專利名稱：用于風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的壁區(qū)段和風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的壁區(qū)段和一種風(fēng)力渦輪機(jī)塔架。特別是， 本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)塔架，具有用來增大風(fēng)力渦輪機(jī)塔架剛度的突出部的壁區(qū)段。風(fēng)力渦輪機(jī)包括塔架、安裝于塔架頂部的機(jī)艙和連接于機(jī)艙的輪轂，其中一個(gè)或更多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片安裝于輪轂上，將機(jī)械能傳遞到與發(fā)電機(jī)連接的轉(zhuǎn)子軸。通常在塔架的底部部分提供用來進(jìn)入塔架內(nèi)部以用于維持目的的門。門要求在風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的壁內(nèi)部有開口。風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的壁通常由諸如鋼的金屬制成。
背景技術(shù)：
WO 2006/050723 Al公開了一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的具有適于安裝門的孔的塔架部件。塔架部件具有基本一致的厚度，且比安裝具有孔的塔架部件的塔架壁片段要厚。WO 03/036085 Al公開了一種用于構(gòu)造風(fēng)力渦輪機(jī)的塔架的結(jié)構(gòu)單元，其中該結(jié)構(gòu)單元具有通孔以用于容納門，其中該結(jié)構(gòu)單元至少部分形成為澆鑄部件。可能存在對于具有適于容納門的開口的風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的壁區(qū)段的需求，其同時(shí)提供足夠的結(jié)構(gòu)硬度和剛度，以便不會(huì)降低風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的剛度，這時(shí)壁區(qū)段用作風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的底部部件的一部分。而且，可能存在對于具有降低的重量并能提供足夠結(jié)構(gòu)硬度和強(qiáng)度以適于作為風(fēng)力渦輪機(jī)塔架殼體的一部分的風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的壁區(qū)段的需求。

發(fā)明內(nèi)容
此需求可以通過根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的主題來滿足。本發(fā)明的有利實(shí)施例通過附加權(quán)利要求來描述。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的塔架的壁區(qū)段，其中壁區(qū)段包括圍繞壁區(qū)段的開口的內(nèi)邊緣；和在壁區(qū)段的厚度方向上突出且橫向于厚度方向延伸的突出部。壁區(qū)段可被配置成形成風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的一部分，或特別是在風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的底部部分形成風(fēng)力渦輪機(jī)塔架殼體的一部分。壁區(qū)段主要沿兩個(gè)不同的側(cè)向方向延伸，這兩個(gè)不同的側(cè)向方向即壁區(qū)段的最大跨度的方向。壁區(qū)段在橫向于這兩個(gè)側(cè)向方向的厚度方向上延伸一非常小的量，其中該量表示壁區(qū)段的厚度。厚度具體可以在20mm-100mm之間，具體在20mm和75mm之間，更具體是在30mm和50mm之間。在垂直方向上的側(cè)向跨度可以在200cm和400cm之間，具體在300cm左右，在另一側(cè)向方向具體是在塔架的圓周方向上的側(cè)向跨度可以在IlOcm和300cm之間，具體在250cm左右。壁區(qū)段可包括一個(gè)外邊緣，其包括在垂直方向上走行的兩個(gè)垂直外邊緣，并包括沿風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的圓周方向走行的兩個(gè)圓周外邊緣。在壁區(qū)段的中央部分，提供由壁區(qū)段的內(nèi)邊緣圍繞的一個(gè)開口。內(nèi)邊緣可包括沿垂直方向走行的兩個(gè)垂直內(nèi)邊緣部分和分別界定上側(cè)和下側(cè)開口的上部內(nèi)邊緣和下部內(nèi)邊緣。上部內(nèi)邊緣以及下部內(nèi)邊緣可具有弧形形狀(具體是圓的一個(gè)片段)或可具有筆直形狀。