CN101813069B - 用于能够通过可替换的贯穿螺栓将风轮机塔锚固到其处的基座 - Google Patents

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Abstract

一种用于能够通过可更换的贯穿螺栓将风轮机塔锚固到其处的基座,所述基座包括:基座台,具有一组通孔,用于容纳所述贯穿螺栓,其中所述通孔从所述基座台的上表面延伸到下表面;工作空间,设置在所述基座台的下面,用于当设置在所述通孔中时使得能够接近所述贯穿螺栓的下端;和通道,允许从将被所述塔覆盖的基座台的区域外的位置接近所述工作空间。

Description

用于能够通过可替换的贯穿螺栓将风轮机塔锚固到其处的基座

技术领域

[0001] 本发明大致涉及一种风轮机基座。

[0002] 特别的,本发明涉及一种基座,用于使得能够通过可替换的贯穿螺栓将风轮机塔固定到其处,并且涉及一种提供这种基座的方法。

背景技术

[0003] 风轮机通常包括设置有一组叶片的转子,其中转子设置在风轮机塔的顶部上,该塔锚固到地面中嵌入的基座。通常,该塔由钢制成,然而基座由钢筋混凝土制成。为了将钢塔锚固到混凝土基座,具有通孔的凸缘设置在钢塔的底部处。锚固螺栓,嵌入在混凝土基座中,并且从其表面伸出,然后可以穿入凸缘中的通孔,从而可以利用螺母固定凸缘。

[0004] 对于使用嵌入于混凝土中的螺栓的一个替换方案是使用可替换的贯穿螺栓,其设置在混凝土基座中的通孔中。

[0005] 这种装置的一个实例记载于US2007/0251187中,其公开了风轮机基座,具有内部工作空间,用于允许贯穿螺栓和螺母的检修,螺母用于将贯穿螺栓固定到基座。根据US2007/0251187的基座包括入口,其使得能够从塔的内部进入工作空间。

[0006] 虽然能够进行贯穿螺栓的检查,但是在US2007/0251187中公开的基座的结构强度方面仍然有提高的空间。

发明内容

[0007] 考虑到上述问题,本发明的目的是提供一种改进的风轮机基座,能够提高结构强度,其允许风轮机通过可替换的贯穿螺栓而被锚固。

[0008] 根据本发明一个方面,提供一种基座,用于能够通过可替换的贯穿螺栓来将风轮机塔锚固到其处,基座包括:基座台,具有一组通孔,用于接纳贯穿螺栓,其中通孔从上表面延伸到基座台的下表面;工作空间,设置在基座台的下面,用于当设置在通孔中时使得能够接近贯穿螺栓的下端;和通道,允许从被所述塔覆盖的基座台区域外侧的位置接近工作空间。

[0009] 通过工作空间,它表示一个腔,其足够大,从而工人能够接近贯穿螺栓的下端。

[0010] 本发明是基于下面的理解:改善基座结构强度的有效方式是将工作空间从基座台在结构上分开。发明人进一步意识到,这可以通过提供一个通道来实现,该通道允许从将被塔覆盖的基座台区域外侧的位置接近工作空间。

[0011 ] 在根据现有技术的基座中,相对大的人孔设置在基座的中间。结果,螺栓相对靠近基座(内)边缘而被固定。为了实现所需的结构强度从而使得能够牢固固定风轮机,期待相当大的努力将必须消耗在贯穿螺栓附近的基座的加强上。

[0012] 通过实际上提供一个通路,该通路允许从将被塔覆盖的基座台区域外的位置接近工作空间,通孔可以设置在基本连续的混凝土块中,这可以本身被制成显著更坚固,这是最重要的,即通孔设置在其处。另外,加强结构可以制成更简单,这降低了建造基座需要的时间。

[0013] 另外,当形成基座台时可以使用复杂性较低的模板,从而有助于构造并降低成本。

[0014] 工作空间可以通过至少一个预制壳层结构来限定。优点在于,预制通常比现场制造更为廉价。另外,风轮机建造现场的工作负荷被降低,从而缩短了建造时间。为了便于运送到风轮机建造现场,工作空间可以以两个或多个预制壳层结构来提供,并且在风轮机结构现场来组装。

[0015] 基座也可包括负载分布构件,设置在基座台的下表面处,用于将产生于贯穿螺栓下端处的任何应力分布在基座台的较大面积上。负载分布构件例如可以是钢板,设置有一组通孔用于容纳贯穿螺栓。负载分布构件的形状例如可以为圆形或者环形。

