專利名稱：用來將附件固定在風(fēng)能設(shè)備的塔體內(nèi)壁上的輔助部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1的前序部分特征所述的輔助部件，其用來將附件固定在風(fēng)能設(shè)備的塔體內(nèi)壁上。
背景技術(shù)：
風(fēng)能設(shè)備都是高立的建筑物，其產(chǎn)生電流的組件都安置在一個被設(shè)置在該處的機房內(nèi)的一個高聳的塔體的上端上。不僅由于安置在機器上的組件的高重量負(fù)荷，而且還由于其它負(fù)荷特別流襲過來的風(fēng)的風(fēng)滯壓力的負(fù)荷之故，所以風(fēng)能設(shè)備的塔體都處于高的負(fù)荷之下。這一點在下述情況下顯得更加突出現(xiàn)代風(fēng)能設(shè)備隨著其功率越來越高，其設(shè)計尺寸越來越大，從而必須建造得越高。除了一種結(jié)構(gòu)類型，即風(fēng)能設(shè)備的塔體是采用鋼筋混凝土構(gòu)架建造起來的之外， 風(fēng)能設(shè)備的塔體往往都是由彼此用螺釘連接起來的或用其它方式連接起來的環(huán)狀金屬部件(典型地為鋼部件)所形成的。在塔體的內(nèi)部，例如為了能夠在不同平面中行走或者為了支撐各組件，必須安置一些附件并將之固定在塔體內(nèi)壁上。從原則上說可以考慮和可以施行的是，在塔體壁上安置孔眼和穿入螺釘、鉚釘?shù)纫詫崿F(xiàn)上述固定，或者將附件例如在塔體內(nèi)部大致不同高度上所安置的平臺直接地與塔體壁焊接起來。當(dāng)然，在塔體壁上安置特定的孔口，還有與較大尺寸結(jié)構(gòu)的輔助部件如平臺的直接焊接，都會減弱塔體壁上連接點范圍的強度，從而在總體上降低塔體的穩(wěn)定性。為了抵銷和補償上述穩(wěn)定性的降低，只得將塔體壁相應(yīng)地增大厚度加以設(shè)計，這種做法是不符合希望的，這不僅是因為增大了材料成本，而且因為增加了重量和因此相關(guān)的后續(xù)費用如運輸、設(shè)備安裝以及基礎(chǔ)設(shè)施等方面的費用。出于上述原因，當(dāng)前例如為了固定塔體內(nèi)壁的可行走的平臺，使用了具有所謂的焊入式套筒形式的特定輔助部件。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的這種連接方式見圖1中所示。一種焊入式套筒1是一個基本上呈圓筒狀的元件，其具有一個均等直徑的中心孔2。中心孔2配有內(nèi)螺紋3。該焊入式套筒1 以一個端側(cè)貼靠在塔體壁T上，并通過焊縫4而與塔體壁T相焊接起來。這種焊接是利用材料引入例如經(jīng)過一種焊絲予以實現(xiàn)的。在焊入式套筒1的對置于焊縫4的端側(cè)上，可利用螺釘S將一個角件W固定在第一個股部上，在角件的第二個與第一個股部基本上成直角的股部上安置一個附件例如平臺P，并且附件以合適的方式例如焊接、螺釘連接、鉚接等與角件W相連。這種結(jié)構(gòu)型式具有的優(yōu)點在于特別是高峰負(fù)荷(其施加在附件例如平臺P上并且從該平臺出發(fā)經(jīng)過連接結(jié)構(gòu)而被導(dǎo)入到塔體壁T中)而不是完全施加在塔體壁T上，而是通過角件W的柔性加以減弱和抵消。如此在焊縫4上所產(chǎn)生的塔體壁T的減弱比起下述情況要較小在此情況下例如將平臺P直接地與塔體壁T焊接起來。這種結(jié)構(gòu)已在實用中證明是可靠的，并且根據(jù)DIN允許為了塔體壁的在焊縫4的連接點上的破裂而設(shè)定應(yīng)力集中級(Kerbfallklasse)90。
