振動(dòng)限制模塊以及具有振動(dòng)限制模塊的設(shè)備、用于結(jié)構(gòu)裝置的結(jié)構(gòu)段和風(fēng)能設(shè)施的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的振動(dòng)限制模塊。此外，本發(fā)明涉及 一種具有這種振動(dòng)限制模塊的設(shè)備以及一種具有這種振動(dòng)限制模塊的用于結(jié)構(gòu)裝置的結(jié) 構(gòu)段以及一種具有塔和帶有這種振動(dòng)限制模塊的塔段的風(fēng)能設(shè)施。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)能設(shè)施（WEA)由于其高的和在此細(xì)長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)形式為尤其易受振動(dòng)影響的構(gòu)造； 這尤其適合于風(fēng)能設(shè)施的鋼管塔和預(yù)應(yīng)力混凝土塔，所述風(fēng)能設(shè)施越來越多地設(shè)計(jì)用于更 高的轂高度，這增大易受干擾振動(dòng)性。尤其地，具有同樣振動(dòng)的轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子的共 振現(xiàn)象能夠引起風(fēng)能設(shè)施的復(fù)雜的振動(dòng)形式，尤其也在其塔上。同時(shí)，風(fēng)能設(shè)施的塔的節(jié)約 資源的構(gòu)造例如關(guān)于其塔直徑和壁厚的減小是越來越重要的。原則上，這適用于風(fēng)能設(shè)施 的每種類型的結(jié)構(gòu)方式、但是尤其也適用于具有管形塔、例如鋼管塔或預(yù)制件混凝土塔的 風(fēng)能設(shè)施。
[0003] 已知結(jié)構(gòu)方式的風(fēng)能設(shè)施具有安置在塔上的、承載轉(zhuǎn)子的吊艙。已知的是，在塔中 安置吸振器。例如，EP 1 008 747 B1描述一種用于衰減風(fēng)能設(shè)施中的振動(dòng)的吸振器，所述 吸振器具有飛輪質(zhì)量、擺桿、擺軸承或擺動(dòng)關(guān)節(jié)以及衰減機(jī)構(gòu)。吸收特性通過下述方式實(shí) 現(xiàn)：飛輪質(zhì)量相對(duì)于風(fēng)能設(shè)施的結(jié)構(gòu)件以相移的方式振動(dòng)。衰減機(jī)構(gòu)與擺動(dòng)關(guān)節(jié)共同構(gòu)成 為結(jié)構(gòu)單元并且基本上由一個(gè)或多個(gè)彈性體模塊構(gòu)成，其中吸振器能夠沿平面的任意方向 加速。
[0004] 原則上，將吸振器理解成下述結(jié)構(gòu)模塊，所述結(jié)構(gòu)模塊由重塊和至少一個(gè)彈簧構(gòu) 成并且能夠通過接合到能振動(dòng)的系統(tǒng)、例如風(fēng)能設(shè)施上來降低其振動(dòng)。吸振器的也稱作為 反振動(dòng)重塊的重塊尤其相對(duì)于結(jié)構(gòu)裝置主要結(jié)構(gòu)的、例如風(fēng)能設(shè)施以相移的方式振動(dòng)。吸 振器的由于加速出現(xiàn)的力能夠?qū)氲斤L(fēng)能設(shè)施的要靜止的主要結(jié)構(gòu)中。吸振器的作用不局 限于吸收激勵(lì)的作用點(diǎn)、而且也作用于連接的主要結(jié)構(gòu)的其他點(diǎn)。原則上，吸振器能夠用于 相對(duì)窄地限界的振動(dòng)干擾頻率，因?yàn)橥ǔH吸振器的受限改變的吸收頻率可用；因此，吸振 器適合作為靜態(tài)部件用于減小振動(dòng)。吸振器的主要優(yōu)點(diǎn)但是在于，所述吸振器相對(duì)好地針 對(duì)要吸收的干擾振動(dòng)設(shè)計(jì)并且在適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方案中能夠?qū)⑺龈蓴_振動(dòng)實(shí)際上完全消除。 要考慮的是，對(duì)于能干擾振動(dòng)的主要結(jié)構(gòu)例如風(fēng)能設(shè)施的和吸振器的耦聯(lián)系統(tǒng)而言，在吸 收時(shí)要觀察頻率分解，所述頻率分解位于吸收頻率或原始的振動(dòng)干擾頻率之外并且必要時(shí) 能夠引起在吸收頻率之外的更高的振動(dòng)幅值。
