專利名稱：用于裝配塔架的方法和凸緣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文描述的主題大體涉及塔架，更具體地，涉及制造用于便于裝配風(fēng)力渦輪發(fā)電 機的塔架的凸緣的方法。
背景技術(shù)：
至少一些已知的風(fēng)力渦輪發(fā)電機包括具有多個葉片的轉(zhuǎn)子。該轉(zhuǎn)子有時聯(lián)接到外 殼或吊艙，其定位于例如桁架或管狀塔架的基座的頂部。至少一些已知的公用級風(fēng)力渦輪 (即，設(shè)計成將電力提供到公用電網(wǎng)的風(fēng)力渦輪)具有帶有預(yù)定形狀和尺寸的轉(zhuǎn)子葉片。轉(zhuǎn) 子葉片將機械風(fēng)能轉(zhuǎn)變成引起的葉片升力，該葉片升力進一步引起經(jīng)由轉(zhuǎn)子軸驅(qū)動一個或 更多個發(fā)電機的機械旋轉(zhuǎn)扭矩，進而產(chǎn)生電力。發(fā)電機有時但不總是通過齒輪箱旋轉(zhuǎn)地聯(lián) 接到轉(zhuǎn)子軸。齒輪箱逐步提高用于發(fā)電機的轉(zhuǎn)子軸的內(nèi)在低轉(zhuǎn)速，以有效地將轉(zhuǎn)動的機械 能轉(zhuǎn)換成供應(yīng)到電力公用電網(wǎng)中的電能。無齒輪的直接驅(qū)動式風(fēng)力渦輪發(fā)電機也存在。在許多這種已知的風(fēng)力渦輪發(fā)電機的裝配期間，構(gòu)造現(xiàn)有的管狀塔架。這種已知 的管狀塔架典型地由多個至少部分截頭圓錐式塔架區(qū)段裝配而成。各塔架區(qū)段由塔筒和焊 接到該塔筒各端的一個凸緣裝配而成。該凸緣便于聯(lián)接塔架區(qū)段以裝配塔架。許多已知的 凸緣形成為環(huán)形單元，或者使用熱軋工藝的凸緣環(huán)，其中各凸緣環(huán)的大部分被加工以形成 焊接接頭。凸緣環(huán)的這種加工增加與凸緣制造和焊接接頭形成相關(guān)的成本和時間。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面中，提供用于裝配塔架的方法。該方法包括將加熱的環(huán)形金屬坯定位 在熱軋機構(gòu)內(nèi)。該方法還包括圍繞加熱的環(huán)形金屬坯的至少一部分滾動熱軋機構(gòu)。該方法 還包括去除加熱的環(huán)形金屬坯的至少一部分，從而在加熱的環(huán)形金屬坯上至少部分地形成 焊接頸部。該方法還包括將焊接頸部焊接到塔筒上，從而至少部分地裝配塔架。圍繞加熱的環(huán)形金屬坯的至少一部分滾動熱軋機構(gòu)可包括將至少一個熱軋輥定 位成與加熱的環(huán)形金屬坯相接觸。去除加熱的環(huán)形金屬坯的至少一部分可包括使用熱軋輥 去除加熱的環(huán)形金屬坯的一部分并形成具有類似于用于便于聯(lián)接塔架的相鄰節(jié)段的凸緣 的形狀的凸緣預(yù)制件。該方法可包括形成未完成的凸緣，其包括將凸緣預(yù)制件定位在冷軋 機構(gòu)內(nèi)、圍繞凸緣預(yù)制件的至少一部分滾動冷軋機構(gòu)和去除凸緣預(yù)制件的一部分。去除凸 緣預(yù)制件的一部分可包括形成未完成的焊接頸部和未加工的焊接頸部中的一個。該方法還 可包括加工未加工的焊接頸部和在未完成的焊接頸部上至少部分地形成焊接坡口中的一 個，從而形成完成的焊接頸部。在另一個方面中，提供凸緣。凸緣包括通過當(dāng)熱軋機構(gòu)圍繞加熱的環(huán)形金屬坯的 至少一部分滾動時去除該加熱的環(huán)形金屬坯的至少一部分而至少部分地形成在加熱的環(huán) 形金屬坯上的焊接頸部。熱軋機構(gòu)的至少一個熱軋輥可定位成與加熱的環(huán)形金屬坯相接觸以去除加熱的 環(huán)形金屬坯的至少一部分。當(dāng)熱軋輥用于去除加熱的環(huán)形金屬坯的一部分時，可形成具有
