專利名稱：用于風(fēng)輪機(jī)的塔、在風(fēng)輪機(jī)的塔中使用的預(yù)制金屬壁部分以及構(gòu)建風(fēng)輪機(jī)的塔的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)輪機(jī)的塔，其具有一個外側(cè)面和一個內(nèi)側(cè)面，該塔至少部分地由預(yù)制金屬壁部分構(gòu)成。本發(fā)明還涉及在風(fēng)輪機(jī)的塔中使用的預(yù)制金屬壁部分。本發(fā)明進(jìn)一步涉及構(gòu)建風(fēng)輪機(jī)的塔的方法，該塔具有一個外側(cè)面和一個內(nèi)側(cè)面，且其中該塔至少部分地由預(yù)制金屬壁部分構(gòu)成。
背景技術(shù)：
風(fēng)輪機(jī)市場的一個目前的趨勢是通過增加塔高來增加風(fēng)輪機(jī)的動能。較大的風(fēng)輪機(jī)意味著尺寸、重量以及作用于風(fēng)輪機(jī)塔的載荷的增加。這需要塔更加堅固和堅硬，并且因此導(dǎo)致更大的塔尺寸。
用于2兆瓦(MW)以及更大的風(fēng)輪機(jī)的傳統(tǒng)的管狀鋼塔需要非常大的塔尺寸和/或大的壁厚，用以承載作用于風(fēng)輪機(jī)上的大的靜載荷和疲勞載荷。通常是通過將彎曲的板焊接在一起而制成的金屬板來預(yù)制一些通常稱為“罐”的塔分段，并且將這些分段運(yùn)輸?shù)剿⒈回Q起的地點(diǎn)，從而由塔分段構(gòu)建這些大的塔。這些分段或罐通過螺栓連接到塔的地基上且使用需要大量大螺栓的彎曲的L形法蘭彼此連接。風(fēng)輪機(jī)的增加的動能還需要法蘭制造得精度很高以便于更加平坦。對于陸地運(yùn)輸，塔分段的直徑是主要限制?？紤]到跨線橋等情況的限制，大約4.3米的直徑是運(yùn)輸?shù)酱蟛糠值胤降耐ǔ５纳舷?，并且分段的重量也帶來了限制?br> 在使用中，通過回轉(zhuǎn)葉輪組件施加于塔頂部的力決定了載荷，也就是在所有大體水平法蘭連接和焊縫處的彎矩。極限強(qiáng)度由螺栓的屈服強(qiáng)度以及管形金屬壁的抗彎強(qiáng)度決定。對于疲勞強(qiáng)度，焊縫是至關(guān)重要的。在工作期間，檢查焊縫的質(zhì)量是很困難的。而且現(xiàn)場維修也是難以實施的。
除了強(qiáng)度以外，塔的動態(tài)特性也是另一個決定因素。如果塔在其自然共鳴頻率上操作，那么葉輪將嚴(yán)重受損。
已經(jīng)知道通過增加金屬板的厚度和/或塔的直徑來增加風(fēng)輪機(jī)的自然頻率和/或強(qiáng)度和/或硬度。然而，由于塔分段的尺寸和重量而帶來的運(yùn)輸問題使得這個方案難以實現(xiàn)。而且條格塔也已經(jīng)用于增加風(fēng)輪機(jī)塔的硬度。然而，條格塔需要非常多(＞2000)的單獨(dú)的分段，需要相當(dāng)多的維護(hù)費(fèi)用，并且視覺上相當(dāng)沒有吸引力。而且，這種塔的動力性能不適于大的塔。支索塔也已經(jīng)用于風(fēng)輪機(jī)。這些塔在塔高的大約一半處通過鋼索牽引。顯然，這帶來了設(shè)計問題，因為鋼索不應(yīng)該同風(fēng)輪機(jī)的轉(zhuǎn)動體接觸。而且，鋼索的地基以及鋼索本身(直徑大約100毫米)的成本很高。而且鋼索還需要具有高的疲勞強(qiáng)度。
已經(jīng)提出了一種混合塔，比如具有混凝土壁的塔，在塔的內(nèi)鋼殼和外鋼殼之間澆注混凝土壁。問題在于澆注以后壁的質(zhì)量的保證。當(dāng)使用預(yù)制混凝土件來構(gòu)建用于風(fēng)輪機(jī)的塔的時候，就需要張力裝置來保持混凝土壁處于壓力下。而且，混凝土塔也不是經(jīng)濟(jì)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于風(fēng)輪機(jī)的具有高硬度的塔。本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于風(fēng)輪機(jī)的塔，其具有足夠的強(qiáng)度，使得在塔頂部能夠應(yīng)用高能量發(fā)電機(jī)。本發(fā)明的再一個目的是提供一種用于風(fēng)輪機(jī)的塔，其不引起前面提到的運(yùn)輸問題，即使是非常大的塔和/或具有寬的底部的塔。