CN101925740A - 用于风力涡轮机的塔架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于风力涡轮机的塔架，其中，塔架支撑带有轴承的外罩，在外罩中，带有叶片的水平旋转轴能够旋转，该塔架包括圆形截面的钢壁、用于使外罩环绕圆形截面的垂直轴线而旋转的驱动器以及在塔架的底部用于支撑塔架处于直立的位置的基座机构。依照本发明，基座机构包括位于底座上并支撑塔架的轴承和由位于底座之上的三个以上的支脚定位并用于将塔架保持直立的支撑环，其中，在支撑环中，辊或轮压着圆形截面的钢壁。

Description

用于风力涡轮机的塔架
背景技术
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于风力涡轮机的塔架。这类塔架通常是带有封闭外周的圆柱形或轻微的圆锥形，常常使用这类塔架是因为它们易于制造且具有有限的维护成本，因为可高效地涂漆。已知塔架的缺点为，随着涡轮机叶片上的水平力导致的负载的增加使得风力涡轮机的高度增加且涡轮机叶片的直径增加，塔架底部的直径不得不增加到使得塔架底部零件的道路运输成为不可能的直径。这导致需要在建设工地处组装这些底部零件，从而导致额外的成本和质量的下降。
发明内容
为了克服这个缺点，塔架依照权利要求1。通过增加环绕塔架的支撑环，塔架上的水平方向的力可以被导向到基座，且不将高扭矩引入到底部附近的塔架的钢壁，使得塔架的直径保持有限。
根据一个实施例，塔架依照权利要求2。在该方式中，轴承和底座上的水平力大致近似于涡轮机叶片上的水平力。
根据一个实施例，塔架依照权利要求3。在该方式中，支脚为支撑环而形成了稳定的支撑。
根据一个实施例，塔架依照权利要求4。在该方式中，可以高效地生产和维护该塔架，并且，塔架的内部具有用于放置设备的充足的空间。
根据一个实施例，塔架依照权利要求5。在该方式中，以一种简单的方式影响塔架的旋转。
根据一个实施例，塔架依照权利要求6。在该方式中，驱动器易于接近。
根据一个实施例，塔架依照权利要求7。在该方式中，可以沿预定的方向定位塔架而无需额外的制动器。
根据一个实施例，塔架依照权利要求8。在该方式中，辊或轮在高的风力负荷下不使塔架的钢壁变形。
根据一个实施例，塔架依照权利要求9。在该方式中，改善了钢壁的外表面的强度和抗腐蚀性。
根据一个实施例，塔架依照权利要求10。在该方式中，改善了辊的强度和抗腐蚀性。
根据一个实施例，塔架依照权利要求11。在该方式中，降低了辊或轮的对齐要求。
根据一个实施例，塔架依照权利要求12。在该方式中，可以调整辊或轮和塔架的外壁之间的运行。
根据一个实施例，塔架依照权利要求13。在该方式中，易于对运行进行调整。
根据一个实施例，塔架依照权利要求14。在该方式中，尽可能地减小了辊或轮上的负荷。
根据一个实施例，塔架依照权利要求15。在该方式中，易于接近辊或轮和可能的驱动器。
根据一个实施例，塔架依照权利要求16。在该方式中，所有设备的维护是可以达到的，且无需攀爬塔架。
附图说明
借助于附图并通过说明本发明的若干实施例来解释本发明。在附图中，
图1示意性地显示了带有塔架的风力涡轮机的侧视图，该塔架由支撑环从侧旁进行支撑，
图2显示了图1的支撑环的顶视图II-II，
图3显示了图2所示的支撑环的截面III-III，
图4显示了图2的支撑环的截面IV-IV，以及
图5以顶视图和部分截面图的形式显示了图2的支撑环的细节。
具体实施方式
图1显示了带有叶片2的风力涡轮机1，该叶片能够绕着大致水平的旋转轴线而旋转。支撑旋转轴和叶片2的轴承安装在外罩3中，该外罩安装在塔架6的顶部。底座11支撑塔架6，并且，位于底座11和塔架6之间的轴承10使得能够转动塔架6，以使叶片2可以面向风。支撑环4环绕塔架6，位于外罩3和地面之间的大致一半高度处，并且，该支撑环4保持塔架6处于直立的位置。在所示的实施例中，四个支脚5支撑支撑环4并将支撑环4定位在外罩3的大致一半高度，优选高度介于外罩3的高度的三分之一到三分之二之间。在其他实施例中，支脚5的数目可以是三个或五个或更多。