而且，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，壁區(qū)段可包括用于通風(fēng)的通風(fēng)口，其中，壁區(qū)段中通風(fēng)口的數(shù)目可以在1和20之間，具體是在1和10之間，更具體是在1和3或者更大之間。(若干)通風(fēng)口可具有比開口更小的尺寸。開口可被配置成容納門。開口的尺寸可制成使人能在直立位置橫越開口(例如門口)。根據(jù)另一實(shí)施例，開口的尺寸可以取決于應(yīng)用情況。該尺寸可以例如足夠大以將大的組件(跨度具體在2m和IOm之間，或者跨度在2m和5m之間)通過該開口運(yùn)進(jìn)風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)部，或通過該開口將這些組件運(yùn)出渦輪機(jī)。壁區(qū)段可包括用于安裝門的安裝元件。突出部可成形為肋、隆起部或適用于壁區(qū)段的通常的支架結(jié)構(gòu)。突出部可被設(shè)計(jì)成增加壁區(qū)段的剛度或結(jié)構(gòu)硬度。不考慮突出部，壁區(qū)段可具有一致厚度。突出部可提供對壁區(qū)段的加強(qiáng)或支撐，以補(bǔ)償由于壁區(qū)段中央的開口造成的降低的剛度。因此，壁區(qū)段能很好地用作風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的殼體部分，而不會(huì)不利地影響風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的結(jié)構(gòu)硬度和剛度。突出部的厚度和/或?qū)挾瓤稍趌mm-200mm之間，具體在20mm-60mm之間，更具體在 30mm-50mm之間，具體約40mm。突出部可具體包括諸如鋼的金屬。突出部可被固定到壁區(qū)段，諸如通過使用螺栓或通過焊接。根據(jù)其它實(shí)施例，突出部(一個(gè)或更多個(gè)突出部)是與壁區(qū)段一體成形的，諸如通過澆鑄包括突出部的壁區(qū)段。開口可以在澆鑄壁區(qū)段之后切割得到?？商娲?，壁區(qū)段可包括軋制金屬，使金屬彎曲并在彎曲的金屬上安裝突出部的制造步驟。因此，制造成本可被降低，同時(shí)提供適于結(jié)合到風(fēng)力渦輪機(jī)塔架中的壁區(qū)段。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，突出部的幾何形狀、材料、尺寸和布置可通過計(jì)算機(jī)建模計(jì)算得出ο根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，突出部橫向于厚度方向且平行于壁區(qū)段的內(nèi)邊緣的一部分和/ 或平行于外邊緣的一部分延伸。因此，突出部可提供圓周(水平)肋加強(qiáng)，并且還可以提供壁區(qū)段的垂直肋加強(qiáng)和/或?qū)羌訌?qiáng)。具體地，突出部可被設(shè)置成與壁區(qū)段的外邊緣隔開，并且可被設(shè)置成也與壁區(qū)段的內(nèi)邊緣隔開。突出部可以例如被設(shè)置在壁區(qū)段的外邊緣和壁區(qū)段的內(nèi)邊緣之間。因此，壁區(qū)段的硬度和剛度可提高、增強(qiáng)而不會(huì)增加壁區(qū)段的整體厚度， 因此降低了壁區(qū)段的重量，并降低了壁區(qū)段的成本。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，突出部在壁區(qū)段的外邊緣的一部分和內(nèi)邊緣的一部分之間縱向地延伸。具體地，突出部可向上延伸到壁區(qū)段的外邊緣的一部分和/或內(nèi)邊緣的一部分。因此，突出部可一直從外邊緣部分延伸到內(nèi)邊緣部分。由此，特別是在開口區(qū)域或者在開口周圍的區(qū)域，壁區(qū)段通過突出部得到有利加強(qiáng)，以達(dá)到增加其剛度目的。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，突出部在壁區(qū)段的一部分外邊緣和與壁區(qū)段的該部分外邊緣相對的另一部分外邊緣之間縱向地延伸。具體地，突出部可以從壁區(qū)段的一部分外邊緣一直延伸到與壁區(qū)段的該部分外邊緣相對的另一部分外邊緣。因此，突出部可在兩個(gè)側(cè)向方向上，即垂直方向和圓周(水平)方向上越過壁區(qū)段的整個(gè)側(cè)向跨度而延伸。在其它實(shí)施例中， 突出部不會(huì)延伸越過壁區(qū)段的整個(gè)側(cè)向跨度，而是延伸到壁區(qū)段的一部分外邊緣和另一部分外邊緣之間的側(cè)向跨度的大約60-80%。由此，重量可以減輕，同時(shí)可以加強(qiáng)特別是開口周圍的區(qū)域，從而增加其剛度和強(qiáng)度。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，壁區(qū)段進(jìn)一步包括設(shè)置在以下兩者之間的另一突出部，即開口和外邊緣的圓周側(cè)部分，開口和外邊緣的垂直向上部分和/或開口和外邊緣的垂直向下部分。具體地，該另一突出部可提供壁區(qū)段的附加加強(qiáng)。