[0016] 负载分布构件可以是所述至少一个预制壳层结构的整体部分,从而降低部件的数目,以及风轮机构造现场的工作负荷。因此,负载分布构件可以至少部分地集成在工作空间的顶板(ceiling)中。

[0017] 基座还可包括一组中空的管,从下表面延伸到基座台的上表面,从而在基座台中限定通孔。构造成容纳贯穿螺栓的管,因此将贯穿螺栓从基座台中的混凝土分开,从而贯穿螺栓可以从通孔移除,例如用于检查和/或更换。

[0018] 根据可替换实施例,每个贯穿螺栓可以设置有覆层,并且然后嵌入到基座台中。覆层因此可防止混凝土粘附到贯穿螺栓,从而能够产生可替换的贯穿螺栓。

[0019] 所述管可选地可以设置在负载分布构件上,以这样的方式:每个管的孔与负载分布构件中的通孔重合(例如通过将管的下端连接到负载分布构件)。优点在于,管相对彼此固定,从而降低了下面的风险:所述管在基座台中嵌入的过程中被移动。如果负载分布构件是预制壳层结构的整体部分,那么管也将相对于工作空间固定。

[0020] 还提供一种风轮机装置,包括根据本发明各个实施例的基座;和风轮机塔,通过可替换的贯穿螺栓锚固到基座。

[0021] 根据本发明另一个方面,提供一种方法,用于提供基座,该基座能够通过可替换的贯穿螺栓将风轮机塔固定到其处,该方法包括下列步骤:提供基座台,具有一组通孔用于容纳所述贯穿螺栓,其中所述通孔从所述基座台的上表面延伸到下表面;提供位于基座台下面的工作空间;和提供一通道,允许从将被所述塔覆盖的基座台的区域外的位置进入工作空间。

[0022] 这个方面具有与本发明上述方面类似的优点。

[0023] 提供工作空间的步骤可包括下面步骤:提供至少一个预制壳层结构,该结构限定工作空间。基座台然后可在现场形成在预制壳层结构上方。

[0024] 可替换的,当基座台就位时,工作空间和/或通道可以通过凹部(excavation,挖掘)形成。

[0025] 提供基座台的步骤可包括下列步骤:提供一组中空管,所述管限定通孔;和将管嵌入基座台中。嵌入这里意味着管的外部被嵌入混凝土中,然而在管的孔中没有混凝土。

[0026] 提供一组中空管的步骤可包括下列步骤:将管连接到负载分布构件;和将负载分布构件设置在工作空间上方。根据一个实施例,这可以通过下面方式实现:将负载分布构件设置为预制壳层结构的整体部分。[0027] 还提供一种用于锚固风轮机的方法,包括下列步骤:通过可替换的贯穿螺栓,将风轮机塔锚固到根据本发明各种实施例的基座。

[0028] 本发明的其它目的、特征和优点通过下面的详细描述、权利要求以及附图将显而易见。

[0029] 通常,权利要求使用的所有术语要根据它们在技术领域中的通常含义而解释,除非另外明确指出。对于“一 / 一个/所述(元件,装置,部件,方式,步骤等)”的使用将广泛的解释为表示所述元件、装置、部件、方式、步骤等的至少一个实例,除非另外明确表明。这里公开的任何方法的步骤不必以所公开的严格顺序执行,除非明确指出。

附图说明

[0030] 通过下面对本发明实施例的说明性而非限制性的详细描述,参考附图,本发明的上述、另外的特征、目的和优点将更好理解,其中,相同的附图标记用于表示类似的元件,其中:

[0031] 图1示意性示出了根据本发明第一实施例的风轮机基座;

[0032] 图2的流程图示意性示出了用于提供根据本发明实施例的基座的方法;

[0033] 图3示出了基座台的第二实施例。

具体实施方式

[0034] 图1示意性示出了根据本发明第一实施例的风轮机基座。

[0035] 参考图1,具有风轮机100,包括转子102,转子设置有一组叶片104。转子102设置在塔106的顶部上,该塔锚固到基座台(foundationsole) 116上,该基座台这里示为嵌入到地面112中。

