CN102439288B - 架设塔的方法和塔 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种架设塔架、尤其是风力设备的塔架的方法。由此，提供基础(100)，将多个高度调整单元(500)置放于上述基础上，将载荷分配环(200)置放于上述多个高度调整单元(500)上，通过调整上述高度调整单元(500)而将载荷分配环(200)整平，且用灌浆材料(300)填充上述基础(100)与上述载荷分配环(200)之间的间隙。在上述载荷分配环(200)上架设塔架(400)。上述高度调整单元(500)的尺寸形成为，使得高度调整单元(500)能够承载呈上述载荷分配环(200)的重量的形式的第一载荷；然而，在较大的力作用于上述多个高度调整单元之一个上使得超过极限值的表面压力经由上述高度调整单元而作用于上述基础时屈服。上述高度调整单元实质上由塑料材料制成。

Description

架设塔的方法和塔

本发明涉及一种架设塔或塔架、尤其是风力设备的塔架的方法以及一种塔架，以及一种具有上述塔架的风力设备。

在建造塔架的基础的过程中，必须注意以确保基础的顶侧、或基础的至少上面竖立有塔架的部分为平坦且完全水平的，以使得塔架精确地竖直站立。

WO 2005/095717公开一种塔架的基础上的环形混凝土模板或外壳。上述模板填充有低粘度的灌浆材料(灌浆砂浆)，在灌浆材料凝固之后且在移除模板之后，可将整平环(levelling ring)或载荷分配环置放于已凝固的灌浆材料的表面上。然后，可使用结合入基础中且突出基础外达到预定量的锚定螺栓，将下部塔架节段固定于上述载荷分配环上。灌浆材料的低粘度可确保其本身为完全整平或平坦的。

WO 2005/095792描述一种在基础上架设塔架的方法。在这种情况下，通过锚定于基础中的节段锚(segment anchor)中的锚定螺栓来建立塔架。这些锚定螺栓突出基础的顶侧外达到预定量。首先，将整平环或载荷分配环在基础的顶侧处整平、对齐且固定。在目前技术发展水平下，例如，以使将诸如高度调整螺栓等高度调整单元置放于基础上的预定位置的方式，实现整平操作，其中首先将载荷分配环放置于高度调整螺栓上，然后通过调整这些螺栓而将载荷分配环整平。然后，填充基础与载荷分配环之间的间隙，且在载荷分配环下面对载荷分配环的整个表面加衬。这通过诸如灌浆砂浆等合适填充材料来实现。

高度调整螺栓包括具有母螺纹的外部元件以及具有公螺纹的内部元件。内部元件借助于上述公螺纹而容纳于外部元件的母螺纹中，且内部元件是通过拧入和拧出而相对于外部元件可进行高度调整的。可通过高度调整螺栓的适当配置和调整而将载荷分配环整平。为了获得良好的耐候性和安全可靠的载荷承载能力，这些高度调整螺栓是由高质量钢制成的。通过呈细螺纹形式的螺纹的典型配置，进行很精细的高度调整是可能的。

这种高度调整螺栓被公认为价格相对较高，但它们可以可靠地支撑高载荷。因此，为将载荷分配环整平，需要至少三个高度调整螺栓，这些螺栓设置(等距离分布)在载荷分配环的平均半径上。

DE 103 47 536A1公开一种用于锚定枢转吊杆式起重机的配置。在这种情况下，提供可挤压在一起的间隔元件。

DE 698 27 290T2描述一种用于调整位于支撑脚上的构造的表面的倾斜的设备。

WO 2008/003749A1公开一种用于对齐下部塔架节段的呈高度调整螺栓形式的高度调整单元。在其下侧处，高度调整螺栓具有压力分配元件，与基础的混凝土相比，压力分配元件较软。作为对上述高度调整单元的替代，高度调整单元也由两个可移入对方内的楔状物实施。