具體地，該另一突出部可圍繞在開口周圍以有效地從結(jié)構(gòu)上支撐壁區(qū)段，尤其是開口周圍的區(qū)域內(nèi)的那部分?？商峁┰诒趨^(qū)段的厚度方向上突出并在垂直方向、圓周方向和/或圓周方向和垂直方向之間的方向上延伸的一個(gè)或者更多個(gè)突出部。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，壁區(qū)段的厚度從壁區(qū)段的外邊緣向內(nèi)邊緣(且因此向開口)增加。由此，可不考慮突出部在厚度方向上突出的厚度，來確定壁區(qū)段的厚度。因此，突出部的厚度不會(huì)計(jì)算在以此定義確定壁區(qū)段的厚度之內(nèi)。從壁區(qū)段的外邊緣向內(nèi)邊緣的厚度增加可等于50-200%，具體是55-150%。因此，壁區(qū)段在外邊緣的厚度可等于約10mm-70mm， 具體是20mm-50mm，更具體是25mm-40mm，具體約32mm，壁區(qū)段在內(nèi)邊緣的厚度可等于 10mm-150mm，具體是75mm-125mm，具體在IOOmm左右。因此，從外邊緣到內(nèi)邊緣厚度可增加 1. 5-4倍，具體是2-3. 5倍，具體是3倍左右。由此，壁區(qū)段的結(jié)構(gòu)硬度和剛度可在不要求沿壁區(qū)段的整個(gè)區(qū)域以一致方式增加壁區(qū)段的整個(gè)厚度的情況下得以提高，而不會(huì)阻礙結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。澆鑄的壁區(qū)段可具有可在開口周圍增大的板厚度，以產(chǎn)生由于開口損失的剛度。 通過一點(diǎn)一點(diǎn)增加板厚度，可以利用內(nèi)殼在所有方向上以少的材料產(chǎn)生的大的慣性力矩， 其中內(nèi)殼的該大的力矩尤其集中在開口周圍。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，壁區(qū)段包括一個(gè)凸面和一個(gè)凹面，其中突出部被設(shè)置在凹面上。 凹面可以是提供組裝后風(fēng)力渦輪機(jī)塔架內(nèi)表面的一部分的表面。與將突出部設(shè)置在凸面相比，將突出部設(shè)置在凹面可產(chǎn)生增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)硬度和剛度。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，壁區(qū)段具有圓柱形片段或圓錐體片段的形狀。具體地，壁區(qū)段可以至少基本具有圓柱體分段或圓錐體分段的形狀。由此，壁區(qū)段可容易地插入到風(fēng)力渦輪機(jī)塔架殼體中。圓柱體的直徑可以在200cm-800cm，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例具體是350cm-450cm。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，壁區(qū)段包括澆鑄金屬。壁區(qū)段可由許多個(gè)澆鑄金屬部件組裝而成，或者可以被制造成一體成形的澆鑄金屬結(jié)構(gòu)。從而，由于不一定要由需要彼此固定的許多個(gè)部件來組裝壁區(qū)段，所以可以簡化制造過程。澆鑄壁區(qū)段可具有適于作為風(fēng)力渦輪機(jī)塔架殼體的殼體部分的形狀，且具有形成在壁區(qū)段的厚度方向上突出的突出部的形狀。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，澆鑄金屬包括鋼，具體是根據(jù)DIN標(biāo)準(zhǔn)17182的GS_20Mn5V鋼， 或者具有與GS-20Mn5V鋼至少基本相同性質(zhì)的鋼，或者具有與S355鋼至少基本相同性質(zhì)的鋼。由此，由澆鑄金屬制成的壁區(qū)段可完全焊接到風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的其它壁區(qū)段。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，澆鑄金屬包括性質(zhì)不如上述鋼的鋼。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，壁區(qū)段進(jìn)一步包括至少一個(gè)(或者更多個(gè)，具體1-10)適于空氣通過的洞。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供一種包括上述實(shí)施例的壁區(qū)段并包括塔壁部分的風(fēng)力渦輪機(jī)塔架，其中壁區(qū)段在壁區(qū)段的外邊緣的至少一部分連接到塔壁部分。通過將壁區(qū)段連接到塔壁部分，可以組裝風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的至少底部部分。壁區(qū)段的外邊緣可包括在垂直方向上延伸的部分和在水平(圓周)方向上延伸的部分。垂直方向可至少基本平行于風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的對稱軸。