按較新的發(fā)展則已表明這種設(shè)定是難以施行的，特別在一個新的歐洲標(biāo)準(zhǔn)即標(biāo)準(zhǔn)EN 1993-1-9中規(guī)定了修改。在該標(biāo)準(zhǔn)中的表8. 4中調(diào)整了最后一行在這種連接條件下不再以應(yīng)力集中級90計算，而是常規(guī)地應(yīng)以應(yīng)力集中級80計算。然而這帶來的后果是 在設(shè)計風(fēng)能設(shè)備的塔體時，塔體壁T應(yīng)相對地在尺寸上設(shè)計得較厚一些，借以解決上面所指出的后果和缺點。上述的歐洲標(biāo)準(zhǔn)允許以一個更好的應(yīng)力集中級進(jìn)行計算，只要實際上能夠證明這樣一應(yīng)力集中級的話。這樣一個應(yīng)力集中級只在下述條件下才能得到證明與塔體內(nèi)壁經(jīng)過相應(yīng)的輔助部件相連的附件的負(fù)荷、特別是高峰負(fù)荷的引入可以被更好地攔截，并且該負(fù)荷不會被引入到塔體壁中或不被引入到焊縫4的連接部位中。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地說，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種具有權(quán)利要求1的前序中所述特征的輔助部件，這種輔助部件可以實現(xiàn)所述輔助部件和塔體壁之間存在的焊接部位的負(fù)荷減小，從而可使該連接點歸類在一個更高的應(yīng)力集中級上。已經(jīng)證明上述任務(wù)可以通過一種具有權(quán)利要求1中所述的特征的輔助部件加以解決，所述輔助部件用來將附件固定在風(fēng)能設(shè)備的塔體的金屬塔體內(nèi)壁上。這種輔助部件的一些有利的發(fā)展均見從屬的專利權(quán)利要求2至6中所述。最后在權(quán)利要求7中提出一種風(fēng)能設(shè)備的經(jīng)過改進(jìn)的塔體，在該塔體的內(nèi)壁上焊接上了至少一個根據(jù)本發(fā)明的輔助部件。本發(fā)明的基本認(rèn)識在于通過根據(jù)本發(fā)明的輔助部件，柔性地吸收特別是產(chǎn)生的高峰負(fù)荷并且阻礙這些高峰負(fù)荷引入到與塔體內(nèi)壁的焊接部位，前提條件是在輔助部件的待被焊接在塔體內(nèi)壁上的第一端側(cè)的區(qū)域內(nèi)，所述輔助部件在橫斷面上所具有的總材料厚度小于在一個朝向第二端側(cè)的方向推移了的橫斷面中的總材料厚度。由于總材料厚度的這種減小，使得在與塔體內(nèi)壁相連接的范圍內(nèi)的輔助部件造成有目的的減弱，這種減弱賦予所述輔助部件一定程度的柔性，使之能吸收或緩沖特定的高峰負(fù)荷，從而使這些高峰負(fù)荷不被引入到處于輔助部件和塔體內(nèi)壁之間的焊接部位中。這樣，就使得塔體內(nèi)壁在焊接部位區(qū)域內(nèi)的負(fù)荷或焊接部位本身的負(fù)荷減小，從而可達(dá)到提高乃至改善實際的應(yīng)力集中級的目的。在相應(yīng)的設(shè)計時，發(fā)明人已證明可以考慮代替按歐洲標(biāo)準(zhǔn)正常要求的應(yīng)力集中級80進(jìn)行計算，改用一個應(yīng)力集中級90為與塔體內(nèi)壁的焊接部位進(jìn)行計算。相應(yīng)地，塔體壁的厚度可設(shè)計得較小一些，與之相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點是節(jié)省材料， 從而可降低制造成本。在此輔助部件可以具有任一可行的形狀，它可以是不同于現(xiàn)有技術(shù)中不是構(gòu)成為套筒狀的，而是基本上為實心的或者配有從一端側(cè)或兩個端側(cè)出發(fā)加設(shè)的盲孔。