適于對該管形件施加基本均勻一致的 徑向夾緊力，該徑向夾緊力與施加在該夾具上的外部載荷無關聯(lián)，其中，該施力件適于沿該管形件的周長延伸并且在沿該管形件的主軸 線間隔開的一個方向上交疊，該施力件適于在一個基本平行于在該交疊點 上的管形件切線的方向上伸離該交疊點。
15. —種用于管形件的夾具，該夾具包括 至少一個夾緊件，適于夾住該管形件；與該夾緊件有關聯(lián)的支撐件，用于對該夾緊件施加定位力以便相對該 管形件定位該夾緊件；至少 一個柔韌的細長形施力件，適于對該夾緊件施力以迫使該夾緊件 夾住該管形件，該夾緊件和該施力件由此適于對該管形件施加基本均勻一 致的徑向夾緊力，該徑向夾緊力與施加在該夾具上的外部載荷無關聯(lián)；其中，在使用中，由該支撐件施加在該夾緊件上的定位力在該施力件 迫使該夾緊件夾住該管形件之前被解除。
16. —種用于管形件的夾具，該夾具包括 多個可彎曲的夾緊件，適于夾住該管形件；至少一個柔韌的細長形施力件，適于對所述多個夾緊件施力以迫使該 夾緊件夾住該管形件；其中，所述多個夾緊件和該施力件適于對該管形件施加基本均勻一致 的徑向夾緊力，該徑向夾緊力與施加在該夾具上的外部載荷無關聯(lián)，所述多個夾緊件的尺寸能基本圍繞該管形件的周長。
17. 根據(jù)權利要求2、根據(jù)引用權利要求2的權利要求3至9之一或 者根據(jù)權利要求10所述的夾具，其特征在于，包括多對施力件，每對施 力件適于在施加指向該管形件的相反兩個周向的拉力時被拉緊。
18. 根據(jù)權利要求17所述的夾具，其特征在于，所述成對施力件適 于相對該管形件的主軸線軸向間隔開地定位。
19. 根據(jù)權利要求2、根據(jù)引用權利要求2的權利要求3至9之一或 者根據(jù)權利要求10所述的夾具，其特征在于，軸向相鄰的施力件適于在 施加指向該管形件的相反兩個周向的拉力時被拉緊。
20. 根據(jù)權利要求2、根據(jù)引用權利要求2的權利要求3至9之一、 根據(jù)權利要求10或者根據(jù)權利要求17至19之一所述的夾具，其特征在 于，每個施力件具有各自的第一端和第二端，其中的一端適于相對該夾具 的支撐結構聯(lián)接，另一端適于與用于拉緊該施力件的絞盤聯(lián)接。
21. 根據(jù)權利要求20所述的夾具，其特征在于，軸向相鄰的施力件 在對相反兩端施加拉力時被拉緊。
22. 根據(jù)權利要求20或21所述的夾具，其特征在于，每個施力件的 第一端被拉緊以在該管形件的第一周向上產(chǎn)生拉力，相鄰施力件的相應第 二端被拉緊以在該管形件的、與第 一周向相反的第二周向上產(chǎn)生拉力。
23. 根據(jù)權利要求3、根據(jù)引用權利要求3的權利要求4至9之一或 者根據(jù)權利要求11所述的夾具，其特征在于，軸向相鄰的施力件的交疊 點沿該管形件周長等間距隔開。
24. 根據(jù)權利要求23所述的夾具，其特征在于，該夾具包括兩個施 力件，該交疊點適于沿該管形件周長相互間隔180度角。
25. 根據(jù)權利要求23所述的夾具，其特征在于，該夾具包括四個施 力件，所述施力件的交疊點適于沿該管形件周長以90度角間隔開。
26. 根據(jù)權利要求23所述的夾具，其特征在于，該夾具包括四對施 力件，每對中的施力件適于具有相同的交疊點，這四對的交疊點適于沿該 管形件周長間隔開。
