一种风电塔筒垂直升降施工装置的制作方法

本发明涉及一种风电塔筒垂直升降施工装置及其施工方法，属于风电工程技术领域。

背景技术

风电塔筒长期暴露在自然环境之中，接受风吹、日晒、雨淋，甚至盐雾、沙尘的侵袭，易导致钢铁塔筒外壁的涂装污损，油漆脱落、锈蚀。有些风力发电机运行一段时间之后，润滑油脂从机舱漏洒在塔筒上，结合灰尘等杂物黏附在塔筒外壁，形成一层污垢，这样不仅会影响风机的美观，甚至对风机的使用安全性造成影响。因此，需要及时地对风机塔筒外壁涂层进行修复和清洁，以改善风机的美观、延长塔筒使用寿命。

如一公布号为cn107697818a公开了一种预应力混凝土风电塔筒壁施工方法及专用施工设备，在预先浇筑的基础上安装附墙装置、专用施工设备和2t双悬臂平头塔机；通过载人升降机运送作业人员至环形伸缩施工平台；通过专用施工设备中的环形伸缩施工平台、翻模提升平台和内悬吊平台形成多层环向水平运输平台进行绑扎钢筋、混凝土浇筑和内外调弧模板装拆施工；内外调弧模板逐层周转使用，专用施工设备与爬升导轨交替提升，直至风电塔架砼筒壁完成施工；在专用施工设备提升过程中随风电塔半径缩小及时调整环形伸缩施工平台顶推装置，收缩翻模提升平台；施工接近风电塔顶部，拆除内悬吊平台，将环形伸缩施工平台的鼓圈与风电塔顶部施工时预埋的牛腿支座连接，搭设临时脚手架平台完成风电塔顶部的筒壁施工。

又如一公布号为cn105858554a公开了一种用于风电塔筒外壁维护的自升降平台，包含若干个平台模块，若干个平台模块连接成一个环形平台，在环形平台上设有若干组动力臂，动力臂包含具有伸缩功能的甲组动力臂和乙组动力臂，每个动力臂一端与施工平台通过铰接相连，另一端设有电控磁铁组件，电控磁铁组件对风电塔筒外壁吸紧或者解吸，通过动力臂的伸缩带动环形平台在风电塔筒上升降。本发明的一种用于风电塔筒外壁维护的自升降平台，该装置可携带施工人员及设备，从塔基自动爬升至需要的高度，作业完毕后返回，在紧急情况下，施工平台能够自锁在塔筒上，避免平台和施工人员下坠造成危险和事故。

目前国内比较普遍的做法是，施工人员先要爬上塔顶，再通过固定在机舱上的绳索将施工人员拴住，逐渐往下放，将施工人员悬吊在塔筒附近的空中进行施工；或者利用大型起重机提升吊笼，施工人员在吊笼内操作。大型风机塔筒的高度从几十米到上百米，加之建设风机的地点往往风速较高，不仅对施工人员的身体素质、心理素质有极大的要求，而且劳动强度大、工作效率低下，并且，在起重机提升的吊笼内施工对作业场地、风速等外部环境要求严格、准备时间长、成本高昂。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术存在的问题，提出了一种风电塔筒垂直升降施工装置及其施工方法，本发明利用合理的结构设计，可以通过机械传动原理进行爬升，结构安全可靠，同时爬升速度快，调节方便，提高了施工效率。