因此，本发明的目的是提供一种架设塔架的方法，所述方法允许更可靠且廉价地架设塔架。

通过一种如在权利要求1中所阐述的架设塔架的方法，通过一种如在权利要求4中所阐述的塔架、以及通过一种如在权利要求8中所阐述的风力设备，来实现上述目的。

因此，提供一种架设塔架、尤其是风力设备的塔架的方法。为实现上述目的，提供基础、将多个高度调整单元置放于所述基础上，且将载荷分配环置放于所述多个高度调整单元上。通过调整所述高度调整单元而将所述载荷分配环弄直并整平，且用灌浆材料填充所述基础与所述载荷分配环之间的间隙。在所述灌浆材料达到预定强度之后或在所述灌浆材料凝固之后，将塔架节段置放于所述载荷分配环上。在这种情况下，所述高度调整单元经的尺寸形成为，使得它们(共同地)能可靠地支承载荷分配环的重量或载荷，但在较大的力作用于所述多个高度调整单元之一个上使得超过极限值的表面压力因所述多个高度调整单元而作用于基础时屈服(即，所述高度调整单元在预定载荷(载荷分配环的重量+载荷分配环上的其它重量)下失效)。这些高度调整单元实质上由塑料材料制成，使得可廉价地生产这些高度调整单元。

在基础与已整平的载荷分配环之间的间隙填充有灌浆材料、且该灌浆材料达到预定强度时，则载荷(载荷分配环+塔架节段)的大部分通过灌浆材料施加至基础。当上述间隙中的灌浆材料未充分支撑上述载荷分配环时，发生通过这些高度调整单元将这些载荷(载荷分配环+塔架节段)转移至上述基础的情况。在此情形下，可发生，这些高度调整单元必须将部分载荷或全部载荷传递至基础。这种情形的结果可为，在高度调整单元下方的区域内，达到可导致损坏或破坏基础的每单位表面积的压力。

在此方面，本发明基于以下认识：由于高质量的传统高度调整螺栓相对于灌浆砂浆的较高硬度，高度调整螺栓可导致因高度调整单元而作用在基础上的与单位表面积有关的过高压力，该过高压力可导致损坏基础。它所承受的这种载荷或表面压力可已由第一塔架节段达到且超过，但最后由整个塔架达到，即，与表面积有关的过大压力因载荷的流动集中于高度调整单元上而引起(由于传统高度调整单元的较高硬度所致)。已知高度调整单元的数量的增加可公认地通常在此处提供补救，但这会增加成本，因为高度调整单元必须保持在载荷分配环之下直至间隙已硬化为止，且它们可因此受损所致。然而，如果高度调整单元将实质上支撑载荷分配环的重量且相应地具有较小尺寸，则它们将在塔架载荷作用下由于相对低硬度而失效。因此，载荷分配环在塔架载荷作用下搁置于已硬化的灌浆材料上，且全部灌浆材料间隙提供用于在每单位面积的预期压力下将载荷传递至基础，使得对基础的损坏得以防止。

如果作用于各个高度调整单元的载荷或重量超过极限值，则塑料材料形成的高度调整单元可屈服。该屈服效应可表示包括破坏的屈服效应。根据本发明的另一方面，这些高度调整单元呈高度调整螺栓的形式、特别是具有公制螺纹的高度调整螺栓的形式。与细螺纹相比，公制螺纹较容易生产且因此生产起来较廉价，且公制螺纹仍允许足够精确的整平。由于呈螺栓形式的单元，可以简单方式来确保这些高度调整单元的高度调整。

本发明也涉及一种塔架、尤其是风力设备的塔架。所述塔架具有基础、位于所述基础上的多个高度调整单元、位于所述多个高度调整单元上的载荷分配环、以及位于所述基础与所述载荷分配环之间的间隙中的灌浆材料。这些高度调整单元的尺寸形成为能实质上支承这些载荷分配环的重量，但在较大的力作用于多个高度调整单元使得超过极限值的与表面积有关的压力经由所述高度调整单元而作用于所述基础上时屈服。

本发明也涉及一种塔架、尤其是风力设备的塔架，其包括基础、位于所述基础上的多个高度调整单元、以及位于所述多个高度调整单元上的载荷分配环。所述载荷分配环用以支承下部塔架节段。这些高度调整单元由塑料材料制成。