支脚支座7支撑并保持一个支脚5的下端，该支脚5的上端被固定在支撑环4上。支脚支座7环绕底座11，位于支脚5相对于水平面而具有角度α的距离处，其中，优选支脚角度α在60到80度之间，例如大约为70度。支脚支座7和支脚5设计成它们能向支撑环4施加拉力和推力。支撑环4将塔架6保持垂直且支撑环4上的水平力在大约70度的支脚角度α通过支脚5而被引导的结构使得能够设计一个具有较小的最大直径的圆柱形钢塔架6。
由叶片2、外罩3以及塔架6上的风产生的力通过支撑环4和支脚5而被传递到支脚支座7和地面，且不在塔架6的底部引入弯曲力矩。塔架6中的弯曲力矩在支撑环4附近处具有最大值。这使得直径在塔架6的底部处等于或小于外罩3附近的塔架6的顶部的附近处的塔架6成为可能。一个具有大致恒定的直径的圆柱形塔架6是可能的。
在塔架6的底部，带有轴承10的底座11以塔架6可以旋转的方式支撑塔架6。为了旋转塔架6，存在着驱动器28。为了稳定塔架6的旋转位置，驱动器28可以是自锁的，或者，存在着用于将塔架6定位在一个指定的旋转位置处的独立的制动器。合适的自锁驱动器28为蜗轮驱动器，并可应用于此类情况：驱动器28因接近地面而易于接近以进行维护。为了进入塔架6的内部，塔架具有可通过平台9而接近的门8。
在塔架6的一个实施例中，外罩3位于地面之上的100米的高度处，并且，风力涡轮机1的叶片2具有50米的直径。风力涡轮机1产生1兆瓦的功率并能够施加250千牛顿的水平力。由于支撑环4在大约40到50米的高度处从侧旁支撑塔架6，因而塔架6的直径可以小于3.50米。这使得能够组装成塔架6的支撑环的道路运输成为可能。
在具体的应用中用于传输由风力涡轮机1产生能量的设备位于塔架6中并随着塔架6旋转，因而避免了复杂的电缆或连线。该设备可以位于外罩3中，该设备例如为用于产生电力的发电机、用于产生液压动力的泵或者用于压缩或液化气体的压缩机。在另一个实施例中，该设备位于塔架6的底部，以使设备的维护更加容易。在后一种情况下，在塔架6的顶部能够进行角度传输(angular transmission)，从而将叶片2所驱动的水平轴的旋转力矩传输到沿着塔架6的长度的垂直轴上。
图2-5显示了安装在支撑环4中并抵接于塔架6的外表面而滚动的辊12。这些辊12将塔架6保持在其垂直位置。在支撑环4的高度处，塔架6的壁25具有一个增强的圆柱形的环24，增加了壁的厚度，其中，增强环24可以具有加固部26。辊12环绕轮轴18而旋转并在辊12和轮轴18之间具有一个轴承27。轮轴18安装在框架板13上，其中，在每个框架板13中，两个轮轴18安装在自旋转轴17起的等距离处。位于两个辊12的两侧的两个框架板13可以联接，以形成一个框架(未显示)。旋转轴17安装在旋转框架16中，其中，每个旋转框架16在自框架轴15起的等距离处具有两个旋转轴17。框架轴15安装在靠近支脚5的支撑环4的角落14中。旋转轴17具有用于沿轴向定位的锁定板23。在所示的实施例中，来自支撑环4的角落14的作用于轴17上的力被等分在四个辊12上。在其他实施例中，可以具有更多或更少的连接到旋转轴17和/或支撑环4上的辊12，其中，该设计将使得所有辊12的负荷大致相等且辊12上的负荷的差为最小。
增强环24为圆柱形，使得辊12对环24的压力在塔架6的旋转期间不发生变化。在所示的实施例中，塔架6的壁25也大致为圆柱形。在其他实施例中，高于或低于圆柱形环24的塔架6的形状可以不同。例如，壁25可以为多边形，以简化壁25的生产。
辊12压着增强环24的力是可调节的。该调节能够以若干方式获得，例如，通过将框架轴15定位在长孔(未显示)中，而不是圆孔中，并用弹簧(未显示)将框架轴15压向增强环24。图2显示了另一个实施例，其中，可以改变支撑环4的周线。在安装框架轴15的两个位置之间，支撑环4被缝隙30中断。凸缘20位于缝隙30的两侧。凸缘20由带有头部19的张力杆21和螺母22连接。如有必要，可在头部19或螺母22和凸缘20之间设置弹簧(未显示)。张力杆21的缩短增加了辊12和增强环24之间的压力。