3類似于所述凸緣的形狀的凸緣預(yù)制件。當(dāng)所述凸緣預(yù)制件定位在冷軋機構(gòu)內(nèi)、冷軋機構(gòu)圍 繞所述凸緣預(yù)制件的至少一部分滾動以及所述凸緣預(yù)制件的至少一部分由冷軋機構(gòu)去除 時，可形成未完成的凸緣。當(dāng)去除所述凸緣預(yù)制件的一部分時，可形成未加工的焊接頸部。 當(dāng)加工所述未加工的焊接頸部時，可形成未完成的焊接頸部。焊接坡口可形成在所述焊接 頸部上。在又一個方面中，提供用于制造風(fēng)力渦輪發(fā)電機塔架節(jié)段的凸緣的方法。該方法 包括將加熱的環(huán)形金屬坯定位在熱軋機構(gòu)內(nèi)。該方法還包括去除加熱的環(huán)形金屬坯的至少 一部分以形成凸緣預(yù)制件。該方法還包括冷軋和加工凸緣預(yù)制件，從而形成用于風(fēng)力渦輪 發(fā)電機塔架節(jié)段的凸緣。去除加熱的環(huán)形金屬坯的至少一部分以形成凸緣預(yù)制件可包括圍繞加熱的環(huán)形 金屬坯的至少一部分滾動熱軋機構(gòu)。圍繞加熱的環(huán)形金屬坯的至少一部分滾動熱軋機構(gòu)可 包括將至少一個熱軋輥定位成與加熱的環(huán)形金屬坯相接觸。冷軋和加工凸緣預(yù)制件可包括 將凸緣預(yù)制件定位在冷軋機構(gòu)內(nèi)，圍繞凸緣預(yù)制件的至少一部分滾動冷軋機構(gòu)，以及去除 凸緣預(yù)制件的一部分，從而形成未完成的凸緣。此外，該方法可包括在加熱的環(huán)形金屬坯上 執(zhí)行均式(soaking)熱處理，和在加熱的環(huán)形金屬坯內(nèi)至少部分地限定開口。冷軋和加工 凸緣預(yù)制件可包括在凸緣預(yù)制件的至少一部分內(nèi)限定緊固件開孔。冷軋和加工凸緣預(yù)制件 還可包括在凸緣預(yù)制件上至少部分地形成焊接頸部。


圖1是實例性風(fēng)力渦輪發(fā)電機的示意圖；圖2是可用于圖1所示的風(fēng)力渦輪發(fā)電機的吊艙的截面示意圖；圖3是可用于圖1所示的風(fēng)力渦輪發(fā)電機的實例性塔架的示意圖；圖4是可用于圖3所示的塔架節(jié)段的實例性凸緣的頂部示意圖；圖5是可用于圖3所示的塔架節(jié)段的凸緣的截面示意圖；圖6是可用于形成圖5所示的凸緣的實例性熱軋機構(gòu)的示意圖；圖7是可用于形成圖5所示的凸緣的實例性冷軋機構(gòu)的示意圖；圖8是可用于形成圖5所示的凸緣的實例性的部分加工凸緣的示意圖；圖9是可從圖8所示的部分加工凸緣形成的實例性的最后加工凸緣的示意圖；以 及圖10是裝配圖3所示的塔架的實例性方法的流程圖。部件列表100風(fēng)力渦輪發(fā)電機102 塔架104塔架支承面106 吊艙108 轉(zhuǎn)子110 轂部112 葉片114旋轉(zhuǎn)軸線
116偏航軸線
118變槳(pitch)軸線
120葉片根部
122載荷轉(zhuǎn)移區(qū)
124風(fēng)力
125葉片尖部
126葉片表面積
130變槳驅(qū)動機構(gòu)
131變槳驅(qū)動馬達
132發(fā)電機
134轉(zhuǎn)子軸
136齒輪箱
138高速軸
140聯(lián)接件
142齒輪箱支架
144發(fā)電機支架
145傳動鏈
146偏航驅(qū)動機構(gòu)
148氣象桅桿
150控制面板
152前支承軸承
154后支承軸承
202塔架節(jié)段
204塔架節(jié)段
206塔架節(jié)段
208塔架節(jié)段
210塔架節(jié)段
211塔筒
212節(jié)段凸緣區(qū)
214帶凸緣的吊艙區(qū)
216帶凸緣的支承面區(qū)
218門道
220凸緣
222內(nèi)表面
224 開口
226外表面
228凸緣表面
230緊固件開孔
240焊接頸部
242夕卜表面244內(nèi)表面24δ高應(yīng)力區(qū)246 焊接坡口248 箭頭250凸緣到塔筒的焊接界面T1焊接頸部厚度300熱軋機構(gòu)302熱軋輥304軋輥中心線306加熱的環(huán)形金屬坯308 第一部分310凸緣預(yù)制件312焊接頸部預(yù)制件314第一工藝箭頭T2未完成的熱軋焊接頸部厚度320冷軋機構(gòu)322冷軋輥324軋輥中心線330未完成的凸緣332未加工的焊接頸部T3未完成的冷軋焊接頸部厚度334第二工藝箭頭340加工凸緣342未完成的焊接頸部344第三工藝箭頭400裝配風(fēng)力渦輪發(fā)電機的實例性方法402加熱的環(huán)形金屬坯定位在...內(nèi)404至少一個熱軋輥定位成與...相接觸406熱軋機構(gòu)圍繞...滾動408熱軋輥用于去除...410形成凸緣預(yù)制件412凸緣預(yù)制件定位在冷軋機構(gòu)內(nèi)414冷軋機構(gòu)的至少一部分圍繞...滾動416去除凸緣預(yù)制件的一部分，從而形成...418加工未完成的焊接頸部并...420焊接頸部焊接到塔筒...
