專利名稱：風(fēng)力渦輪塔用的成套組合件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高度可在預(yù)定最小值和最大值之間的范圍內(nèi)變化的塔用成套組合件，特別是涉及一種風(fēng)力渦輪塔用的成套組合件。
背景技術(shù)：
風(fēng)力渦輪塔是風(fēng)力發(fā)電廠中最花錢的部件之一。通常，這些塔是用通過突緣互相連接的鋼管或預(yù)應(yīng)力混凝土管制成。還知道可用網(wǎng)格結(jié)構(gòu)來制風(fēng)力渦輪塔。但用管段制成的塔優(yōu)于網(wǎng)格塔，因為較易制造和裝配。另外，隨著高度的增加，網(wǎng)格塔需要較大的立足場地。
通常，風(fēng)力渦輪塔包括數(shù)個塔段。這種塔需按不同的高度設(shè)計。這樣就所需工程而言較為費錢。
因此需要有這樣一套具有數(shù)個塔段的塔，利用這些塔段，高度可在一個最小值和一個最大值之間變化的塔可較容易地被裝配起來，不需重新設(shè)計所需的靜力結(jié)構(gòu)。
發(fā)明概述本發(fā)明為高度在一最小值和一最大值之間的塔，特別是風(fēng)力渦輪用的塔提供的成套組合件包括-第一圓錐塔段，該塔段為一具有預(yù)定長度的鋼管，-第二圓錐塔段，該塔段為一具有預(yù)定長度的鋼管，及-第一圓筒塔段，該塔段為一鋼管，其長度在一預(yù)定的最小值和最大值之間，其中第一圓筒塔段的長度可被這樣制定使它適合該塔在其最小高度和其最大高度之間的所需高度，最小高度為第一和第二圓錐塔段的預(yù)定長度與第一圓筒塔段的最小長度之和，而最大高度為第一和第二圓錐塔段的預(yù)定長度與第一圓筒塔段的最大長度之和。
按照本發(fā)明，成套組合件包括兩個各有預(yù)定固定長度的圓錐塔段。另外，在按照本發(fā)明的成套組合件中包括至少一個圓筒塔段(以下被稱為第一圓筒塔段)。根據(jù)需要可使這個第一圓筒塔段的長度適合塔的高度。第一圓筒塔段的長度在一預(yù)定的最小長度和最大長度之間。變動第一圓筒塔段的長度便可使塔高適合所需值。
按照本發(fā)明，取決于塔高，第一圓筒塔段可包括一個門孔。
使用按照本發(fā)明的成套組合件，如果要建一個比以前限定的最大高度還要高的塔時，那么可以使用第二圓筒塔段，該塔段如同第一和第二圓錐塔段以及第一圓筒塔段那樣，也是一個鋼管。第二圓筒塔段的鋼管包括一個門孔并具有一定長度。將第二圓筒塔段包括在按照本發(fā)明的成套組合件內(nèi)，憑藉其長度便可使塔的最大高度增加。
第二圓筒塔段的長度最好能在一個最小長度和一個最大長度之間的范圍內(nèi)選取。
按照本發(fā)明除了第一和第二圓錐塔段及第一圓筒塔段外，還可能再添加一個由預(yù)應(yīng)力或其他方法增強的混凝土制成的塔段。這個添加塔段可具有固定長度或在其長度方向可變的尺寸。設(shè)有連接元件可用來使第一圓筒塔段與這添加塔段連接。
按照本發(fā)明一個較優(yōu)的實施例，通常的作法是第一和第二圓錐塔段各有一個向其小端，即在塔的安裝狀態(tài)下向其上端遞減的壁厚。而第一圓筒塔段通常在其整個長度上有一基本恒定的壁厚。第二圓筒塔段如果有的話，也是如此。
用作按照本發(fā)明的成套組合件中一個部件的塔段是一個能夠用突緣或類似的機械連接設(shè)施連接到鄰近塔元件上的塔元件。另外本發(fā)明的塔段基本上為管狀。
第一和第二圓錐塔段的固定長度以及圓筒塔段的最大長度應(yīng)被這樣選擇使它們在這樣長的條件下仍能用正常的運送設(shè)施如載重汽車或類似物從制造工場運送到要建塔的位置。