27. 根據(jù)權利要求3、根據(jù)引用權利要求3的權利要求4至9之一或 者根據(jù)權利要求11所述的夾具，其特征在于，包括多對施力件，每對施 力件的交疊點適于沿該管形件周長相對另一對施力件間隔開。
28. 根據(jù)權利要求27所述的夾具，其特征在于，所述多對施力件適 于如此定位，即所述多對施力件的各交疊點沿該管形件周長等間距間隔 開。
29. 根據(jù)權利要求27或28所述的夾具，其特征在于，包括四對施力 件，每對施力件的交疊點沿該管形件周長等間距分隔開。
30. 根據(jù)權利要求4、根據(jù)引用權利要求4的權利要求5至9之一或 者根據(jù)權利要求12所述的夾具，其特征在于，該施力件適于圍繞該管形 件的周長延伸，因此圍繞該夾緊件的后表面延伸，由此圍繞該管形件。
31. 根據(jù)權利要求4、根據(jù)引用權利要求4的權利要求5至9之一或 者根據(jù)權利要求12所述的夾具，其特征在于，包括四個夾緊件，當在平 面圖中看時，所述四個夾緊件布置在矩形的四角上。
32. 根據(jù)權利要求6、根據(jù)引用權利要求6的權利要求7至9之一或 者根據(jù)權利要求13所述的夾具，其特征在于，該夾具包括跨越該管形件 的直徑定位的多對夾緊件，每對夾緊件沿該管形件的周長間隔開。
33. 根據(jù)權利要求32所述的夾具，其特征在于，該夾具包括兩對夾 緊件，所述夾緊件以90度間距沿該管形件周長定位。
34. 根據(jù)權利要求32所述的夾具，其特征在于，該夾具包括四對夾 緊件，所述夾緊件以45度間距沿該管形件周長定位。
35. 根據(jù)權利要求6、根據(jù)引用權利要求6的權利要求7至9之一或 根據(jù)權利要求13或根據(jù)權利要求32至34之一所述的夾具，其特征在于， 該夾具包括如此相對該夾緊件聯(lián)接的支撐結構，即在使用中，施加在該支 撐結構的、橫向離開該管形件的主軸線的位置上的外部載荷造成該夾緊件 在該管形件中產(chǎn)生基本沿軸向的反作用力。
36. 根據(jù)權利要求35所述的夾具，其特征在于，該支撐結構相對該 夾緊件樞轉聯(lián)接，以防止轉矩在該支撐結構和該夾緊件之間傳遞。
37. 根據(jù)權利要求35或36所述的夾具，其特征在于，該支撐結構通 過球接頭與每個夾緊件聯(lián)接。
38. 根據(jù)權利要求35至37之一所述的夾具，其特征在于，該支撐結 構包括與該夾緊件相關聯(lián)的、用于對該夾緊件施加定位力以相對該管形件 定位該夾緊件的支撐件，在使用中，由該支撐件施加在該夾緊件上的定位 力在該施力件迫使該夾緊件夾住該管形件之前被解除。
39. 根據(jù)權利要求38所述的夾具，其特征在于，該支撐件樞轉聯(lián)接 在該支撐結構的框架上，以幫助該夾緊件的定位。
40. 根據(jù)權利要求38或39所述的夾具，其特征在于，該管形件呈錐 形，該夾具包括呈臂狀的第一和第二支撐件，每個臂樞轉聯(lián)接在該夾緊件 上，第一臂用于相對該管形件的表面將該夾緊件定位在預定的徑向位置 上，第二臂用于相對該管形件調整該夾緊件的角度，以使該夾緊件適應于 該管形件的錐度。
41. 根據(jù)引用權利要求39的權利要求40所述的夾具，其特征在于， 第一臂適于以無法相對該框架轉動的方式固定，以允許該框架承受外部載 荷。
42. 根據(jù)權利要求7、根據(jù)引用權利要求7的權利要求8或9或者根 據(jù)權利要求14所述的夾具，其特征在于，該施力件在相反的第一和第二 方向上延伸離開交疊點，每個所述方向基本平行于該管形件的切線。