具體實施例方式本文描述的方法通過制造凸緣和在該凸緣上形成焊接頸部便于風(fēng)力渦輪發(fā)電機的 裝配。更具體地，通過利用熱軋和冷軋技術(shù)代替大量的加工動作去除凸緣的大部分而在凸緣 上形成焊接頸部減少與形成焊接頸部相關(guān)的勞動和時間。此外，額外的益處包括但不限于，轉(zhuǎn) 移凸緣到塔筒的焊接界面遠離緊固件孔和遠離高應(yīng)力區(qū)，該高應(yīng)力區(qū)包括由于形成凸緣引起 的殘余應(yīng)力和由于在塔架裝配期間緊固件孔中的緊固件的插入和扭轉(zhuǎn)引起的應(yīng)力。此外，這 種益處還包括但不限于，通過增加凸緣的疲勞損耗的裕度延長塔架的預(yù)期壽命。1圖1是實例性風(fēng)力渦輪發(fā)電機100的示意圖。在該實例性實施例中，風(fēng)力渦輪發(fā) 電機100是橫軸式風(fēng)力渦輪?？蛇x地，風(fēng)力渦輪發(fā)電機100可以是豎軸式風(fēng)力渦輪。風(fēng)力 渦輪發(fā)電機100具有從支承面104延伸的塔架102，該塔架102通過錨定螺栓或者基礎(chǔ)安 裝件(兩者均未示出)聯(lián)接到支承面104。吊艙106聯(lián)接到塔架102，轉(zhuǎn)子108聯(lián)接到吊艙 106。轉(zhuǎn)子108具有可旋轉(zhuǎn)的轂部110和聯(lián)接到轂部110的多個轉(zhuǎn)子葉片112。在該實例性 實施例中，轉(zhuǎn)子108具有三個轉(zhuǎn)子葉片112?？蛇x地，轉(zhuǎn)子108具有如本文所述地能夠使風(fēng) 力渦輪發(fā)電機100運行的任何數(shù)量的轉(zhuǎn)子葉片112。在該實例性實施例中，塔架102由在支 承面104和吊艙106之間延伸的管鋼制成。可選地，塔架102是如本文所述地能夠使風(fēng)力 渦輪發(fā)電機100運行的任何塔架，包括但不限于網(wǎng)格塔架。塔架102具有如本文所述地能 夠使風(fēng)力渦輪發(fā)電機100運行的任何適合的高度。轉(zhuǎn)子葉片112定位在轂部110周圍以便于旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子108，從而將來自風(fēng)力124的 動能變換成可用的機械能以及隨后的電能。轉(zhuǎn)子108和吊艙106在偏航軸線116上圍繞塔 架102旋轉(zhuǎn)，以控制轉(zhuǎn)子葉片112相對于風(fēng)力124的方向的投影(perspective)。轉(zhuǎn)子葉片 112通過在多個載荷傳遞區(qū)122上將葉片根部120聯(lián)接到轂部110而配合到轂部110。載 荷傳遞區(qū)122具有轂部載荷傳遞區(qū)和葉片載荷傳遞區(qū)(兩者均未在圖1中示出)。在轉(zhuǎn)子 葉片112中引起的載荷經(jīng)由載荷傳遞區(qū)122傳遞到轂部110。各轉(zhuǎn)子葉片112還包括葉片 尖部125。在該實例性實施例中，轉(zhuǎn)子葉片112具有30米(98英尺)和50米(164英尺)之 間的長度范圍，然而這些參數(shù)對本公開不構(gòu)成限制?？蛇x地，轉(zhuǎn)子葉片112可具有如本文所 述地能夠使風(fēng)力渦輪發(fā)電機100運行的任何長度。當(dāng)風(fēng)力124沖擊各轉(zhuǎn)子葉片112時，在 各轉(zhuǎn)子葉片112上引起葉片升力(未示出)，當(dāng)葉片尖部125加速時，引起轉(zhuǎn)子108圍繞旋 轉(zhuǎn)軸線114的旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子葉片112的槳距角(未示出)，即決定各轉(zhuǎn)子葉片112相對于風(fēng)力124的方向 的投影的角度，可通過變槳調(diào)節(jié)機構(gòu)(在圖1中未示出)改變。