[发明专利]具有在上部结构上有效重合的门架力和臂架力的起重机

说明书

一种起重机，包括底座、上部结构、臂架和门架，上部结构可旋转地安装在底座上，臂架在前附接位置处枢转地安装至上部结构，并且具有支撑用于升高有效负荷的承重绳的远端，门架安装在上部结构上并且支撑连接至臂架的远端的臂架绳索。门架包括至少一个前支腿，该前支腿机械地连接至前附接位置并且沿着远离臂架的方向倾斜以将朝向臂架的水平力分量施加至前附接位置，该水平力分量与由臂架施加的朝向前支腿的水平力分量方向相反。

技术领域

本发明涉及一种起重机，其具有安装至可旋转地安装在底座上的上部结构的臂架和门架。

背景技术

常见形式的起重机具有底座、上部结构、臂架和门架，上部结构可旋转地安装在底座上，臂架具有近端和远端，近端可枢转地附接至上部结构，远端支撑用于升高有效负荷的承重绳，门架安装在上部结构上并且具有用于支撑臂架绳索的上端，臂架绳索连接至臂架的远端用于支撑臂架的远端。这种常见形式的起重机通常设置有电动机、臂架绞车和负载绞车，电动机使臂架围绕底座摆动，臂架绞车增加或减少臂架的倾斜度，以将臂架的远端对准在有效负荷上方，负载绞车卷入或放出承重绳以升高或降低有效负荷。

上述常见形式的起重机通常用于基座式海上起重机。在2010年3月出版的第七版美国石油协会规范2C——海上平台起重机的第2页的图1中指出了作为“安装有摆动支座的桁架臂架式起重机”的例子。在这个例子中，支撑底座是圆柱形的基座，上部结构通常是矩形的，并且上部结构通过回转轴承组件安装至基座，以围绕基座的垂直轴线旋转。常见的门架具有安装至上部结构的左后方和右后方的一对后支腿，和安装至上部结构的左前方和右前方的一对前支腿，但是存在不同数量的支腿及其不同的附接位置。臂架是枢转地连接至上部结构的前方的桁架臂架。因此，基座式海上起重机通常在上部结构上使用四支腿门架和六个附接位置，其中两个附接位置用于门架的一对后支腿，两个附接位置用于门架的一对前支腿，两个附接位置用于处于臂架近端的一对臂架支腿。例如，参见在1980年8月12日颁布的Bonneson等人的美国专利4216870。

发明内容

本发明描述了将门架和臂架安装至起重机的上部结构以便减少在上部结构上的载荷力矩和弯曲力矩并允许上部结构具更小的质量和更紧凑的尺寸的方法。臂架具有在前附接位置枢转地附接至上部结构的近端，并且门架包括至少一个前支腿，该前支腿机械地连接至前附接位置并且沿着远离臂架的方向倾斜以在前附接位置施加朝向臂架的水平力分量，该水平力分量与从臂架朝向前支腿的水平力分量方向相反。因此，从前附接位置施加到上部结构的净力会减少，从而需要减少结构的质量以加固前附接位置并且强化上部结构以抵抗这些力。

由于从臂架的前附接位置施加到上部结构的净水平力的减小，前附接位置可以更靠近起重机的底座的中心，从而导致上部结构的尺寸和质量的进一步减小。对于基座式起重机，可以通过使用圆形转台作为上部结构的主要部件，并且将前附接位置设置在转台的圆周上，进一步减小上部结构质量。

在优选的布置中，前门架支腿提供朝向臂架的水平力分量，该水平力分量与在前附接位置处从臂架朝向前门架支腿的水平力分量相等且方向相反。这对于所有的有效负荷和所有的臂架倾斜度都是如此。由于不存在从前附接位置到上部结构的任何净水平力，因此施加在上部结构上的力为最小。

例如，门架可以具有四个支腿，包括在远离臂架的方向上倾斜的一对前支腿，和一对垂直的后支腿，并且每个前支腿都可以附接在上部结构上的对应的前附接位置，在该前附接位置臂架枢转地附接到上部结构。在这个例子中，后方的一对支腿没有对上部结构施加水平力分量，而后方的一对支腿提供了与在两个前附接位置处的来自臂架的水平力分量等大且方向相反的水平力分量。在这种情况下，当后支腿的附接位置位于圆形转台的后方时，也可以消除水平力分量和任何来自后支腿的弯曲力矩。这导致了以下布置，其中四支腿门架具有在转台的圆周上方对准的四个附接位置，并且两根前支腿在臂架的两个前附接位置附接至上部结构。例如，四个附接位置位于由转台的圆周界定的正方形的四个角。