專利名稱：塔構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及塔構(gòu)造，具體地用于風(fēng)力渦輪機(jī)的塔構(gòu)造。
背景技術(shù)：
塔構(gòu)造，具體地用于風(fēng)力渦輪機(jī)塔的塔構(gòu)造在直徑和高度上是大規(guī)模構(gòu)造。因此，已知在其構(gòu)造設(shè)計(jì)上，也就是例如在與地基結(jié)構(gòu)的連接類型、其基礎(chǔ)形狀(可能是例如筆直的、錐形的或階梯式錐形的)、相應(yīng)的中空?qǐng)A筒形軸向?qū)R的塔區(qū)段的數(shù)量和尺寸、連接手段等等方面，岸上和海上應(yīng)用的許多不同塔構(gòu)造是不同的。具體地，在風(fēng)能領(lǐng)域，對(duì)于可再生能源的興趣的漸增導(dǎo)致了風(fēng)力渦輪機(jī)尺寸的增加并且因而導(dǎo)致相應(yīng)塔構(gòu)造也變得更大，以致現(xiàn)今塔構(gòu)造在材料使用和完工時(shí)間兩方面均 占據(jù)了風(fēng)力渦輪機(jī)總成本的相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)系數(shù)。此外，在尺寸增加的情況下，在制造、運(yùn)輸和處理相應(yīng)塔構(gòu)造的部件時(shí)會(huì)遇到困難。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種改進(jìn)的塔構(gòu)造，特別是在制造、可運(yùn)輸性和處理方面改進(jìn)的塔構(gòu)造。這是通過如上所述的塔構(gòu)造來實(shí)現(xiàn)的，該塔構(gòu)造具有多個(gè)軸向布置的中空?qǐng)A筒形塔區(qū)段，每個(gè)區(qū)段包括多個(gè)周向布置的交替的第一和第二塔區(qū)段節(jié)段。本塔構(gòu)造由多個(gè)軸向步驟的中空?qǐng)A筒形塔區(qū)段構(gòu)成，所述區(qū)段基本限定塔構(gòu)造的高度和基礎(chǔ)形狀。因此，可以想到不同的形狀，也就是塔構(gòu)造可以具有例如基本圓形橫截面，其中塔構(gòu)造的直徑可以隨高度增加而減小，從而產(chǎn)生錐形形狀。不過，也可以實(shí)現(xiàn)隨塔構(gòu)造的高度增加而漸縮的其他橫截面，具體地多邊形橫截面。除了借助于塔區(qū)段對(duì)塔構(gòu)造豎直分段，塔構(gòu)造還可以沿周向方向分段，因?yàn)槊總€(gè)塔區(qū)段包括多個(gè)周向布置的交替的第一和第二塔區(qū)段節(jié)段，所述節(jié)段可以被看作是塔構(gòu)造的基本部件。以此方式，塔構(gòu)造的構(gòu)造性設(shè)計(jì)(即主要在高度和直徑方面)基本上取決于第一和第二塔區(qū)段節(jié)段的數(shù)量和尺寸，其限定每個(gè)塔區(qū)段的徑向和軸向尺寸并且因而根據(jù)塔區(qū)段的數(shù)量限定作為整體的塔構(gòu)造的徑向和軸向尺寸。因此，本發(fā)明的塔構(gòu)造提供適于許多不同塔設(shè)計(jì)的靈活構(gòu)造性設(shè)計(jì)，其基本由第一和第二塔區(qū)段節(jié)段的數(shù)量和尺寸限定，因?yàn)闃?gòu)建塔區(qū)段的第一和第二塔區(qū)段節(jié)段的交替設(shè)置以及相應(yīng)塔區(qū)段在彼此頂部上的軸向設(shè)置總是相同的。此外，塔構(gòu)造的基礎(chǔ)部件，即第一和第二塔區(qū)段節(jié)段，相對(duì)地易于制造、運(yùn)輸和處理。優(yōu)選地，每個(gè)塔區(qū)段均沿周向方向設(shè)有相應(yīng)交替的第一和第二塔區(qū)段節(jié)段的重疊部分，其中重疊部分的尺寸沿軸向方向增加。這種設(shè)置形成了相應(yīng)塔區(qū)段且作為整體的塔構(gòu)造的錐形形狀。因此，交替布置的第一和第二塔區(qū)段節(jié)段的相應(yīng)連接部分具有良好的機(jī)械穩(wěn)定性，其主要由沿軸向向上方向尺寸增加的相應(yīng)周向提供的重疊部分來限定。