具體地，增加轉(zhuǎn)子葉片112 的槳距角減少暴露于風(fēng)力124的葉片表面積126，相反地，減小轉(zhuǎn)子葉片112的槳距角增加 暴露于風(fēng)力124的葉片表面積126。轉(zhuǎn)子葉片112的槳距角圍繞用于各轉(zhuǎn)子葉片112的變 槳軸線118調(diào)節(jié)。在該實例性實施例，轉(zhuǎn)子葉片112的槳距角是單獨控制的?？蛇x地，轉(zhuǎn)子 葉片112的變槳可作為整體進行控制。圖2是風(fēng)力渦輪發(fā)電機100(在圖1中示出)的吊艙106的截面示意圖。風(fēng)力渦 輪發(fā)電機100的各種構(gòu)件容納在位于風(fēng)力渦輪發(fā)電機100的塔架102頂部的吊艙106中。 吊艙106包括聯(lián)接到一個轉(zhuǎn)子葉片112 (在圖1中示出)的一個變槳驅(qū)動機構(gòu)130。變槳驅(qū) 動機構(gòu)130沿著變槳軸線118調(diào)整相關(guān)轉(zhuǎn)子葉片112的變槳。僅僅三個變槳驅(qū)動機構(gòu)130中的一個在圖2中示出。在該實例性實施例中，各變槳驅(qū)動機構(gòu)130包括至少一個變槳驅(qū) 動馬達131。變槳驅(qū)動馬達131是如本文所述地能夠使變槳驅(qū)動機構(gòu)130運行的由電力驅(qū) 動的任何電氣馬達?？蛇x地，變槳驅(qū)動機構(gòu)130包括任何適合的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、布置和/或構(gòu) 件，諸如但不限于液壓缸、彈簧和/或伺服機構(gòu)。此外，變槳驅(qū)動機構(gòu)130可由諸如但不限 于液壓流體和/或機械動力的任何適合的手段驅(qū)動，機械動力諸如但不限于引起彈力和/ 或電磁力。吊艙106還包括轉(zhuǎn)子108，其經(jīng)由轉(zhuǎn)子軸134(有時稱為主軸或低速軸)、齒輪箱 136、高速軸138和聯(lián)接件140旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到定位于吊艙106內(nèi)的發(fā)電機132。轉(zhuǎn)子軸134 的旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動齒輪箱136，其隨后旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動高速軸138。高速軸138經(jīng)由聯(lián)接件140 旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動發(fā)電機132，高速軸138的旋轉(zhuǎn)便于發(fā)電機132產(chǎn)生電力。齒輪箱136和發(fā)電 機132分別由支架142和144支承。在該實例性實施例中，齒輪箱136利用雙通道幾何結(jié) 構(gòu)以驅(qū)動高速軸138?？蛇x地，轉(zhuǎn)子軸134經(jīng)由聯(lián)接件140直接聯(lián)接到發(fā)電機132。吊艙106還包括偏航驅(qū)動機構(gòu)146，其可用于在偏航軸線116 (在圖1中示出)上旋 轉(zhuǎn)吊艙106和轉(zhuǎn)子108以控制轉(zhuǎn)子葉片112相對于風(fēng)力124的方向的投影。吊艙106還包 括至少一個氣象桅桿148。氣象桅桿148包括風(fēng)向標(biāo)和風(fēng)速計(兩者均未在圖2中示出)。 氣象桅桿148為渦輪控制系統(tǒng)(未示出)提供可包括風(fēng)向和/或風(fēng)速的信息。渦輪控制系 統(tǒng)的一部分位于控制柜150內(nèi)。在該實例性實施例中，吊艙106還包括主要的或前和后的 支承軸承152和154。支承軸承152和154便于轉(zhuǎn)子軸134的徑向支承和對齊。前支承軸 承152定位在轂部110附近的轉(zhuǎn)子軸134上。