專利名稱：使兩相鄰管段的外周壁部分形成基本上不間斷連接的方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種用于使塔架、尤其是用于風(fēng)力渦輪的塔架的兩個(gè)相鄰管段的外周壁部分形成基本上不間斷的連接的方法。這種方法可用于建造新塔架以及修理已建成的塔架。
相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)管狀塔架如風(fēng)力渦輪或其它裝置的塔架可用于支撐建筑物或用于攜帶任意的設(shè)備，它們包括有若干個(gè)相鄰的管段，其中兩個(gè)相鄰管段分別相連。管段設(shè)有圓柱形的或圓錐形的外周壁部分，以及通常焊接在外周壁部分上的內(nèi)法蘭或外法蘭。兩個(gè)相鄰管段在各管段的縱向端部處沿著由法蘭形成的環(huán)形接觸面而相互接觸。由于法蘭的接觸面并非完全處于一個(gè)單一徑向面內(nèi)，因此當(dāng)通過用緊固螺栓穿過法蘭中的孔而將管段相互連接起來時(shí)，在兩個(gè)相鄰法蘭之間可能會存在小間隙。然而，這些間隙尤其在管段中的背對法蘭的一側(cè)是不利的。因此，如果為管段提供了內(nèi)法蘭即徑向向內(nèi)延伸的法蘭，那么必須防止在管段的外周壁部分的外側(cè)產(chǎn)生間隙。也就是說，這些間隙會導(dǎo)致相鄰管段相互間產(chǎn)生微小的移動，引起制成這些管段的材料的疲勞以及螺釘?shù)乃擅?，這又會導(dǎo)致連接相鄰管段的螺栓過早產(chǎn)生疲勞。
因此，為了防止相鄰管段因間隙而產(chǎn)生相對運(yùn)動，可以制造出設(shè)有絕對理想的法蘭的管段，這會導(dǎo)致制造成本的增加。作為另一種方法，可用厚度與間隙寬度相等的插入件來填充該間隙。然而，由于間隙在其縱向范圍上具有不穩(wěn)定的寬度，因此必須在間隙的不同位置處插入具有不同厚度的插入件或者數(shù)個(gè)夾在一起的插入件。這種工作是費(fèi)時(shí)且煩瑣的。
發(fā)明概要因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于使設(shè)有法蘭的兩個(gè)相鄰管段的外周壁部分形成基本上不間斷的連接的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于修理由相鄰的管段組成的塔架的方法，使得兩個(gè)相鄰管段的外周壁部分能夠分別基本上不間斷地連接起來。
根據(jù)本發(fā)明，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供了一種用于使塔架、尤其是用于風(fēng)力渦輪的塔架的兩個(gè)相鄰管段的外周壁部分形成基本上不間斷的連接的方法，其中各管段均設(shè)有帶孔的法蘭，該方法包括步驟-將第一管段和第二管段設(shè)置成使它們的所述法蘭相互面對，并且所述法蘭中的所述孔相互對齊，-通過預(yù)擰緊延伸穿過所述法蘭中的所述對齊孔的螺釘來連接所述管段，-在管段中的背對法蘭的一側(cè)中形成具有預(yù)定寬度的槽口，該槽口至少位于所述接觸法蘭中的存在有寬度大于最小寬度的間隙的位置處，-在所述槽口中插入至少一個(gè)插入件，其具有與所述槽口的寬度基本上相等的寬度，和-完全地緊固將所述管段的所述法蘭相連的所述螺釘，從而通過所述至少一個(gè)插入件來為所述管段的所述外周壁部分提供基本上不間斷的連接。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，尤其是用于風(fēng)力渦輪的塔架的兩個(gè)相鄰管段通過螺釘而相互連接起來，該螺釘延伸穿過兩個(gè)相鄰管段的法蘭中的對齊孔。螺釘是預(yù)緊的，即不是完全緊固的。當(dāng)在建造塔架中采用本方法時(shí)，螺釘在插入之后是被預(yù)緊的，而當(dāng)使用本方法來修理已經(jīng)建造好的塔架時(shí)，螺釘是輕微松脫的。