本文所描述的圓錐塔段意為具有至少一個圓錐部分的塔段。因此這種意義的圓錐塔段可以具有一個或多個圓柱部分、數(shù)個圓錐角不同的圓錐部分(包括倒圓錐角)、球形部分、橫截面為環(huán)形、橢圓形的部分以及這些部分的組合。而圓筒塔段可具有非圓形的橫截面，例如方形或長方形橫截面。這樣，圓筒形這個術(shù)語應(yīng)從數(shù)學(xué)意義上予以理解，即圓筒壁是由一條直線沿著一個封閉的環(huán)移動而形成的封閉的壁。圓筒塔段的橫截面還可在圓筒塔段的整個長度上變化。因此，圓錐形和圓筒形都必須分別被理解為只是基本上為圓錐形和基本上為圓筒形。
附圖簡述本發(fā)明在上面指出的某些內(nèi)容和其他一些更詳細(xì)的內(nèi)容將在下面的說明中描述并在附圖中部分闡明。在附圖中，遍及各圖都使用相同的標(biāo)號來指出本發(fā)明中相同的或相當(dāng)?shù)募?xì)節(jié)。


圖1為按照本發(fā)明的成套中各個單獨塔段的視圖，利用這些塔段可裝配成高度不同的風(fēng)力渦輪用的塔，及圖2至5為風(fēng)力渦輪的視圖，這些渦輪具有用本發(fā)明的成套組合件制成的高度不同的塔。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例說明圖1為按照本發(fā)明的成套不同的塔段的側(cè)視圖。如圖所示，該成套包括一個由鋼管制成、具有預(yù)定長度l1的圓錐形的第一塔段10，和一個由鋼管制成、具有比l1小的預(yù)定長度l2的圓錐形的第二塔段12。這兩個塔段的壁厚都具有向一端傾斜的斜度，在裝配時，這個塔段的小端都被放在上面，而且第一塔段在其下端的直徑等于第二塔段在其上端的直徑。
該創(chuàng)新成套的第三塔段14為一圓筒形鋼管，其長度l3可以變化。最后，該創(chuàng)新成套還包括一個第四塔段16，該塔段亦由圓筒形鋼管構(gòu)成并在其上制有一個門孔18。而且這個第四塔段的長度l4亦可變化。
如圖2到4所示，使用上述四個塔段可以建成三種高度不同的塔。從最小一個高度算起，這三個風(fēng)力渦輪的輪轂高度或塔高的變化可達(dá)50％。分別說明如下。圖2中的風(fēng)力渦輪的塔20包括兩個圓錐塔段10和12及設(shè)有門孔18的塔段16。塔段10被布置在塔段12之上，而塔段12又有塔段16布置在其下。整個塔支承在塔基22上。
與上述布置不同，圖3中的風(fēng)力渦輪的塔20′在圓錐形的第二塔段12和設(shè)有門孔的第四塔段16之間增添了一個第三塔段14。塔段16也可作為塔段14的一個整體部分提供而將門孔18在第三塔段14上制出。
圖4中的風(fēng)力渦輪的塔20″也是由上述四個塔段10、12、14、16構(gòu)成，只是與圖3中的風(fēng)力渦輪的塔20′相比，塔段14和16具有不同的長度。
使用由鋼筋混凝土制成的第五塔段24(見圖1)，能與兩個圓錐塔段10和12及圓筒形的第三塔段14組合，進一步提高風(fēng)力渦輪塔的高度。第五塔段24的長度l5也是可變的。由預(yù)應(yīng)力混凝土制成、作為塔底提供的第五塔段24具有非常的抗彎曲能力，因此由這個塔段及第二和第三塔段裝配而成的塔可保持在許可的固有頻率之內(nèi)。該預(yù)應(yīng)力混凝土塔段24設(shè)有一個門孔26。
圖5示出的風(fēng)力渦輪具有一個由第一、第二、第三和第五塔段裝配而成的塔20。塔20另外包括一個連接段28(參閱圖1)，其作用為在第三鋼管塔段14和預(yù)應(yīng)力混凝土塔段24之間充當(dāng)適配器。
