專利名稱：用于海上構(gòu)造的套管結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于海上構(gòu)造的套管結(jié)構(gòu)，特別是用于海上風(fēng)力渦輪機(jī)的套管結(jié)構(gòu)，包括多個軸向?qū)?zhǔn)或有角度對準(zhǔn)的型面和多個連接部件。
背景技術(shù)：
用于待安裝在海中的不同結(jié)構(gòu)的海上構(gòu)造通常是必須的，特別是對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備即風(fēng)力渦輪機(jī)而言，并且由于相應(yīng)的結(jié)構(gòu)必須通過適當(dāng)?shù)幕回Q立在海床上，因此提出了構(gòu)造上的挑戰(zhàn)。例如，多種不同類型的基座，例如單樁式、三樁式、三腳架式或重力式基座是本領(lǐng)域已知的。 此外，套管結(jié)構(gòu)是眾所周知的，因?yàn)樗鼈兇砹艘环N構(gòu)造簡單的原理，其特別地是因高的硬度-材料使用比而具有良好的機(jī)械特性，因此適于被豎立在具有高波浪負(fù)荷的現(xiàn)場。而且，套管結(jié)構(gòu)是相對節(jié)約成本的。EP 2 067 914 Al公開了一種已知的套管結(jié)構(gòu)，包括軸向?qū)?zhǔn)或有角度地對準(zhǔn)的多個桿形型面和多個節(jié)點(diǎn)型連接部件，其中，桿形型面和節(jié)點(diǎn)型連接部件的連接是通過焊接實(shí)現(xiàn)的。然而，焊接代表了一種用于建立套管結(jié)構(gòu)相應(yīng)部件穩(wěn)定連接的相對復(fù)雜的連接方法。此外，所使用的材料必須是可焊接的，這被認(rèn)為是在選擇套管結(jié)構(gòu)可能的適用材料時的一個明顯限制?？偠灾?，用于套管結(jié)構(gòu)的焊接接頭在規(guī)劃和實(shí)現(xiàn)上是相當(dāng)復(fù)雜的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目標(biāo)是要提供一種具有改進(jìn)的連接原理的用于海上構(gòu)造的套管結(jié)構(gòu)。這是通過上文所述的用于海上構(gòu)造的套管結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，其中，型面和/或連接部件的連接是通過螺栓連接建立的。本發(fā)明起源于相應(yīng)型面和/或連接部件的可拆卸螺栓連接，這有助于總體上容易地和快速地豎立本發(fā)明的套管結(jié)構(gòu)。螺栓連接是眾所周知的，但建成了一種型面和/或連接部件的構(gòu)造簡單但機(jī)械上穩(wěn)定的接頭。因此，型面通常是桿狀組件，其可軸向?qū)?zhǔn)地或有角度對準(zhǔn)地被安裝，連接部件通常是轉(zhuǎn)接器型部件，它們具有軸向延伸的基部和與基部成預(yù)定角度延伸的至少一個肢狀柱塞。因此，連接部件的混凝土設(shè)計很大程度上依賴于套管結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計。套管結(jié)構(gòu)的所有部件是由能夠用在海上應(yīng)用且特別地包括良好機(jī)械和抗腐蝕特性的材料制成的。連接部件優(yōu)選是基于鑄鐵的部件?？偠灾?，本發(fā)明的套管結(jié)構(gòu)易于覆蓋，即能夠被覆蓋在海上構(gòu)造的一個區(qū)域的指定位置。因此，特別是在型面和連接部件的數(shù)目、尺度、角度等方面，關(guān)于該構(gòu)造設(shè)計具有高度的靈活性。此外，公差可被容易地適應(yīng)。進(jìn)一步地，負(fù)荷計算是容易進(jìn)行的，在維護(hù)和修理方面，通?？蓪?shí)現(xiàn)降低焊接或鑄造方面的檢查次數(shù)，這又會帶來成本降低。套管結(jié)構(gòu)的設(shè)計是不被限制的，即，型面可與至少一個另一個型面和/或至少一個連接部件連接。