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，這些目的的一個或多個可以通過用于風(fēng)輪機(jī)的塔來實現(xiàn)，其中，所述塔具有一個外側(cè)面和一個內(nèi)側(cè)面，其中，所述塔至少部分地由預(yù)制金屬壁部分構(gòu)成，其中每個壁部分包括一個大體上四邊形部分，四邊形部分具有在所述塔的所述外部的方向上的一個面向外的表面以及在所述塔的所述內(nèi)部的方向上的一個面向內(nèi)的表面，所述四邊形部分具有一個頂邊緣、一個底邊緣、一個第一側(cè)邊緣以及一個第二側(cè)邊緣，其中所述第一側(cè)邊緣具有沿著所述第一側(cè)邊緣的至少部分長度的一個第一凸緣，其中第二側(cè)邊緣具有沿著第二側(cè)邊緣的至少部分長度的一個第二凸緣。通過使用根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制金屬壁部分，結(jié)構(gòu)的硬度通過所述預(yù)制金屬壁部分的用作肋的凸緣的存在而增強(qiáng)。通過使用預(yù)制金屬壁部分，不再需要完成的塔分段的運(yùn)輸，因此解決了運(yùn)輸問題。預(yù)制金屬壁部分可以通過像卡車那樣的常規(guī)運(yùn)輸裝置來容易地運(yùn)輸。而且，通過使用預(yù)制部分，塔在地基的尺寸不再受限于運(yùn)輸限制并且可以使用更寬的底部。還允許更高的塔結(jié)構(gòu)，因為底部的尺寸不再是問題。更寬的底部導(dǎo)致作用于地基上的局部壓力的降低，因此能夠使用更簡單的地基。更寬的底部還提高了塔的硬度，藉此使得能夠在塔頂部使用更大動能的發(fā)電機(jī)。在本發(fā)明的一個實施例中，塔主要由預(yù)制金屬壁部分構(gòu)成。根據(jù)這個實施例的所述塔依賴預(yù)制金屬壁部分作為載荷承載件，并且容易與混凝土塔區(qū)分，在混凝土塔中，一個壁部分用作將混凝土澆注于其中的模子，其中在固化以后混凝土用作主要載荷承載材料。應(yīng)該注意到，根據(jù)本發(fā)明的塔在預(yù)制金屬壁部分的位置沒有用作載荷承載材料的混凝土。還應(yīng)該注意到，有可能在混凝土地基或底部的上面構(gòu)建根據(jù)本發(fā)明的塔，其中混凝土底部向上延伸，所述底部形成所述塔的下部，并且根據(jù)本發(fā)明的塔形成所述塔的上部。
在本發(fā)明的一個實施例中，預(yù)制金屬壁部分的第一凸緣和第二凸緣向著塔的內(nèi)側(cè)延伸。這使得能夠生成塔，在所述塔中，由相鄰?fù)咕壭纬傻睦咴O(shè)置在塔的內(nèi)側(cè)，從而得到平滑的外部。平滑的外部導(dǎo)致作用在塔上的風(fēng)力的沖擊減少，并且平滑的外部在視覺上相當(dāng)有吸引力。
在本發(fā)明的一個實施例中，預(yù)制金屬壁部分具有一個高度和一個寬度，至少兩個預(yù)制金屬壁部分的高度大約比底邊緣的寬度大2.5倍，優(yōu)選地是大5倍，更優(yōu)選地是大10倍。應(yīng)該注意到，預(yù)制金屬壁部分的高度應(yīng)該理解為當(dāng)呈現(xiàn)在塔中的時候預(yù)制金屬壁部分的底邊緣和頂邊緣之間的距離。應(yīng)該理解，所述長度方向是在塔的高度方向上限定的。這意味著，塔包括高度相當(dāng)大于寬度的預(yù)制金屬壁部分，因此產(chǎn)生了頹制金屬壁部分的大體四邊形部分的長側(cè)邊緣，并且藉此使得長凸緣至少部分地位于其側(cè)邊緣上。這些長凸緣使得塔能夠具有大的加固能力。
在本發(fā)明的一個實施例中，預(yù)制金屬壁部分的所述第一凸緣通過緊固裝置與相鄰的第一預(yù)制金屬壁部分的所述第二凸緣相連。所述凸緣現(xiàn)在被固定連接，藉此增加了加固潛能，因為肋厚度加倍。緊固裝置包括例如焊接或鉚釘。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，緊固裝置包括螺母和螺栓。這使得兩個相鄰面板的第一和第二凸緣彼此快速緊固。插入螺栓所需的孔可以已經(jīng)呈現(xiàn)在預(yù)制金屬壁部分中或者可以在現(xiàn)場鉆孔，這時相鄰面板之間的連接已經(jīng)建立。螺母和螺栓的使用也使得能夠臨時松開連接，例如將預(yù)制金屬壁部分從結(jié)構(gòu)中移開，或者替換一個預(yù)制金屬壁部分。而且還允許容易地現(xiàn)場和/或非現(xiàn)場檢查。