后支承軸承154定位在齒輪箱136和/或發(fā) 電機132附近的轉(zhuǎn)子軸134上?？蛇x地，吊艙106包括如本文所述地能夠使風(fēng)力渦輪發(fā)電 機100運行的任何數(shù)量的支承軸承。轉(zhuǎn)子軸134、發(fā)電機132、齒輪箱136、高速軸138、聯(lián)接件140以及包括但不限于支 架142、144和支承軸承152、154的任何相關(guān)的緊固、支承和/或固定裝置稱為傳動鏈145。圖3是可用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機100 (在圖1中示出)的實例性塔架102的示意圖。 在該實例性實施例中，塔架102包括五個節(jié)段。更具體地，塔架102包括彼此聯(lián)接的多個塔 架節(jié)段202，204，206，208和210。具體地，塔架節(jié)段202，204，206，208和210經(jīng)由節(jié)段凸緣 區(qū)212彼此聯(lián)接?？蛇x地，塔架102包括能夠使風(fēng)力渦輪發(fā)電機100如本文所述地運行的 任何數(shù)量的塔架節(jié)段。各塔架節(jié)段202，204，206，208和210包括塔筒211。在該實例性實 施例中，塔架102、塔架節(jié)段202，204，206，208和210以及塔筒211具有截頭圓錐形狀。可 選地，塔架102、塔架節(jié)段202，204，206，208和210以及塔筒211具有如本文所述地能夠使 塔架102裝配的任何形狀和任何方位。塔架節(jié)段206在下文中詳細地描述。塔架節(jié)段202，204，208和210是大體相似 的，除了塔架節(jié)段202在帶凸緣的吊艙區(qū)214處接收吊艙106 (在圖1和圖2中示出)，節(jié)段 210在帶凸緣的支承面區(qū)216處聯(lián)接到塔架支承面104。此外，額外的例外包括各塔架節(jié)段 202，204，206，208和210的尺寸是不同的以適應(yīng)各節(jié)段在塔架102內(nèi)的位置，以及塔架節(jié)段 210包括門道218。圖4是可用于塔架節(jié)段206 (在圖3中示出)的實例性凸緣220的頂部示意圖。在 該實例性實施例中，凸緣220包括至少部分地限定開口 224的內(nèi)表面222。凸緣220也包括 外表面226。凸緣表面228形成在內(nèi)表面222和外表面226之間。多個緊固件開孔230限定在凸緣表面228內(nèi)。緊固件開孔230接收機械緊固裝置(未示出)，其便于將用于鄰接的 塔架節(jié)段(兩者均未示出)的配合凸緣聯(lián)接到塔架節(jié)段206的凸緣220。凸緣220的截面 圖沿著線5-5截取。圖5是可用于塔架節(jié)段206 (在圖3中示出)的沿著線5_5截取(在圖4中示出) 的實例性凸緣220的截面示意圖。在該實例性實施例中，凸緣220還包括限制在外表面226 周圍的凸緣表面228的焊接頸部240。焊接頸部240包括與凸緣220的外表面226齊平的 外表面242。焊接頸部240還包括與凸緣表面228正交的內(nèi)表面244?？蛇x地，內(nèi)表面244 和凸緣表面228具有如本文所述地能夠使塔架102裝配的任何方位。內(nèi)表面244和凸緣表 面228限定高應(yīng)力區(qū)245和第一或焊接頸部厚度1\。焊接頸部240還包括限定在外表面 242和內(nèi)表面244之間的焊接坡口 246。在該實例性實施例中，焊接坡口 246以相對于外表 面242和內(nèi)表面244的斜角進行限定?？蛇x地，焊接坡口 246以能夠使凸緣節(jié)段206如本 文所述地運行的任何方位進行限定。焊接坡口 246便于在凸緣到塔筒的焊接界面250處將 焊接頸部240焊接到塔筒211，如由箭頭248所示?？墒褂萌绫疚乃龅啬軌蚴雇咕壒?jié)段 206形成的任何適合的焊接方法。焊接頸部240提供與將塔筒211焊接到凸緣220相關(guān)的許多益處。這些益處包括 但不限于，轉(zhuǎn)移凸緣到塔筒的焊接界面250遠離緊固件開孔230并遠離高應(yīng)力區(qū)245。