CN104098036A - 伸缩臂架和起重机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于起重机的伸缩臂架，其具有尤其呈桁架构件形式的至少两个可伸缩的伸缩臂节，伸缩臂节具有基本呈箱形的空心结构，其中相邻臂节的下翼缘分别具有至少一个螺栓连接机构用于在起重机运行中用螺栓将下翼缘相互连接，并且在至少一个伸缩臂节且尤其是外伸缩臂节上设有装置，由此能将被传入螺栓连接机构中的力的至少一部分导出至臂架的上翼缘。

Description

伸缩臂架和起重机

技术领域

本发明涉及用于起重机的伸缩臂架，其具有尤其呈桁架构件形式的至少两个可伸缩的伸缩臂节，每个伸缩臂节具有基本呈箱形的空心结构。 

背景技术

在风力发电设备中，当时针对风轮力求获得很大的轮毂高度，以获得作用于转子叶片的尽量均匀的风力。因而，在安装风力发电设备时，可获得的最大轮毂高度对于所需要的升降装置且通常是带有伸缩臂架的移动式起重机是一个特征值。 

鉴于能提供臂架很长的很大的臂架***的要求而出现了以下问题，即，常见的伸缩臂架在这样的设定尺寸下是很困难的。利用桁架式臂架可获得显著的重量减轻，但伸缩臂架相对于常见的桁架式臂架有以下优点，即，它们能从运输状态被快速转变至工作状态并且在安装时要求少许多的空间。另外，臂架架起来很长的起重机的总重心很高，这使得起重机在架起状态下在建筑地点移动设计起来很成问题，甚至是不可能的。 

为了融合上述类型的优点，已经有人拿出了用于可伸缩的桁架式臂架的提案。但这种伸缩臂架的难点在于：为了起重机运行而伸出的相邻伸缩臂节的相对固定。通常，这将通过在内伸缩臂节和外伸缩臂节之间的多个螺栓连接机构来实现。 

例如由DE202010014105U1公开一种连接可伸缩的桁架式臂架的多个独立桁架件的螺栓连接***。为了连接，待连接的桁架件的所有四个角杆用螺栓被连接在一起。但这种已知解决方案的缺点是，在制造臂架且尤其是螺栓连接***时需要高的加工精度，由此驱使最终生产成本快速增高。 

发明内容

本发明的主题是指明一种用于可伸缩的桁架式臂架的替代解决方案，其可以低成本地制造，而还具有足够高的承载能力。 

该任务将通过一种具有权利要求1的特征的伸缩臂架来完成。该伸缩臂架的有利实施方式是从属权利要求的主题。 

根据权利要求1，提出一种具有两个可伸缩的伸缩臂节的用于起重机的伸缩臂架。所述至少两个可伸缩的伸缩臂节分别具有基本呈箱形的空心结构，由此一来，内伸缩臂节可收在外伸缩臂节的所形成的空腔内并且相对于外伸缩臂节移动。内伸缩臂节和外伸缩臂节的名称针对的是所形成的一个伸缩臂节对。每个内伸缩臂节可以容纳至少另一个臂节并且与之相比是外臂节。一个外伸缩臂节可以收在至少另一个臂节的空腔内并且与之相比被称为内臂节。 

有意义的是，该臂架***由多个伸缩臂节组成，它们可收合并且可按照期望的方式伸出。 

现在，根据本发明的构想在于，在处于常规起重机运行所预定的姿态之后这些可伸缩收合的大型臂节被相互连接。在常规的起重机工作位置上，多个伸缩臂节在其下翼缘处遇到压力并且在每个伸缩臂节的上翼缘处遇到拉力。 

根据本发明，相邻的伸缩臂节通过其下翼缘相互连接并且被相对固定住。为此，分别有至少一个螺栓连接机构布置在下翼缘上以形成连接这两个伸缩臂节的螺栓连接机构。当然，该伸缩臂节的至少一部分可分别具有至少一个螺栓承座用于与相邻的内伸缩臂节和外伸缩臂节相连接。 

而且，根据本发明，在至少其中一个所述伸缩臂节且尤其是外伸缩臂节上设置装置，可由此将被传入螺栓连接机构的力的至少一部分导出至臂架的上翼缘。由此，例如可以只利用在相邻的伸缩臂节之间的在下翼缘区域内的唯一一个螺栓连接机构来获得均匀的力分布，即不仅在下翼缘中，而且在上翼缘中。与现有技术不同，在相邻的伸缩臂节之间的唯一的螺栓连接机构还足以获得最佳的力传递。起重机装备所需要的螺栓连接机构的数量减少了。这降低了出现的制造成本和装备支出。 