輔助部件的外徑可以貫通地保持一致，所述輔助部件也可以圓筒狀的；其外直徑也可以是變化的，例如具有一個錯位。僅僅重要的是與在第一端側(cè)范圍內(nèi)的橫斷面中總的材料厚度相比，朝向第二端側(cè)的方向有一個橫斷面，該橫斷面具有的總材料厚度大于第一端側(cè)的橫斷面范圍內(nèi)的總材料厚度。待固定的附件都可按任意方式固定在輔助部件上。這些附件既可以直接地安裝在輔助部件上，也可經(jīng)過安置在其間的元件如現(xiàn)有技術(shù)中所用的角鋼而安置在輔助部件上。 本身應(yīng)固定在輔助部件上的那個部分可以用螺釘與所述輔助部件相連，或用焊接或其它方式與之相連。為了保證與迄今作為標(biāo)準(zhǔn)部件使用的焊入式套筒和其它用于附件安裝的連接元件的兼容性，優(yōu)選將根據(jù)本發(fā)明的附件盡可能地與已知的焊入式套筒相協(xié)調(diào)地加以設(shè)計。 因此，可特別將外部尺寸從第一端側(cè)至第二端側(cè)貫通地保持相同，該輔助部件可以具有一個貫通的縱向孔。該縱向孔有利地在第一端側(cè)的一個區(qū)域內(nèi)配有一個有擴大直徑的區(qū)段。 該擴大的直徑特別有利地是在輔助部件的作為從第一端側(cè)至第二端側(cè)的距離測量的總長度的至少三分之一上延伸。通過在第一端側(cè)的區(qū)域內(nèi)的擴大的孔的這一相當(dāng)長的引導(dǎo)，便獲得所希望的附加的柔性以特別可靠地用于緩沖高峰負(fù)荷。在第二端側(cè)上，根據(jù)本發(fā)明的輔助部件可以有利地具有內(nèi)螺紋，在此內(nèi)螺紋中可以弓I入一個適用于這種連接技術(shù)的螺釘。


本發(fā)明的其它優(yōu)點和特征均見下面參照附圖就一個實施例所作的說明。附圖表示圖1 一種輔助部件的結(jié)構(gòu)示意圖，所述輔助部件用來將一個附件固定在一種風(fēng)能設(shè)備的塔體的內(nèi)壁上，配有根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的焊入式套筒；圖2以一個可與圖1相比的示意圖表示這樣一種結(jié)構(gòu)，其配有根據(jù)本發(fā)明的一個可行設(shè)計的輔助部件；圖3以示意圖表示如圖2所示的一種根據(jù)本發(fā)明的輔助部件的壁部，包含尺寸標(biāo)注及在一個塔體內(nèi)壁上的固定措施；并且圖4根據(jù)本發(fā)明的輔助部件在風(fēng)能設(shè)備的塔體內(nèi)壁上的設(shè)置的其它設(shè)計可能性。
具體實施例方式文首已就現(xiàn)有技術(shù)所討論的圖1表示在塔體上的已知連接方式。圖2和3表示對于根據(jù)本發(fā)明的一種輔助部件的第一實施例，在圖4中示出其它可行的變體。在圖2和3中所示根據(jù)本發(fā)明的一種輔助部件10的第一實施例，基本上是與從現(xiàn)有技術(shù)所知的焊入式套筒1相似地加以設(shè)計成形的。輔助部件10基本上是設(shè)計呈圓筒狀的，其具有一個在橫斷面上優(yōu)選呈圓形的外部輪廓。它具有沿其長度一致的外部尺寸，以及一個在內(nèi)部沿輔助部件10的縱向被引導(dǎo)的中心孔。在第一端側(cè)(在該端側(cè)上輔助部件10 經(jīng)過一個焊縫4而與塔體壁T相連，或在尚未安裝的狀態(tài)中該端側(cè)規(guī)定用于這種類型的連接)的這一側(cè)，中心孔12在一個區(qū)段14中設(shè)有擴大部并且在此也具有一個較大的直徑。這樣，壁部15在這一區(qū)段中相對于該區(qū)段外部的厚度被減弱了，即其厚度減小了。