因此，相應(yīng)重疊部分可以通過連接裝置(具體地螺栓接頭和/或焊接接頭)被固定于彼此。當(dāng)然，也可以應(yīng)用其他連接裝置來為第一和第二塔區(qū)段節(jié)段的相應(yīng)周向鄰接的重疊部分提供適當(dāng)和足夠穩(wěn)定的機(jī)械接頭。優(yōu)選地，第一和第二塔區(qū)段節(jié)段具有矩形形狀。這導(dǎo)致相應(yīng)第一和第二塔區(qū)段節(jié)段的制造、運(yùn)輸和處理方面的顯著優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗鼈兛梢匀菀椎厍懈钭韵鄳?yīng)金屬板，其中金屬板的寬度可以限定第一或第二塔區(qū)段節(jié)段的相應(yīng)寬度或長度。類似地，減少了切割成本和材料浪費(fèi)。此外，矩形形狀通常允許相應(yīng)第一和第二塔區(qū)段節(jié)段具有良好的堆疊性并且使用標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)輸集裝箱來運(yùn)輸，也就是說不需要高度專業(yè)化的器械來運(yùn)輸，從而導(dǎo)致運(yùn)輸成本減小。在特殊情況下，第一和第二塔區(qū)段節(jié)段也可以包括梯形或其他形狀。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，塔區(qū)段的第一和第二塔區(qū)段節(jié)段具有相同高度但具有不同寬度。這意味著第一和第二塔區(qū)段節(jié)段的幾何差異。因此，優(yōu)選地，第一塔區(qū)段節(jié)段的寬度貫穿每個(gè)塔區(qū)段是恒定的，第二塔區(qū)段節(jié)段的寬度貫穿每個(gè)塔區(qū)段減小。以此方式，軸 向向上對(duì)齊的塔區(qū)段的橫截面或直徑朝向塔構(gòu)造的頂部減小，從而導(dǎo)致塔區(qū)段且整個(gè)塔構(gòu)造的減縮錐形形狀。此外，這種特征在第一塔區(qū)段節(jié)段的制造方面有積極效果，因?yàn)樗鼈兊某叽缈梢栽谡麄€(gè)塔構(gòu)造上基本是恒定的，也就是說第一塔區(qū)段節(jié)段貫穿塔區(qū)段且因此貫穿整個(gè)塔構(gòu)造均包括相同或一致的尺寸，從而導(dǎo)致本發(fā)明的塔構(gòu)造進(jìn)一步簡化的制造過程。第一塔區(qū)段節(jié)段可以被軸向連接到其他第一塔區(qū)段節(jié)段，并且第二塔區(qū)段節(jié)段可以被軸向連接到其他第二塔區(qū)段節(jié)段。因此，本發(fā)明塔構(gòu)造的構(gòu)造性設(shè)計(jì)由沿周向方向交替的第一和第二塔區(qū)段節(jié)段構(gòu)成，并且豎直或軸向?qū)R的第一或第二塔區(qū)段節(jié)段也就是第一塔區(qū)段節(jié)段被置于軸向鄰接的其他第一塔區(qū)段節(jié)段上，并且第二塔區(qū)段節(jié)段被置于軸向鄰接的其他第二塔區(qū)段節(jié)段上。因此，第一和第二塔區(qū)段節(jié)段各自被置于彼此的頂部上。當(dāng)至少一個(gè)第一和第二塔區(qū)段節(jié)段包括至少一個(gè)連接部分以用于連接被置于相應(yīng)軸向自由末端的其他第一和第二塔區(qū)段節(jié)段時(shí)是有利的。連接部分分別為軸向鄰接的其他第一或第二塔區(qū)段節(jié)段提供可靠且牢固的連接部位。這還導(dǎo)致相鄰布置的塔區(qū)段的簡易組裝，因?yàn)檫B接部分還可以用作支撐結(jié)構(gòu)，其有助于相應(yīng)第一和第二塔區(qū)段節(jié)段在彼此頂部上的適當(dāng)設(shè)置。因此，當(dāng)至少一個(gè)連接部分被置于相應(yīng)第一和/或第二塔區(qū)段節(jié)段的每個(gè)軸向自由末端時(shí)是有利的。以此方式，進(jìn)一步改善了軸向相鄰布置的第一或第二塔區(qū)段節(jié)段的可連接性，因?yàn)榭蓪?shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)連接部分的接合。因此，優(yōu)選的是，相對(duì)于塔構(gòu)造軸線，至少一個(gè)連接部分被置于相應(yīng)第一和/或第二塔區(qū)段節(jié)段的徑向外側(cè)并且至少一個(gè)連接部分被置于其徑向內(nèi)側(cè)。以此方式，連接部分還可以用作引導(dǎo)裝置以便第一或第二塔區(qū)段節(jié)段被適當(dāng)?shù)馗浇映杀恢糜谙掠?，從而限定軸向連接的第一或第二塔區(qū)段節(jié)段的正確次序?？梢越柚诼菟ń宇^和/或焊接接頭來連接鄰接的第一或第二塔區(qū)段節(jié)段的連接部分。