這同樣適用于連接部件，連接部件可軸向?qū)?zhǔn)地被連接到至少一個型面和/或有角度對準(zhǔn)地被連接到至少一個另一型面和/或至少一個另一連接部件。因此，本發(fā)明套管結(jié)構(gòu)大范圍的不同個性化設(shè)計是可能的。優(yōu)選的是，每個型面和每個連接部件包括至少一個連接部分，所述至少一個連接部分用于與至少一個另一型面和/或連接部件連接。相應(yīng)的連接部分表現(xiàn)出本發(fā)明機(jī)械接頭的基本功能，可被認(rèn)為是建立型面和/或連接部件與之前或隨后的型面和/或連接部件之間的螺栓連接的部分。因此，套管結(jié)構(gòu)即型面和連接部件的構(gòu)造設(shè)計帶來了與其它相應(yīng)連接部分的緊密接觸，從而使得螺栓連接是容易實(shí)現(xiàn)的。因此，當(dāng)連接部分被提供于型面和連接部件各自的自由端時是有利的。以這種方式，可以快速、簡單地豎立起套管結(jié)構(gòu)。型面的自由端可以被設(shè)置成軸向?qū)?zhǔn)，連接部件的自由端被有利地設(shè)置成軸向?qū)?zhǔn)和有角度地對準(zhǔn)。因此，型面優(yōu)選包括被定向在軸向方向的兩個自由端，而連接部件優(yōu)選包括至少兩個自由端，即至少一個是軸向?qū)?zhǔn)的，至少另一個相對于型面的軸向?qū)?zhǔn)是有 角度地對準(zhǔn)的，這帶來了所提到的關(guān)于本發(fā)明套管結(jié)構(gòu)不同設(shè)計的構(gòu)造靈活性。螺栓連接可以由如下螺栓提供，這些螺栓至少穿過型面和/或連接部件的至少兩個相鄰設(shè)置的連接部分，由此這些螺栓的自由端通過各自的鎖定裝置特別是螺母而被固定。此實(shí)施例被認(rèn)為是兩個相鄰設(shè)置的部件即型面和/或連接部件的基本連接原理。螺母或類似物用作將相應(yīng)螺栓鎖定在連接部分的適當(dāng)鎖定裝置。螺栓可配置有螺紋。同樣，一個螺栓可以從第一型面或連接部件的連接部分穿過，通過被設(shè)置在另一型面和/或連接部件的至少一個連接部分的下游的至少一個另一型面和/或連接部件的至少一個連接部分。此實(shí)施例需要長的螺栓，因?yàn)樗鼈儽仨毮軌蛟谳S向上穿過至少一個型面或連接部件，即螺栓的長度必須超過相應(yīng)型面或連接部件的整個長度。以這種方式，根據(jù)螺栓的長度，螺栓可穿過一個或多個型面和/或連接部件。因此，根據(jù)此實(shí)施例，可以使用數(shù)目減少的螺栓來實(shí)現(xiàn)多個型面和/或連接部件的機(jī)械即螺栓連接。因此，可想到讓螺栓至少部分地被套筒包圍。在例如額外的抗腐蝕保護(hù)方面，套筒主要覆蓋或屏蔽螺栓延伸或穿過型面和/或連接部件的那一部分。套筒可被粘結(jié)、皺縮或以其他方式穩(wěn)定地附連到螺栓的相應(yīng)部分。連接部分由至少一個徑向向內(nèi)和/或向外延伸的凸緣提供。因此，徑向向外延伸的凸緣可容易接近，因此在建立本發(fā)明的螺栓連接方面是有利的。然而，螺栓被暴露到海上的腐蝕大氣中。相反，徑向向內(nèi)延伸的凸緣不直接暴露到海上構(gòu)造固有的特定環(huán)境或條件中，但連接可能相對復(fù)雜，使得工作人員不得不進(jìn)入套管結(jié)構(gòu)或相應(yīng)型面和/或連接部分的內(nèi)部，以便建立本發(fā)明的螺栓連接。這同樣適用于本發(fā)明套管結(jié)構(gòu)或其部件的維護(hù)或修理的情況。當(dāng)然，連接部分可包括既徑向向內(nèi)又徑向向外延伸的凸緣，這同樣會增加可能的螺栓連接的數(shù)目，并進(jìn)一步提高了螺栓連接的機(jī)械穩(wěn)定性。優(yōu)選的是，每個凸緣包括螺栓可穿過的至少一個鉆孔。鉆孔可被構(gòu)造為開口、孔洞、通孔或類似物，并適于各種尺寸，其特別是相應(yīng)鉆孔的外直徑。鉆孔可配置有內(nèi)螺紋，內(nèi)螺紋可與螺栓上配置的外螺紋嚙合。這進(jìn)一步提高了本發(fā)明螺栓連接的機(jī)械穩(wěn)定性。在本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例中，型面和/或連接部件至少部分是中空的。