螺栓连接机构所承受的力是在内伸缩臂节的纵向上作用的垂直力。而且，通过在下翼缘中的布置引起了一个附加力矩，该附加力矩有利地作用于在内伸缩臂节和外伸缩臂节之间的夹紧区域和支承区域。利用螺栓连接机构以及本发明的装置，作用于螺栓连接机构上的垂直力和/或力矩可被尽量均匀地分散到该伸缩臂节的组成部分。 

多个伸缩臂节尤其是可伸缩的桁架构件。因此，最终的臂架***允许与常见的伸缩臂架相比显著减轻重量。或者，多个伸缩臂节可以是合适的板制结构。 

理想的是，一个或多个伸缩臂节可以包括多个壳罩状的角杆，它们通过桁架杆相互连接，以获得由已知的桁架构件构成的普通的桁架结构。尤其是通过布置多个桁架杆在壳罩状的角杆上来获得常见的三角形结构。 

通过将分别构成箱形空心结构的外棱边的角杆与桁架杆连接，可以有利地提供一种稳固的、能承载的且同时比较轻型的结构。因此可以良好地实现高的或者说大的起升高度，同时不必容忍不合理的重量增加。 

原则上可以想到，在连接所述角杆的桁架杆旁边装设一个或多个连接板，从而该箱形空心结构具有至少局部围合的外壁，而不是只具有在空心结构的侧面处的呈桁架状布置的桁架杆。 

还可以规定，这些角杆倒棱地和/或弯曲地构成和/或由多个管段和/或挤压型材制造。通过使用半成品，可以有利地降低制造成本并且同时保证所使用的部件的质量。 

理想的是，该装置包括一个或多个桁架杆，其与该螺栓连接机构相连接并且将被传入该螺栓连接机构的力的至少一部分导出至上翼缘中。尤其是可以通过所用的桁架杆的特定尺寸设计从下角杆卸除相当一部分的垂直力并且将其传入上角杆中。 

在一个特别有利的实施方式中，至少一个螺栓连接机构以呈具有多个贯通孔的螺栓连接板形式的螺栓承座形式来构成。该螺栓连接板连接一个伸缩臂节的下翼缘的两个角杆。在螺栓连接板内的预设的贯通孔用于容纳或者穿设连接螺栓。在角杆之间居中安排所述穿设是很有利的。 

为了不直接将作用在螺栓连接机构上的垂直力传入伸缩臂节的下翼缘的角杆中，有目的地设计该螺栓连接机构的布置。例如建议弹性构成该螺栓连接板。尤其是螺栓连接板的宽度可以在角杆方向上被缩小，这导致了螺栓连接板的弹性性能。 

螺栓连接机构或者说所用的螺栓连接板还可以通过一个或多个拉杆与下翼缘的一个或多个角杆相连接。因而，作用于螺栓连接机构的力通过螺栓连接板和相连的拉杆被传入下翼缘的角杆中。 

还可以想到的是，所述一个或多个上述拉杆与所述下翼缘的至少一个角杆的这个或这些连接点通过一个或多个压杆与上翼缘且尤其是上翼缘的所述一个或多个角杆相连接。存在于下翼缘的拉杆内的拉应力可以借助所述压杆被传入上翼缘。 

为了获得尽可能大的伸出长度而有意义的是，所述至少一个内伸缩臂节的螺栓连接机构设置在端侧即在其远离臂架的一端。内伸缩臂节的螺栓连接机构优选是带有多个可移动的螺栓的螺栓连接单元。 

每个伸缩臂节具有两端，在其外端上的凸缘和在其内端即靠近悬臂轴线的一端上的端件。理想的是，伸缩臂节在其构成围绕的伸缩臂节的外端具有呈带有贯通孔的螺栓连接板形式的螺栓承座，并且在其构成内伸缩臂节的端件上设置了螺栓连接单元，螺栓连接单元最好牢固安装在该端件上并且具有可移动的螺栓。螺栓可以可选地被另一单元驱动并且可移入外伸缩臂节的螺栓承座即螺栓连接板的贯通孔中。该螺栓最好可以被自动保持在连接位置上。 