在下一步驟中，檢查相鄰法蘭之間的界面，即位于管段中的背對法蘭的一側(cè)處的法蘭接觸面，以確定存在有寬度大于最小寬度的間隙的位置。在法蘭界面的這些位置處，在塔架中的背對法蘭的一側(cè)切出或以其它方式形成槽口，尤其是具有預(yù)定寬度即在管段的縱向范圍上具有預(yù)定尺寸的溝槽。之后在該溝槽中插入寬度與溝槽寬度基本上相等的插入件，最好是板狀的插入件，使得溝槽在其側(cè)邊之間的空隙被填滿。在插入件被插入之前，可在溝槽的內(nèi)表面和邊緣上施加涂層，以保護(hù)管段免受侵蝕。在插入件被插入之后，將螺釘完全擰緊。插入件用作牢固地夾緊在相鄰管段之間、尤其是其外周壁部分之間的隔塊，從而為管段的外周壁部分提供了基本上不間斷的連接，這便防止了相鄰管段之間的任何相對的傾斜運(yùn)動。
本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，在溝槽的各位置處使用了具有限定寬度的插入件，這便避免了尋找具有寬度在其長度上可變的溝槽的特定位置處所需的厚度的插入件的費(fèi)時(shí)工作。
對于本發(fā)明來說，溝槽不必被插入件完全填滿。然而重要的是，溝槽應(yīng)設(shè)有與溝槽的相對邊緣接觸的插入件，其中在插入件的兩側(cè)可存在間隙。同樣，插入件也不需要從壁部分的外表面一直延伸到溝槽的底部。插入件應(yīng)當(dāng)設(shè)置在溝槽內(nèi)，使得插入件基本上至少延伸到壁部分的外表面。因此，插入件可相對于壁部分的外表面伸出來或縮進(jìn)去。然而，插入件最好與塔架的外表面對齊。
根據(jù)本發(fā)明，僅在兩個(gè)相鄰管段中的一個(gè)壁部分中切出溝槽，其中溝槽的一個(gè)側(cè)邊設(shè)于兩個(gè)相鄰管段中之一的壁部分內(nèi)，而溝槽的另一側(cè)邊則由另一管段的法蘭的接觸面來限定。然而，優(yōu)選在兩個(gè)管段的外周壁部分中切出溝槽。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，溝槽具有與管段的壁部分的厚度基本上相等的深度。如果兩個(gè)相鄰管段的壁部分的厚度不同，這通?？赡苁怯捎谒苌喜康谋诤裥∮谄湎虏康谋诤穸斐傻模敲礈喜蹜?yīng)當(dāng)具有與其中較小的厚度基本上相等的深度。
根據(jù)本發(fā)明，在兩個(gè)管段中的至少一個(gè)管段內(nèi)切出的溝槽的寬度和深度取決于管段和塔架的整體尺寸。這些尺寸基本上處于幾個(gè)毫米到幾個(gè)厘米、尤其是1或2厘米的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明，在至少一個(gè)管段中切出的溝槽可以是彎曲的，從而隨從管段外周壁部分的曲率，或者，溝槽可以是直的，由于其更容易制造，因此這種方式是優(yōu)選的。在溝槽筆直延伸的情況下，溝槽相對于外周壁部分的定向是正切的。這種溝槽在其縱向范圍上具有變化的深度。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，溝槽的切割是通過銑刀來進(jìn)行的。這種刀具可由裝有該銑刀的切削裝置的框架的導(dǎo)軌來引導(dǎo)。為了切出具備所需形狀和方位的溝槽，必須使切削裝置相對管段對齊。
到目前為止，本發(fā)明是參照在至少一個(gè)管段中切出溝槽的實(shí)施例來進(jìn)行介紹的。然而在更普遍的意義上，本發(fā)明也可應(yīng)用于在至少一個(gè)管段中提供任何類型的槽口，只要該槽口的相對側(cè)邊布置在兩個(gè)管段中即可。因此，除了溝槽之外，還可以在管段內(nèi)設(shè)置孔并在該孔內(nèi)插入螺栓狀的插入件，使其與孔的相對側(cè)邊接觸?？梢匝刂嬖谟趦蓚€(gè)相鄰管段之間的間隙來設(shè)置若干個(gè)這種孔狀槽口。