[0005] 減振器與吸振器是不同的，同樣能夠用于補(bǔ)充吸振器，視作為一個(gè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng) 將反振動(dòng)重塊借助于彈簧和衰減元件連接于要衰減的主要結(jié)構(gòu)。在此，彈簧元件和衰減元 件能夠以不同的方式構(gòu)成。減振器原則上視作為動(dòng)態(tài)作用的系統(tǒng)并且能夠與純的吸振器相 比在不同的干擾頻率的更寬的頻譜中工作。
[0006] 就此，吸振器的在EP 1 008 747 B1中描述的結(jié)構(gòu)更確切地說稱作為減振器。系 統(tǒng)本身稱作為無源作用的系統(tǒng)。
[0007] 用于減少振動(dòng)的無源作用的設(shè)計(jì)使用干擾振動(dòng)的主要結(jié)構(gòu)上的衰減的或不衰減 的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)具有起機(jī)械功能的彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)。使用無源的吸振器例如尤其適合于 下述情況：干擾振動(dòng)的頻率是相對(duì)好地已知的并且位于相對(duì)窄地限制的未知的頻率范圍 中。與此無關(guān)地，無源系統(tǒng)能夠通過擴(kuò)展而設(shè)有有源的調(diào)節(jié)元件進(jìn)而構(gòu)造成有源的系統(tǒng)；這 例如通過下述方式：將主要結(jié)構(gòu)的或尤其吸振器或減振器的重要參數(shù)實(shí)時(shí)地針對(duì)主要結(jié)構(gòu) 的改變的條件來設(shè)定。由此，位于主要干擾頻率的特定的共振頻率附近的其他的干擾頻率 也能夠相對(duì)寬帶地吸收和/或衰減。所述方法通常在大多數(shù)情況下需要耗費(fèi)的調(diào)控技術(shù)以 及外部的能量輸送。
[0008] 能可變地但是固定地設(shè)定成不同的干擾頻率的具有可變的吸收固有頻率的吸振 系統(tǒng)從DE 20 2005 019 949 U1中已知。其中，構(gòu)成為立式擺的具有吸收質(zhì)量的吸收系統(tǒng) 經(jīng)由彈簧裝置支撐在基座上并且吸收質(zhì)量的重心的基本距離能夠改變。平行于在吸收質(zhì)量 和基座之間的彈簧裝置設(shè)有抗壓的和/或抗拉的間距限定元件，其長(zhǎng)度是可變的。原則上， 這種或其他的立式的吸收設(shè)備優(yōu)選能夠用于建筑物衰減。建筑物中的相對(duì)復(fù)雜的振動(dòng)減少 裝置基于立式擺在DE 197 34 993 A1中描述。
[0009] 值得期望的是，為了保護(hù)易受振動(dòng)影響的結(jié)構(gòu)裝置，尤其借助于干擾振動(dòng)形式的 適當(dāng)?shù)恼穹鶞p小裝置、特別借助于吸振裝置來提供相對(duì)有效地工作的振動(dòng)限制裝置，所述 振動(dòng)限制裝置同時(shí)安全地設(shè)計(jì)并且此外相對(duì)簡(jiǎn)單地構(gòu)造和/或能夠可操作地提供。