在本發(fā)明的一個實施例中，預(yù)制金屬壁部分的大體的四邊形部分優(yōu)選為直角的或梯形的，其中所述第一側(cè)邊緣的長度大約等于第二側(cè)邊緣的長度，其中底邊緣比頂邊緣長。在構(gòu)建大體圓柱形塔的時候，就需要使用直角的預(yù)制金屬壁部分，在構(gòu)建圓錐塔的時候，就需要梯形預(yù)制金屬壁部分。圓錐塔使得能夠用大的底部構(gòu)建塔并且隨著塔高的增加變細(xì)。錐形可以含蓋塔的整個高度或者含蓋塔的部分高度。后者也可以通過使用預(yù)制金屬壁部分來獲得以形成大體的圓柱形塔分段并且使用預(yù)制金屬壁部分來形成大體的圓錐塔分段并將這些塔分段結(jié)合成一個塔來實現(xiàn)。
彎扭的預(yù)制金屬壁部分可以使用在風(fēng)輪機(jī)的錐形漸縮塔或塔分段的上水平面上，其中下水平面由具有大體扁平的四邊形部分的預(yù)制金屬壁部分制成，因此減少了一個完整環(huán)所需的預(yù)制金屬壁部分的數(shù)量。在一個給定的上水平環(huán)中的大體四邊形部分中具有一個彎扭的預(yù)制金屬壁部分將連接兩個預(yù)制金屬壁部分，這兩個預(yù)制金屬壁部分在緊鄰上水平環(huán)的下面的環(huán)中具有大體扁平的四邊形部分。在彎扭的預(yù)制金屬壁部分包含多個彎扭的情況下，它可以連接相應(yīng)數(shù)量的具有大體扁平的四邊形部分的預(yù)制金屬壁部分。應(yīng)該清楚，在下水平面上的彎扭的預(yù)制金屬壁部分也可以同在上水平面上的彎扭的預(yù)制金屬壁部分結(jié)合。
在本發(fā)明的一個實施例中，塔具有一個大體環(huán)形的，優(yōu)選為大體圓形的水平橫截面。如果多邊形水平橫截面具有大量的小平面，比如五邊形或六邊形，那么也可以獲得大體環(huán)形的水平橫截面。
在本發(fā)明的一個實施例中，預(yù)制金屬壁部分的大體四邊形的部分是彎曲的，其曲率與預(yù)制金屬壁部分位置處的塔的曲率相應(yīng)。這允許以平滑曲線構(gòu)建塔結(jié)構(gòu)，并且當(dāng)?shù)谝缓偷诙咕壪蛑?nèi)側(cè)延伸的時候，塔的外部將是平滑的。在本發(fā)明的另一個實施例中，第一預(yù)制金屬壁部分的四邊形部分是大體扁平的。使用大體扁平的四邊形部分的優(yōu)勢在于，在四邊形部分中不需要局部依賴曲率，因此更容易制造。在預(yù)制金屬壁部分的運(yùn)輸過程中也更方便。這種預(yù)制金屬壁部分的應(yīng)用使得塔的外部呈多邊形。在另一個實施例中，大體扁平的四邊形預(yù)制金屬壁部分還包括大體在預(yù)制金屬壁部分的底邊緣和頂邊緣之間的方向上的至少一個彎扭。所述彎扭因此在塔的高度方向上延伸。通過所述彎扭，獲得了預(yù)制金屬壁部分的更高的彎曲硬度。還增加了多邊形的小平面的數(shù)量，藉此獲得了較平滑的塔外部。
本發(fā)明還體現(xiàn)在如前面描述的用于風(fēng)輪機(jī)的塔中，其中所述第一凸緣具有沿著至少所述第一凸緣的部分長度的一個另外的第一凸緣和/或所述第二凸緣具有沿著至少所述第二凸緣的部分長度的一個另外的第二凸緣。這是有優(yōu)勢的，例如用于進(jìn)一步增加塔的加固效果，尤其是當(dāng)?shù)谝缓偷诙咕壎季哂辛硗獾耐咕壍臅r候，其中帶有對應(yīng)的另外凸緣的所述第一凸緣優(yōu)選地大體形成L形，和/或其中帶有對應(yīng)的另外凸緣的所述第二凸緣優(yōu)選地大體形成L形。為了這個應(yīng)用，在所述第一和/或第二凸緣上的這些另外的凸緣可以被用于將物體連接于其上，比如樓梯或者內(nèi)部地板。
本發(fā)明還體現(xiàn)在如前面描述的用于風(fēng)輪機(jī)的塔中，其中所述第一和/或第二凸緣至少部分地向著預(yù)制金屬壁部分的大體四邊形部分的面向內(nèi)的表面折回，藉此使所述凸緣的厚度有效加倍。這種厚度凸緣的加倍引起所述結(jié)構(gòu)的另外的加固。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講應(yīng)該清楚，所述凸緣也可以被折回兩次或多次以起到加固效果。
在本發(fā)明的一個實施例中，預(yù)制金屬壁部分是鋼部件，優(yōu)選是高強(qiáng)度鋼部件，比如具有大約355兆帕(MPa)或更高的屈服強(qiáng)度。這種鋼的使用使得預(yù)制金屬壁部分能具有較小的厚度，這減少了塔的重量。高強(qiáng)度鋼預(yù)制金屬壁部分的使用能進(jìn)一步減少塔的重量。結(jié)果，塔的地基可以更有效地構(gòu)建。