在上述能在很大程度上確定有關(guān)塔總體高度的成套五個塔段的基礎(chǔ)上能夠構(gòu)造成高度從60m到100m的塔。圓錐形的第一和第二塔段10和12的長度例如可分別為30m和25m，圓筒形的第三塔段的最大長度可為18.5m。設(shè)有門孔的第四塔段的長度可在3.8m和8.8m之間，而第五(預(yù)應(yīng)力混凝土)塔段的長度可為22m。其中第三塔段和第五塔段的長度能由制造商變化。在這范圍內(nèi)可以看到這些塔段仍能用平底載重車或類似車輛運輸。這樣，一般地說，根據(jù)各該所需的塔高，第三、第四并且如果需要還有第五塔段的長度應(yīng)能由制造商調(diào)節(jié)。
按照本發(fā)明的成套組合件可作為完全能制成標(biāo)準(zhǔn)組件的系統(tǒng)提供，這時須滿足下列限制條件為了具備模件性(制成標(biāo)準(zhǔn)組件的可能性)，第三和第四塔段須是圓筒形的；可被裝配的最小的塔在其下端的直徑可選擇為4.3m以便運輸。
門孔18被設(shè)置在第四塔段16上。這樣，在第四塔段16以上的塔段在選擇鈑金的厚度時就可根據(jù)靜力和動力判據(jù)予以優(yōu)化而可不管在局部由于安裝門需要較大的厚度。
上述完全能制成標(biāo)準(zhǔn)組件的系統(tǒng)具有下列優(yōu)點由于在轉(zhuǎn)變到鄰近較小的壁厚時并無任何限制，因此門區(qū)域內(nèi)的壁厚實際上可根據(jù)需要而定。這樣，一個較大的門就可另行計劃，從而可保留將變壓器設(shè)置在塔內(nèi)而不設(shè)置在變壓器小棚內(nèi)的選擇權(quán)。
所有塔都可使用相同的基礎(chǔ)部。
可以不需采用昂貴的混凝土塔基。
塔高到約85m時(在本例中)，該塔可全部用鋼管制成。在此高度以上的較高的塔可采用混合結(jié)構(gòu)，將上部塔段(第一、第二和第三塔段)制成鋼管塔段，而將下部塔段(第五塔段)制成預(yù)應(yīng)力的混凝土塔段。這種設(shè)計可以制成高達(dá)100m的塔。
對于不同的塔高，總是可以用到長度能部分適應(yīng)的統(tǒng)一的塔段。這對裝配、處置和維護都是有利的。
鋼管塔段可與預(yù)應(yīng)力的混凝土塔段組合使這樣建成的塔能保持在其許可的固有頻率的范圍之內(nèi)。
由于采用圓筒形的鋼管塔段，因此能用少量費用來實現(xiàn)可變的塔高而可不需改變連接用的突緣。
設(shè)有門孔的塔段較易實現(xiàn)，可以避免出現(xiàn)生硬的壁厚轉(zhuǎn)變區(qū)域。
由于各個塔段的構(gòu)造合適，所以建成的塔能夠勝任，在只有一部分塔段受到例如由風(fēng)引起的極高應(yīng)力時也能適應(yīng)。就這一點而言，高度較低的塔在構(gòu)造上一般具有較大的儲備。
雖然本發(fā)明已就具體的實施例描述并闡明，但并不要把本發(fā)明限于這些說明的實施例。業(yè)內(nèi)行家當(dāng)會認(rèn)識到在不背離由下列權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的實際范圍的情況下可作出各種變化和修改。因此要將凡落在所附權(quán)利要求書和其等同物范圍內(nèi)的所有這些變化和修改包括在本發(fā)明內(nèi)。
權(quán)利要求