本发明的具体技术方案如下：

一种风电塔筒垂直升降施工装置，包括底框，底框上设有系绳块，所述底框之间通过螺丝锁紧安装有底座，所述底座的前后两侧安装有扶梯滑轮，其特征在于，

所述底框设有竖直架，中间块安装在所述竖直架上，所述中间块的上方安装有电机，所述电机的两侧安装有爬升机构；

所述爬升机构包括通过电机驱动齿轮带动旋转的第一长轴杆，所述第一长轴杆通过第一链式传动结构驱动第一短轴杆旋转，所述第一长轴杆上安装有第一抬升凸轮和第二抬升凸轮，所述第一短轴杆上安装有第一挤压凸轮和第二挤压凸轮，其中：第一挤压凸轮和第二挤压凸轮布设在第一抬升凸轮与第二抬升凸轮之间；所述中间块上通过内弹簧柱和外弹簧柱分别安装有第一内铰座和第一外铰座，所述第一内铰座上铰接有通过第二挤压凸轮控制进行摆动的第一短抓钩，第一外铰座上铰接有通过第一挤压凸轮控制进行摆动的第一长抓钩；所述中间块上还铰接有作用于第一内铰座的第一内翘板和作用于第一外铰座（114）的第一外翘板；

所述中间块的下方安装有手摇机构，所述手摇机构的两侧安装有下降抓紧机构；

所述下降抓紧机构包括通过手摇机构驱动齿轮带动旋转的第二长轴杆，所述第二长轴杆通过第二链式传动结构驱动第二短轴杆旋转，所述第二长轴杆上安装有第三抬升凸轮和第四抬升凸轮，所述第二短轴杆上安装有第三挤压凸轮和第四挤压凸轮，其中：第三挤压凸轮和第四挤压凸轮布设在第三抬升凸轮与第四抬升凸轮之间；所述中间块下方通过内弹簧柱二和外弹簧柱二分别安装有第二内铰座和第二外铰座，所述第二内铰座上铰接有通过第四挤压凸轮控制进行摆动的第二短杆，第二外铰座上铰接有通过第三挤压凸轮控制进行摆动的第二长杆；所述中间块下方还铰接有作用于第二内铰座的第二内翘板和作用于第二外铰座的第二外翘板；所述第二长杆的末端铰接有钩爪一，所述钩爪一的延长板与第二长杆之间安装有弹簧一，所述第二短杆末端铰接有钩爪二，所述钩爪二的延长板与第二短杆之间安装有弹簧二。

优先地，所述底框的底部安装有限位块。

基于上述装置，本发明还提出了一种风电塔筒垂直上升施工方法，其特征在于，包括如下步骤，

1）将风电塔筒的顶部安装有滑轮一和滑轮二，通过钢丝绳的一端固定在风电塔筒的顶部，另一端穿过滑轮一和滑轮二与底座上面的系绳块连接；

2）第一长抓钩和第一短抓钩均抓在风电塔筒的扶手上静止不动，当需要向上爬升施工时，通过电机驱动齿轮带动的第一长轴杆旋转，第一长轴杆在通过第一链式传动结构驱动第一短轴杆旋转；此时第一挤压凸轮、第二挤压凸轮、第一抬升凸轮和第二抬升凸轮均不断旋转，在此过程中，首先第一挤压凸轮对第一长抓钩进行挤压使第一长抓钩产生摆动而脱离风电塔筒的扶手，之后第一抬升凸轮对第一外翘板进行按压，使第一外翘板将第一外铰座翘起带动第一长抓钩向上爬升，当第一抬升凸轮离开时，第一外铰座便被外弹簧柱拉回，这样第一长抓钩便勾住了上方的扶手；上述过程中，第一短轴杆勾住扶手一直不动；

3）基于步骤2）当第一长抓钩向上爬升之后，第二挤压凸轮对第一短抓钩进行挤压使第一短抓钩产生摆动而脱离风电塔筒的扶手，之后第二抬升凸轮对第一内翘板进行按压，使第一内翘板将第一内铰座翘起带动第一短抓钩向上爬升，当第二抬升凸轮离开时，第一内铰座被内弹簧柱拉回，这样第一短抓钩便勾住了上方的扶手；上述过程中，第一长抓钩勾住扶手一直不动；