在本發(fā)明的一個實施例中，第一預(yù)制金屬壁部分的第一凸緣通過緊固裝置垂直交錯地與相鄰的第二預(yù)制金屬壁部分的第二凸緣相連。通過兩個相鄰預(yù)制金屬壁部分的凸緣的延伸結(jié)合(stretching bond)型的連接而對預(yù)制金屬壁部分的應(yīng)用也需要在至少塔或塔分段的第一和最后環(huán)中應(yīng)用不同長度的預(yù)制金屬壁部分。這種交錯連接的應(yīng)用與通過由非交錯連接的預(yù)制金屬壁部分連接成環(huán)而構(gòu)建的塔相比具有的優(yōu)勢在于，力通過塔結(jié)構(gòu)被引導(dǎo)，而不必通過連接了前面提到的環(huán)的水平凸緣而被引導(dǎo)。在交錯連接的預(yù)制金屬壁部分之間的邊緣處的重疊是在1∶2到1∶4之間，優(yōu)選是大約1∶3，這意味著相鄰的預(yù)制金屬壁部分的各個側(cè)邊緣的大約1/2到3/4，優(yōu)選是大約2/3重疊。
在本發(fā)明的另一個實施例中，塔的圓周由n個相鄰設(shè)置的預(yù)制金屬壁部分構(gòu)成，其中第一凸緣和第二凸緣之間的角度是360/n。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，如上面描述的用于風(fēng)輪機(jī)塔的預(yù)制金屬壁部分的特征在于，所述預(yù)制金屬壁部分包括具有一個面向外的表面和一個面向內(nèi)的表面的一個大體四邊形的部分，所述四邊形部分具有一個頂邊緣、一個底邊緣、一個第一側(cè)邊緣以及一個第二側(cè)邊緣，其中所述第一側(cè)邊緣具有沿著所述第一側(cè)邊緣的至少部分長度的一個第一凸緣，其中第二側(cè)邊緣具有沿著第二側(cè)邊緣的至少部分長度的一個第二凸緣。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種構(gòu)建如上面描述的用于風(fēng)輪機(jī)的塔的方法，其中所述塔至少部分地由上面描述的預(yù)制金屬壁部分構(gòu)成。
當(dāng)構(gòu)建根據(jù)本發(fā)明的塔的時候，在構(gòu)建塔的現(xiàn)場不需要高能力起重機(jī)來將塔分段提升到彼此頂部。相對小的建筑起重機(jī)就足以每次提升一個預(yù)制金屬壁部分，除非塔的最后完工塔分段由預(yù)制金屬壁部分建成，它們?nèi)缓蟊惶嵘降鼗蛘咭呀?jīng)存在的塔分段上。這種情況下需要更大能力的起重機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的塔中沒有水平焊縫，這消除了已知的疲勞斷裂源，藉此例如通過允許使用較薄的標(biāo)準(zhǔn)金屬板而允許減少設(shè)計限制。第一預(yù)制金屬壁部分的底邊緣與第一預(yù)制金屬壁部分正下方的預(yù)制金屬壁部分的頂邊緣相接觸的位置可以使用密封裝置來密封，例如密封劑。這防止了外部大氣進(jìn)入塔結(jié)構(gòu)內(nèi)并防止腐蝕。如果期望，那么預(yù)制金屬壁部分的所述第一凸緣與相鄰預(yù)制金屬壁部分的所述第二凸緣相連的位置也可以使用密封裝置來密封，比如密封劑。
在本發(fā)明的一個實施例中，所述塔具有加固裝置，比如一個或多個優(yōu)選為大體水平的加固環(huán)。這些加固裝置優(yōu)選地是在塔的內(nèi)部設(shè)置，以吸收施加到塔上的水平的力。這些加固裝置可以設(shè)置在塔的不同高度上。預(yù)制金屬壁部分與所述環(huán)相連，藉此實現(xiàn)對塔硬度的增加。另外的連接柱也可以用來將預(yù)制金屬壁部分與所述環(huán)相連。所述加固裝置也可以由內(nèi)部地板形成，或者像沿著塔內(nèi)圓周的加固環(huán)那樣的加固裝置可以設(shè)置在用于內(nèi)部地板的底部上。加固裝置還有助于塔的整個圓周上的力和載荷的均勻分段。
預(yù)制金屬壁部分可以通過已知技術(shù)由例如熱軋金屬制造。熱軋金屬可以是板材或者卷材。這種材料在選擇性校準(zhǔn)以后可以被切割成預(yù)期的尺寸和形狀，并且所述凸緣可以使用傳統(tǒng)壓彎技術(shù)形成于預(yù)制金屬壁部分的大體四邊形部分的邊緣上。預(yù)制金屬壁部分的大體四邊形部分或者彎扭的選擇性曲率可以同樣被容易地形成。預(yù)制金屬壁部分可以在用于塔之前被涂敷層，例如用鋅和/或有機(jī)物涂層，以延長使用壽命并減少維護(hù)。
預(yù)制金屬壁部分也可以包括另外內(nèi)置功能，比如地板，用以進(jìn)入塔的內(nèi)部。像樓梯和地板那樣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以容易地安裝。