在一個橫斷面中的壁部的總厚度也就小于在一個朝向輔助部件10的對置于第一端側(cè)的端部方向推移的區(qū)域的橫斷面中的厚度，中心孔12在此區(qū)域中具有較小的直徑。在對置于第一端側(cè)的第二端側(cè)的區(qū)域中，中心孔12配有一個內(nèi)螺紋13，以用于旋入一個亦如現(xiàn)有技術(shù)中所用的螺釘S。焊縫4在外面圍繞著輔助部件10的外壁延伸，該焊縫是按照一種傳統(tǒng)的焊法利用材料嵌入方式(例如利用焊絲)形成的。圖2中示出根據(jù)本發(fā)明的輔助部件10，其具有一種可與現(xiàn)有技術(shù)相比的結(jié)構(gòu)，配有一個擰接在輔助部件10上的角件W和安置在角件上的平臺P。當(dāng)然，在這里也可選擇其它固定方法。重要的是，通過第一端側(cè)區(qū)域中輔助部件10的材料的有目的的減弱，在連接結(jié)構(gòu)中就創(chuàng)造了較高的柔性，這種柔性可減小風(fēng)暴旋渦(Sturmschale)中的剛度突變，從而確保劃歸到更高的應(yīng)力集中級。在圖3中以放大示意圖僅繪示出根據(jù)本發(fā)明的輔助部件10的壁部15的一個區(qū)段，表明所述輔助部件在一個焊縫4的情況下是如何固定在塔體壁T上的。在圖中繪入了作為參數(shù)的不同尺寸，輔助部件10的總長度為L，有擴大的中心孔的區(qū)段的長度為1。此外還繪入了在有未擴大的中心孔的區(qū)域中的壁部厚度D，以及在有擴大的中心孔的區(qū)域中減小的壁部厚度d。在一個實施例中，可用的輔助部件10的總長度例如為35mm，具有擴大中心孔的區(qū)段的長度1為15mm。在橫斷面上呈圓形的輔助部件10的外徑為30mm，在與焊縫4相對置的一端的區(qū)域內(nèi)在未擴大的中心孔內(nèi)配置了一個內(nèi)螺紋M16。壁部厚度D至此大致為7mm， 被減小的壁部厚度d在本實施例中被確定為5mm。這些標(biāo)記的尺寸和值當(dāng)然都可根據(jù)使用目的來加以調(diào)整。最后在圖4中示出用于根據(jù)本發(fā)明的輔助部件20、30和40的其它實施例，表示它們是如何經(jīng)由焊縫4固定在一個塔體內(nèi)壁T上的，這些焊縫也是利用一種傳統(tǒng)的焊法以材料引入方式予以形成的，它們在外面圍繞有關(guān)輔助部件20、30、40的外壁延伸。所有在這里示出的其它輔助部件20、30和40都有一個安置在背向塔體壁的第二端側(cè)上的、配有內(nèi)螺紋 3的孔。在此內(nèi)螺紋上可按常規(guī)方式旋上螺釘。此外，所有示出的輔助部件20、30和40都在經(jīng)由焊縫4固定在塔體壁T上的第一端側(cè)上有一個橫斷面，其與一個朝向第二端側(cè)的方向推移的比較橫斷面相比具有較小的總材料厚度，因而在這個區(qū)域內(nèi)具有提高的柔性。在一個輔助部件20的實施例中，是通過減小外徑的方法而獲得這種材料減薄的，而輔助部件30是與輔助部件10很相似地加以設(shè)計的。在輔助部件30中，僅僅在內(nèi)部的孔是不貫通的。輔助部件40具有一個朝向第一端側(cè)增大的外徑，不過在該第一端側(cè)的區(qū)域內(nèi)配有一個顯著擴大的中心孔，從而在這里也可獲得材料減薄的結(jié)果，材料減薄導(dǎo)致柔度的提高。從原則上說，還可考慮其它實施形式。當(dāng)然可優(yōu)選選擇輔助部件10的實施形式， 特別是因為它的制造容易而且簡單。在加工出縱向孔之后，該縱向孔只在第一端側(cè)的這側(cè)上在僅僅一個的加工步驟中加以擴大，典型的做法是按一種切屑過程例如通過鉆削或車削予以實現(xiàn)。