所用的螺栓有利地垂直于下翼缘的所限定出的平面来插设。随后，使螺栓垂直穿插经过所述内和外伸缩臂节的螺栓连接单元和螺栓连接板。 

可选地，夹紧区域可以被加强地构成。夹紧区域是指将两个伸缩臂节连接在一起的支承点之间的区域。最好每个下翼缘和上翼缘分别设有四个支承点，即每个角杆有两个支承点。每个角杆的两个支承点之间的距离确定了夹紧区域。 

内伸缩臂节和/或外伸缩臂节的加强优化了在夹紧区域内的力分布。例如可想到的是，该夹紧区域设计成具有一个或多个翘曲加劲肋。 

本发明的伸缩臂架最好可以具有拉索卷放机构，其完全或至少部分拉紧臂架。当使用拉索撑杆时，该臂架***将通过变幅卷绳机构与上车相连接。也可以想到拉索卷放机构仅延伸至次最上方伸缩臂节，这是因为由此将缩短最终纵弯长度并且减小纵弯荷载。 

本发明还涉及一种用于本发明伸缩臂架的独立的伸缩臂节。因此，该伸缩臂节是具有箱形空心结构的桁架构件并且具有螺栓承座以及用于将力导出至其上翼缘的装置。本发明的伸缩臂节的优点和性能明显对应于本发明伸缩臂架的优点和性能，因而在此不应再介绍细节。 

另外，本发明涉及一种起重机尤其是移动式起重机，其具有根据本发明的伸缩臂架。根据本发明的起重机的优点和性能对应于根据本发明的伸缩臂架的优点和性能。该起重机尤其适用于建立风力发电设备。根据本发明的臂架***状况允许大的臂架长度和臂架***的极其倾陡的姿态，由此可以实现很高的起升高度。 

附图说明

以下将结合附图所示的实施例详述本发明的其它优点和细节，其中： 

图1a,1b是起重机的草图，用于说明由作用的力引起的各切分量， 

图2是具有两个可收合的伸缩臂节的两个本发明伸缩臂架的细节图， 

图3是图2的外伸缩臂节的透视侧视图， 

图4是图2的内伸缩臂节的透视侧视图。 

具体实施方式

首先要结合图1a的图示方法来简要说明作用于起重机的多个力。图1a示出了臂架19和用图形沿臂架19画出的由负重升降所引起的力矩Mv。在附图视图中，臂架19缩微成一根杆，这是因为在静力学考虑中通常在曲线图中去掉作用于一根杆的力矩值，该曲线图的X轴由所述杆限定。为完整起见，画出了力矩作用方向。 

因而，力矩Mv示出了离臂架摇摆轴线有一定距离地作用于所述杆的力矩。该力矩可被称为整体力矩，在该整体力矩中未考虑臂架19的结构形式。即，它既可以是伸缩臂架，也可以是由若干部分组成的臂架。臂架19的摇摆方法也是无关的。 

本发明的可伸缩的臂架19是由多个桁架构件构成的可伸缩的大型桁架式臂架，其可按照已知的方式收缩或伸出。根据图1a的视图示出了处于伸出位置的臂架19。拉索29、臂架19和拉索撑杆28构成一个规定的三角形。拉索29匹配于当前臂架长度，因而是长度可变的。摇摆角度的调节通过变幅卷绳机构30的收放来实现，该变幅卷绳机构从拉索撑杆28延伸向起重机的上车。由此，使上述三角形作为一个整体摆动。但该摆动也能以替代方式借助变幅卷筒来实现。 

在臂架头上装有典型的风力臂尖31。吊索用标记32表示。为了最佳地设计臂架荷载，拉索29没有一直延伸至臂架顶端，而是结束在次最上方伸缩臂节的顶端。由此，与可能的纵弯相关的荷载被减小，这是因为纵弯长度总体被缩短。臂架19的每个规定伸出长度对应于拉索29的一定长度。 

另外，图1a示出了由负重1引起的作用于臂架19的力矩Mv。该力矩首先在臂架顶端处起呈线性增大，这是因为拉索29只被固定在次最上方伸缩臂节的末端。从拉索29的作用点开始，力矩Mv减小到在臂架19的摆动轴处变为零。在臂架底侧(下翼缘)即面向负重的臂架侧出现压力，而在臂架19的对置顶侧(上翼缘)存在拉力。 

作用的力矩Mv导致臂架19弯曲以及导致垂直力FN的最终杠杆臂。两者从当时靠内的伸缩臂节被传递至靠外的相邻伸缩臂节。传递地点被称为所谓的夹紧区域，其由在内伸缩臂节在外伸缩臂节空腔内的支承点之间的距离来定。夹紧区域内的力状况被称为局部出现力矩并取决于夹紧区域的具体形状设计或者相邻的伸缩臂节的连接。 