本發(fā)明將通過后面的非限制性附圖和例子來進(jìn)一步解釋。
圖中圖1示意性表示了風(fēng)輪機(jī)；圖2示意性表示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于風(fēng)輪機(jī)的塔(不是按比例)；圖3示意性表示了根據(jù)本發(fā)明的用于風(fēng)輪機(jī)的塔(不是按比例)；圖4示意性表示了根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制金屬壁部分(不是按比例)；圖5是用于風(fēng)輪機(jī)的塔的第一環(huán)的示意性橫截面并示意性地突出了螺栓連接；圖6示意性表示了L形凸緣；圖7示意性表示了加固環(huán)的位置處的塔結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
圖1中示意性地示出了風(fēng)輪機(jī)1。風(fēng)輪機(jī)1包括一個發(fā)電機(jī)2、一個轉(zhuǎn)動體3以及一個塔4，發(fā)電機(jī)和轉(zhuǎn)動體的結(jié)合安裝在這個塔上。塔4具有形成塔4的外部的一個外表面以及形成塔的內(nèi)部的一個內(nèi)表面。塔由四個塔分段4a-4d組成。風(fēng)輪機(jī)設(shè)置在地基19上。
在圖2中，示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于風(fēng)輪機(jī)的塔4。塔分段4a、4b、4c、4d安裝在彼此頂部。這些塔分段不在現(xiàn)場制造，并且通過水平法蘭和大的螺栓螺母來連接。這些法蘭由塔分段之間的粗的水平線表示。塔分段由彎曲板制成，它們被水平和垂直地焊接在一起。這些由虛線表示的焊縫已知是疲勞斷裂的一個可能的來源，尤其是水平焊縫。對于一個大約80米高的塔，通常使用的底部大約4.3米，頂部直徑大約2.3米。底部的尺寸受到運(yùn)輸局限的限制。
在圖3a中，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個用于風(fēng)輪機(jī)的塔4，其中交錯的預(yù)制金屬壁部分的每一個在相鄰預(yù)制金屬壁部分的長度的大約一半處交錯，并且圖3b示出了一個塔，其中交錯的預(yù)制金屬壁部分的每一個在相鄰預(yù)制金屬壁部分的長度的大約三分之一處交錯。塔的底部直徑大約6.5米，而塔頂部直徑大約2.3米。6.5米的底部直徑?jīng)]有造成運(yùn)輸問題的原因在于它可以部分(in pieces)地運(yùn)輸?shù)浇ㄖ攸c(diǎn)。塔底部寬度的增加增加了塔的硬度。還可以構(gòu)建更高的塔寬度適應(yīng)硬度來安裝更高的發(fā)電風(fēng)輪機(jī)。
圖4a示出了用于如上描述的風(fēng)輪機(jī)1中的塔4的根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制金屬壁部分5的一個實施例。預(yù)制金屬壁部分5的特征在于，壁部分包括一個大體四邊形部分6，其具有面向塔外面的一個向外面向表面7和面向塔內(nèi)面的一個面向內(nèi)的表面8，所述部分具有一個頂邊緣9、一個底邊緣10、一個第一側(cè)邊緣11以及一個第二側(cè)邊緣12，其中第一側(cè)邊緣11具有沿著第一側(cè)邊緣11的長度的至少部分的一個第一凸緣13，其中第二側(cè)邊緣12具有沿著第二側(cè)邊緣12的長度的至少部分的一個第二凸緣14。第一凸緣13具有一個另外的第一凸緣15，它同第一凸緣13形成一個大體L形，并且第二凸緣14具有一個另外的第二凸緣16，它同第二凸緣14形成一個大體L形。預(yù)制金屬壁部分不是按照比例畫的。圖4b示出了橫截面A-A。用于錐形塔或塔分段的下環(huán)的這種預(yù)制金屬壁部分的典型尺寸應(yīng)該是在頂邊緣9處的寬度在大約0.60和1.00米之間，例如大約0.86米，在底邊緣10處的寬度在大約1.3和0.7米之間，例如大約1.04米，高度大約在10和20米之間，例如20米，并且延伸的第一凸緣13和第二凸緣14的高度在0.10和0.20米之間，例如大約0.15米。預(yù)制金屬壁部分的典型厚度應(yīng)該是8和16毫米之間，例如大約12毫米。