[0010] 德國(guó)專利商標(biāo)局在優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)中對(duì)本申請(qǐng)檢索到下述現(xiàn)有技術(shù)：DE 20 2005 019 949 U1、US 6 672 763 B1、EP 1 008 747 B1 和 DE 197 34 993 A1。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 在該處設(shè)計(jì)本發(fā)明，本發(fā)明的目的是，提出一種設(shè)備，所述設(shè)備構(gòu)成為用于懸掛地 安置在結(jié)構(gòu)裝置上并且所述設(shè)備以改進(jìn)的方式構(gòu)成用于限制結(jié)構(gòu)裝置的干擾振動(dòng)，尤其吸 收干擾振動(dòng)。尤其地，設(shè)備應(yīng)當(dāng)能夠相對(duì)有效地并且安全地在有源系統(tǒng)中提供振動(dòng)限制、優(yōu) 選吸振。盡管如此，設(shè)備應(yīng)相對(duì)簡(jiǎn)單地并且盡管如此可靠地并且安全地設(shè)計(jì)。
[0012] 尤其地，應(yīng)設(shè)計(jì)一種用于與風(fēng)能設(shè)施的、尤其風(fēng)能設(shè)施的塔的第一固有頻率相比 更高的固有頻率的共振現(xiàn)象的設(shè)備。這種尤其與基本上與在塔區(qū)域中具有波腹的振動(dòng)形式 相關(guān)聯(lián)的、與第一固有頻率相比更高的固有頻率通過吊艙運(yùn)動(dòng)并且尤其通過吊艙的俯仰力 矩產(chǎn)生。附加地，轉(zhuǎn)子并且尤其轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)也能對(duì)不可忽略的振動(dòng)形式提供相對(duì)復(fù)雜的貢獻(xiàn)。 這例如能夠引起下述振動(dòng)形式，所述振動(dòng)形式雖然在吊艙的區(qū)域中具有敞開的端部，然而 在塔區(qū)域中具有振動(dòng)形式的波腹和節(jié)點(diǎn)。已發(fā)現(xiàn)，尤其第二固有頻率能夠具有波腹，所述波 腹不位于吊艙的區(qū)域中或不直接位于風(fēng)能設(shè)施的吊艙下方，而是能夠明顯地位于其下。
[0013] 本發(fā)明的目的是，尤其提出一種吸振模塊、一種用于吸振的設(shè)備以及一種用于結(jié) 構(gòu)裝置的結(jié)構(gòu)段和一種結(jié)構(gòu)裝置、尤其風(fēng)能設(shè)施，其以改進(jìn)的方式構(gòu)成用于有源地和/或 無源地吸收和/或衰減振動(dòng)。
[0014] 涉及設(shè)備的目的通過本發(fā)明借助開始提及類型的振動(dòng)限制模塊來實(shí)現(xiàn)，其中根據(jù) 本發(fā)明也提出權(quán)利要求1的特征部分的特征。
[0015] 模塊尤其構(gòu)成用于懸掛地安置在結(jié)構(gòu)裝置上并且呈吸振模塊的形式構(gòu)成。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，振動(dòng)限制模塊具有：
[0017]-承載機(jī)構(gòu)
[0018]-擺系統(tǒng)，所述擺系統(tǒng)具有擺質(zhì)量和用于將擺質(zhì)量懸掛在承載機(jī)構(gòu)上的懸掛系統(tǒng)， 其中懸掛系統(tǒng)具有沿懸掛軸線的方向伸展的擺質(zhì)量懸掛裝置，所述擺質(zhì)量懸掛裝置經(jīng)由懸 掛頭固定在承載機(jī)構(gòu)上。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，此外提出：
[0020] -懸掛系統(tǒng)具有多個(gè)沿懸掛軸線的方向伸展的擺簧元件，并且
[0021] -擺質(zhì)量懸掛裝置的懸掛頭具有關(guān)節(jié)頭，所述關(guān)節(jié)頭固定在承載機(jī)構(gòu)上并且所述 關(guān)節(jié)頭具有構(gòu)成為滑動(dòng)軸承的擺軸承。
[0022] 尤其地，多個(gè)擺簧元件中的至少一個(gè)擺簧元件沿懸掛軸線的方向固定在擺質(zhì)量和 承載機(jī)構(gòu)上。
[0023] 本發(fā)明的設(shè)計(jì)尤其將下述兩個(gè)方式組合，即簡(jiǎn)單地說，第一：相對(duì)簡(jiǎn)單地設(shè)計(jì)的、 但是對(duì)于吸振而言有效作用的擺軸承，所述擺軸承構(gòu)成為滑動(dòng)軸承，以及第二：擺簧元件沿 懸掛軸線的方向的定向，即尤其是平行于擺質(zhì)量懸掛裝置。