改變外徑，如輔助部件20和40所要求的，會造成較高的加工費用。從上面關(guān)于一些實施例的說明中也可再一次看出利用根據(jù)本發(fā)明輔助部件和與之相關(guān)聯(lián)地能夠減小與塔體內(nèi)壁的連接點的剛度和從而減小特別是沖擊負(fù)荷或高峰負(fù)荷的導(dǎo)入，在塔體壁的設(shè)計和確定尺寸方面以及特別在確定壁厚方面有一個很明顯的優(yōu)點， 那就是可以節(jié)省材料并且也以其它方式在經(jīng)濟上體現(xiàn)出來。附圖標(biāo)記清單1 焊入式套筒2 中心孔3 內(nèi)螺紋
4焊縫10輔助部件12中心孔13內(nèi)螺紋14區(qū)段15壁部20輔助部件30輔助部件40輔助部件d減小的壁厚D壁厚1配有擴大的中心孔的區(qū)段的長度L總長度P平臺S螺釘T塔體壁W角件
權(quán)利要求
1.輔助部件，其用于將附件(P)固定在風(fēng)能設(shè)備的塔體的金屬塔體內(nèi)壁(T)上，所述輔助部件包含規(guī)定用于焊接在塔體內(nèi)壁(T)上的第一端側(cè)和與第一端側(cè)相對置的、用于固定附件(P)的第二端側(cè)，其特征在于所述輔助部件在第一端側(cè)的區(qū)域內(nèi)在橫斷面上具有一個總的材料厚度，該總的材料厚度相比于在朝向第二端側(cè)的方向推移的橫斷面上的總的材料厚度是減小的。
2.按權(quán)利要求1所述的輔助部件，其特征在于所述輔助部件從第一端側(cè)至第二端側(cè)通貫地具有一致的外部尺寸，并且所述輔助部件具有一個從第一端側(cè)出發(fā)沿縱向引入到材料中的孔(12)。
3.按權(quán)利要求2所述的輔助部件，其特征在于所述輔助部件是設(shè)計成套筒形的，其設(shè)有一個從第一端側(cè)至第二端側(cè)通貫的縱向孔(12)，該縱向孔在第一端側(cè)的區(qū)域內(nèi)具有一個具有擴大直徑的區(qū)段(14)。
4.按權(quán)利要求3所述的輔助部件，其特征在于縱向孔(12)的具有擴大直徑的所述區(qū)段(14)在輔助部件(10)的作為從第一端側(cè)至第二端側(cè)的距離測量的總長度(L)的至少三分之一上延伸。
5.按以上權(quán)利要求中任一項所述的輔助部件，其特征在于所述輔助部件在第二端側(cè)具有內(nèi)螺紋(13)。
6.按以上權(quán)利要求中任一項所述的輔助部件，其特征在于所述輔助部件是圓筒狀的。
7.風(fēng)能設(shè)備的具有金屬塔體內(nèi)壁(T)的塔體，其特征在于按權(quán)利要求1至6中任一項所述的至少一個輔助部件(10，20，30，40)以其第一端側(cè)通過焊接固定在塔體內(nèi)壁(T)上。
全文摘要
一種輔助部件，用來將附件(P)固定在風(fēng)能設(shè)備的塔體的金屬塔體內(nèi)壁(T)上，所述輔助部件具有用于焊接在塔體內(nèi)壁(T)上的第一端側(cè)和與第一端側(cè)相對置的用于固定附件(P)的第二端側(cè)，所述輔助部件可以降低處于所述輔助部件和塔體壁之間的焊接處的負(fù)荷，從而可將該連接點歸入一個更高的應(yīng)力集中級，為此規(guī)定所述輔助部件在第一端側(cè)的區(qū)域內(nèi)在橫斷面上具有一個總的材料厚度，該總的材料厚度相比于在朝向第二端側(cè)的方向推移的橫斷面上的總的材料厚度是減小的。
文檔編號F03D1/00GK102216611SQ200980146009
公開日2011年10月12日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月19日
發(fā)明者L·梅森布爾格, U·烏普胡埃斯 申請人:P.E.概念有限公司, 堪納希斯有限公司