在圖5a中，示出了用于風(fēng)輪機(jī)的塔的第一環(huán)的示意性橫截面。在這個例子中的塔的大體上圓形的橫截面由十八個預(yù)制金屬壁部分5構(gòu)成。塔的外部由4’表示，內(nèi)部由4”表示。在本發(fā)明的這個實施例中，每個預(yù)制金屬壁部分的第一凸緣與相鄰的預(yù)制金屬壁部分的第二凸緣通過穿過在第一和第二凸緣中的孔的螺栓和螺母連接。圖5b示出了具有預(yù)制金屬壁部分5以及螺母和螺栓17的第一環(huán)的一個部分。
在圖6中示意性地表示了L形凸緣18，其可以用于將第一環(huán)的預(yù)制金屬壁部分與塔的地基19相連，或者與發(fā)電機(jī)連接于其上的頂部環(huán)相連。
在圖7中，示意性地示出了在加固環(huán)處的塔結(jié)構(gòu)部分。相鄰的交錯連接的預(yù)制金屬壁部分通過使用在1∶3的邊緣(也就是在延伸結(jié)合型連接中)處的重疊來連接，并且還使用連接柱21連接到加固環(huán)20上。如圖所示，這些連接柱21在一側(cè)連接于預(yù)制金屬壁部分的凸緣13、14(見圖4)，并且在另一側(cè)連接于加固環(huán)20。在圖7中示出了四個預(yù)制金屬壁部分，由A、B、C、D表示。A部分的下邊緣和B部分的上邊緣相鄰。A部分的第一側(cè)邊緣與C部分的第二側(cè)邊緣通過它們相鄰的凸緣和緊固裝置(未示出)相鄰且相連。連接柱21在加固環(huán)20上面和下面延伸，藉此實現(xiàn)上部A的側(cè)邊緣與下部B的側(cè)邊緣的固定連接。由于這個例子中的1∶3重疊，只是塔圓周的大約1/3在加固環(huán)處或者在加固環(huán)附近具有水平接縫。在圖7的例子中，A部分和B部分之間的水平接縫位于加固環(huán)20附近。
為了構(gòu)建根據(jù)本發(fā)明的用于風(fēng)輪機(jī)的塔，有可能首先通過將至少兩個相鄰的預(yù)制金屬壁部分沿著其相鄰?fù)咕夁B接而形成塔的一個完整環(huán)。這個第一完整環(huán)可以被連接到塔的大體扁平的且大體水平的地基上。當(dāng)然，如果從與地基相連的一個第一預(yù)制金屬壁部分開始，然后將一個第二預(yù)制金屬壁部分與第一預(yù)制金屬壁部分和地基相連，也能獲得同樣的效果。類似地，通過首先構(gòu)建完整的環(huán)然后將其提升到已經(jīng)存在的環(huán)的上方，或者通過將預(yù)制金屬壁部分連接到已經(jīng)存在的環(huán)上且一個接一個地彼此連接，后面的完整環(huán)可以構(gòu)建在已經(jīng)存在的環(huán)上方，前面的過程與后面的過程相比需要更大能力的起重機(jī)。環(huán)被添加到已經(jīng)存在的環(huán)上，直到獲得塔預(yù)期的高度。
第一完整環(huán)和地基之間的連接可以通過使用連接于地基的一個法蘭實現(xiàn)。在使用具有一個大體扁平的或彎扭的四邊形部分的預(yù)制金屬壁部分的時候，法蘭可以是簡單的L形法蘭。在使用具有一個彎曲的四邊形部分的預(yù)制金屬壁部分時候，凸緣應(yīng)該具有一個相應(yīng)的曲線。
為了構(gòu)建根據(jù)本發(fā)明的用于風(fēng)輪機(jī)的塔，有可能首先通過將至少兩個相鄰的預(yù)制金屬壁部分沿著它們垂直交錯的相鄰?fù)咕夁B接而形成塔的一個完整環(huán)。這意味著使用不同長度的預(yù)制金屬壁部分。在圖3a所示的例子中，整個長度的預(yù)制金屬壁部分與一半長度的預(yù)制金屬壁部分結(jié)合，而在圖3b所示例子中，整個長度的預(yù)制金屬壁部分與2/3和1/3長度的預(yù)制金屬壁部分結(jié)合(也就是1∶3的重疊)。當(dāng)然，也可能與圖3所示的方式不同地將預(yù)制金屬壁部分交錯。這些實施例也認(rèn)為是本發(fā)明的一部分。在第一完整環(huán)已經(jīng)完成且連接于地基以后，塔的剩余部分使用大體上完整長度的預(yù)制金屬壁部分構(gòu)建。在最后一個完整環(huán)中，必須使用具有不同長度的預(yù)制金屬壁部分來使得最后環(huán)的頂邊緣水平。當(dāng)然，也可能在塔的其他地方使用非完整長度的預(yù)制金屬壁部分，只要期望這樣。這個交錯連接預(yù)制金屬壁部分給塔提供了更大的硬度，而沒有使用水平的完整環(huán)形或圓形法蘭來連接塔分段。