圓周方向可至少基本垂直于垂直方向。通過在風(fēng)力渦輪機(jī)塔壁或風(fēng)力渦輪機(jī)塔架殼體中使用壁區(qū)段，可以簡單方式制造風(fēng)力渦輪機(jī)塔架，同時(shí)降低成本。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，塔壁部分通過焊接與壁區(qū)段連接?？梢赃M(jìn)行焊接把壁區(qū)段的外邊緣的一部分和塔壁部分的邊緣連接在一起。通過焊接，在塔壁部分和壁區(qū)段之間可提供足夠強(qiáng)的連接，而不需要附加的安裝元件。在一個(gè)實(shí)施例中，壁部分是使用螺栓或螺絲連接到壁區(qū)段的。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，突出部適于補(bǔ)償由于壁區(qū)段中的開口造成的塔架剛度的降低。 具體地，通過在壁區(qū)段中提供突出部，可(例如根據(jù)風(fēng)力渦輪機(jī)的容量)補(bǔ)償剛度的降低至少50%，具體是75%，更具體是90%，更具體是100%。根據(jù)其它實(shí)施例，與沒有壁區(qū)段的塔架相比，通過在在塔架的下部提供具有突出部的壁區(qū)段，塔架的剛度甚至?xí)辉鰪?qiáng)(具體增強(qiáng)超過10%)。因此，塔架可位于高風(fēng)速的惡劣環(huán)境中。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供一種用于制造風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的制造方法，其中該方法包括制造用于風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的壁區(qū)段，以及將壁區(qū)段組裝并安裝到塔壁部分。所述壁區(qū)段包括圍繞壁區(qū)段的開口的內(nèi)邊緣；和在壁區(qū)段的厚度方向上突出并橫向于厚度方向延伸的突出部。應(yīng)該注意已經(jīng)參照不同的主題描述了本發(fā)明的實(shí)施例。具體地，已經(jīng)參照方法類型的權(quán)利要求描述了一些實(shí)施例，參照設(shè)備類型的權(quán)利要求描述了其它實(shí)施例。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)從上述及下文描述得出，除非另外注明，除屬于一種類型主題的特征的任何組合之外，與不同主題相關(guān)的特征之間，具體是方法類型權(quán)利要求的特征和設(shè)備類型權(quán)利要求的特征之間的任何組合認(rèn)為被本文檔公開。通過下文將要描述的實(shí)施例的示例，本發(fā)明的上述定義的方面和其它方面會(huì)很明顯，并參照實(shí)施例的示例來對其進(jìn)行解釋。下文將參照實(shí)施例的示例更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于此。


現(xiàn)在參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖IA示意性顯示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例用于風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的壁區(qū)段的側(cè)視圖IB示意性顯示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例插入了壁區(qū)段的風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的橫截面頂視圖； 圖2A、圖2B和圖2C示意性圖解說明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例用于風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的壁區(qū)段的側(cè)視圖和壁區(qū)段的橫截面視圖3以透視圖示意性顯示根據(jù)圖2A、圖2B和圖2C中圖解的實(shí)施例用于風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的具有插入了壁區(qū)段的風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的一部分；和
圖4A和圖4B圖解說明根據(jù)另一實(shí)施例用于風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的壁區(qū)段。