43. 根據(jù)權利要求42所述的夾具，其特征在于，所述第一和第二方 向處于該切線的O度至IO度之間。
44. 根據(jù)權利要求42或43所述的夾具，其特征在于，所述第一和第 二方向處于該切線的O度至5度之間。
45. 根據(jù)權利要求7、根據(jù)引用權利要求7的權利要求8或9、或者 根據(jù)權利要求14、 43或44所述的夾具，其特征在于，該夾緊件定位在該 管形件和該施力件之間，該施力件的交疊點沿徑向與該管形件的外表面間 隔5毫米至50毫米的if巨離。
46. 根據(jù)權利要求45所述的夾具，其特征在于，所述交疊點與該管 形件的外表面間隔10毫米至20毫米的距離。
47. 根據(jù)權利要求7、根據(jù)引用權利要求7的權利要求8或9、根據(jù) 權利要求14、或者根據(jù)權利要求42至46之一所述的夾具，其特征在于， 該施力件從該交疊點延伸向滑輪并從該滑輪延伸向一個用于拉緊該施力 件的絞盤。
48. 根據(jù)權利要求1至47之一所述的夾具，其特征在于，在使用中， 在由該施力件施加在該夾緊件上的力被解除時，該夾緊件和該施力件適于 沿徑向離開該管形件，于是相對該管形件后撤。
49. 根據(jù)權利要求1至48之一所述的夾具，其特征在于，該管形件 是風力渦輪機塔。
50. 根據(jù)權利要求1至49之一所述的夾具，其特征在于，該夾緊件 限定出摩擦夾緊面。
51. 根據(jù)權利要求1至50之一所述的夾具，其特征在于，該夾緊件 是摩擦墊。
52. 根據(jù)權利要求1至51之一所述的夾具，其特征在于，該施力件 是筋條。
53. 根據(jù)權利要求1至52之一所述的夾具，其特征在于，均勻一致 的徑向力在夾緊件和施力件直接接觸管形件表面時被施加在管形件上。
54. 根據(jù)權利要求1至53之一所述的夾具，其特征在于，包括多個 夾緊件，所述多個夾緊件適于基本圍繞該管形件，從而通過該施力件產(chǎn)生 均勻 一致的徑向力，該徑向力通過該夾緊件被傳遞給管形件表面。
55. 根據(jù)權利要求1至54之一所述的夾具，其特征在于，該施力件 適于被拉緊以對該夾緊件施力。
56. 根據(jù)權利要求54所述的夾具，其特征在于，該施力件的一端適 于相對該夾具的支撐結構被固定，另一端適于與絞盤聯(lián)接并被絞盤拉緊。
57. —種用于安裝在管形柱上的自移式爬升裝置，該爬升裝置包括通 過聯(lián)接器相互聯(lián)接的兩個夾具，該聯(lián)接器有助于調整所述兩個夾具之間的 距離，以幫助該爬升裝置沿該柱的長度前進，其中，每個夾具包括根據(jù)權 利要求1至56之一所述的夾具。
58. —種包括兩個夾具的組件，所述兩個夾具通過聯(lián)接器相互聯(lián)接， 該聯(lián)接器幫助調整所述兩個夾具之間的距離，以幫助該組件沿一個管形件 的長度前進，其中，每個夾具包括根據(jù)權利要求1至56之一所述的夾具。
59. —種聯(lián)接夾具和管形件的方法，該方法包括以下步驟 圍繞該管形件定位夾具，該夾具具有至少一個夾緊件和至少一個柔韌的細長形施力件；拉緊該施力件以對該夾緊件施力，從而迫使該夾緊件夾住該管形件， 由此對該管形件施加基本均勻 一致的徑向夾緊力，該徑向夾緊力與施加在 該夾具上的外部載荷無關聯(lián)。