1.高度范圍在一最小值和最大值之間的塔，特別是風(fēng)力渦輪塔所用的成套組合件包括-第一圓錐塔段(10)，該塔段為一具有預(yù)定長度(l1)的鋼管，-第二圓錐塔段(12)，該塔段為一具有預(yù)定長度(l2)的鋼管，及-第一圓筒塔段(14)，該塔段為一鋼管，其長度在一預(yù)定的最小值和最大值之間，其中第一圓筒塔段(25)的長度可適合于該塔在其最小高度和其最大高度之間的所需高度，該最小高度為第一和第二圓錐塔段(10、12)的預(yù)定長度(l1、l2)與第一圓筒塔段(14)的最小長度之和，其最大高度為第一和第二圓錐塔段(10、12)的預(yù)定長度(l1、l2)與第一圓筒塔段(14)的最大長度之和。
2.權(quán)利要求1的成套組合件，其特征在于第一圓筒塔段(14)包括一個門孔(18)。
3.權(quán)利要求1的成套組合件，其特征在于還包括一個第二圓筒塔段(15)，該塔段為一鋼管，包括一個門孔并具有一定長度，其中該塔的最小高度為第一和第二圓錐塔段(10、12)的預(yù)定長度(l1、l2)、第一圓筒塔段(14)的最小長度與第二圓筒塔段(16)的長度之和，其中該塔的最大高度為第一和第二圓錐塔段(10、12)的預(yù)定長度(l1、l2)、第一圓筒塔段(14)的最大長度與第二圓筒塔段(16)的長度之和。
4.權(quán)利要求3的成套組合件，其特征在于第二圓筒塔段(16)的長度可在一個預(yù)定的最小值和最大值之間選用，其中該塔的最小長度為第一和第二圓錐塔段(10、12)的預(yù)定長度(l1、l2)及第一和第二圓筒塔段(14、16)的最小長度之和，其中該塔的最大長度為第一和第二圓錐塔段(10、12)的預(yù)定長度(l1、l2)及第一和第二圓筒塔段(14、16)的最大長度之和。
5.權(quán)利要求1的成套組合件，其特征在于，包括另外一個有一門孔(26)并有一長度的增強混凝土的另一塔段(24)，和一個用于使第一圓筒塔段(14)和另一混凝土塔段(24)連接的并有一長度的連接元件(28)，其中該塔的最小高度為第一和第二圓錐塔段(10、12)的預(yù)定長度(l1、l2)、第一圓筒塔段(14)的最小長度及另一混凝土塔段(24)和連接元件(28)的長度之和，并其中該塔的最大高度為第一和第二圓錐塔段(10、12)的預(yù)定長度(l1、l2)、第一圓筒塔段(14)的最大長度及另一混凝土塔段(24)和連接元件(28)的長度之和。
6.權(quán)利要求5的成套組合件，其特征在于混凝土塔段(24)的長度可在一個預(yù)定的最小值和最大值之間選用，其中該塔的最小高度為第一和第二圓錐塔段(10、12)的預(yù)定長度(l1、l2)、第一圓筒塔段(14)的最小長度和另一混凝土塔段(24)的最小長度及連接元件(28)的長度之和，其中該塔的最大高度為第一和第二圓錐塔段(10、12)的預(yù)定長度(l1、l2)、第一圓筒塔段(14)的最大長度和另一混凝土塔段(24)的最大長度及連接元件(28)的長度之和。
7.權(quán)利要求1至6中任一項的成套組合件，其特征在于另一混凝土塔段(24)具有圓錐形構(gòu)形。
8.權(quán)利要求1至7中任一項的成套組合件，其特征在于第一和第二圓錐塔段(10、12)在該塔的安裝狀態(tài)下分別具有向其上端遞減的壁厚。
9.權(quán)利要求1至8中任一項的成套組合件，其特征在于第一圓筒塔段(14)，若有的話，及/或第二圓筒塔段(16)，在其長度上各有一基本不變的壁厚。
全文摘要
高度在一最小值和最大值之間的塔，特別是風(fēng)力渦輪塔所用的成套組合件包括分別由具有預(yù)定長度(l
文檔編號F03D11/00GK1688809SQ03823608
公開日2005年10月26日 申請日期2003年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月1日
發(fā)明者M·賽德爾, M·馮穆蒂烏斯, U·烏普赫斯 申請人:通用電氣公司