當(dāng)構(gòu)建根據(jù)本發(fā)明的塔的時候，塔可以從上往下構(gòu)建，開始構(gòu)建塔的頂部，同時被懸掛在一個軛結(jié)構(gòu)上，軛結(jié)構(gòu)具有提升裝置，例如液力千斤頂。通過首先完成塔的一個完整環(huán)，優(yōu)選地是剛剛在地平面上方交錯連接預(yù)制金屬壁部分，并且隨后使用軛和千斤頂來提升環(huán)，后面的部分也可以就在地平面上方安裝。這個方法在塔的構(gòu)建過程中不需要很高的起重機(jī)，并且結(jié)構(gòu)可以大部分地剛好在地平面上方實現(xiàn)，而風(fēng)力與高處相比通常更加適中。而且，也容易實現(xiàn)對任何未對準(zhǔn)的糾正。這種從上到下或者上推的方法的另一個優(yōu)勢在于將加固環(huán)從下面安裝在錐形結(jié)構(gòu)中更加可行，而且同時用它對齊預(yù)制金屬壁部分且可選擇性地校正任何未對準(zhǔn)。
當(dāng)然應(yīng)該理解，本發(fā)明決不是限制于所描述的實施例和上面描述的例子，而是包含在說明書和隨后的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的任何以及所有實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)輪機(jī)(1)的塔(4)，其中所述塔(4)具有一個外側(cè)面(4’)和一個內(nèi)側(cè)面(4”)，其中，所述塔至少部分地由預(yù)制金屬壁部分(5)構(gòu)成，其中每個壁部分包括一個大體四邊形部分(6)，所述四邊形部分具有在所述塔外部的方向上的一個面向外的表面(7)以及在所述塔內(nèi)部的方向上的一個面向內(nèi)的表面(8)，所述四邊形部分具有一個頂邊緣(9)、一個底邊緣(10)、一個第一側(cè)邊緣(11)以及一個第二側(cè)邊緣(12)，其中所述第一側(cè)邊緣(11)設(shè)有沿著所述第一側(cè)邊緣(11)的至少部分長度的一個第一凸緣(13)，其中所述第二側(cè)邊緣(12)設(shè)有沿著所述第二側(cè)邊緣(12)的至少部分長度的一個第二凸緣(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)輪機(jī)(1)的塔(4)，其中所述預(yù)制金屬壁部分(5)的所述第一凸緣(13)和所述第二凸緣(14)向著所述塔的所述內(nèi)側(cè)面(4”)延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于風(fēng)輪機(jī)(1)的塔(4)，其中所述預(yù)制金屬壁部分(5)具有一個高度和一個寬度，其中至少兩個所述預(yù)制金屬壁部分(5)的高度大約比所述底邊緣(10)的寬度大2.5倍，優(yōu)選地是大5倍，更優(yōu)選地是大10倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的用于風(fēng)輪機(jī)(1)的塔(4)，其中預(yù)制金屬壁部分(5)的所述第一凸緣(13)通過緊固裝置(17)與相鄰的預(yù)制金屬壁部分(5)的所述第二凸緣(14)相連，優(yōu)選地所述緊固裝置(17)包括螺母和螺栓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的用于風(fēng)輪機(jī)(1)的塔(4)，其中所述預(yù)制金屬壁部分(5)的所述大體四邊形部分(6)優(yōu)選大體為矩形，其中所述第一側(cè)邊緣(11)的長度大約等于所述第二側(cè)邊緣(12)的長度，所述底邊緣(10)大約等于所述頂邊緣(9)的長度，或者所述預(yù)制金屬壁部分(5)的所述大體四邊形部分(6)大體為梯形，其中所述第一側(cè)邊緣(11)的長度大約等于所述第二側(cè)邊緣(12)的長度，所述底邊緣(10)大于所述頂邊緣(9)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的用于風(fēng)輪機(jī)(1)的塔(4)，其中所述塔(4)具有大體環(huán)形，優(yōu)選為大體圓形的水平橫截面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的用于風(fēng)輪機(jī)(1)的塔(4)，其中所述預(yù)制金屬壁部分(5)的所述大體四邊形部分(6)是彎曲的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的用于風(fēng)輪機(jī)(1)的塔(4)，其中所述預(yù)制金屬壁部分(5)的所述四邊形部分(6)是大體扁平的，其中優(yōu)選地所述預(yù)制金屬壁部分(5)的所述大體四邊形部分(6)還包括至少一個大體在所述預(yù)制金屬壁部分(5)的所述底邊緣(10)和所述頂邊緣(9)之間的方向上的彎扭。