[0024] 振動(dòng)限制模塊的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案的上述第二方面借助沿懸掛軸線的方 向一一也稱作為豎直方向一一在擺質(zhì)量和承載機(jī)構(gòu)之間伸展的擺簧元件原則上提出用于 擺質(zhì)量的彈性的彈力的前提條件，所述彈性的彈力在一個(gè)優(yōu)選的改進(jìn)方案的范圍中可設(shè) 定，尤其能夠可變地設(shè)定地構(gòu)造。
[0025] 此外，在一個(gè)改進(jìn)方案的范圍中，尤其證實(shí)為尤其有效的是，擺軸承無衰減地構(gòu) 成，即擺質(zhì)量懸掛裝置構(gòu)成用于擺質(zhì)量的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。尤其地，已經(jīng)證實(shí)為有利的是，擺質(zhì)量 懸掛裝置是長(zhǎng)度和/或方向不可變的；這進(jìn)一步地有益于簡(jiǎn)單的并且盡管如此安全地進(jìn)而 持久且長(zhǎng)久穩(wěn)定的擺軸承設(shè)計(jì)方案。
[0026] 本發(fā)明的設(shè)計(jì)也提及權(quán)利要求23的限制振動(dòng)的、尤其吸振的設(shè)備，所述設(shè)備根據(jù) 本發(fā)明構(gòu)成用于將吸振模塊懸掛地安裝在結(jié)構(gòu)裝置上。
[0027] 尤其地，已經(jīng)證實(shí)有效是，設(shè)有多個(gè)振動(dòng)限制模塊、尤其是吸振器模塊。這能夠有 助于方向可變性和相對(duì)寬帶的吸振，優(yōu)選針對(duì)于例如為風(fēng)能設(shè)施、尤其是塔或風(fēng)能設(shè)施的 塔的結(jié)構(gòu)裝置的更高的固有頻率。
[0028] 本發(fā)明的設(shè)計(jì)也提及根據(jù)權(quán)利要求27的用于具有限制振動(dòng)的、尤其吸振的設(shè)備 的結(jié)構(gòu)裝置的結(jié)構(gòu)段，所述設(shè)備具有一個(gè)、尤其多個(gè)振動(dòng)限制模塊。尤其地，在一個(gè)改進(jìn)方 案的范圍中提出，結(jié)構(gòu)段構(gòu)成為用于風(fēng)能設(shè)施的塔段并且具有上述類型的振動(dòng)限制模塊。
[0029] 本發(fā)明的設(shè)計(jì)也提及一種風(fēng)能設(shè)施、尤其是根據(jù)權(quán)利要求29的風(fēng)能設(shè)施，所述風(fēng) 能設(shè)施具有塔和安置在塔上的、承載轉(zhuǎn)子的吊艙，其中塔具有塔段，所述塔段具有上述類型 的限制振動(dòng)的設(shè)備。
[0030] 在上述類型的風(fēng)能設(shè)施中，在吊艙中，發(fā)電機(jī)與軸連接，其中軸能夠經(jīng)由轉(zhuǎn)子的多 個(gè)轉(zhuǎn)子葉片驅(qū)動(dòng)，所述轉(zhuǎn)子葉片與軸經(jīng)由轂連接。在此，轉(zhuǎn)子葉片經(jīng)由葉片軸承與轂的轂適 配器連接。以所述方式，風(fēng)能能夠變成軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)并且用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)；在吊艙中設(shè)有一 排變流器模塊，所述變流器模塊構(gòu)成將由發(fā)電機(jī)直接提供的電流置于電網(wǎng)頻率上。
[0031] 尤其地，本發(fā)明已知的是，上述塔段尤其有利地適合于安裝在風(fēng)能設(shè)施的塔的大 約2/3的高度中，尤其安裝在風(fēng)能設(shè)施的塔的2/3減去20%至2/3加上20%之間的高度的 區(qū)域中，以便尤其有效地吸收風(fēng)能設(shè)施的、尤其是風(fēng)能設(shè)施的塔的可能共振的干擾振動(dòng)的 第二固有頻率。
