CN101410618B - 用于装配风力涡轮机的提升装置 - Google Patents

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Abstract

用于风力涡轮机的装配的提升装置，其中，塔(21)的顶部部件固定在位于提升装置(3)的上部平台(31)上面的支承结构(32)上。然后安装塔的底部部件(22)的区段(221)，这样，提升装置(3)嵌入底部部件(22)的锚固梁(225)中。为了提升塔的上部部件(21)，利用在平台之间的缸(34)而使上部平台(31)与底部平台(33)分离，上部平台(31)固定在锚固梁(225)上，底部平台(33)从锚固梁(225)上释放，使平台(31、33)更近地靠拢，且底部平台(33)锚固在所述梁(225)上。继续这样进行，直到塔的部件(21、22)的凸缘(211、222)进行接触。

Description

用于装配风力涡轮机的提升装置
技术领域
本发明涉及一种用于竖立包括多个部件的空心塔的提升方法和提升装置，特别是涉及一种用于进行风力涡轮机的装配的提升方法和提升装置。
背景技术
由于风力涡轮机的趋势是提供更多动力，因此它们的部件的重量和尺寸大大增加，因此，塔变得更高和更笨重。因此，塔的运输必须分割成部件，且一些部件甚至分割成区段(section)，从而使得风力涡轮机的装配更复杂和昂贵。降低风力涡轮机装配处理的高成本的一个方法包括以大尺寸起重机代替普通起重机和装配装置。下面概括了用于塔和风力涡轮机的装配的本发明领域的现有技术状态。
专利申请US6782667提出了一种基于可伸缩塔的风力涡轮机装配系统，该可伸缩塔利用枢轴转动结构来竖立。一旦塔置于垂直位置，它的部件将利用位于塔内的一系列索缆和滑轮而展开。
专利申请US20050005562还介绍了一种具有滑轮的可伸缩塔，该滑轮升高或集中风力涡轮机塔的不同部件。在该方面，有大量的关于可伸缩塔的专利，该可伸缩塔通过使用位于结构内的滑轮和索缆来竖立，例如专利申请US3248831、US4785309、CH677516、EP0942119等。
专利申请DE19647515避免了使用较大的基础结构来安装塔，从而利用机构来升高和装配塔的部件，这些部件将固定在已经安装的塔的部件上，并沿该已经安装部件的外部前进。
专利申请US6955025介绍了基于使用大尺寸可伸缩起重机的装配方法，该可伸缩起重机足够用于提升具有铰接的塔部件的风力涡轮机。
专利申请US4590718介绍了一种可拆卸和可移动的结构，用于装配风力涡轮机塔的部件，并用于以后使风力涡轮机在装配后旋转。
专利申请WO2004101990考虑了一种机构，通过该机构在要安装风力涡轮机的位置进行塔的垂直制造。
不过，这些专利都不能提供下面所述的用于风力涡轮机的装配的提升装置的优点。
发明内容
本发明介绍了一种用于竖立塔的提升装置和装配方法，该塔分成至少一个上部部件和另外的底部部件，从而以较大的装配起重机代替普通起重机。所述起重机将塔的上部部件垂直地布置在提升装置上，然后环绕所述上部部件来布置塔的底部部件的区段，这样，固定在提升装置的锚固梁上的固定装置嵌入布置在塔的底部部件的内部区域中的锚固梁中，并用于沿提升装置的运行线路引导和固定该提升装置。然后，提升装置将它的底部平台固定在锚固梁上，并利用位于两个平台之间的缸来使得上部平台分离，然后将上部平台固定在锚固梁上，并释放底部平台，以便利用所述缸使得该底部平台更靠近上部平台，且它继续进行直到塔的上部部件的底部凸缘与塔的底部部件的上部凸缘接触，且两个部件进行装配。这时，塔的上部部件与提升装置脱开，且利用相反次序的前述步骤来进行提升装置的降低。最后，当提升装置到达塔的底部时，它从塔上拆卸和取出。
首先，本发明提出了一种用于竖立塔的提升装置，其次提出了利用所述提升装置来装配风力涡轮机的步骤。