高應(yīng) 力區(qū)245包括由于形成凸緣220 (如下文的進一步所述)引起的殘余應(yīng)力和由于在將凸緣 220緊固到鄰接凸緣(未示出)期間緊固件開孔230中的緊固件(未示出)的插入和扭轉(zhuǎn) 引起的應(yīng)力。因此，更具體地，這些益處包括但不限于，通過增加凸緣220的疲勞損耗的裕 度延長塔架102的預(yù)期壽命。圖6是可用于形成凸緣220 (在圖5中示出)的實例性熱軋機構(gòu)300的示意圖。在 該實例性實施例中，熱軋機構(gòu)300包括圍繞軋輥中心線304滾動的至少一個軋輥302。圖6 示出已完成均式熱處理的加熱的環(huán)形金屬坯306的一部分。此外，開口 224 (在圖4和5中 示出)至少部分地限定在加熱的環(huán)形金屬坯306內(nèi)。隨后，熱軋輥302與加熱的環(huán)形金屬坯 306接觸并去除第一部分308，從而留下第二部分或凸緣預(yù)制件310。凸緣預(yù)制件310是未 完成的并且包括接近的凈形狀，即類似于凸緣220的形狀的形狀。凸緣預(yù)制件310包括至 少部分形成的焊接頸部，即焊接頸部預(yù)制件312，其具有大于焊接頸部厚度T1 (在圖5中示 出)的第二、未完成的熱軋焊接頸部厚度T2。因此凸緣預(yù)制件310形成，第一工藝箭頭314 示出凸緣預(yù)制件310轉(zhuǎn)移到冷軋動作?？蛇x地，代替熱軋機構(gòu)300，大致環(huán)形的軋制機構(gòu)用 于形成凸緣預(yù)制件310。圖7是可用于形成凸緣220 (在圖5中示出)的實例性冷軋機構(gòu)320的示意圖。在 該實例性實施例中，冷軋機構(gòu)320是與熱軋機構(gòu)300(在圖6中示出)明顯不同的設(shè)備?？?選地，冷軋動作(如下文進一步的所述)與熱軋機構(gòu)300 —起執(zhí)行。此外，在該實例性實施 例中，冷軋機構(gòu)320包括圍繞軋輥中心線324滾動的至少一個冷軋輥322。凸緣預(yù)制件310 是空氣冷卻的并接收熱處理。隨后，軋輥322與冷卻的凸緣預(yù)制件310 (在圖6中示出)接 觸并去除一部分(未示出)，從而形成未完成的凸緣330。未完成的凸緣330包括比凸緣預(yù) 制件310更類似于凸緣220的形狀的形狀。未完成的凸緣330包括未加工的焊接頸部332， 其具有第三或未完成的冷軋焊接頸部厚度Τ3，其大于焊接頸部厚度T1 (在圖5中示出)并 小于厚度T2 (在圖6中示出)。因此，未完成的凸緣330形成，第二工藝箭頭334示出包括
9未加工的焊接頸部332的未完成的凸緣330轉(zhuǎn)移到加工動作?？蛇x地，代替冷軋機構(gòu)320， 最終的環(huán)形軋制機構(gòu)或最終的熱軋機構(gòu)用于形成未完成的凸緣330。圖8是可用于形成凸緣220 (在圖5中示出)的實例性的部分加工凸緣340的示 意圖。在該實例性實施例中，部分加工凸緣340包括外表面226和內(nèi)表面228。此外，在該 實例性實施例中，部分加工凸緣340包括未完成的焊接頸部342。未完成的焊接頸部342包 括限定焊接頸部厚度T1的外表面242和內(nèi)表面244。此外，在該實例性實施例中，使用如本 文所述地便于從未完成的凸緣330形成部分加工凸緣340并能夠使凸緣220形成的任何加 工動作。因此，部分加工凸緣340形成，第三工藝箭頭344示出包括未完成的焊接頸部342 的部分加工凸緣340轉(zhuǎn)移到最終加工動作。圖9是可從部分加工凸緣340 (在圖8中示出)形成的實例性凸緣220的示意圖。 在該實例性實施例中，便于從部分加工凸緣340形成凸緣220的任何加工動作可用于形成 如本文所述的凸緣220。例如，在該實例性實施例中，焊接坡口 246形成在焊接頸部240上， 緊固件開孔230被限定。圖10是用于裝配塔架102的實例性方法400的流程圖。加熱的環(huán)形金屬坯306定 位402在熱軋機構(gòu)300內(nèi)。至少一個熱軋輥302定位成404與加熱的環(huán)形金屬坯306相接 觸。熱軋機構(gòu)300圍繞加熱的環(huán)形金屬坯306的一部分滾動406。熱軋輥302用于408去 除加熱的環(huán)形金屬坯306的第一部分308，從而在加熱的環(huán)形金屬坯306上至少部分地形成 焊接頸部240。