[0036] 塔106通常由钢制成,然而基座台116由钢筋混凝土制成。为了将钢塔106锚固到基座台116,具有通孔115的凸缘114设置在钢塔的底部处。另外,基座台116设置有相对应成组的通孔118。因此,通过将塔设置在基座台116的上表面上,将凸缘中的通孔115与基座台116中的通孔118对齐,将贯穿螺栓(through-bolt)120插入对齐的孔中,并且将螺母121a、b固定在每个贯穿螺栓的上端和下端处(即对于每个贯穿螺栓,一个螺母121a设置在凸缘115的上侧上,并且一个螺母121b设置在基座台116的下侧处),塔可以锚固到基座台116。负载分布构件122设置在基座台的下表面处,将螺母121b产生的应力分布在基座台的较大区域上。工作空间126,可以通过通道128接近,使得工人能够紧固每个贯穿螺栓120下端处的螺母121b,以及之后的张紧、贯穿螺栓的检修,和/或如果需要的话移除螺母以能够更换贯穿螺栓。

[0037] 另外,缆线136,用于传递风轮机产生的功率,可以设置在通道和工作空间中。因此,小孔(通常具有大约IlOmm的直径)设置在基座台中。然而,这种小孔将不会影响基座台的结构强度。

[0038] 图2是根据本发明优选实施例用于提供基座的方法的示意性框图。

[0039] 根据本发明实施例用于提供基座的方法下面参考图1和2描述。

[0040] 首先,在步骤201,工作空间126形成在地面中的凹坑(excavation)中。工作空间126这里是由混凝土制成的壳层结构126a限定的腔。然而,其它材料也可使用,例如钢或者塑料。

[0041] 虽然壳层结构126a可以现场制造,但是它经常优选利用预制的壳层结构。为了有助于运输,工作空间可以通过一个以上的壳层结构建造,并且在风轮机构造现场组装。

[0042] 在步骤202,通道128连接到工作空间,以允许工人进入工作空间。通道128这里是普通的管道(culvert),具有相关联的人孔130,位于基座台116旁边。阶梯134可以提供,从而有助于进出。

[0043] 本领域技术人员知道,通道128和工作空间130的形状和尺寸可以根据应用而变化。然而,通道128和工作空间130应当尺寸设计为足够大,从而工人能够进入工作空间130并接近贯穿螺栓120的下端,例如允许紧固螺母121b、之后(post)张紧、检查贯穿螺栓,和/或如果需要的话拆除螺母以能够更换贯穿螺栓。

[0044] 因为由风轮机塔106施加的力的大部分被基座台116吸收,对于工作空间壳层结构126a来说,对于结构强度的要求相对较低。然而,由于混凝土通常被浇注在壳层结构126a的顶部上以形成基座台,壳层结构必须能够支撑这个混凝土的重量,直到基座台已经凝固。应当认为,壳层结构的厚度可以变化(例如由于壳层结构的设计和这里采用的材料),并且只是本领域技术人员惯常尺寸设计的问题。

[0045] 步骤203中,负载分布构件122设置在工作空间上方。负载分布构件这里是圆形钢板122,具有一组通孔123,该通孔构造成接纳贯穿螺栓。负载分布构件这里是工作空间壳层结构126的整体部分,因为钢板集成在工作空间的顶部(ceiling)中。负载分布构件也可形成壳层结构的完整顶部或者它的较小部分(例如通过使用环形负载分布构件)。负载分布构件也可与壳层结构单独地设置。

[0046] 在步骤204,一组中空管124被设置用于嵌入在基座台中。这里,管123竖直地设置在负载分布构件122上,从其处向上延伸。管设置成使得:每个管124的孔与负载分布构件中的其中一个通孔123重合。管124例如可以是焊接到钢板122的钢管。

[0047] 然而其它材料也可用于管,例如塑料。

[0048] 另外,管可以连接到负载分布构件之外的结构,或者可以单独地设置。

[0049] 步骤205,基座台116根据对于钢筋混凝土结构公知的技术形成。这通常包括:构建模板(formwork),其限定了基座台的形状;在其中设置加强杆用于提高基座台的结构强度;将混凝土浇注到模板中。随着混凝土浇注到模板中,管124的外部将嵌入在混凝土中(在管内没有混凝土)。