60. 根據(jù)權利要求58所述的方法，其特征在于，包括 在沿該管形件的主軸線的一個方向上使多個施力件間隔開； 通過對至少其中一個施力件施加指向該管形件的第一周向的拉力來拉緊該施力件，所述第一周向與所述施力件中的另一個施力件的拉力施加 周向相反。
61. 根據(jù)權利要求59或60所述的方法，其特征在于，包括沿管形件周長定位多個施力件，使每個施力件在沿該管形件的主軸線間隔開的一個方向上交疊；布置所述多個施力件，使至少其中一個施力件的交疊點沿管形件周長 相對另 一 個施力件間隔開。
62. 根據(jù)權利要求59至61之一所述的方法，其特征在于，包括將多 個夾緊件定位在該管形件和該施力件之間。
63. 根據(jù)權利要求59至62之一所述的方法，其特征在于，包括將該 夾具的支撐結構聯(lián)接至該夾緊件上，從而在使用中，施加在該支撐結構的、 橫向離開該管形件的主軸線的位置上的外部載荷造成該夾緊件在該管形 件中產(chǎn)生基本沿軸向的反作用力。
64. 根據(jù)權利要求59至63之一所述的方法，其特征在于，包括沿管 形件周長定位施力件，從而該施力件在沿該管形件的主軸線間隔開的一個 方向上交疊，該施力件在基本平行于該交疊點上的管形件切線的一個方向 上延伸離開該交疊點。
65. 根據(jù)權利要求59至64之一所述的方法，其特征在于，包括用與 該夾緊件相關聯(lián)的支撐件對該夾緊件施加定位力，以相對該管形件定位該 夾緊件，并且在該夾緊件定位之后且在布置該施力件以對該夾緊件施力而 迫使該夾緊件夾住該管形件之前，解除該定位力。
66. 根據(jù)權利要求59至65之一所述的方法，其特征在于，包括選擇 多個可彎曲的夾緊件，所述夾緊件的尺寸基本圍繞該管形件周長。
67. —種爬升管形柱的方法，包括以下步驟提供爬升裝置，其包括通過可調的聯(lián)接器相互聯(lián)接的上夾具和下夾 具，每個夾具具有至少一個夾緊件和至少一個柔韌的細長形施力件；按以下方式將該上夾具固定在該管形件上，拉緊各上施力件以對各上 夾緊件施力，迫使該夾緊件夾住該管形件并由此對該管形件施加基本均勻 一致的徑向夾緊力，該徑向夾緊力與施加在該夾具上的外部載荷無關聯(lián)；按以下方式將該下夾具固定在該管形件上，拉緊各下施力件以對各下 夾緊件施力，迫使該夾緊件夾住該管形件并由此對該管形件施加基本均勻 一致的徑向夾緊力；使該上夾具脫離該管形件；利用該可調的聯(lián)接器增大該上夾具和該下夾具之間距離，以使該上夾 具沿該管形件的長度前進；將該上夾具重新固定至該管形件上； 使該下夾具脫離該管形件；利用該可調的聯(lián)接器縮短該上夾具和該下夾具之間距離，以使該下夾 具沿該管形件的長度前進；將該下夾具重新固定至該管形件上。
全文摘要
本發(fā)明披露一種夾具、包括兩個這樣的夾具的自移式爬升裝置以及聯(lián)接這樣的夾具和管形件的方法。在本發(fā)明的一個實施例中，披露一種用于管形件尤其是薄壁管形件如風力渦輪機塔(3)的夾具(1)。夾具(1)包括至少一個呈摩擦墊(9)形式的且適于夾住塔(3)的夾緊件以及至少一個呈筋條(16)形式的、柔韌的細長形施力件，該筋條適于對摩擦墊(9)施力以迫使摩擦墊(9)夾住塔(3)，其中該摩擦墊(9)和筋條(16)適于對塔(3)施加基本均勻一致的徑向夾緊力。
文檔編號E04H12/34GK101160439SQ200580046932
公開日2008年4月9日 申請日期2005年1月19日 優(yōu)先權日2005年1月19日
發(fā)明者J·英格拉姆, S·K·威利斯 申請人:Iti蘇格蘭有限公司