本发明涉及海上风电,具体涉及海上风电用滑动式钢管桩内胀器。
背景技术:
1、海上风电作为清洁能源的重要组成部分,近年来呈现出向深远海区域扩展的趋势。导管架基础凭借其结构稳定、适用水深范围广、技术相对成熟等显著优势,已成为海上风电机组支撑结构的重要基础形式之一。
2、在海上风电导管架基础的安装过程中,内胀器作为钢管桩起吊插桩的核心设备,其结构设计直接影响施工效率与安全性。现有技术中,内胀器通常包括牙板、保护挡板及变径条等关键组件。牙板通过油压驱动顶升并挤紧钢管桩内壁,实现桩体固定;保护挡板设置于牙板两侧,用于保护牙板免受套桩过程中的撞击;变径条则通过高度调节功能,使内胀器外径尽可能贴近钢管桩内径,减少牙板自由伸出距离以优化胀紧效果。安装时,保护挡板与变径条通过多组螺栓连接固定,以确保结构稳定性。
3、然而,在实际施工中,因设备磨损或内胀器直径预估偏差等问题,需频繁更换变径条。由于变径条与保护挡板通过大量螺栓连接,单次更换需耗费大量作业时间,严重影响施工进度。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明提供了一种海上风电用滑动式钢管桩内胀器,以解决现有内胀器更换变径条时需耗费大量作业时间的问题。
2、本发明提供的海上风电用滑动式钢管桩内胀器,包括内胀器本体、保护挡板和变径条,内胀器本体设有安装外壁;保护挡板固定安装于安装外壁;变径条通过滑槽组件与所述保护挡板滑动连接,滑动方向为第一方向,沿第一方向,所述变径条的一侧通过连接组件与保护挡板固定。
3、有益效果:通过使用滑槽组件将变径条与保护挡板滑动连接,并使用连接组件完成变径条与保护挡板的固定工作,在更换变径条时,操作人员只需解除连接组件的固定,便可以操作变径条滑动、直至脱离保护挡板,随后完成新变径条的滑动安装,在滑动到指定位置时,使用连接组件快速固定,相比于单次更换变径条需使用大量螺栓安装的方案,本结构的海上风电用滑动式钢管桩内胀器在更换变径条时,避免拆卸大量螺栓,缩短单次更换变径条的时间,简化操作步骤,降低现场施工人员的劳动强度。
4、在一种可选的实施方式中,所述海上风电用滑动式钢管桩内胀器还包括导向挡板,沿第一方向,所述导向挡板通过弹性复位结构安装于所述保护挡板远离连接组件的一侧。
5、有益效果:通过将导向挡板沿第一方向安装在保护挡板远离连接组件的一侧,使得导向挡板作为缓冲触头,优先接触钢管桩内壁,由于海上施工中船体受风浪影响频繁晃动,会导致内胀器头部(保护挡板区域)与钢管桩内壁发生刚性碰撞,通过弹性复位结构的设置,将导向挡板受到的碰撞冲击力转化为弹性势能吸收,避免冲击力直接传递至保护挡板及其连接的变径条,降低保护挡板因碰撞导致的变形、开裂或螺栓松动风险,延长维护周期,降低人工和备件更换成本。同时,通过设有导向挡板,有助于内胀器进入钢管桩内部的过程中即使调心,降低内胀器进入钢管桩内部的难度。
6、在一种可选的实施方式中,所述内胀器本体设有第一滑槽;所述导向挡板滑动安装于所述第一滑槽。
7、有益效果:通过在内胀器本体开设有第一滑槽,安装时,导向挡板可沿滑槽滑入预定位置,无需额外使用定位工具,降低人工操作难度。同时,在安装过程中,能够临时定位和微调位置,减少如部件歪斜或错位等安装错误的风险。
8、在一种可选的实施方式中,所述弹性复位结构包括弹性复位件,安装于所述导向挡板和所述保护挡板之间,所述弹性复位件的弹性形变方向平行于第一方向。
9、有益效果:通过将弹性复位件的弹性形变方向平行于第一方向,当船体因波浪晃动或安装时导向挡板受到冲击时,导向挡板沿滑动方向移动,压缩或拉伸弹性复位件,通过发生弹性形变吸收冲击能量,将动能转化为弹性势能,降低冲击力直接传递到保护挡板的风险,避免刚性碰撞对保护挡板造成的损伤。