類似地，在特殊情況下，還可以想到提供鄰接第一或第二塔區(qū)段節(jié)段的可靠且牢固的機(jī)械接頭的其他連接手段。可能的是，連接部分被預(yù)安裝到相應(yīng)第一和/或第二塔區(qū)段節(jié)段。因此，連接部分和相應(yīng)第一或第二塔區(qū)段節(jié)段是準(zhǔn)備好要分別連接于其他第一或第二塔區(qū)段節(jié)段的預(yù)安裝部件，從而簡化塔構(gòu)造的架設(shè)過程。可以通過少量螺栓來實(shí)現(xiàn)連接部分的預(yù)安裝。當(dāng)然連接部分還可以一體地構(gòu)建于相應(yīng)第一或第二塔區(qū)段節(jié)段。連接部分優(yōu)選地被構(gòu)建成魚尾板。當(dāng)然還可以想到其他類型的連接部分，例如凸耳、對(duì)接搭板或任意其他類型的板狀構(gòu)件。因此，魚尾板的寬度可以變化或適于第一和第二塔區(qū)段節(jié)段的相應(yīng)重疊部分。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，至少一個(gè)第一和/或第二塔區(qū)段節(jié)段包括至少一個(gè)部分軸向延伸的彎折。該彎折優(yōu)選地是小角度彎折，其易于制造以便仍然快速且容易地實(shí)現(xiàn)相應(yīng)第一或第二塔區(qū)段節(jié)段的處理，而具體不需要復(fù)雜的彎折工具。此外，彎折還有助于相應(yīng)第一或第二塔區(qū)段節(jié)段的良好堆疊性。此外，本發(fā)明涉及包括如上所述的塔構(gòu)造的風(fēng)力渦輪機(jī)。因此，本發(fā)明風(fēng)力渦輪機(jī)的下部，也就是風(fēng)力渦輪機(jī)塔，具有高度構(gòu)造靈活性以及與制造、運(yùn)輸和處理有關(guān)的優(yōu)點(diǎn)。


從本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的下述具體描述以及原理附圖中能夠看出本發(fā)明的其他·優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)，附圖中
圖I示出了塔區(qū)段的立體 圖2示出了第一和第二塔區(qū)段節(jié)段的立體 圖3示出了第一塔區(qū)段節(jié)段的俯視 圖4示出了第二塔區(qū)段節(jié)段的俯視 圖5-7示出了第一和第二塔區(qū)段節(jié)段的重疊部分的剖視 圖8示出了第一和第二塔區(qū)段節(jié)段的主視圖；以及 圖9示出了第二塔區(qū)段節(jié)段的軸向設(shè)置的分解圖。
具體實(shí)施例方式圖I示出了風(fēng)力渦輪機(jī)的沒有被明確示出的塔構(gòu)造的塔區(qū)段I的立體圖。中空?qǐng)A筒形塔區(qū)段I可以被軸向聯(lián)接到其他塔區(qū)段I以便架設(shè)塔構(gòu)造，從而典型塔構(gòu)造可以包括例如八個(gè)軸向?qū)R的塔區(qū)段I。因而，根據(jù)相應(yīng)塔區(qū)段I的直徑或橫截面，塔構(gòu)造可以具有例如筆直或錐形形狀。塔區(qū)段I由交替設(shè)置的多個(gè)周向布置的第一塔區(qū)段節(jié)段2和第二塔區(qū)段節(jié)段3構(gòu)成，其中相對(duì)于塔構(gòu)造的豎直軸線，第一塔區(qū)段節(jié)段2具有徑向向外位置并且第二塔區(qū)段節(jié)段3具有徑向向內(nèi)位置。當(dāng)然，也可以實(shí)現(xiàn)第一和第二塔區(qū)段節(jié)段2、3的相反設(shè)置。塔區(qū)段I沿周向方向設(shè)有相應(yīng)交替的矩形第一和第二塔區(qū)段節(jié)段2、3的重疊部分4，其中重疊部分4的尺寸沿軸向方向增加(參見圖5-7，其示出了重疊部分4的下部的寬度dl小于重疊部分4的上部的寬度d2)。借助于例如螺栓5來提供相應(yīng)重疊部分4的連接且因而提供交替的第一和第二塔區(qū)段節(jié)段2、3的連接。從圖2-4具體看出，第一和第二塔區(qū)段節(jié)段2、3具有相同高度，但是其寬度不同。此外，第一塔區(qū)段節(jié)段2貫穿整個(gè)塔構(gòu)造具有一致的形狀和實(shí)質(zhì)上相同的尺寸，而第二塔區(qū)段節(jié)段3變窄，也就是隨著每個(gè)塔區(qū)段I而寬度減小。