以這種方式，套管結(jié)構(gòu)或者型面和/或連接部件分別地可代表一種重量相對較輕的構(gòu)造，這在運(yùn)輸和操縱相應(yīng)部件上是優(yōu)選的。為了提高機(jī)械穩(wěn)定性，型面和/或連接部件可包括至少部分地延伸的塊狀部分。如果需要，型面和/或連接部件還可被整個地構(gòu)造為塊狀部件。優(yōu)選的是，型面和/或連接部件具有圓形或橢圓形橫截面。圓形或橢圓形橫截面由于其幾何形狀表現(xiàn)出良好的機(jī)械穩(wěn)定性，并可進(jìn)一步被容易地制造。當(dāng)然，其它橫截面形狀，如矩形或三角形形狀也是可用的。因此，型面可以具有與連接部件相同或不同的橫截面。由于橫截面的具體設(shè)計是以設(shè)置在相鄰布置的型面和/或連接部件處的相鄰設(shè)置的相應(yīng)連接部分為基礎(chǔ)的，因此，橫截面的具體設(shè)計在本發(fā)明的連接原理方向扮演了相當(dāng)次要的角色。通過使用不同橫截面的型面和/或連接部件，關(guān)于本發(fā)明套管結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步的靈活程度可能是可行的，因?yàn)樵跇?gòu)造成套用具系統(tǒng)中，這進(jìn)一步支持了構(gòu)造本發(fā)明套管結(jié)構(gòu)的可能性。此外，本發(fā)明涉及一種包括如前面所述套管結(jié)構(gòu)的風(fēng)力渦輪機(jī)。


下文將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明，附圖中
圖I示出了根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的本發(fā)明套管結(jié)構(gòu)的原理性剖切視 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的本發(fā)明套管結(jié)構(gòu)的原理性剖切視 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的本發(fā)明套管結(jié)構(gòu)的原理性剖切視 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第四示例性實(shí)施例的本發(fā)明套管結(jié)構(gòu)的原理性剖切視圖；和 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第五示例性實(shí)施例的本發(fā)明套管結(jié)構(gòu)的原理性剖切視圖。
具體實(shí)施例方式圖I示出了根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的本發(fā)明套管結(jié)構(gòu)I的原理性剖切視圖。套管結(jié)構(gòu)I包括多個軸向?qū)?zhǔn)的中空桿狀型面2和一個轉(zhuǎn)接器或節(jié)點(diǎn)型連接部件3，連接部件具有軸向?qū)?zhǔn)的中空基部4和與基部4呈角度α延伸的一體制造的中空分支5。套管結(jié)構(gòu)I即型面2和連接部件3的連接由可拆卸的螺栓連接來提供，螺栓連接包括螺栓6，螺栓穿過形狀為徑向向內(nèi)延伸的凸緣7的相應(yīng)連接部分的各個鉆孔或通孔，凸緣7裝配有分別是其基部4的型面2和連接部件3的軸向自由端。螺栓6的外直徑有螺紋，使得螺栓6可以通過嚙合相應(yīng)帶螺紋的螺母8來被緊固。面對面的凸緣7的徑向自由端之間的虛線表示型面2和連接部件3各自的自由軸向端可以是閉合的，使得型面2和連接部件3基本限定了閉合的軸向體積。如進(jìn)一步可觀察到的，連接部件3的分支5的自由端不包括相應(yīng)凸緣7，即另一部件，諸如與軸向延伸的型面2成角度地對準(zhǔn)的另一型面2可在周向上被焊接到例如分支5的相應(yīng)自由端。套管結(jié)構(gòu)I的所有部件由表現(xiàn)出優(yōu)異抗腐蝕特性的機(jī)械穩(wěn)定的材料(如不銹鋼)制成，因?yàn)樘坠芙Y(jié)構(gòu)I有利地代表了海上風(fēng)力渦輪機(jī)的基座，因此經(jīng)常被設(shè)置在水下。