本发明也涉及用于支承塔架、尤其是风力设备的塔架的载荷分配环的高度调整单元。在这种情况下，这些高度调整单元包括塑料材料。

本发明还涉及塑料材料形成的高度调整单元用于支承塔架、尤其是风力设备的塔架的基础上的载荷分配环的用途。在这种情况下，所述高度调整单元由塑料材料制成。

本发明涉及到以下认识：使用钢制的高度调整螺栓以将基础上的整平环或载荷分配环弄直的现有技术状态。然后，例如用诸如Pagel水泥的灌浆材料填充所生成的间隙。然而，在这种情况下，可发生的是，塔架作用于所述载荷分配环上的载荷由于间隙内的不精确度而经由所述高度调整螺栓转移。因此，可发生的是，所述基础在所述高度调整单元下的混凝土必须支承所述塔架的全部载荷。这因此可导致在所述高度调整螺栓下的区域中与基础的表面积有关的不可接受的高压力。这在与表面积有关的压力达到不能容许的高值的情况下尤为不利，因为达到不能容许的高值可导致对基础的损坏。由于根据现有技术状态的高度调整螺栓，载荷的施加集中于若干位置，而非载荷在基础上的均匀分配。

因此，根据本发明，提供可公认安全地承载所述载荷分配环的重量、而非整个塔架的重量或各个塔架节段的重量的高度调整单元。因此，当构建塔架时，所述高度调整单元将不可避免地失效。结果，所述塔架的载荷均匀地分配到灌浆材料间隙且通过灌浆材料间隙而分配至基础。因此，以如下方式设计根据本发明的高度调整单元：所述高度调整单元可承载载荷分配环的重量，但在超过预定极限值的与表面积有关的压力下失效，即，所述高度调整单元由于例如与表面积有关的载荷或压力的极限值而失效，是乐意接受的且甚至为所期望的。

由于所述高度调整单元可例如以塑料高度调整螺栓的形式使用，因此可较廉价地提供基础，因为高度调整单元不能重复使用，且与其它常见钢制的高度调整螺栓相比，塑料高度调整螺栓可实质上更有利地生产。

本发明的其它配置为附加的权利要求的主题。

图1图示根据第一实施方式的塔架的基础以及下部节段的部分的概略性视图；

图2图示根据第二实施方式的高度调整单元的概略性截面图；

图3A和图3B图示根据第三实施方式的高度调整单元的概略性截面图；以及

图4A和图4B图示根据第四实施方式的高度调整单元的概略性截面图。

在下文中，参照附图更充分地描述通过本发明的示例和优点的各个实施例。

图1图示根据第一实施例的塔架、尤其是风力设备的塔架的基础以及下部节段的部分的概略性视图。多个高度调整单元500置放于基础100上，且接着整平环或载荷分配环200置放于高度调整单元500上。载荷分配环200可借助于高度调整单元500而完全弄直或整平。在基础100的顶侧110与载荷分配环200的下侧210之间的间隙中引入灌浆材料(所谓的灌浆砂浆)300。在这种情况下，载荷分配环200应该整个下面设有底衬且不具有夹杂气体或空穴，以使塔作用于载荷分配环上的载荷可经由灌浆材料的整个表面传递至基础100。换言之，在灌浆材料300与基础100的顶侧110以及整平环200的下侧210之间应该不再存在任何中间空间。

下部塔架节段400可置放并固定于载荷分配环200上。在载荷分配环200与下部塔架节段400之间可设置其它固定元件。

当在灌浆材料300硬化之后时，下部塔架节段400固定于载荷分配环200上，或其它塔架节段固定于下部塔架节段400上，然后，作用于灌浆材料间隙与高度调整单元500上的重量或载荷增加。在这种情况下，可发生灌浆材料间隙300起作用且被压缩。然而，如果在更大程度上压缩灌浆材料间隙，由于灌浆材料间隙的硬度低于高度调整单元500的硬度，则然后可发生的是，从载荷分配环200至基础100的力或载荷的施加不再通过灌浆材料间隙300进行，而是(实质上)通过高度调整单元500中的至少一些进行(如同根据现有技术状态下的由高质量钢形成的高度调整螺栓的情况)。然而，如果载荷分配集中于高度调整单元500上，则与表面积有关的压力可施加至高度调整单元500下方的基础，该压力超过可容许的极限值，使得高度调整单元500下的基础可损坏。