该提升装置由以下部件形成：一系列缸，这些缸使得上部平台相对于另一底部平台运动、可移动结构以及一系列引导辊，这些引导辊引导提升装置沿塔的底部部件前进。
设计使用至少3个双作用缸单元，它们将固定在底部平台和上部平台上，这样，它们允许平台分开或靠拢至特定距离。
上部平台包括环形支承件，支承结构和提升装置缸固定在该环形支承件上。它还提供了在环的外周上的固定至锚固梁上的固定装置。与支承结构的连接通过将支承结构螺纹连接至平台的上侧来进行，且缸利用枢轴转动的固定装置而固定在平台的底侧。用于上部平台的连接方法适于塔的底部部件的锚固梁的形状，这样，它们允许所述固定装置沿锚固梁运动，因此允许上部平台沿塔的底部部件运动，同时允许平台固定在所述锚固梁的特定点处。最后，平台可以包括各个独立部件，这使它能够以简单方式运输、安装和拆卸。
此外，底部平台有与上部平台相同的设计，区别在于，用于缸的固定装置为刚性，并位于上侧，且它没有用于支承结构的固定装置。
支承结构包括栅格，该栅格在一端螺纹连接在塔的上部部件的底部凸缘上，另一端螺纹连接在提升装置的上部平台上，这使得在升高过程中影响塔的上部部件的负载均匀分配至上部平台或锚固梁上。因此，支承结构具有与塔的底部部件(它有锚固梁)同样多的引导辊，这样，由作用在吊舱和塔的上部部件上的风负载以及吊舱的重心动量产生的水平反作用力通过所述引导辊或通过提升装置和锚固梁的接头而传送给塔的底部部件。
提升装置的另一实施方式是利用底部平台代替栅格结构，且相同方法用于与锚固梁连接和缸的固定，或者它利用支承结构和上部平台来代替包括引导辊的一个栅格结构，且相同方法用于与锚固梁连接、缸的固定和塔的上部部件的固定。本发明还考虑了前述选择的任意组合。
塔的底部部件由至少两个可拆卸区段而形成，且在它的内部装有最少三个锚固梁，其中，提升装置的上部和底部平台在它的整个线路上都固定在该锚固梁上。所有的锚固梁都有一系列孔，这些孔在相同高度，且离塔的轴等距，用于提升装置的上部和底部平台的连接固定装置装配在该孔中。在锚固梁的三个连续孔之间的距离必须小于或等于缸轴的最大长度，相反，在锚固梁的两个相邻孔之间的距离必须大于或等于缸的尺寸(当轴退回时)。此外，塔的底部部件有位于上部凸缘上的一系列上部引导件，这些上部引导件引导塔的上部部件的前进，并将其中产生的一部分负载传送给塔的底部部件。
附图说明
图1表示了包括风力涡轮机的不同部件的草图。
图2表示了塔的底部部件的长度区段的120°切面草图，其中表示了本发明中所述的提升装置和其它元件的结构。
图3表示了作为优选实施方式的上部提升装置平台在从上面看时的视图。
图4表示了上部提升装置平台的底部部件。
图5表示了三个部件中的一个的局部视图，它优选是包括提升装置的上部平台，其中可以看见连接方法。
图6表示了作为优选实施方式的底部提升装置平台在从上面看时的视图。
图7表示了三个部件中的一个的局部视图，它优选是包括提升装置的底部平台，其中可以看见连接方法。
具体实施方式
标号的说明：
1：风力涡轮机吊舱
2：风力涡轮机塔
21：塔的顶部部件
211：在塔的顶部部件上的底部凸缘
22：塔的底部部件
221：在塔的底部部件上的区段
222：在塔的底部部分上的上部凸缘
223：在塔的底部部分上的底部凸缘
224：顶部引导辊
225：锚固梁
3：提升装置
31：顶部平台
311：固定在锚固梁上的固定装置
312：固定在支承结构上的固定装置
313：用于缸的固定装置
32：支承结构
321：引导辊
33：底部平台
331：固定在锚固梁上的固定装置
332：用于缸的固定装置
34：缸
如图1中所示，风力涡轮机包括吊舱(1)和塔(2)。优选是，风力涡轮机的塔(2)包括两个部件(21、22)，这两个部件通过在它们端部处的凸缘而连接在一起。塔(2)的形状优选为圆锥形，尽管本发明也可用于任意空心塔，与底部部件(2)的数目以及它的柱形、六边形、八边形设计等无关。
