本發明涉及根據權利要求1的前序所述的螺栓伸長工具的可旋轉螺紋接合裝置用的耦合單元。
背景技術：
1、在現代能源生產領域，風力渦輪機在為能源市場提供可再生、可持續和清潔的能源方面發揮著重要的作用。風力渦輪機包括塔架，塔架上安裝有轉子，轉子連接到發電機。塔架可以達到100米、150米甚至更高的高度，這取決于風力渦輪機的位置等的具體要求。塔架由若干個長度例如為20米或30米的管段組成。這些管段通過管段每側的圓形法蘭連接件連接。在現場豎起風力渦輪機時，這些管段被裝配在一起，并利用螺栓和螺母通過接頭圓形法蘭連接件進行連接。需要大量大尺寸的螺栓，通常為數百個，以實現所需的連接剛度和強度。為了在接頭中實現適當定義的剛度和強度，所有螺栓都必須按照預定義的預緊力或扭矩并根據特定的螺栓擰緊模式進行螺栓固定。
2、這種擰緊操作以前是使用扭矩扳手或類似工具手動執行的。因此，風力渦輪機塔架的建造非常耗費人力。組裝風力渦輪機時的主要挑戰之一在于正確擰緊法蘭連接件的螺栓，以實現必要的夾緊力。此應用所需的扭矩非常高，因此這些工具價格昂貴且容易出現錯誤或機械故障。實現必要夾緊力的另一種方法在于通過使用螺栓拉長工具對螺栓施加拉伸力來拉長螺栓，然后在仍施加拉伸力的情況下將鎖緊螺母緊固在螺栓上。一旦這個鎖緊螺母已被緊固，就釋放拉伸力，螺栓恢復到原來的長度，從而夾緊鎖緊螺母。通過采用這種方法，可以實現非常精確定義的夾緊力。
3、然而，根據現有技術的螺栓伸長工具存在某些缺點。它們包括螺紋接合裝置，其必須被擰到螺栓上，然后用于對螺栓施加拉伸力。這個擰上的過程很耗時并且容易出錯。由于螺栓的尺寸和這種螺紋接合裝置的重量，在此過程中，螺紋接合裝置可能會與螺栓的螺紋鎖定，導致這兩個部件之間的夾持不完美或不足。發生這種情況時，必須從螺栓上擰下螺紋接合裝置并重新啟動該過程。此外，由于螺紋接合裝置和螺栓伸長工具作為一個整體的重量，當螺紋接合裝置擰到螺栓上時，螺栓的前幾個螺紋必須抵抗高摩擦力和高載荷。這可能會導致螺栓和/或螺紋接合裝置損壞。
技術實現思路
1、因此，本發明的技術問題是要緩解現有技術的這些問題。
2、該問題通過提供根據權利要求1的主題的耦合單元和根據權利要求7的主題的螺栓伸長系統來解決。
3、根據本發明的耦合單元被配置為將用于伸長法蘭連接件的螺栓的螺栓伸長工具的可旋轉螺紋接合裝置與所述螺栓進行耦合。所述螺栓伸長工具包括：所述可旋轉螺紋接合裝置，其被配置為擰到所述螺栓上；以及膨脹裝置，其連接到所述螺紋接合裝置，并且被配置為在所述螺紋接合裝置與所述螺栓的螺紋接合時，在所述螺紋接合裝置上施加基本垂直于且遠離所述法蘭連接件的力。根據本發明的耦合單元包括：下降單元，其被配置為將所述螺紋接合裝置朝向所述法蘭連接件降低到所述螺栓上；以及旋轉單元，其被配置為在所述螺紋接合裝置降低時以對應于所述螺栓的螺紋進給的旋轉速度旋轉所述螺紋接合裝置。通過將所述螺紋接合裝置的旋轉速度與所述下降單元的下降速度和所述螺栓的螺紋進給相匹配，可以實現所述螺紋接合裝置和所述螺栓的螺紋的自動匹配。因此，所述螺紋接合裝置與所述螺栓的螺紋之間的摩擦減小，并且所述螺紋接合裝置容易擰到所述螺栓上。這降低了損壞所述螺紋接合裝置和所述螺栓的可能性，并降低了需要從所述螺栓上擰下所述螺紋接合裝置并將所述螺紋接合裝置重新擰到所述螺栓上以實現充分螺紋接合的風險。根據本發明的耦合單元提供幾乎無重量的螺紋接合，僅從所述螺栓伸長工具向螺紋施加很小的垂直力。
4、根據本發明的耦合單元的優選實施例，所述耦合單元包括高度補償單元，所述高度補償單元被配置為支撐所述螺紋接合裝置。所述高度補償單元包括沿所述下降單元的下降方向的自由游隙，并且當所述螺紋接合裝置被所述高度補償單元支撐時，所述螺紋接合裝置可沿所述高度補償單元的自由游隙移位。通過提供沿下降方向的自由游隙，根據本發明的耦合單元允許在將所述螺紋接合裝置降低到所述螺栓上時所述螺栓伸長工具的螺紋接合裝置在一定時間段內自由旋轉。因此，所述螺栓的螺紋可以與所述螺紋接合裝置相匹配，而不會對所述螺栓的最上的螺紋施加過大的力。
5、優選地，所述下降單元包括直線電機。或者，所述下降單元也可以通過連接到一系列齒輪或鏈條驅動裝置的機械臂來實現。實現下降單元的其他機械方式對于本領域技術人員來說是顯而易見的。這些選項提供魯棒且穩定的推進方式。
6、根據本發明的耦合單元還優選地包括驅動單元，所述驅動單元被配置為沿所述法蘭連接件移動所述螺栓伸長工具。因此，所述螺栓伸長工具可以自動地緊固法蘭連接件的所有螺栓。
7、根據本發明的耦合單元優選地包括定心單元，所述定心單元被配置為將螺紋接合裝置的中心軸線與所述螺栓的中心軸線對準。這防止所述螺紋接合裝置與所述螺栓上螺紋錯開。