圖2示出了代表性的第一和第二塔區(qū)段節(jié)段2、3，其中第一塔區(qū)段節(jié)段2被置于前排并且第二塔區(qū)段節(jié)段3被置于后排。其中，八對(duì)第一和第二塔區(qū)段節(jié)段2、3被從左到右地構(gòu)建，其中每對(duì)用于塔構(gòu)造的相應(yīng)塔區(qū)段1，該塔構(gòu)造因此由八個(gè)軸向布置的塔區(qū)段I構(gòu)成。也就是說，多個(gè)左側(cè)第一和第二塔區(qū)段節(jié)段2、3用于底部塔區(qū)段并且多個(gè)隨后的第一和第二塔區(qū)段節(jié)段2’、3’用于被置于后續(xù)較高軸向水平上的隨后塔區(qū)段，等等。優(yōu)選地由高等級(jí)鋼制成的第一和第二塔區(qū)段節(jié)段2、3均包括軸向延伸的小角度彎折6。因此，第一和第二塔區(qū)段節(jié)段2、3易于制造并且僅需要最少量加工，因?yàn)樗鼈儍H必須切割自金屬板以便獲得其基礎(chǔ)形狀并且進(jìn)一步設(shè)有鉆孔或孔洞以用于主要是螺栓的相應(yīng)連接裝置以及設(shè)有彎折6。如圖7具體示出，第一塔區(qū)段節(jié)段2被軸向連接到其他第一塔區(qū)段節(jié)段2并且第二塔區(qū)段節(jié)段3被軸向連接到其他塔區(qū)段節(jié)段3。其中相應(yīng)第一和/或第二塔區(qū)段節(jié)段2、3的軸向自由末端包括魚尾板7形狀的連接部分。魚尾板7可以是預(yù)安裝部件，其中可以通過多個(gè)小螺栓或類似件來實(shí)現(xiàn)預(yù)安裝。相對(duì)于塔構(gòu)造軸線，上部魚尾板7被置于相應(yīng)第一和/或第二塔區(qū)段節(jié)段2、3的徑向內(nèi)側(cè)，并且下部魚尾板7被置于相應(yīng)第一和/或第二塔區(qū)段節(jié)段2、3的徑向外側(cè)。當(dāng)然，也可以應(yīng)用魚尾板7的相反設(shè)置。因?yàn)橄鄳?yīng)第一和第二塔區(qū)段節(jié)段2、3的重疊部分4的大小是不一致的，而是沿軸向方向增加，所以主要是魚尾板7的寬度的尺寸優(yōu)選地與其相適應(yīng)(參見圖9)。因此，軸向上部魚尾板7可以具有減小的寬度，以便允許相應(yīng)第一或第二塔區(qū)段節(jié)段2、3可以重疊成魚尾板7彼此鄰接的程度。圖9以分解圖示出了相應(yīng)第二塔區(qū)段節(jié)段3的軸向設(shè)置，其中相應(yīng)對(duì)應(yīng)的徑向外和內(nèi)魚尾板7用作支撐件來在軸向自由末端的區(qū)域內(nèi)鄰接第二塔區(qū)段節(jié)段3的相應(yīng)外或內(nèi)表面。換言之，魚尾板7部分地重疊第二塔區(qū)段節(jié)段3的相應(yīng)自由軸向末端，即它們會(huì)接合。使用螺栓(未示出)以便提供可靠且機(jī)械穩(wěn)定的連接。其同樣應(yīng)用到相應(yīng)第一塔區(qū)段節(jié)段2的軸向連接?？紤]到第一塔區(qū)段節(jié)段2的示例性尺寸，通常寬度可以是大約1250 mm。例如，第二塔區(qū)段節(jié)段3可以在下部塔區(qū)段I處具有大約1250 mm的寬度，并且可以針對(duì)每個(gè)隨后的 塔區(qū)段I寬度減小大約150 _。第一和第二塔區(qū)段節(jié)段2、3的高度可以例如是大約12000_，即它們可以被容易地裝入標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)輸集裝箱內(nèi)。本發(fā)明的塔可以在底部具有大約5000 mm的直徑并且在頂部具有大約2500 mm的直徑。
權(quán)利要求
1.一種具體用于風(fēng)力渦輪機(jī)的塔構(gòu)造，具有多個(gè)軸向布置的中空?qǐng)A筒形塔區(qū)段(1)，每個(gè)塔區(qū)段包括多個(gè)周向布置的交替的第一和第二塔區(qū)段節(jié)段(2、3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的塔構(gòu)造，其中每個(gè)塔區(qū)段(I)沿周向方向設(shè)有相應(yīng)交替的第一和第二塔區(qū)段節(jié)段(2、3)的重疊部分(4)，其中所述重疊部分(4)的尺寸沿軸向方向增加。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的塔構(gòu)造，其中相應(yīng)重疊部分(4)通過連接裝置被彼此固定，所述連接裝置具體是螺栓接頭(5)和/或焊接接頭。