要被焊接的部件，特別是與連接部件3有關(guān)的，優(yōu)選是鑄造部件。將一定的防腐蝕涂層或清漆分別敷涂到型面2和連接部件3的外表面也是可能的。型面2和連接部件3都包括圓形橫截面，它們的尺寸特別是與外直徑、內(nèi)直徑以及壁厚有關(guān)的尺寸有利地是相同的。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的本發(fā)明套管結(jié)構(gòu)I的原理性剖切視圖。可以看出，與圖I所示實(shí)施例的根本不同在于螺栓6的長度，螺栓6從上型面2軸向延伸通過型面2和連接部件3的相鄰設(shè)置的凸緣7中各個鉆孔，通過整個連接部件3，進(jìn)一步通過連接部件3和下型面2配備的相鄰設(shè)置的凸緣7所提供的相應(yīng)鉆孔，并進(jìn)入下型面2中，在此通過螺母8緊固。因此，兩個型面2和一個連接部件3的連接只需要形式為長螺栓6的兩個螺栓6。因此，以這種方式，可減少連接裝置(即螺栓6和螺母8)的數(shù)目。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的本發(fā)明套管結(jié)構(gòu)I的原理性剖切視圖，從該圖可以觀察到，延伸通過連接部件3的螺栓6部件可由套筒9圍繞。因此，套筒9可充當(dāng)螺栓6相應(yīng)部分的防腐蝕屏蔽。套筒9可由聚合物制成。圖4示出了本發(fā)明第四實(shí)施例的原理性剖切視圖，如該圖所示，連接部件3的分支5的相應(yīng)自由端還可被配置有連接部分，該連接部分的形狀為徑向向內(nèi)延伸的凸緣7。以這種方式，分支5還可以與具有相應(yīng)形成的自由端的型面2有角度對準(zhǔn)地連接在一起，即具有相應(yīng)的徑向向內(nèi)延伸的凸緣7，其包括可讓螺栓6穿過其中的孔，以便以有角度地對準(zhǔn)的方 式建立連接部件3和型面2的螺栓連接。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第五示例性實(shí)施例的本發(fā)明套管結(jié)構(gòu)I的原理性剖切視圖。在根據(jù)圖5的套管結(jié)構(gòu)I的布置結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，可觀察到型面2和連接部件3的多種不同的可能布置結(jié)構(gòu)在本發(fā)明上是可行的，這又意味著本發(fā)明的套管結(jié)構(gòu)提供了很大程度的構(gòu)造靈活性。從圖5可觀察到，套管結(jié)構(gòu)I包括一堆徑向?qū)?zhǔn)的型面2和連接部件3，由此兩個相鄰設(shè)置的連接部件3被設(shè)置于兩個型面2之間，即通過本發(fā)明的螺栓連接，被連接于軸向型面2和相應(yīng)的型面2之間。當(dāng)然，其它布置結(jié)構(gòu)也同樣適用，即連續(xù)的型面2和/或連接部件3的布置結(jié)構(gòu)是不被限制的。本發(fā)明的套管結(jié)構(gòu)I提供了許多優(yōu)點(diǎn)，特別是與具有在現(xiàn)有技術(shù)中已知的焊接接頭的套管結(jié)構(gòu)相比。這些優(yōu)點(diǎn)主要涉及規(guī)劃以及實(shí)現(xiàn)相應(yīng)套管結(jié)構(gòu)I的豎立方面，該套管結(jié)構(gòu)有利地用作海上風(fēng)力渦輪機(jī)的基座。
權(quán)利要求
1.用于海上構(gòu)造的套管結(jié)構(gòu)(1)，特別是用于海上風(fēng)力渦輪機(jī)的套管結(jié)構(gòu)(1)，包括軸向?qū)?zhǔn)或有角度地對準(zhǔn)的多個型面(2)和多個連接部件(3)，由此所述型面(2)和/或所述連接部件(3)的連接是通過螺栓連接建立的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的套管結(jié)構(gòu)(1)，其中，型面(2)被連接到至少一個另一型面(2 )和/或至少一個連接部件(3 