10、在一种可选的实施方式中,弹性复位件设有多个,多个所述弹性复位件沿第二方向间隔布置。
11、有益效果:通过沿第二方向间隔布置多个独立的弹性复位件,使得导向挡板受到的冲击力能够分散至多个弹性复位件,避免发生单点过载、局部应力集中的现象,形成冗余设计,若某一弹性复位件因长期使用疲劳失效,其他弹性复位件仍可维持缓冲功能,避免系统性失效,提升内胀器的可靠性。
12、在一种可选的实施方式中,沿第一方向,所述保护挡板在远离连接组件的一侧设有限位挡板;所述变径条滑动安装时其远离连接组件的一侧抵接于所述限位挡板。
13、有益效果:限位挡板设置在保护挡板远离连接组件的一侧,当变径条沿第一方向滑动至最远位置时,其末端会物理接触限位挡板,从而强制终止滑动行程,避免因滑动过远导致变径条脱离导向槽或与连接组件发生碰撞,防止因滑动失控而损坏。
14、在一种可选的实施方式中,所述滑槽组件包括设于所述变径条和所述保护挡板中之一的滑块,以及设于所述变径条和所述保护挡板中另一的第二滑槽,所述第二滑槽的侧部为开口,所述滑块于所述第二滑槽的侧部开口处滑入所述第二滑槽内部。
15、有益效果:通过在第二滑槽的侧部设有开口,安装时,滑块能够直接从第二滑槽侧部开口滑入第二滑槽内部,降低变径条装配于导向单板的过程中对于精度的要求和操作难度。
16、在一种可选的实施方式中,所述滑块包括缩颈部和限位头部,所述缩颈部与所述变径条连接,所述限位头部安装于所述缩颈部背离所述变径条的一侧,沿第三方向,所述限位头部的尺寸大于所述缩颈部的尺寸;其中,所述滑槽的槽腔横截面与所述限位头部及缩颈部匹配,使所述限位头部可沿槽腔滑动且无法脱离所述滑槽。
17、有益效果:滑块的限位头部尺寸大于缩颈部,且滑槽的槽腔横截面与限位头部匹配,确保滑块在滑槽内沿第一方向滑动时,限位头部始终被滑槽内壁限位,使得滑块只能沿着滑槽预定的轨道滑动,无法在第三方向脱离滑槽,使得滑槽组件在运动过程中的稳定性和可靠性,防止因振动、冲击或意外受力导致的滑块意外脱离,无需额外再使用防脱结构,简化装配过程。同时,限位头部能够提供更大的接触面积,当滑块在滑槽内滑动并承受第二方向的载荷时,力主要通过限位头部与滑槽内壁的接触面传递,通过实现大面积接触能有效分散应力,减少局部压强,提高承载能力和耐磨性,延长组件寿命。
18、在一种可选的实施方式中,所述连接组件包括开设于所述变径条的第一连接孔、开设于所述保护挡板的第二连接孔以及旋入式紧固件,所述第一连接孔和所述第二连接孔同轴,所述旋入式紧固件安装于所述第一连接孔和所述第二连接孔,所述第二连接孔内壁开设有与所述旋入式紧固件的杆部匹配的周向连接结构。
19、有益效果:通过使用旋入式紧固件,并在第二连接孔内壁开设有周向连接结构,在旋入式紧固件通过第一连接孔后旋入第二连接孔内部安装到位后,会产生较大的轴向预紧力,将变径条和保护挡板牢固地压紧在一起,使得连接节点能够承受较大的拉力和剪切力,有效抵抗工作过程中的振动、冲击和分离力,确保连接可靠。
20、在一种可选的实施方式中,所述海上风电用滑动式钢管桩内胀器还包括多个牙板,多个所述牙板沿安装外壁的周向间隔布置;其中,任一所述牙板对应一对安装在其两侧的保护挡板、每个保护挡板配置一个与其连接的变径条。
21、有益效果:通过使用多个牙板沿安装外壁的周向间隔布置,使得内胀器在进入钢管桩内部的过程中产生的胀紧力均匀地、环绕整个圆周施加在压板上,有效分散胀紧载荷,降低局部应力集中的风险,防止钢管桩因局部压力过大而变形或损坏。又通过每个牙板及其配套的一对保护挡板和两个变径条构成一个相对独立的功能单元,在某一个或几个牙板单元磨损或损坏,可单独更换,无需整体拆卸内胀器。