凸緣預(yù)制件310形成410，其具有類似于凸緣220的形狀并用于便于聯(lián)接塔 架102的節(jié)段202，204，206，208和210。凸緣預(yù)制件310定位412在冷軋機構(gòu)320內(nèi)。冷 軋機構(gòu)320的至少一部分圍繞凸緣預(yù)制件310的至少一部分滾動414。凸緣預(yù)制件310的 一部分去除416，從而形成未完成的凸緣330和未加工的焊接頸部332與未完成的焊接頸部 342中的一個。未完成的焊接頸部342被加工418，焊接坡口 246至少部分地形成在未完成 的焊接頸部342上，從而形成完成的焊接頸部240。焊接頸部240焊接420到塔筒211，從 而至少部分地裝配用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機100的塔架102。作為用于在凸緣220上形成焊接頸部240的實例性方法的一部分，加熱的環(huán)形金 屬坯306定位在熱軋機構(gòu)300內(nèi)。此外，至少一個熱軋輥302定位成與加熱的環(huán)形金屬坯 306相接觸。熱軋機構(gòu)300圍繞加熱的環(huán)形金屬坯306的至少一部分滾動。熱軋輥302用 于去除加熱的環(huán)形金屬坯306的第一部分308，從而至少部分地在加熱的環(huán)形金屬坯306上 形成焊接頸部240。凸緣預(yù)制件310形成，其具有類似于凸緣220的形狀并用于便于聯(lián)接塔 架102的節(jié)段202，204，206，208和210。凸緣預(yù)制件310定位在冷軋機構(gòu)320內(nèi)。冷軋機 構(gòu)320圍繞凸緣預(yù)制件310的至少一部分滾動。凸緣預(yù)制件310的一部分去除，從而形成 未完成的凸緣330和未加工的焊接頸部332與未完成的焊接頸部342中的一個。未完成的 焊接頸部342被加工，焊接坡口 246至少部分地形成在未完成的焊接頸部342上，從而形成 完成的焊接頸部240。作為用于制造風(fēng)力渦輪發(fā)電機100的凸緣220的實例性方法的一部分，加熱的環(huán) 形金屬坯306接收均式熱處理。此外，開口至少部分地限定在加熱的環(huán)形金屬坯306內(nèi)。作 為用于制造風(fēng)力渦輪發(fā)電機100的凸緣220的實例性方法的一部分，加熱的環(huán)形金屬坯306 定位在熱軋機構(gòu)300內(nèi)。至少一個熱軋輥302定位成與加熱的環(huán)形金屬坯306相接觸。熱 軋機構(gòu)300圍繞加熱的環(huán)形金屬坯306的至少一部分滾動。熱軋輥302用于去除加熱的環(huán)形金屬坯306的第一部分308，從而至少部分地形成凸緣預(yù)制件310，其具有類似于凸緣220 的形狀并用于便于聯(lián)接塔架102的節(jié)段202，204，206，208和210。凸緣預(yù)制件310定位在 冷軋機構(gòu)320內(nèi)。冷軋機構(gòu)320圍繞凸緣預(yù)制件310的至少一部分滾動。緊固件開孔230 形成在凸緣預(yù)制件310的至少一部分內(nèi)。焊接頸部240至少部分地形成在凸緣預(yù)制件310 上。凸緣預(yù)制件310的一部分被去除，從而形成未完成的凸緣330。上述方法通過制造凸緣和在該凸緣上形成焊接頸部便于風(fēng)力渦輪發(fā)電機的裝配。 具體地，利用如本文所述的熱軋、冷軋和加工技術(shù)在凸緣上形成焊接頸部減少與裝配風(fēng)力 渦輪發(fā)電機的塔架相關(guān)的時間和成本。更具體地，通過利用熱軋和冷軋技術(shù)代替大量的加 工動作去除凸緣的大部分減少在形成焊接頸部方面的勞動和時間。此外，額外益處包括但 不限于，轉(zhuǎn)移凸緣到塔筒的焊接界面遠離緊固件孔和遠離高應(yīng)力區(qū)。該高應(yīng)力區(qū)包括由于 形成凸緣引起的殘余應(yīng)力和由于在塔架裝配期間緊固件孔中的緊固件的插入和扭轉(zhuǎn)引起 的應(yīng)力。此外，這種益處包括但不限于，通過增加凸緣的疲勞損耗的裕度延長塔架的預(yù)期壽 命。用于裝配風(fēng)力渦輪發(fā)電機的方法的實例性實施例在上文詳細地描述。