4）不断重复步骤2）和步骤3），这样第一长抓钩和第一短抓钩不断交错向上爬升勾住扶手，便于底框内的施工人员进行施工。

基于上述装置，本发明还提出了一种风电塔筒垂直下降施工方法，其特征在于，包括如下步骤，

1）将风电塔筒的顶部安装有滑轮一和滑轮二，通过钢丝绳的一端固定在风电塔筒的顶部，另一端穿过滑轮一和滑轮二与底座上面的系绳块连接；

2）钩爪二和钩爪一均抓在风电塔筒的扶手上静止不动，当需要向下运动施工时，通过手摇机构或电机二驱动齿轮带动第二长轴杆旋转，第二长轴杆通过第二链式传动结构驱动第二短轴杆旋转；此时，第三挤压凸轮、第四挤压凸轮、第三抬升凸轮和第四抬升凸轮均不断旋转，在此过程中，首先第三挤压凸轮对第二长杆进行挤压使第二长杆摆动使钩爪一的延长板远离风电塔筒的扶手，这样弹簧一回弹会原位使钩爪一脱离风电塔筒的扶手，之后第三抬升凸轮对第二外翘板进行按压，使第二外翘板将第二外铰座翘起带动第二长杆（204）向下运动，带动钩爪一的延长板向扶手方向运动并被扶手挡住发生旋转，使钩爪一旋转并位移勾住下方的扶手，当第三抬升凸轮离开时，第二外铰座便被外弹簧柱二拉回，这样钩爪一便勾紧下方的扶手，此时弹簧一处于压缩状态；上述过程中，钩爪二勾住扶手一直不动；

3）基于步骤2）当钩爪一向下运动钩紧之后，第四挤压凸轮对钩爪二进行挤压使第二短杆摆动使钩爪二远离风电塔筒的扶手，这样弹簧二回弹会原位使钩爪二脱离风电塔筒的扶手，之后第四抬升凸轮对第二内翘板进行按压，使第二内翘板将第二内铰座翘起带动第二短杆向下运动，带动钩爪二的延长板向扶手方向运动并被扶手挡住发生旋转，，使钩爪二旋转并位移勾住下方的扶手，当第四抬升凸轮离开时，第二内铰座被内弹簧柱二拉回，这样钩爪二便勾紧下方的扶手，此时弹簧二处于压缩状态；上述过程中，钩爪一勾住扶手一直不动；

4）不断重复步骤2）和步骤3），这样钩爪一和钩爪二不断交错向下运动勾住扶手，便于底框内的施工人员进行施工。

本发明的有益效果：本发明利用合理的结构设计，可以通过机械传动原理进行爬升，结构安全可靠，同时爬升速度快，调节方便，提高了施工效率，适合推广使用。

附图说明

图1为本发明风电塔筒垂直升降施工装置的结构图；

图2为图1的侧视图；

图3为图1的顶部结构图；

图4为垂直升降施工装置结构图；

图5为图4的进一步拆解结构图；

图6为图5的侧视结构图；

图7为图4的仰视结构图；

图8为下降抓紧机构的局部放大结构图。

具体实施方式

实施例1

如图所示，一种风电塔筒垂直升降施工装置，风电塔筒上安装有扶手2，风电塔筒1的顶部安装有滑轮一7和滑轮二5，通过钢丝绳3的一端固定在风电塔筒1的顶部，另一端穿过滑轮一7和滑轮二5与底座51上面的系绳块53连接。

底框50上设有系绳块53，所述底框50之间通过螺丝27锁紧安装有底座51，所述底座51的前后两侧安装有扶梯滑轮22，所述底框50设有竖直架54，中间块55安装在所述竖直架54上，所述中间块55的上方安装有电机102，所述电机102的两侧安装有爬升机构100。