附圖的詳細(xì)介紹在下文中將參考附圖所示的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例來更詳細(xì)地介紹本發(fā)明，在附圖中

圖1顯示了風(fēng)力渦輪的塔架的兩個(gè)相鄰管段的界面的側(cè)視圖，其中在這兩個(gè)管段的法蘭之間存在有微小的間隙，圖2顯示了沿著圖1中的線II-II剖開的截面圖，圖3顯示了在前述間隙的位置處形成溝槽之后沿著圖1中的線II-II剖開的截面圖，圖4顯示了為了表示出溝槽的形狀和范圍而沿著圖3中的線IV-IV剖開的截面圖，圖5顯示了類似于圖3的截面圖，其中溝槽被部分地填充了插入件，并在其開口處被封帶所覆蓋，圖6顯示了裝有銑刀的切削裝置的頂視圖，其用于在兩個(gè)相鄰管段的外表面中切出溝槽，和圖7顯示了沿圖6中箭頭VII所示方向的側(cè)視圖。
優(yōu)選實(shí)施例的描述在圖1中示意性地顯示了風(fēng)力渦輪的主要部件。根據(jù)圖1，風(fēng)力渦輪10包括塔架12和支撐在塔架12的頂部上并裝有轉(zhuǎn)子16的機(jī)艙14。塔架12包括若干個(gè)由鋼或本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的其它適當(dāng)材料制成的管段。
在圖1和2中更詳細(xì)地顯示了兩個(gè)相鄰的管段18，20。各管段18，20均包括大致圓柱形或圓錐形的外周壁部分22，24，在其縱向端部上通過形成了焊縫30，32的焊接而連接了將L形法蘭26，28。在該實(shí)施例中，法蘭26，28徑向向內(nèi)地延伸，從而形成了內(nèi)法蘭。然而，本發(fā)明并不限于具有內(nèi)法蘭的管段，因此，本發(fā)明也可應(yīng)用于具有徑向向外地延伸的法蘭(外法蘭)的管段。
各法蘭26，28均設(shè)有多個(gè)孔34，36，夾緊螺釘38延伸穿過這些孔，用來連接相鄰管段18，20的法蘭。各螺釘38均包括螺栓40和螺母42，螺栓40具有加寬的端部和帶螺紋的端部，而螺母42與螺栓40的螺紋端接合。其它類型的螺釘即與法蘭直接螺紋接合的螺釘也是適用的。
相鄰管段18，20的法蘭26，28限定了用于相互接觸的外接觸面44，46，當(dāng)將螺母42擰緊在螺釘38的螺栓40上時(shí)，法蘭26，28可沿著這些接觸面而相互壓在一起。為了在相鄰管段18，20的法蘭26，28之間提供均勻的表面接觸，其接觸面44，46必須完全平行。然而，這在制造法蘭和管段18，20時(shí)是很難實(shí)現(xiàn)的，這是因?yàn)橛捎诶绾附庸に嚨拇嬖冢ㄌm26，28在整個(gè)接觸面44，46上將不會完全地平行。因此，實(shí)際上發(fā)生的是，在裝配管段18，20時(shí)存在有微小的縫狀間隙48。這些間隙48會導(dǎo)致塔架10外壁的外側(cè)面50在兩個(gè)相鄰管段18，20之間的界面處出現(xiàn)間斷。由于間隙48的原因，在相鄰管段18，20之間可能會發(fā)生非常微小的相對傾斜運(yùn)動，這將導(dǎo)致在法蘭26，28及其于焊接側(cè)處與外周壁部分22，24的連接部位處產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，導(dǎo)致材料產(chǎn)生疲勞。
為了防止這種相對傾斜運(yùn)動，在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)知道可在間隙48中插入插入件，該插入件的厚度對應(yīng)于被填充的間隙48的變化的寬度。