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的塔構(gòu)造，其中所述第一和第二塔區(qū)段節(jié)段(2、3)具有矩形形狀。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的塔構(gòu)造，其中所述塔區(qū)段(I)的第一和第二塔區(qū)段節(jié)段(2、3 )具有相同高度但具有不同寬度。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的塔構(gòu)造，其中所述第一塔區(qū)段節(jié)段(2)的寬度貫穿每個(gè)塔區(qū)段(I)是恒定的，并且所述第二塔區(qū)段節(jié)段(3 )的寬度貫穿每個(gè)塔區(qū)段(I)是減小的。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的塔構(gòu)造，其中所述第一塔區(qū)段節(jié)段(2)軸向連接到其他第一塔區(qū)段節(jié)段(2)，并且所述第二塔區(qū)段節(jié)段(3)軸向連接到其他第二塔區(qū)段節(jié)段(3)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的塔構(gòu)造，其中至少一個(gè)第一和第二塔區(qū)段節(jié)段(2,3)包括至少一個(gè)連接部分以便連接于被置于相應(yīng)軸向自由末端的其他第一和第二塔區(qū)段節(jié)段(2、3)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的塔構(gòu)造，其中至少一個(gè)連接部分被置于相應(yīng)第一和/或第二塔區(qū)段節(jié)段(2、3)的每個(gè)軸向自由末端。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的塔構(gòu)造，其中相對(duì)于所述塔構(gòu)造軸線，至少一個(gè)連接部分被置于相應(yīng)第一和/或第二塔區(qū)段節(jié)段(2、3)的徑向外側(cè)并且至少一個(gè)連接部分被置于相應(yīng)第一和/或第二塔區(qū)段節(jié)段(2、3)的徑向內(nèi)側(cè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10中任一項(xiàng)所述的塔構(gòu)造，其中鄰接第一或第二塔區(qū)段節(jié)段(2、3)的連接部分借助于螺栓接頭和/或焊接接頭被連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求8-11中任一項(xiàng)所述的塔構(gòu)造，其中所述連接部分被預(yù)安裝到所述相應(yīng)第一和/或第二塔區(qū)段節(jié)段(2、3)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8-12中任一項(xiàng)所述的塔構(gòu)造，其中所述連接部分被構(gòu)建成魚尾板(7)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的塔構(gòu)造，其中至少一個(gè)第一和/或第二塔區(qū)段節(jié)段(2、3)包括至少一個(gè)至少部分軸向延伸的彎折(6)。
15.一種包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的塔構(gòu)造的風(fēng)力渦輪機(jī)。
全文摘要
具體用于風(fēng)力渦輪機(jī)的塔構(gòu)造，具有多個(gè)軸向布置的中空?qǐng)A筒形塔區(qū)段(1)，每個(gè)塔區(qū)段包括多個(gè)周向布置的交替的第一和第二塔區(qū)段節(jié)段(2、3)。
文檔編號(hào)F03D1/00GK102971526SQ201080068024
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2010年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者H.施蒂斯達(dá)爾 申請(qǐng)人:西門子公司