所述爬升机构100包括通过电机102驱动齿轮带动旋转的第一长轴杆130，所述第一长轴杆130通过第一链式传动结构105驱动第一短轴杆120旋转，所述第一长轴杆130上安装有第一抬升凸轮112和第二抬升凸轮110，所述第一短轴杆120上安装有第一挤压凸轮113和第二挤压凸轮111，其中：第一挤压凸轮113和第二挤压凸轮111布设在第一抬升凸轮112与第二抬升凸轮110之间；所述中间块55上通过内弹簧柱109和外弹簧柱115分别安装有第一内铰座107和第一外铰座114，所述第一内铰座107上铰接有通过第二挤压凸轮111控制进行摆动的第一短抓钩103，第一外铰座114上铰接有通过第一挤压凸轮113控制进行摆动的第一长抓钩104；所述中间块55上还铰接有作用于第一内铰座107的第一内翘板108和作用于第一外铰座114的第一外翘板106。

本实施例中，上述结构中的第一挤压凸轮113、第二挤压凸轮111、第一抬升凸轮112和第二抬升凸轮110是错位安装的，这样可以确保每时每刻都有3个抓钩抓在扶手上，增加了装置的安全性。同时还可以第一挤压凸轮113与第二挤压凸轮111方向一致，第一抬升凸轮112与第二抬升凸轮110方向一致，这样可以确保两个第一短抓钩103的动作一致，两个第一长抓钩104的动作也一致，这样可以确保每时每刻都有2个抓钩抓在扶手上。

所述中间块55的下方安装有手摇机构202，所述手摇机构202的两侧安装有下降抓紧机构200。所述下降抓紧机构200包括通过手摇机构202驱动齿轮带动旋转的第二长轴杆230，所述第二长轴杆230通过第二链式传动结构505驱动第二短轴杆220旋转，所述第二长轴杆230上安装有第三抬升凸轮212和第四抬升凸轮210，所述第二短轴杆220上安装有第三挤压凸轮213和第四挤压凸轮211，其中：第三挤压凸轮213和第四挤压凸轮211布设在第三抬升凸轮212与第四抬升凸轮210之间；所述中间块55下方通过内弹簧柱二209和外弹簧柱二215分别安装有第二内铰座207和第二外铰座214，所述第二内铰座207上铰接有通过第四挤压凸轮211控制进行摆动的第二短杆203，第二外铰座214上铰接有通过第三挤压凸轮213控制进行摆动的第二长杆204；所述中间块55下方还铰接有作用于第二内铰座207的第二内翘板208和作用于第二外铰座214的第二外翘板206；所述第二长杆204的末端铰接有钩爪一26，所述钩爪一26的延长板与第二长杆204之间安装有弹簧一24，所述第二短杆203末端铰接有钩爪二62，所述钩爪二62的延长板与第二短杆203之间安装有弹簧二61。

本实施例中，上述结构中的第三挤压凸轮213、第四挤压凸轮211、第三抬升凸轮212和第四抬升凸轮210也是错位安装的，这样可以确保每时每刻都有3个抓钩抓在扶手上，增加了装置的安全性。同时第三挤压凸轮213、第四挤压凸轮211方向一致、第三抬升凸轮212和第四抬升凸轮210方向一致，这样两个钩爪一26的动作一致，钩爪二62的动作一致，这样可以确保每时每刻都有2个钩爪抓在扶手上。

扶手2的中间还安装有限位槽4，底框50的底部安装有限位块29，当底框50到达施工位置的时候，除了采用抓钩抓住扶手之外，限位块29还插在限位槽4内，这样可以增加安全系数。