塔(2)的底部部件(22)包括至少两个区段(221)，这些区段优选是以增强混凝土来预先制造，它们通过任意的本领域现有技术而连接在一起。塔(2)的上部部件(22)的高度优选是小于60米，而塔(2)的底部的内径为7米，所述部件(22)的上部最高点的内径为5.5米。塔的底部部件(22)的两端有内部凸缘(222、223)，一端的内部凸缘与地基连接，另一端的内部凸缘与塔(2)的上部部件(21)的底部凸缘(211)连接。
此外，塔的上部部件(21)优选是制造成单个钢零件，大约58米高。它的底部的外径优选为4.2米，并有焊接的外部凸缘(211)，以便使上部部件(21)与塔(2)的底部部件(22)的内部凸缘(222)连接。在上端处(它在该上端处与吊舱连接)的外径为大约3.5米。
塔的这些部件(21、22)的高度允许使用普通的起重机，这样，只要一个Liebherr(利勃海尔)LTM1500模式的起重机(具有84米的伸缩臂)就能够将塔(2)的上部部件(21)布置在提升装置(3)上，将大约60吨重的吊舱(1)安装在它的上部部件上以及环绕提升装置(3)和塔(2)的上部部件(21)来布置塔的底部部件(22)。因此，通过使用本发明的装配方法，与使用目前已知的技术相比，风力涡轮机的装配成本大大降低。
提升装置(5)包括至少三个双作用缸(34)，这些缸(34)固定在底部平台(36)和上部平台(31)上，这样，它们能够一起提升比塔的上部部件(21)和吊舱的总和更重的负载，超过200吨。而且，由于它们是双作用缸，这能够控制轴沿两个方向的运动，从而能够使两个平台(31、33)分离或靠拢至预定距离，优选是相互离开1米。缸单元(34)可以电或液压遥控，从而使操作人员避免在装配处理过程中处于塔(2)的内部。
优选是，提升装置(3)的上部平台(31)包括三个连接在一起的对称部件，从而形成环形的可拆卸支承件。在上部平台(31)的外周上优选是有三个凸耳形的固定在锚固梁上的固定装置(311)，其中，插入销以便将提升装置(3)的上部平台(31)固定在锚固梁(225)上，该锚固梁纵向布置在塔(22)的底部部件上。在上部平台(31)的底侧优选是有三个枢轴转动固定装置，用于提升装置(3)的缸(34)，该缸(34)与固定在锚固梁上的固定装置(311)径向对齐，因此与塔的底部部件(22)的锚固梁(225)对齐。上部平台(31)的上侧有用于螺纹连接在支承结构(32)上的固定装置(312)。
提升装置(3)的底部由底部平台(33)形成，与上部平台(31)相同，该底部平台优选是包括三个连接在一起的对称部件，从而形成环形的可拆卸支承件。在底部平台(33)的外周上优选是有三个凸耳形固定装置(311)，用于锚固梁，其中，插入销以便将提升装置(3)的底部平台(33)固定在锚固梁(225)上，该锚固梁纵向布置在塔(22)的底部部件上。另一方面，与上部平台(31)相反，用于缸(332)的固定方法为刚性，并位于上侧。用于缸的这些固定装置(332)也与用于锚固梁的固定装置径向对齐，因此与锚固梁(225)对齐。一旦两个平台(31、33)通过缸(34)而连接和系统进行装配，塔的底部部件(22)的锚固梁(225)就插入两个平台(31、33)的凸耳中，从而允许提升装置(3)在它们上面运动和固定。
支承结构(32)包括栅格，该栅格的端部用于通过螺钉连接而固定在塔的上部部件(21)的底部凸缘(211)上和固定在提升装置(3)的上部平台(31)上。支承结构(32)优选是高度超过5米，以便减少提升装置(3)沿塔的底部部件(22)的运动线路，并减少由于风力涡轮机的吊舱(1)的动量以及在吊舱单元(1)和塔的上部部件(21)上的风负载而引起的水平反作用力。因此，支承结构(32)必须能够支承超过200吨的重量以及在提升路线末端处的大约80—100吨的水平力。因此，支承结构(32)有三个圆锥形引导辊(321)，该引导辊支承在塔的底部部件(22)的锚固梁(225)上，以便引导上部部件(21)的提升，同时它们使一部分水平负载分布在塔的底部部件(22)上。