根據(jù)發(fā)明，通過在間隙48的位置處在壁中切出預(yù)定的溝槽52，從而加寬處于塔架壁中的兩個(gè)相鄰管段18，20的法蘭26，28的界面處的間隙48。在圖3中顯示了這種溝槽52，它是在螺釘38沒有完全固緊而僅是預(yù)緊的條件下形成的。溝槽52包括兩個(gè)相對的側(cè)面54，56以及底面58，側(cè)面54，56之間的距離限定了溝槽52的寬度，而底面58則限定了溝槽52的深度。溝槽52的寬度沿著兩個(gè)壁部分22，24延伸，而底面與管段18，20的壁部分22，24的內(nèi)表面基本上對齊。通過下文中結(jié)合圖6和7所介紹的裝置，便可在管段18，20的外側(cè)面50中形成溝槽52。
在圖4中顯示了溝槽52的形狀及其方位。在該實(shí)施例中，溝槽52的底面58切向地延伸。然而，也可以在管段中切出具有彎曲底面58的溝槽52，該底面58例如按照管段18，20的曲率來彎曲。
根據(jù)本發(fā)明，在溝槽52中插入至少一個(gè)插入件60，其具有與溝槽52的預(yù)制寬度基本上相等的厚度。該插入件60與溝槽52的相對側(cè)壁54，56接觸。因此，在螺釘38完全緊固即被完全拉緊之后，插入件60就被夾緊并接合在溝槽52中，并在其中形成壓配合。之后在管段18，20的壁部分22，24的外側(cè)面50上粘貼接封帶62。由于溝槽52而非間隙48形成為具有限定的寬度和深度，因此插入件60在任何情況下都能裝配到溝槽內(nèi)，這便避免了如現(xiàn)有技術(shù)那樣人工地選擇并嘗試不同類型的插入件。
在圖5中顯示了上述情況。應(yīng)當(dāng)注意的是，在插入件60被插入之前，可在溝槽52的內(nèi)表面54，56，58上涂覆圖5中未示出的抗蝕涂層。
由于插入件60在溝槽52中形成壓配合，因此在相鄰管段18，20的外周壁部分22，24之間就形成了連續(xù)而不間斷的連接，導(dǎo)致軸向力可從一個(gè)管段的外周壁部分直接通過插入件60而傳遞到相鄰管段的外周壁部分上，避免了兩個(gè)相鄰管段18，20的外周壁部分22，24產(chǎn)生任何相對運(yùn)動。
現(xiàn)在來看圖6和7，下面將詳細(xì)地介紹切削裝置64的實(shí)施例，其用于在塔架10的兩個(gè)相鄰管段18，20的界面處切出溝槽52。
如圖所示，切削裝置64通過兩個(gè)上方磁力固定件66和兩個(gè)下方磁力固定件68而安裝在兩個(gè)相鄰管段18，20的外側(cè)面50上，所有磁力固定件均連接在切削裝置64的框架70上。另外，通過安裝在塔架10的頂部即機(jī)艙14中的絞盤(未示出)的鋼索72也可以固定框架70，其中鋼索72與吊架74相連，而吊架74又與框架70的頂部相連。在框架70的底部設(shè)有兩個(gè)導(dǎo)輥76，其使框架70與管段18，20的外表面間隔開，并在該外表面上引導(dǎo)框架70。在框架70中設(shè)有導(dǎo)軌78，銑刀82的刀架80可沿導(dǎo)軌78滑動。銑刀82可通過也由刀架80所支撐的驅(qū)動單元84來驅(qū)動。刀架80可在箭頭86所示的方向上滑動，也可以如箭頭88所示地相對塔架10徑向向內(nèi)和向外地運(yùn)動。
下面將介紹切削裝置64的安裝和操作?？蚣?0通過兩個(gè)吊架74與鋼索72相連，并可被提升到需要對間隙進(jìn)行切削的高度。之后促動磁力固定件66，68，使切削裝置64固定地安裝在管段18，20的外表面上。然后通過操作兩個(gè)調(diào)節(jié)輪90來調(diào)節(jié)整個(gè)框架70。調(diào)節(jié)輪90與延伸穿過框架70并與吊架74相接合的螺桿92相連。通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)輪76就可以調(diào)整吊架74在螺桿78上的位置，從而使框架70相對于塔架對齊，這樣就使銑刀82相對于要加工的間隙對齊。
作為另一種方式，可通過相對于框架70來調(diào)節(jié)導(dǎo)軌78而提供銑刀的定位。
之后可開始銑刀82的操作，其中將刀架80移向管段18，20并使刀架與之垂直(根據(jù)箭頭86)，從而形成如圖3和4中所示的溝槽52。