[0050] 因为管124固定连接到负载分布构件122,当混凝土浇灌到模板中时,管的任何相对移动被阻止。

[0051] 在步骤206,风轮机塔的基部设置在基座台116的上表面上。这里,T形钢制凸缘114设置在基部的底部处。钢凸缘114具有一组通孔115,这里包括内部成组通孔和外部成组通孔,分别位于塔壁的内侧和外侧上。钢凸缘114中的通孔115对应于基座台116中的通孔118。因此,当钢凸缘114设置在基座台116的上表面上,钢凸缘114中的孔115与基座台116中的相对应孔118对齐。

[0052] 步骤207,一组贯穿螺栓120设置在对齐的孔中,第一螺母121a固定在每个贯穿螺栓120的上端处(即在钢凸缘114上方),第二螺母121b固定在每个贯穿螺栓120的下端处(即在负载分布构件的下面),从而将塔106锚固到基座台116。因为负载分布构件122设置在位于贯穿螺栓下端处的螺母121b和基座台116之间,负载分布构件122将螺母121b产生的应力分布在基座台116的较大面积上。

[0053] 由于管124将贯穿螺栓120从基座台116中的混凝土分开,可以通过松开下面的螺母而移除贯穿螺栓。

[0054] 本领域技术人员理解,基座台的形状可以变化。例如,代替具有平坦的底部表面,基座台可包围(enclose)工作空间的上部,如图3所示。

[0055] 已经参考几个实施例描述了本发明。然而,本领域技术人员理解,上面公开之外的其它实施例也是可行的,落在如权利要求限定的本发明范围内。例如,在下端具有螺母的螺杆可使用,代替在两端具有螺母的贯穿螺栓。另外,代替对于基座台中的所有贯穿螺栓作为负载分布构件工作的单个板,多个负载分布构件可使用。虽然所示实例中的基座台嵌入在地面中,但是基座台可替换地可以部分嵌入在地面中,或者可设置在地面的顶部上。

Claims (12)

1.一种用于能够通过可更换的贯穿螺栓将风轮机塔锚固到其处的基座,所述基座包括: 基座台, 其特征在于, 所述基座还包括一组通孔,用于容纳所述贯穿螺栓,其中所述通孔从所述基座台的上表面延伸到下表面; 工作空间,设置在所述基座台的下面,用于当所述贯穿螺栓设置在所述通孔中时使得能够接近所述贯穿螺栓的下端;和 通道,所述通道允许从将被所述塔覆盖的基座台的区域外的位置接近所述工作空间。
2.如权利要求1所述的基座,其特征在于,所述工作空间由至少一个预制壳层结构限定。
3.如权利要求1或2所述的基座,其特征在于,所述基座还包括设置在所述基座台下表面处的负载分布构件,用于将贯穿螺栓下端处产生的任何应力分布在基座台的较大面积上。
4.如权利要求3所述的基座,其特征在于,所述工作空间由至少一个预制壳层结构限定,所述负载分布构件是所述至少一个预制壳层结构的整体部分。
5.如权利要求3所述的基座,其特征在于,还包括一组中空管,从基座台的下表面延伸到上表面,从而限定所述基座台中的通孔。
6.如权利要求5所述的基座,其特征在于,所述管以下面的方式设置在所述负载分布构件上:每个管的孔与所述负载分布构件中的通孔重合。
7.一种风轮机装置,包括如上述权利要求中任一项所述的基座以及风轮机塔,该风轮机塔通过可更换的贯穿螺栓锚固到所述基座。
8.一种用于提供基座的方法,所述基座使得能够通过可更换的贯穿螺栓将风轮机塔锚固到其处,所述方法包括下列步骤: 提供基座台, 其特征在于, 该基座台具有一组通孔用于接纳所述贯穿螺栓,其中所述通孔从所述基座台的上表面延伸到下表面; 提供位于所述基座台下面的工作空间;和 提供通道,所述通道允许从将被所述塔覆盖的基座台的区域外的位置接近所述工作空间。
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,所述提供工作空间的步骤包括下列步骤:提供至少一个预制的壳层结构,该结构限定所述工作空间。
10.如权利要求8或9所述的方法,其特征在于,所述提供基座台的步骤包括以下步骤: 提供一组限定通孔的中空管;和 将所述管嵌入所述基座台中。
11.如权利要求10所述的方法,其特征在于,所述提供一组中空管的步骤包括以下步骤:将管连接到负载分布构件;和将所述负载分布构件设置在所述工作空间上方。
12.一种用于锚固风轮机的方法,包括以下步骤:提供如权利要求1-6中任一项所述的基座;和通过可更换的贯穿螺栓将 风轮机塔锚固到所述基座。
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