具體實(shí)施例方式附圖中的圖解是示意性的。應(yīng)注意在不同附圖中，相似或相同元件是用相同的附圖標(biāo)記或參考符號(hào)表示的，相應(yīng)附圖標(biāo)記只在第一個(gè)數(shù)字有所不同。圖IA示意性顯示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例用于風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的壁區(qū)段101的側(cè)視圖。在圖解說明的實(shí)施例中，壁區(qū)段是一個(gè)整體成形的澆鑄金屬部件，包括根據(jù)DIN標(biāo)準(zhǔn)17182的鋼GS-20Mn5V。此種鋼的性質(zhì)類似于鋼S355的材料性質(zhì)，楊式模數(shù)為2. Ie5 MPa，泊松比為0. 3，密度為7. 85e (-6) kg/mm3，抗拉屈服強(qiáng)度為355MPa，鋼的分項(xiàng)系數(shù)為1. 2。圖IA中圖解說明的壁區(qū)段101包括在垂直方向103和水平方向105上延伸的類板結(jié)構(gòu)。壁區(qū)段101具有兩個(gè)垂直外邊緣107，即上部水平邊緣109和下部水平邊緣111。 在壁區(qū)段101的中央部分，提供開口 113，其具有適當(dāng)?shù)某叽缫允谷四茉竭^開口 113。開口被壁區(qū)段101的兩個(gè)垂直內(nèi)邊緣115和壁區(qū)段101的兩個(gè)水平內(nèi)邊緣117圍繞。壁區(qū)段101的厚度方向垂直于圖IA的制圖平面走行。壁區(qū)段101在水平方向105 的范圍依應(yīng)用而定，可以例如在IOOcm和500cm之間，具體在200cm和300cm之間，或者可具有不同的尺寸。壁區(qū)段101在垂直方向103的跨度可在250cm和350cm之間。壁區(qū)段在與方向103和105垂直的厚度方向上的厚度可以是20mm-150mm，具體是30mm-100mm。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，壁區(qū)段的厚度(不考慮壁區(qū)段提供的任何突出部)在整個(gè)壁區(qū)段上是一致的， 厚度為30mm-50mm。根據(jù)另一實(shí)施例，厚度(不考慮任何突出部)在垂直方向103和水平方向105的范圍內(nèi)是變化的，其中具體地壁區(qū)段的厚度從壁區(qū)段101外邊緣107、109、111向內(nèi)邊緣115、117增加。外邊緣107、109、111是直邊。同樣，內(nèi)邊緣115、117包括直的部分， 也包括彼此垂直走行的邊緣115、117接合位置處的圓形部分。為了增加壁區(qū)段101的剛度，壁區(qū)段包括許多個(gè)突出部119、121、123和125。這些突出部在厚度方向上即垂直于IA的繪圖平面從壁區(qū)段上突出，從而形成加強(qiáng)肋。突出部119、125在垂直方向103上延伸，而突出部121、123在水平方向105上延伸。具體地，突出部119在壁區(qū)段101的上部水平外邊緣109和下部水平外邊緣111之間延伸。突出部125 從壁區(qū)段101的水平內(nèi)邊緣117延伸到水平上部外邊緣109和下部水平外邊緣111。突出部121設(shè)置于開口 113上面和下面，并在垂直的外邊緣107之間延伸，其中它們的跨度等于壁區(qū)段在水平方向105上的整個(gè)跨度的約80%。突出部123從垂直內(nèi)邊緣115延伸到垂直外邊緣107，但并不跨越垂直外邊緣和垂直內(nèi)邊緣之間的整個(gè)距離，而僅跨大約70%-90%。 突出部可以看作是具體增加壁區(qū)段101的機(jī)械穩(wěn)定性的肋或隆起部，它們提供對增加壁區(qū)段101的剛度的加強(qiáng)。圖IB示意性顯示圖IA中圖解的壁區(qū)段101結(jié)合到風(fēng)力渦輪機(jī)塔架126中的橫截面頂視圖。風(fēng)力渦輪機(jī)塔架部分127是一個(gè)具有圓形橫截面的圓柱體片斷。圓柱體的直徑可以等于350cm-450cm。圓柱體片斷127的厚度“a”可以是30mm-40mm。圓柱體片斷127 可以由軋制鋼形成。壁區(qū)段101在垂直外邊緣107焊接到圓柱體片斷127。從圖IB中可以看出，壁區(qū)段101的突出部119、125形成于壁區(qū)段101的凹面129。凹面1 表示風(fēng)力渦輪機(jī)塔架1 的內(nèi)表面的一部分。從圖IB可以看出，當(dāng)忽略突出部119、125的厚度時(shí)，壁區(qū)段101的厚度“d”是一致的。其它實(shí)施例可包括處于不同位置在與突出部119、121、123和125不同的方向上走行的附加突出部。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，壁區(qū)段101不是一體成形的澆鑄金屬部件，而是通過軋制鋼、彎曲鋼并將肋部安裝到彎曲的鋼板上制成的。圖2A示意性顯示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的壁區(qū)段201的側(cè)視圖。在圖中用毫米單位給出壁區(qū)段201的尺寸。開口 213由兩個(gè)垂直延伸的具有筆直形狀的內(nèi)邊緣215和具有圓形片段形狀半徑為611. 4mm的兩個(gè)內(nèi)邊緣217界定。這種特殊的略圓形狀增強(qiáng)了壁區(qū)段201的穩(wěn)定性。