[0032] 本發(fā)明基于下述考慮，尤其吸振器模塊作為基礎(chǔ)適合于相對(duì)簡(jiǎn)單地持久地并且盡 管如此安全地減小干擾振動(dòng)，所述吸振器模塊然而能夠改建成適合的減小振動(dòng)的模塊；吸 振器模塊首先有利地是無源的并且能夠以相對(duì)小的耗費(fèi)和盡管如此高的效率實(shí)現(xiàn)。本發(fā) 明已知的是，多個(gè)結(jié)構(gòu)裝置、尤其是風(fēng)能設(shè)施是對(duì)于復(fù)雜的諧振的干擾振動(dòng)也易受影響的 能振動(dòng)的系統(tǒng)。同時(shí)，能在可相對(duì)好地限界的范圍中標(biāo)識(shí)固有頻率；尤其地，更高的固有頻 率也能夠?qū)τ谙薅ǖ慕Y(jié)構(gòu)裝置、尤其風(fēng)能設(shè)施相對(duì)好地限定。已知的是，吸振器模塊能夠以 尤其簡(jiǎn)單和有效的方式針對(duì)結(jié)構(gòu)裝置、尤其是風(fēng)能設(shè)施的干擾頻譜的已知的固有頻譜來設(shè) 計(jì)。
[0033] 簡(jiǎn)而言之，本發(fā)明基于一種擺系統(tǒng)、尤其是擺動(dòng)吸收器，具有擺質(zhì)量和帶有擺質(zhì)量 懸掛裝置的懸掛系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，在懸掛系統(tǒng)中設(shè)有多個(gè)擺簧元件和帶有關(guān)節(jié)頭的擺質(zhì) 量懸掛裝置，所述關(guān)節(jié)頭具有構(gòu)成為滑動(dòng)軸承的擺軸承。
[0034] 構(gòu)成為懸掛的擺的減小振動(dòng)的模塊、尤其振動(dòng)吸收器模塊根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)一方 面設(shè)有優(yōu)選作為滑動(dòng)軸承的擺動(dòng)支承裝置。這出于不同的原因偏愛其他的軸承可能性。本 發(fā)明已知的是，借助于根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)的關(guān)節(jié)頭能夠?qū)崿F(xiàn)持久的且能負(fù)載的懸掛系統(tǒng)， 所述懸掛系統(tǒng)原則上首先能夠提供滑動(dòng)軸承的免維護(hù)的滑動(dòng)面；借此，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì) 的擺質(zhì)量懸掛裝置與耗費(fèi)的系統(tǒng)相比證實(shí)為是優(yōu)越的并且此外允許尤其有效地減小構(gòu)件 的干擾頻率、尤其由于滑動(dòng)軸承的小的衰減。
[0035] 關(guān)于擺軸承，本發(fā)明此外已知的是，在風(fēng)能設(shè)施的運(yùn)行時(shí)間期間，并且盡管環(huán)境條 件是不利的，甚至在擺強(qiáng)烈偏移時(shí)，借助滑動(dòng)軸承的滑動(dòng)面的適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)成持久 的和高的可靠性。尤其地，本發(fā)明的設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)，借助滑動(dòng)軸承能夠?qū)崿F(xiàn)有效且少維護(hù)的 振動(dòng)減少裝置，所述振動(dòng)減少裝置此外能夠緊湊地、節(jié)約空間地并且一一借此尤其對(duì)于風(fēng) 能設(shè)施有利地一一實(shí)現(xiàn)。通過使用多個(gè)吸振器模塊，甚至在相對(duì)于單向地固定用于偏移的 關(guān)節(jié)頭中實(shí)現(xiàn)方向無關(guān)的振動(dòng)吸收，所述振動(dòng)吸收此外是有效且簡(jiǎn)單的。
[0036] 此外，另一方面，在長(zhǎng)度和/或方向不可變的擺質(zhì)量懸掛裝置中，明確地不直接追 溯到擺質(zhì)量的或者直接的擺長(zhǎng)度的可變