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的套管結(jié)構(gòu)(1)，其中，連接部件(3)被連接到軸向?qū)?zhǔn)地到至少一個型面(2)，和/或有角度對準(zhǔn)到至少一個另一型面(2)，和/或至少一個另一連接部件(3)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的套管結(jié)構(gòu)(1)，其中，每個型面(2)和每個連接部件(3)包括至少一個連接部分，所述至少一個連接部分用于與至少一個另一型面(2)和/或連接部件(3)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的套管結(jié)構(gòu)(I)，其中，所述連接部分被提供在所述型面(2)和 所述連接部件(3)各自的自由端。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5之一所述的套管結(jié)構(gòu)(I)，其中，所述型面(2)的自由端被軸向?qū)?zhǔn)地設(shè)置，所述連接部件(3)的自由端被軸向和有角度對準(zhǔn)地設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-6之一所述的套管結(jié)構(gòu)(1)，其中，所述螺栓連接由如下螺栓(6)提供，這些螺栓至少穿過所述型面(2)和/或連接部件(3)的至少兩個相鄰設(shè)置的連接部分，由此這些螺栓(6)的自由端通過各自的鎖定裝置特別是螺母(8)而被固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的套管結(jié)構(gòu)(1)，其中，螺栓(6)從第一型面(2)或連接部件(3 )的連接部分穿過，通過被設(shè)置在另一型面(2 )和/或連接部件(3 )的至少一個連接部分的下游的至少一個另一型面(2)和/或連接部件(3)的至少一個連接部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的套管結(jié)構(gòu)(1)，其中，所述螺栓(6)至少部分地被套筒(9)包圍。
10.根據(jù)權(quán)利要求4-9之一所述的套管結(jié)構(gòu)(1)，其中，所述連接部分由至少一個徑向向內(nèi)和/或徑向向外延伸的凸緣(7)提供。
11.根據(jù)權(quán)利要求10項(xiàng)所述的套管結(jié)構(gòu)(1)，其中，每個凸緣(7)包括可讓螺栓(6)穿過的至少一個鉆孔。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的套管結(jié)構(gòu)(I)，其中，所述型面(2)和/或所述連接部件(3)至少部分是中空的。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的套管結(jié)構(gòu)(I)，其中，所述型面(2)和/或連接部件(3)具有圓形或橢圓形橫截面。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的套管結(jié)構(gòu)(I)，其中，所述型面(2)具有與所述連接部件(3)相同或不同的橫截面。
15.風(fēng)力渦輪機(jī)，其包括根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的套管結(jié)構(gòu)(I)。
全文摘要
用于海上構(gòu)造的套管結(jié)構(gòu)(1)，特別是用于海上風(fēng)力渦輪機(jī)的套管結(jié)構(gòu)(1)，包括軸向?qū)?zhǔn)或有角度對準(zhǔn)的多個型面(2)和多個連接部件(3)，由此通過螺栓連接建立所述型面(2)和/或所述連接部件(3)的連接。
文檔編號E02D27/42GK102906341SQ201080066994
公開日2013年1月30日 申請日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者H.施蒂斯達(dá)爾 申請人:西門子公司