與圖IA中圖解的實(shí)施例不同，圖2A中圖解的壁區(qū)段201只包括4個(gè)基本圍繞開口 213的突出部219和221。其它實(shí)施例包括更多的用于壁區(qū)段201的突出部。圖2A中圖解的壁區(qū)段201的實(shí)施例和圖IA和圖IB中圖解的壁區(qū)段101的實(shí)施例的不同之處是圖2A、圖2B和圖2C中圖解的壁區(qū)段201在垂直方向203和水平方向205 上具有變化的厚度，使得在垂直于圖2A的繪圖平面的厚度方向上的厚度從壁區(qū)段201的外邊緣207、209和211到內(nèi)邊緣215和217是增加的。壁區(qū)段201的外形從顯示橫截面圖的圖2B和圖2C中可明顯看出。顯然，厚度從外邊緣209的32mm增加到內(nèi)邊緣217的100mm。 同樣，從圖2C中顯然，壁區(qū)段的厚度從垂直外邊緣207的40mm單調(diào)增加到垂直內(nèi)邊緣215 的102mm。因此，與具有一致厚度32mm或40mm的壁區(qū)段相比，壁區(qū)段201的剛度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得以增強(qiáng)。而且，突出部219和221增強(qiáng)了壁區(qū)段的機(jī)械強(qiáng)度。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一個(gè)或者更多個(gè)突出部可應(yīng)用于圖1A、圖IB中圖解的壁區(qū)段 101或者圖2A、圖2B和圖2C中圖解的壁區(qū)段201的凸面。圖3示意性圖解說明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)力渦輪機(jī)塔架326的一部分。風(fēng)力渦輪機(jī)塔架326包括為風(fēng)力渦輪機(jī)塔架提供壁結(jié)構(gòu)或殼體結(jié)構(gòu)的片斷327。該片斷327可具有類似于圓錐體的形狀或者類似于圓柱體的形狀。為了維修人員能夠進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(jī)塔架 326內(nèi)部，圖2A、圖2B和圖2C中圖解的壁區(qū)段201在其邊緣207、209處被焊接到塔架片斷 327。維修人員然后可以通過開口 213進(jìn)入塔架326的內(nèi)部。開口 213可以通過門關(guān)閉，門可通過未圖解的安裝元件可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到壁區(qū)段201。圖4A和圖4B示意性顯示根據(jù)另一實(shí)施例的壁區(qū)段401。壁區(qū)段401與圖1和圖2 中圖解的壁區(qū)段101、201類似地被構(gòu)造，但其與這些實(shí)施例的不同之處在于它包括對稱設(shè)置于對稱軸(鏡像軸)433兩側(cè)的突出部430，其中這些突出部430是沿對角線(即在垂直方向403和水平方向405之間的方向上)設(shè)置的。由此，關(guān)于水平方向405的傾角可以在20。 和70°之間，具體在30°和60°之間，具體在45°左右。 從圖4B的橫截面圖可以看出，突出部430從壁區(qū)段401突出一個(gè)量P，其中P可以等于30mm和80mm，具體在60mm左右。而且，壁區(qū)段401和突出部的厚度t是相似尺寸的， 可以等于30mm-50mm之間，具體在40mm左右。壁區(qū)段的突出部和外表面之間的邊緣是圓形的，具有半徑R可以介于30mm和50mm之間，具體是40mm。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，壁區(qū)段的幾何形狀、制造材料和其它機(jī)械參數(shù)是被優(yōu)化的，使得插入了壁區(qū)段的風(fēng)力渦輪機(jī)塔架具有等于或者大于不帶開口的塔架的慣性模量的一個(gè)慣性模量。具體地，可以使用3個(gè)剛度(在水平方向的位移和繞另一水平方向和垂直方向的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)度)作為拓?fù)鋬?yōu)化、幾何形狀優(yōu)化模擬的約束。而且，可以考慮澆鑄約束以及幾何形狀約束。由此，形狀優(yōu)化適應(yīng)不改變風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的整體剛度。具體地，可以使用有限元分析來進(jìn)行模擬。具體地，可以分析剪切力效應(yīng)，以及彎曲力矩效應(yīng)，關(guān)于垂直方向施加的力矩的效應(yīng)和由變形載荷引起的效應(yīng)。具體地，可針對不同的設(shè)計(jì)布局分析范米斯應(yīng)力 (Von Mises Stress)，以便選擇表現(xiàn)出最佳性能的壁區(qū)段的設(shè)計(jì)。應(yīng)注意詞語“包括”并不排除其它元件或步驟，“一個(gè)”并不排除是復(fù)數(shù)。同樣，與不同實(shí)施例結(jié)合描述的元件可以進(jìn)行組合。