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的用于風(fēng)輪機(jī)(1)的塔(4)，其中所述第一凸緣(13)設(shè)有一個另外的第一凸緣(15)和/或其中所述第二凸緣(14)設(shè)有一個另外的第二凸緣(16)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的用于風(fēng)輪機(jī)(1)的塔(4)，其中所述第一凸緣(13)和/或所述第二凸緣(14)至少部分地向著所述預(yù)制金屬壁部分(5)的所述大體四邊形部分(6)的所述面向內(nèi)的表面(8)折回，用以至少部分地使所述第一凸緣(13)和/或所述第二凸緣(14)的厚度加倍。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10任一項所述的用于風(fēng)輪機(jī)(1)的塔(4)，其中所述預(yù)制金屬壁部分(5)是鋼部件，優(yōu)選是高強(qiáng)度鋼部件。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11任一項所述的用于風(fēng)輪機(jī)(1)的塔(4)，其中至少一個預(yù)制金屬壁部分(5)的所述第一凸緣(13)通過緊固裝置(17)垂直交錯地與一相鄰的預(yù)制金屬壁部分(5)的所述第二凸緣(14)相連，優(yōu)選地超過一半的所述相鄰定位的預(yù)制金屬壁部分(5)垂直交錯地相連。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12任一項所述的用于風(fēng)輪機(jī)(1)的塔(4)，其中所述塔的圓周由n個相鄰定位的預(yù)制金屬壁部分構(gòu)成，其中所述第一凸緣(13)和所述第二凸緣(14)之間的角度是360/n。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項所述的用于風(fēng)輪機(jī)(1)的塔(4)，其中所述塔具有加固裝置，比如一個或多個優(yōu)選為大體水平的加固環(huán)。
15.一種在根據(jù)權(quán)利要求1-14任一項所述的用于風(fēng)輪機(jī)(1)的塔(4)中使用的預(yù)制金屬壁部分(5)，其特征在于，所述預(yù)制金屬壁部分(5)包括一個大體四邊形部分(6)，所述四邊形部分具有一個面向外的表面(7)以及一個面向內(nèi)的表面(8)，所述四邊形部分(6)具有一個頂邊緣(9)、一個底邊緣(10)、一個第一側(cè)邊緣(11)以及一個第二側(cè)邊緣(12)，其中所述第一側(cè)邊緣(11)設(shè)有沿著所述第一側(cè)邊緣(11)的至少部分長度的一個第一凸緣(13)，所述第二側(cè)邊緣(12)設(shè)有沿著所述第二側(cè)邊緣(12)的至少部分長度的一個第二凸緣(14)。
16.一種構(gòu)建根據(jù)前面權(quán)利要求任一項所述的用于風(fēng)輪機(jī)(1)的塔(4)的方法，其中所述塔(4)至少部分地由根據(jù)權(quán)利要求15所述的預(yù)制金屬壁部分(5)構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)輪機(jī)的塔，其中所述塔具有一個外側(cè)面和一個內(nèi)側(cè)面，其中，所述塔至少部分地由預(yù)制金屬壁部分構(gòu)成，其特征在于每個壁部分包括一個大體四邊形部分，所述四邊形部分具有在所述塔的外部的方向上的一個面向外的表面以及在所述塔的內(nèi)部的方向上的一個面向內(nèi)的表面，所述四邊形部分具有一個頂邊緣、一個底邊緣、一個第一側(cè)邊緣以及一個第二側(cè)邊緣，其中所述第一側(cè)邊緣具有沿著所述第一側(cè)邊緣的至少部分長度的一個第一凸緣，其中第二側(cè)邊緣具有沿著第二側(cè)邊緣的至少部分長度的一個第二凸緣。
文檔編號F03D11/04GK1918349SQ200580004182
公開日2007年2月21日 申請日期2005年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月4日
發(fā)明者H·斯波特爾 申請人:克里斯塔爾公司