塔的底部部件(22)优选是包括三个可拆卸区段(221)，并在它的内部装有三个锚固梁(225)，提升装置(3)的上部(31)和底部(33)平台在它的前进运动过程中固定在这些锚固梁(225)上。重要的是应当知道，所有锚固梁(225)的孔都必须水平对齐，且必须在离塔(2)的轴相同距离处。因此，在优选实施方式中，当使用圆锥形塔时，锚固梁有沿塔的底部部件(22)的可变区段，以便用于前述考虑。在锚固梁(225)的两个相邻孔之间的分开距离优选是为1米，孔的直径必须与用于提升装置的上部(31)和底部(33)平台的固定装置的销相等。塔的底部部件(22)还有位于它的上部凸缘(222)中的三个上部引导件(224)，以便引导塔的上部部件(21)的前进运动，并将由吊舱(1)质量以及作用在塔的上部部件(21)和吊舱(1)上的风力产生的水平力传递给塔的底部部件(22)上。这些上部引导件(224)为圆锥形轮，它们设计成支承超过80—100吨的水平力，该水平力将在塔的上部部件(21)的最后提升阶段产生。
下面介绍包含在用于风力涡轮机的装配的方法(作为本发明的每个实施方式)中的主要步骤。
1.提升装置(3)装配至风力涡轮机的塔(2)的地基的中心。
2.塔的上部部件(21)安装和固定在提升装置(3)上。
3.当塔的上部部件(21)包括多个部件时，其余的部件安装在已经固定于提升装置(3)上的部件上，且吊舱(1)布置在最后的上部部件上。
4.塔的底部部件(22)的区段(221)环绕提升装置(3)和上部部件(21)而布置和装配。
5.在开始提升塔的任务之前确认结构单元(3、21、22)的正确定心，且上部引导件(224)安装在塔的底部部件(22)的上部凸缘(222)上。
6.驱动缸(34)致动，直到上部平台(31)与提升装置(3)的底部平台(33)分离锚固梁(225)的至少两个孔。
7.提升装置(3)的上部平台(31)固定在锚固梁(225)上。
8.底部平台(33)从提升装置(3)上释放。
9.驱动缸(34)致动，以便使底部平台(33)更靠近工具的上部平台(31)至至少距离等于锚固梁(225)的一个孔。
10.提升装置(3)的底部平台(33)固定在锚固梁(225)上。
11.释放提升装置(3)的上部平台(31)。
12.重复步骤6—11所需次数，直到塔的上部部件(21)的底部凸缘(211)到达塔的底部部件(22)的上部凸缘(222)。
13.提升装置(3)的上部平台(31)固定在锚固梁(225)上。
14.塔的上部部件(21)的底部凸缘(211)用螺栓固定在塔的底部部件(22)的上部凸缘(222)上。
15.塔的上部部件(21)从提升装置(3)上释放，以便进行提升装置(3)的降低。
16.提升装置(3)的上部平台(31)从锚固梁(225)上释放。
17.驱动缸(34)致动，直到上部平台(31)运动靠近提升装置(3)的底部平台(33)至至少距离等于锚固梁(225)的一个孔。
18.提升装置(3)的上部平台(31)固定在锚固梁(225)上。
19.提升装置(3)的底部平台(33)从锚固梁(225)上释放。
20.驱动缸(34)致动，以便使底部平台(33)离开提升装置的上部平台(31)至至少锚固梁(225)的一个孔。
21.提升装置(3)的底部平台(33)固定在锚固梁(225)上。
22.重复步骤16—21所需次数，直到提升装置(3)的底部平台(33)到达塔(2)的底部。
23.提升装置(3)的所有部件都从风力涡轮机塔上拆卸和除去。