還應(yīng)注意權(quán)利要求書中的標(biāo)記不應(yīng)認(rèn)為是對權(quán)利要求范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的塔架的壁區(qū)段(101，201)，所述壁區(qū)段包括圍繞所述壁區(qū)段的開口(113，213)的內(nèi)邊緣(115，117 ；215,217)；在所述壁區(qū)段的厚度方向上突出且橫向(103，105 ；203, 205)于所述厚度方向延伸的突出部(119，121，123，125 ；219，221)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壁區(qū)段，其中所述突出部橫向于所述厚度方向并且并行于所述壁區(qū)段的內(nèi)邊緣的一部分和/或平行于外邊緣(107，109，111 ；207，209，211)的一部分延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壁區(qū)段，其中所述突出部(123，125)在所述壁區(qū)段的外邊緣的一部分和內(nèi)邊緣的一部分之間縱向延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的壁區(qū)段，其中所述突出部(119，121；219，221)在所述壁區(qū)段的外邊緣的一部分和與所述壁區(qū)段的該部分外邊緣相對的另一部分外邊緣之間縱向延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的壁區(qū)段，其中所述壁區(qū)段包括設(shè)置在以下兩者之間的另一突出部開口和外邊緣的圓周側(cè)部分之間，開口和外邊緣的垂直上部之間，和/ 或開口和所述外邊緣的垂直下部之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的壁區(qū)段，其中所述壁區(qū)段的厚度從所述壁區(qū)段的外邊緣到內(nèi)邊緣是增加的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的壁區(qū)段，其中所述壁區(qū)段包括凸面(130)和凹面 (1 )，其中所述突出部設(shè)置于所述凹面處。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的壁區(qū)段，其中所述壁區(qū)段具有圓柱體片段形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的壁區(qū)段，其中所述壁區(qū)段包括澆鑄金屬。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的壁區(qū)段，其中所述澆鑄金屬包括鋼，特別是根據(jù)DIN標(biāo)準(zhǔn) 17182的GS-20Mn5V鋼，或具有與GS_20Mn5V鋼至少基本相同性質(zhì)的鋼，或具有至少基本與 S355鋼相同性質(zhì)的鋼。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一權(quán)利要求所述的壁區(qū)段，進(jìn)一步包括適于用作空氣通道的至少一個(gè)洞。
12.—種風(fēng)力渦輪機(jī)塔架，包括塔壁部分(127，327)；和根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的壁區(qū)段(101，201)，其中所述壁區(qū)段在所述壁區(qū)段的外邊緣的至少一部分連接到所述塔壁部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的風(fēng)力渦輪機(jī)塔架，其中所述塔壁部分通過焊接連接到所述壁區(qū)段。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的風(fēng)力渦輪機(jī)塔架，其中所述突出部適于補(bǔ)償由于所述壁區(qū)段的開口造成的塔架剛度的降低。
全文摘要
本文描述了一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的塔架的壁區(qū)段(101，201)，所述壁區(qū)段包括圍繞所述壁區(qū)段的開口(113，213)的內(nèi)邊緣(115，117；215，217)；在所述壁區(qū)段的厚度方向上突出并橫向(103，105；203，205)于所述厚度方向延伸的突出部(119，121，123，125；219，221)。本文還描述了一種風(fēng)力渦輪機(jī)塔架，包括塔壁部分(127，327)；和根據(jù)實(shí)施例的壁區(qū)段(101，201)，其中所述壁區(qū)段在所述壁區(qū)段的外邊緣的至少一部分連接到所述塔壁部分。
文檔編號(hào)F03D11/00GK102235320SQ20111010087
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月21日
發(fā)明者A.阿姆達(dá), J.雅各布森, S.K.詹森 申請人:西門子公司