如果溝槽52需要是狹長的，或者需要在塔架周向上的不同位置處形成另外的溝槽52，那么在停用磁力固定件66，68之后，可沿周向移動框架70。通過這種措施就可在管段18，20中形成溝槽52的不同部分或者不同的溝槽。
在移走切削刀具84之后，可進(jìn)行如上所述的根據(jù)本發(fā)明方法的其余步驟。
本發(fā)明可用于正在建造的塔架，以及用于對已建好的塔架進(jìn)行修理。
雖然到目前為止通過參考在兩個(gè)相鄰管段外周壁部分中切出溝槽的實(shí)施例來介紹了本發(fā)明，然而除了溝槽之外，也可以管段中切出與溝槽形狀不同的凹口或槽口。而且，除了切削之外，還可以使用其它方法如鉆削來在管段中形成凹口或槽口。
雖然在上文中已經(jīng)參考特殊的示例性實(shí)施例來介紹并顯示了本發(fā)明，然而本發(fā)明并不限于這些示例性實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識到，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的真實(shí)范圍的前提下，可以進(jìn)行許多變化和修改。因此，本發(fā)明旨在包括所有這些屬于所附權(quán)利要求及其等同物范圍內(nèi)的變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于使塔架、尤其是用于風(fēng)力渦輪的塔架的兩個(gè)相鄰管段的外周壁部分形成基本上不間斷的連接的方法，其中各所述管段均設(shè)有帶孔的法蘭，所述方法包括步驟-將第一管段(18)和第二管段(20)設(shè)置成使它們的所述法蘭(26，28)相互面對，并且所述法蘭(26，28)中的所述孔(34，36)相互對齊，-通過預(yù)擰緊延伸穿過所述法蘭(26，28)中的所述對齊孔(34，36)的螺釘(38)來連接所述管段(18，20)，-在所述管段(18，20)中的背對所述法蘭(26，28)的一側(cè)(50)中形成具有預(yù)定寬度的槽口(52)，所述槽口至少位于所述接觸法蘭(26，28)中的存在有寬度大于最小寬度的間隙(48)的位置處，-在所述槽口(52)中插入至少一個(gè)插入件(60)，其具有與所述槽口(52)的寬度基本上相等的寬度，和-完全地緊固將所述管段(18，20)的所述法蘭(26，28)相連的所述螺釘(38)，從而通過所述至少一個(gè)插入件(60)來為所述管段(18，20)的所述外周壁部分(22，24)提供基本上不間斷的連接。
2.一種用于使塔架、尤其是用于風(fēng)力渦輪的塔架的兩個(gè)相鄰管段的外周壁部分形成基本上不間斷的連接的方法，其中各所述管段均設(shè)有帶孔的法蘭，而緊固螺釘延伸穿過所述管段的接觸法蘭中的所述孔，所述方法包括下述步驟-松開所述管段(18，20)的所述接觸法蘭(26，28)的螺釘，-在所述管段(18，20)中的背對所述法蘭(26，28)的一側(cè)中形成具有預(yù)定寬度的槽口(52)，所述槽口至少位于所述接觸法蘭(26，28)中的存在有寬度大于最小寬度的間隙(48)的位置處，-在所述槽口(52)中插入至少一個(gè)插入件(60)，其具有與所述槽口(52)的寬度基本上相等的寬度，和-完全地緊固將所述管段(18，20)的所述法蘭(26，28)相連的所述螺釘(38)，從而通過所述至少一個(gè)插入件(60)來為所述管段(18，20)的所述外周壁部分(22，24)提供基本上不間斷的連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述槽口(52)形成為使得所述槽口(52)部分地在兩個(gè)所述管段(18，20)中延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述槽口(52)包括與所述管段(18，20)的所述外周壁部分(22