于是，臂架19的最终总荷载由整体力矩Mv和在一定数量的伸缩臂架的多个夹紧区域内的各自局部力矩组成。 

图2要再次说明在两个相邻的伸缩臂节的夹紧区域内的力状况，所述伸缩臂节根据本发明的技术教导相互连接。该视图示出了内伸缩臂节20的侧视图，该内伸缩臂节通过多个支承点22、22’、23、23’、24、24’、25、25’安装在外伸缩臂节21的箱形空腔内。 

负重1在内伸缩臂节20中造成力矩M以及在内伸缩臂节20的纵向上的垂直力FN。内伸缩臂节20将两者传递入外伸缩臂节21，在这里，垂直力FN是压力并且沿纵向作用在内伸缩臂节20的中心轴线26上。力矩M可以被分为一个力偶，其总是处于一个平行于摇摆平面的平面内。多个支承点22、23、24和25限定出第一平面，而多个支承点22’、23’、24’和25’限定出第二平面。因此，力F5在支承点24作用，或者力F5’在支承点24’作用。与之对应的力F4在支承点23作用，而力F4’在支承点23’作用。这些力主要取决于支承点23、24的间距。 

在第一步骤中，配对相关的这些力F4、4’或者F5、5’可被假定为一样大小。现在，因垂直力FN从内伸缩臂节20传入外伸缩臂节21而引起的作用通过这些力叠加。垂直力FN在中心轴线26处作用并通过伸缩臂节20、 21的两个下翼缘的螺栓连接机构27来传递。即，垂直力FN通过中心轴线26和螺栓连接机构27之间的距离6造成反力矩，其作用方向与存在的力矩M相反。反力矩7也可以被分为一个力偶，其分别与所述力F4、4’和F5、5’相反作用并且减小所述力。 

图1b示出在臂架19的多个伸缩臂节之间的各螺栓连接机构27中承受的垂直力FN。在最外侧伸缩臂节的上方即在臂架顶端区域内，垂直力FN基本由负重1引起。当考虑拉索29的保持力时，该力突然增大。此时对本发明重要的是，垂直力FN是压力。但该垂直力理论上也可被取为拉力，只要该力矩将在与力矩Mv相反的方向上作用。 

为了优化伸缩臂节对20、21的夹紧区域内的荷载情况以及为了尚未过分增大由下翼缘螺栓连接造成的本来就有的下翼缘压荷载，除了螺栓连接机构27外还采取以下将结合图3、4来描述的措施。 

图3以透视侧视图示出了外伸缩臂节21的结构。伸缩臂节21基本对应于具有箱形空心结构的珩架件。箱形的多个角或边由壳罩状的角杆33、33’、34、34’构成。这些角杆通过多个桁架杆相互连接，在这里，多个桁架杆如此布置，即，形成了就桁架件静力学而言是有利的三角形结构。 

在连接该角杆的桁架杆旁设有多个连接板35，从而该箱形空心结构具有至少局部围合的外壁，而不是只具有在空心结构的侧面处的呈珩架状布置的珩架杆。 

所示出的外伸缩臂节的下翼缘由被靠下的角杆34、34’所限定的面来构成。在下翼缘平面内连接两个角杆34、34’的板35具有包括贯通孔的螺栓承座27。为了连接，单独一根螺栓横向于该连接板35的表面地被***。 

本发明的用以其成功实现的另一方案在于，垂直力FN被尽量均匀地传递至所述角杆33、33’、34和34’。在没有特殊措施的情况下，下角杆34、34’与上角杆34、34’相比将会承受来自内伸缩臂节或者说源于此的垂直力FN的高出许多的荷载作用。为了没有马上将垂直力FN传递入角杆34、34’，如此有目的地设计螺栓连接机构27的布置，即，板35的宽度在角杆34、34’方向上缩小。由此一来，该板获得弹性性能。但是，通过有目的追求的变形，在螺栓承座27区域内在板35处相交的且将板与角杆34、34’相连的这些拉杆36、36’将会经受拉应力作用。 

这些拉杆36、36’在连接节点37、37’与角杆34、34’相连接。为了将力卸除到上翼缘中，这些连接节点37、37’通过压杆38、38’与该伸缩臂节的上翼缘相连接，尤其与上翼缘的两个角杆33、33’相连接。通过有目的地设计所述节点37、37’和相应设定压杆38、38’的尺寸，可从下角杆34、34’卸除相当一部分的垂直力FN并将其传入上角杆33、33’。 