基于上述装置，本发明还提出了一种风电塔筒垂直上升施工方法，其特征在于，包括如下步骤，

1）将风电塔筒1的顶部安装有滑轮一7和滑轮二5，通过钢丝绳3的一端固定在风电塔筒1的顶部，另一端穿过滑轮一7和滑轮二5与底座51上面的系绳块53连接；

2）第一长抓钩104和第一短抓钩103均抓在风电塔筒1的扶手2上静止不动，当需要向上爬升施工时，通过电机102驱动齿轮带动的第一长轴杆130旋转，第一长轴杆130在通过第一链式传动结构105驱动第一短轴杆120旋转；此时第一挤压凸轮113、第二挤压凸轮111、第一抬升凸轮112和第二抬升凸轮110均不断旋转，在此过程中，首先第一挤压凸轮113对第一长抓钩104进行挤压使第一长抓钩104产生摆动而脱离风电塔筒1的扶手2，之后第一抬升凸轮112对第一外翘板106进行按压，使第一外翘板106将第一外铰座114翘起带动第一长抓钩104向上爬升，当第一抬升凸轮112离开时，第一外铰座114便被外弹簧柱115拉回，这样第一长抓钩104便勾住了上方的扶手2；上述过程中，第一短轴杆120勾住扶手2一直不动；

3）基于步骤2）当第一长抓钩104向上爬升之后，第二挤压凸轮111对第一短抓钩103进行挤压使第一短抓钩103产生摆动而脱离风电塔筒1的扶手2，之后第二抬升凸轮110对第一内翘板108进行按压，使第一内翘板108将第一内铰座107翘起带动第一短抓钩103向上爬升，当第二抬升凸轮110离开时，第一内铰座107被内弹簧柱109拉回，这样第一短抓钩103便勾住了上方的扶手2；上述过程中，第一长抓钩104勾住扶手2一直不动；

4）不断重复步骤2）和步骤3），这样第一长抓钩104和第一短抓钩103不断交错向上爬升勾住扶手2，便于底框50内的施工人员进行施工。

基于上述装置，本发明还提出了一种风电塔筒垂直下降施工方法，其特征在于，包括如下步骤，

1）将风电塔筒1的顶部安装有滑轮一7和滑轮二5，通过钢丝绳3的一端固定在风电塔筒1的顶部，另一端穿过滑轮一7和滑轮二5与底座51上面的系绳块53连接；

2）钩爪二62和钩爪一26均抓在风电塔筒1的扶手2上静止不动，当需要向下运动施工时，通过手摇机构202或电机二驱动齿轮带动第二长轴杆230旋转，第二长轴杆230通过第二链式传动结构505驱动第二短轴杆220旋转；此时，第三挤压凸轮213、第四挤压凸轮211、第三抬升凸轮212和第四抬升凸轮210均不断旋转，在此过程中，首先第三挤压凸轮213对第二长杆204进行挤压使第二长杆204摆动使钩爪一26的延长板远离风电塔筒1的扶手2，这样弹簧一24回弹会原位使钩爪一26脱离风电塔筒1的扶手2，之后第三抬升凸轮212对第二外翘板206进行按压，使第二外翘板206将第二外铰座214翘起带动第二长杆204向下运动，带动钩爪一26的延长板向扶手2方向运动并被扶手2挡住发生旋转，使钩爪一26旋转并位移勾住下方的扶手2，当第三抬升凸轮212离开时，第二外铰座214便被外弹簧柱二215拉回，这样钩爪一26便勾紧下方的扶手2，此时弹簧一24处于压缩状态；上述过程中，钩爪二62勾住扶手2一直不动；

3）基于步骤2）当钩爪一26向下运动钩紧之后，第四挤压凸轮211对钩爪二62进行挤压使第二短杆203摆动使钩爪二62远离风电塔筒1的扶手2，这样弹簧二61回弹会原位使钩爪二62脱离风电塔筒1的扶手2，之后第四抬升凸轮210对第二内翘板208进行按压，使第二内翘板208将第二内铰座207翘起带动第二短杆203向下运动，带动钩爪二62的延长板向扶手2方向运动并被扶手2挡住发生旋转，，使钩爪二62旋转并位移勾住下方的扶手2，当第四抬升凸轮210离开时，第二内铰座207被内弹簧柱二209拉回，这样钩爪二62便勾紧下方的扶手2，此时弹簧二61处于压缩状态；上述过程中，钩爪一26勾住扶手2一直不动；

4）不断重复步骤2）和步骤3），这样钩爪一26和钩爪二62不断交错向下运动勾住扶手2，便于底框50内的施工人员进行施工。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。