該方法不限 于本文所述的具體實施例，相反，該方法的步驟可與本文所述的其它構(gòu)件和/或步驟獨立 地和分離地利用。例如，該方法也可結(jié)合其它風(fēng)力渦輪發(fā)電機使用，并不限于僅僅與如本文 所述的風(fēng)力渦輪發(fā)電機一起實踐。相反，實例性實施例可與許多其它的風(fēng)力渦輪發(fā)電機應(yīng) 用相結(jié)合地實施和利用。此外，盡管上文所述的方法針對裝配風(fēng)力渦輪塔架，但是這些方法 可用于形成、裝配或構(gòu)造任何支承塔架。本文書面的描述使用實例以公開本發(fā)明，包括最佳方式，以及使任何本領(lǐng)域技術(shù) 人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明 的專利范圍由權(quán)利要求限定，并可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實例。如果其它實例具 有并未不同于權(quán)利要求的字面文字的結(jié)構(gòu)元件，或者如果其它實例包括具有與權(quán)利要求的 字面文字無實質(zhì)差異的等價結(jié)構(gòu)元件，則這類其它實例意圖在本權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種凸緣(220)，其包括焊接頸部(240)，該焊接頸部(240)通過當(dāng)熱軋機構(gòu)(300)圍繞加熱的環(huán)形金屬坯(306)的至少一部分滾動時去除所述加熱的環(huán)形金屬坯的至少一部分而至少部分地形成在所述加熱的環(huán)形金屬坯上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸緣(220)，其特征在于，所述熱軋機構(gòu)(300)的至少一個熱 軋輥(302)定位成與所述加熱的環(huán)形金屬坯(306)相接觸，以去除所述加熱的環(huán)形金屬坯 的至少一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸緣(220)，其特征在于，當(dāng)所述熱軋輥(302)用于去除所 述加熱的環(huán)形金屬坯(306)的一部分時，形成具有類似于所述凸緣的形狀的凸緣預(yù)制件 (310)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的凸緣(220)，其特征在于，當(dāng)所述凸緣預(yù)制件(310)定位在冷 軋機構(gòu)(320)內(nèi)、所述冷軋機構(gòu)圍繞所述凸緣預(yù)制件的至少一部分滾動以及所述凸緣預(yù)制 件的至少一部分通過所述冷軋機構(gòu)去除時，形成未完成的凸緣(330)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的凸緣(220)，其特征在于，當(dāng)去除所述凸緣預(yù)制件(310)的一 部分時，形成未加工的焊接頸部(332)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的凸緣(220)，其特征在于，當(dāng)加工所述未加工的焊接頸部 (332)時，形成未完成的焊接頸部(342)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的凸緣(220)，其特征在于，焊接坡口(246)形成在所述焊接頸 部(332)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于裝配塔架的方法和凸緣。該凸緣(220)包括焊接頸部(240)，該焊接頸部(240)通過當(dāng)熱軋機構(gòu)(300)圍繞加熱的環(huán)形金屬坯的至少一部分滾動時去除加熱的環(huán)形金屬坯的至少一部分而至少部分地形成在加熱的環(huán)形金屬坯(306)上。
文檔編號B21B1/08GK101934435SQ201010226980
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者S·薩蒂安 申請人:通用電氣公司