图1中所示的蜗杆驱动器28是用于向着风转动风力涡轮机1的实施例之一。图2以虚线显示了辊驱动器29，该辊驱动器联接在其中一个以上的辊12上并可以转动塔架6。为了沿特定的方向保持风力涡轮机1，辊驱动器29设有制动器(未显示)。
辊或轮12为大块的钢或合成材料，或为带有大块橡胶或聚安酯轮胎(未显示)的钢。以防止锈蚀的方式覆盖增强环24的外周。可能为精炼钢的增强环24的合适的覆盖层可以是改进了耐磨性的陶瓷层或金属层，例如高性能薄膜硬覆盖层。例如为气相沉积的氮化钛(TiN)覆盖层或热喷镀覆盖层。在钢制辊12直接接触增强环24的情况下，辊12的接触表面可以设有相同或相似的覆盖层。
为了维护辊12和连接它们的框架，支撑环4可以具有能够从塔架6的内部接近的平台(未显示)。

Claims (16)

1.一种用于风力涡轮机(1)的塔架，其中，塔架(6)支撑带有轴承的外罩(3)，在外罩中，带有涡轮机叶片(2)的水平旋转轴能够旋转，所述塔架包括圆形截面的钢壁(24)、用于使所述外罩环绕圆柱形截面的垂直轴线而旋转的驱动器(28，29)以及在所述塔架的底部用于支撑所述塔架处于直立的位置的基座机构(7，11)，其特征在于，该基座机构包括位于底座(11)上并支撑所述塔架(6)的轴承(10)和由位于所述底座之上的三个以上的支脚(5)定位并用于将所述塔架保持在直立的位置的支撑环(4)，其中，在所述支撑环中，辊或轮(12)压着圆形截面的所述钢壁(24)。
2.根据权利要求1所述的塔架，其特征在于，所述支撑环(4)位于所述外罩(3)高于地面的高度的三分之一到三分之二之间的高度处，优选为一半的高度处。
3.根据权利要求1或2所述的塔架，其特征在于，所述支脚相对于水平面而成60到80度的角度(α)。
4.根据权利要求1、2或3所述的塔架，其特征在于，所述塔架(6)在其高度的大部分为圆柱形。
5.根据上述权利要求中任一项所述的塔架，其特征在于，所述驱动器(29)旋转其中至少一个辊(12)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的塔架，其特征在于，所述驱动器(28)位于所述底座(11)上。
7.根据权利要求5或6所述的塔架，其特征在于，所述驱动器(28)是自锁的，具有例如蜗轮。
8.根据上述权利要求中任一项所述的塔架，其特征在于，在所述支撑环(4)的高度处，圆形截面的所述钢壁(24)具有增加的壁厚和/或额外的加固部(26)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的塔架，其特征在于，圆形截面的所述钢壁(24)具有金属覆盖层或陶瓷覆盖层。
10.根据上述权利要求中任一项所述的塔架，其特征在于，所述辊或轮(12)的外周具有金属覆盖层或陶瓷覆盖层。
11.根据上述权利要求中任一项所述的塔架，其特征在于，所述辊或轮(12)具有实心橡胶或类似的轮胎。
12.根据上述权利要求中任一项所述的塔架，其特征在于，所述支撑环(4)具有张力机构(19，20，21，22)，该张力机构用于增加辊或轮(12)和圆形截面的所述钢壁(24)之间的压力。
13.根据权利要求12所述的塔架，其特征在于，所述张力机构(19，20，21，22)可改变所述支撑环(4)的周线。
14.根据上述权利要求中任一项所述的塔架，其特征在于，所述辊或轮(12)安装在一个以上的框架(13，16)上，以均衡辊或轮和圆形截面的所述钢壁(24)之间的力。
15.根据上述权利要求中任一项所述的塔架，其特征在于，所述支撑环(4)设有环绕塔架(6)的平台，从所述塔架(6)的内部通过一扇门而能够接近该平台。
16.根据上述权利要求中任一项所述的塔架，其特征在于，由所述叶片(2)驱动的设备位于所述塔架(6)的底部，并且，轴通过一个以上的角度传输而将叶片和被驱动的设备连接。
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