8、本發明的問題還通過提供根據權利要求7所述的螺栓伸長系統來解決，該系統包括根據本發明的耦合單元和用于伸長法蘭連接件的螺栓的螺栓伸長工具。所述螺栓伸長工具包括：螺紋接合裝置，其被配置為擰到所述螺栓上；和膨脹裝置，其連接到所述螺紋接合裝置，并且被配置為在所述螺紋接合裝置與所述螺栓的螺紋接合時，在所述螺紋接合裝置上施加基本垂直于且遠離所述法蘭連接件的力。因此，提供了包括所述螺栓伸長工具和所述耦合單元的完整系統。
9、優選地，根據本發明的螺栓伸長系統的螺栓伸長工具的膨脹裝置包括液壓缸。所述液壓缸的優點是提供相當大的力，同時仍然保持較小的外部尺寸。
10、根據所述螺栓伸長系統的優選實施例，所述螺栓伸長工具包括鎖緊螺母緊固裝置，所述鎖緊螺母緊固裝置被配置為在所述膨脹裝置將力施加到所述螺紋接合裝置上的同時緊固擰在所述螺栓上的鎖緊螺母。這使得所述螺栓伸長工具能夠在所述螺栓處于伸長狀態的同時緊固所述鎖緊螺母。因此，可以實現所述法蘭連接件的精確定義的夾緊力。
11、根據本發明的螺栓伸長系統的高度補償單元還可以包括自由游隙測量裝置，該裝置被配置為當所述螺紋接合裝置已沿自由游隙移位了預定距離時，停止或降低所述下降單元的下降速度。通過測量所述螺紋接合裝置已經使用了的沿自由游隙的距離，可以確保所述螺紋接合裝置已正確接合所述螺栓的螺紋。如果已經使用了超過沿所述自由游隙的預定距離，則意味著所述螺紋接合裝置沒有與螺紋接合，并且所述螺栓伸長工具未與所述螺栓正確對準，或者所述螺栓或所述螺紋接合裝置的螺紋損壞。
1.一種耦合單元(12)，用于將用于伸長法蘭連接件(3)的螺栓(2)的螺栓伸長工具(1)的可旋轉的螺紋接合裝置(4)與所述螺栓(2)進行耦合，其中所述螺栓伸長工具(1)包括：所述螺紋接合裝置(4)，其被配置為擰在所述螺栓(2)上；和膨脹裝置(5)，其連接到所述螺紋接合裝置(4)，并且被配置為當所述螺紋接合裝置(4)與所述螺栓(2)的螺紋接合時，在所述螺紋接合裝置(4)上施加基本垂直于且遠離所述法蘭連接件(3)的力(f)，
2.根據權利要求1所述的耦合單元(12)，其特征在于，所述耦合單元(12)包括高度補償單元(8)，所述高度補償單元(8)被配置為支撐所述螺紋接合裝置(4)，其中所述高度補償單元(8)包括沿所述下降單元(6)的下降方向(ld)的自由游隙，并且當所述螺紋接合裝置(4)被所述高度補償單元(8)支撐時，所述螺紋接合裝置(4)可沿所述高度補償單元(8)的自由游隙移位。
3.根據權利要求1或2所述的耦合單元(12)，其特征在于，所述下降單元(6)包括直線電機。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的耦合單元(12)，其特征在于，所述耦合單元(12)包括驅動單元(11)，所述驅動單元(11)被配置為沿所述法蘭連接件(3)移動所述螺栓伸長工具(1)。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的耦合單元(12)，其特征在于，所述耦合單元(12)包括定心單元，所述定心單元被配置為將所述螺紋接合裝置(4)的中心軸線與所述螺栓(2)的中心軸線對準。
6.一種螺栓伸長系統(13)，包括根據權利要求1至5中任一項所述的耦合單元(12)和用于伸長法蘭連接件(3)的螺栓(2)的螺栓伸長工具(1)，其中所述螺栓伸長工具(1)包括：螺紋接合裝置(4)，其被配置為擰到所述螺栓(2)上；和膨脹裝置(5)，其連接到所述螺紋接合裝置(4)并且被配置為當所述螺紋接合裝置(4)與所述螺栓(2)的螺紋接合時，在所述螺紋接合裝置(4)上施加基本垂直于且遠離所述法蘭連接件(3)的力(f)。
7.根據權利要求6所述的螺栓伸長系統(13)，其特征在于，所述螺栓伸長工具(1)的膨脹裝置(5)包括液壓缸。
8.根據權利要求6或7所述的螺栓伸長系統(13)，其特征在于，所述螺栓伸長工具(1)包括鎖緊螺母緊固裝置(9)，所述鎖緊螺母緊固裝置(9)被配置為在所述膨脹裝置(5)在所述螺紋接合裝置(4)上施加所述力(f)的同時緊固擰在所述螺栓(2)上的鎖緊螺母(10)。
9.根據權利要求6至8中任一項所述的螺栓伸長系統(13)，其特征在于，所述耦合單元(12)包括根據權利要求2所述的高度補償單元(8)，其中所述高度補償單元(8)包括自由游隙測量裝置，所述自由游隙測量裝置被配置為當所述螺紋接合裝置(4)已沿所述自由游隙移位了預定距離時，停止或降低所述下降單元(6)的下降速度。