而且，更稳固的夹紧区域可能需要将力均匀传递至所有四个角杆中。为此，该夹紧区域也可以按照具有翘曲加劲肋的箱形结构形式构成。 

图4示出了靠内的伸缩臂节20的实施方式。如从该透视侧视图中看到，伸缩臂节在其端部即背离臂架轴线的一端也具有四块板，其中，在下翼缘平面内延伸的螺栓连接板具有包括可移动的螺栓的螺栓连接单元。为了与靠外的伸缩臂节相互螺栓连接，该螺栓可穿插过螺栓承座27的孔。 

在这些角杆33、33’、34、34’的外棱边上设有所谓的支承点22、22’、23、23’、24、24’、25、25’，由此，内伸缩臂节20可移动地安装在外伸缩臂节21的空腔内。即便在使用角杆一词时，此时也可以作为替代地是指角型材或者弯板。也可以想到其它的实施方式用于将垂直力FN从下翼缘或螺栓连接机构27传递倒上翼缘中。通过合适的措施而总是顾及到由螺栓传递的力的一部分被转移至上翼缘。 

Claims (15)

1.一种用于起重机的伸缩臂架，具有尤其呈桁架构件形式的至少两个可伸缩的伸缩臂节，每个所述伸缩臂节具有基本呈箱形的空心结构，其特征是，相邻臂节的下翼缘分别具有至少一个螺栓连接机构用于在起重机运行中将所述下翼缘相互螺栓连接，并且在至少一个伸缩臂节且尤其是外伸缩臂节上设有装置，由此能将被传入螺栓连接机构中的力的至少一部分导出至该臂架的上翼缘。

2.根据权利要求1所述的伸缩臂架，其特征是，至少一个伸缩臂节包括多个壳罩状的角杆，这些角杆尤其在形成三角形结构的情况下通过桁架杆相互连接。

3.根据权利要求1或2所述的伸缩臂架，其特征是，所述装置包括一个或多个桁架杆，所述桁架杆与该螺栓连接机构相互连接并且将被传入螺栓连接机构中的力的至少一部分导出至该上翼缘。

4.根据权利要求1、2或3所述的伸缩臂架，其特征是，至少一个螺栓连接机构以呈具有贯通孔的螺栓连接板形式的螺栓承座形式构成，该螺栓连接板将一个伸缩臂节的下翼缘的两个角杆相互连接。

5.根据权利要求4所述的伸缩臂架，其特征是，该螺栓连接板的宽度在该角杆的方向上是弹性设计的，尤其是缩小。

6.根据权利要求4或5所述的伸缩臂架，其特征是，在连接所述角杆的桁架杆旁安装连接板，从而该箱形的空心结构包括至少局部围合的外壁，其中设置在该下翼缘上的连接板对应于该螺栓连接板。

7.根据权利要求1至6之一所述的伸缩臂架，其特征是，至少一个伸缩臂节的螺栓连接机构且尤其是螺栓连接板通过一个或多个拉杆与该下翼缘的一个或多个角杆相连接。

8.根据权利要求7所述的伸缩臂架，其特征是，所述一个或多个拉杆与该下翼缘的所述至少一个角杆的这个或这些连接点通过一个或多个压杆与该上翼缘且尤其是该上翼的所述一个或多个角杆相连接。

9.根据权利要求1至8之一所述的伸缩臂架，其特征是，至少一个螺栓连接机构包括布置在靠内的伸缩臂节的端侧上的且具有多个可移动的螺栓的螺栓连接单元。

10.根据权利要求1至9之一所述的伸缩臂架，其特征是，所述螺栓垂直于该下翼缘的所限定出的面地被穿引经过所述内伸缩臂节和外伸缩臂节的螺栓连接单元和螺栓承座。

11.根据权利要求1至10之一所述的伸缩臂架，其特征是，该夹紧区域是加强构成的，例如通过有目的地布置一个或多个翘曲加劲肋。

12.根据权利要求1至11之一所述的伸缩臂架，其特征是，这些角杆是倒棱和/或弯曲地构成的和/或由多个管段和/或挤压型材制造。

13.根据权利要求1至12之一所述的伸缩臂架，其特征是，该臂架通过最好将该臂架与拉索撑杆相连的拉索被拉紧。

14.一种用于根据权利要求1至13之一所述的伸缩臂架的伸缩臂节。

15.一种起重机尤其是用于安放风力发电设备的移动式起重机，具有根据权利要求1至13之一所述的伸缩臂架。