，24)的厚度基本上相等的深度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述管段(18，20)具有不同厚度的外周壁部分(22，24)，而所述槽口(52)的深度基本上等于較小的管段壁部分的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述槽口(52)形成為使得所述槽口(52)筆直地延伸且相對于所述管段(18，20)的所述外周壁部分(22，24)的延伸方向切向地定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過銑刀(82)來進(jìn)行所述槽口(52)的成形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過切削裝置(64)來進(jìn)行所述槽口(52)的成形，所述切削裝置(64)具有框架(70)和切削刀具(82)，所述切削刀具(82)安裝在所述框架(70)上并可沿著所述框架(70)的導(dǎo)軌(78)滑動，其中所述框架(70)通過固定件(66，68)而相對于至少一個(gè)所述管段(18，20)固定住，所述切削刀具(82)相對于所述管段(18，20)對齊，以便切出具有所需方位的槽口(52)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在相對于所述管段(18，20)來固定地設(shè)置所述框架(70)時(shí)，可以相對于所述固定件(66，68)來調(diào)節(jié)所述框架(70)，從而使所述切削刀具(82)相對于所述管段(18，20)對齊。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述固定件(66，68)選自張緊帶和螺線管元件(66，68)，所述張緊帶布置在至少一個(gè)所述管段(18，20)的附近，用于將所述框架(70)機(jī)械地安裝在至少一個(gè)所述管段(18，20)上，而所述螺線管元件(66，68)用于將所述框架(70)通過磁力來安裝在至少一個(gè)所述管段(18，20)上。
11.根據(jù)權(quán)利要求8到10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述框架(70)懸掛在固定于所述塔架(10)的頂部上的至少一條鋼索(72)、鏈條等零件上。
全文摘要
一種用于使塔架、尤其是用于風(fēng)力渦輪的塔架的兩個(gè)相鄰管段的外周壁部分形成基本上不間斷的連接的方法，其中各管段均設(shè)有帶孔的法蘭，該方法包括步驟將第一管段(18)和第二管段(20)設(shè)置成使它們的所述法蘭(26，28)相互面對，并且所述法蘭(26，28)中的所述孔(34，36)相互對齊；通過預(yù)擰緊延伸穿過所述法蘭(26，28)中的所述對齊孔(34，36)的螺釘(38)來連接所述管段(18，20)；在所述管段(18，20)中的背對所述法蘭(26，28)的一側(cè)(50)中形成具有預(yù)定寬度的槽口(52)，所述槽口至少位于所述接觸法蘭(26，28)中的存在有寬度大于最小寬度的間隙(48)的位置處；在所述槽口(52)中插入至少一個(gè)插入件(60)，其具有與所述槽口(52)的寬度基本上相等的寬度；以及完全地緊固將所述管段(18，20)的所述法蘭(26，28)相連的所述螺釘(38)，從而通過所述至少一個(gè)插入件(60)來為所述管段(18，20)的所述外周壁部分(22，24)提供基本上不間斷的連接。
文檔編號F03D11/04GK1659348SQ03813093
公開日2005年8月24日 申請日期2003年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月9日
發(fā)明者W·費(fèi)爾哈斯, H·呂恩 申請人:通用電氣公司