Claims (10)

1.一种用于装配风力涡轮机的提升装置，风力涡轮机由吊舱(1)和塔(2)形成，该塔(2)至少包括底部部件(22)和上部部件(21)，其中，底部部件(22)分成至少两个区段(221)，并通过与塔(2)的上部部件(21)的底部凸缘(211)螺纹连接的上部凸缘(222)而与上部部件(21)进行装配，其特征在于：
包括底部平台(33)，该底部平台(33)通过缸(34)而与上部平台(31)连接，该缸(34)位于平台(31、33)之间，且该缸(34)使得所述平台(31、33)分开或靠拢；
还包括支承结构(32)，该支承结构在上部平台(31)上，塔(2)的上部部件(21)固定在该上部平台(31)上，它装备有引导辊(321)，以便引导提升装置(3)的前进；
使用沿塔(2)的底部部件(22)的内部轮廓纵向布置的锚固梁(225)，提升装置(3)的平台(31、33)沿该锚固梁(225)运动和固定，支承结构(32)的引导辊(321)在该锚固梁(225)上运行；以及
使用位于底部部件(22)的上部凸缘(222)上的上部引导辊(224)来引导塔(2)的上部部件(21)的提升。
2.根据权利要求1所述的用于装配风力涡轮机的提升装置，其特征在于：上部平台(31)优选是包括三个可拆卸的区段，并具有固定在锚固梁上的固定装置(311)，该固定装置径向凸出，并沿上部平台的轮廓对称分布，该上部平台(31)还包括在底侧的用于缸(34)的 枢轴转动固定装置(313)，该枢轴转动固定装置与固定在锚固梁上的固定装置(311)径向对齐，且该上部平台(31)还有沿上侧均匀分布的用于螺纹连接在支承结构(32)上的固定装置(312)。
3.根据权利要求1所述的用于装配风力涡轮机的提升装置，其特征在于：底部平台(33)优选是包括三个可拆卸的区段，并具有固定在锚固梁上的固定装置(331)，该固定装置径向凸出，并沿底部平台的轮廓对称分布，该底部平台(33)还有位于上侧的用于缸(34)的固定装置(332)，该固定装置与固定在锚固梁上的固定装置(331)径向对齐。
4.根据权利要求1所述的用于装配风力涡轮机的提升装置，其特征在于：上部平台(31)和底部平台(33)通过凸耳形状设计的固定在锚固梁上的固定装置(311、331)而嵌入塔(2)的底部部件(22)中，并用于沿锚固梁(225)运动和固定在所述锚固梁(225)的孔上。
5.根据权利要求1所述的用于装配风力涡轮机的提升装置，其特征在于：双作用缸(34)遥控驱动，以便使上部和底部平台(31、33)相互分离和靠拢。
6.根据权利要求1所述的用于装配风力涡轮机的提升装置，其特征在于：包括局部或完全可拆卸栅格的支承结构(32)具有用于与塔的上部部件(21)的底部凸缘(211)连接的固定装置、用于与上部平台(31)连接的固定装置以及置于塔的底部部件(22)的锚固梁(225)上的引导辊(321)。
7.根据权利要求1所述的用于装配风力涡轮机的提升装置，其特 征在于：锚固梁(225)的孔水平对齐，且所有这些孔都定位成离塔(2)的轴相同距离。
8.根据权利要求1所述的用于装配风力涡轮机的提升装置，其特征在于：锚固梁(225)的数目与塔(2)的底部部件(22)分割成的区段(221)的数目相同，还与平台(31、33)分割成的部件的数目、与缸(34)的数目、与上部和底部平台(31、33)的固定装置的数目以及与提升装置(3)的支承结构(32)的引导辊(321)的数目相同。
9.根据权利要求1所述的用于装配风力涡轮机的提升装置，其特征在于：锚固梁(225)的数目是三个。
10.根据权利要求1所述的用于装配风力涡轮机的提升装置，其特征在于：上部引导件(224)包括至少三个圆柱形轮。 
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