高度调整单元500优选地呈高度调整螺栓的形式，且可例如由塑料材料(HDPE，高密度聚乙烯)制成。在这种情况下，高度调整单元设计成，使得它们被公认能够可靠地支承载荷分配环200的重量，但在达到与表面积有关的载荷或压力的极限值时，换言之，当例如塔架节段置放于载荷分配环上时，高度调整单元失效或屈服或至少受到损坏。在这种情形下，可发生的是，载荷的流动可不再通过高度调整螺栓进行。然而，由于灌浆材料或灌浆材料间隙300设置在基础的顶侧110与载荷分配环200的下侧210之间，因此塔架的载荷可由上述灌浆材料间隙300均匀地支承且在与表面积有关的压力下传递至基础100，上述与表面积有关的压力为预期的且对基础无害的。

因此，选择上文所述的高度调整单元500的尺寸或配置，使得高度调整单元500的破裂或失效为乐于接受的或由于其设计配置而故意为之的，以避免如在现有技术状态下在位于高度调整单元500下方的基础区域中出现与表面积有关的不能容许的高压力。可以了解，在此方面，形成标准化尺寸是可能的，使得根据本发明的高度调整单元500可以可靠地承载例如多达譬如350千克的重量。然后，载荷分配环的重量确定用于这种载荷分配环200的高度调整单元500的所需数量，然而，在此方面将注意到，总是使用至少三个高度调整单元500以确保载荷分配环的稳定位置。借助于三个高度调整单元500，重达1吨的载荷分配环可在350千克的支承力作用下整平。举例而言，HD(高密度)聚乙烯可用作高度调整单元的材料，或可使用另一优选热塑性或可射出成形的塑料材料。

高度调整单元500呈塑料材料形成的高度调整螺栓形式的事实，在高度调整单元500的材料成本方面也为有利的。由于高度调整单元500在已经填充灌浆材料间隙之后可不再被移除，故高度调整单元500可因此也不被重复使用。

借助于根据本发明的高度调整单元500，可以在灌浆材料间隙的部分失效之后实现至塔架基础100的载荷的改善分配，且另外，可以实现基础100和高度调整单元500的成本减小。在这种情况下，可以以具有公制螺纹的高度调整螺栓的形式来实施高度调整单元500。

图2图示根据第二实施例的高度调整单元的概略性剖视图。根据第二实施例的高度调整单元500可用作为例如第一实施例中的高度调整单元。高度调整单元500优选地呈高度调整螺栓的形式。在这种情况下，高度调整单元500具有外部元件510和内部元件520。外部元件510具有底脚512，或者替代底脚512而具有底环(未图示)，或作为另一替代而具有底板(也未图示)；以及母螺纹511。内部元件520具有公螺纹521和上部元件523。在该图中在较高位置以虚线表示上述上部元件523，可通过旋松螺栓来将上部元件523移至该较高位置。在该位置，上部元件由参考符号523’表示。在这种情况下，内部元件520的公螺纹521与外部元件510的母螺纹511自然地互补。

底脚512或底环(未图示)或底板(也未图示)置放于基础100的表面110上，且在上部元件523、523’用以接收载荷分配环200时将载荷的流动传递至基础。可通过旋转内部元件520来调整高度调整单元的高度。在这种情况下，可将高度设定在例如80毫米与120毫米之间。可以了解，视高度调整单元的结构配置而定，诸如50毫米至90毫米等其它范围也为可能的。

内部元件520的上部元件523、523’可为多边形的，使得高度调整螺栓也可在原位——即在载荷分配环200(在该图示中未图示)底下的安装位置——通过诸如固定扳手或开口扳钳等合适工具来致动，以容易地允许载荷分配环200的整平。

根据第一或第二实施例的高度调整单元在超过极限值的重量或载荷(或与表面积有关的超过极限值的压力)下的失效或屈服，包括对高度调整单元、特别是高度调整螺栓的损坏、削弱和/或破坏。在这种情况下，例如，高度调整螺栓的螺纹可损坏，这可导致高度调整螺栓的功能失效或屈服。

根据本发明的高度调整单元可承载例如0.5吨至0.7吨的最大载荷。载荷分配可具有例如900千克至4000千克的重量(依赖于塔架变型)。

图3A和图3B各自图示根据第三实施例的高度调整单元的各个概略性截面图。图3A图示位于第一高度600a的高度调整单元600。该高度表示高度调整单元600的最小高度。第三实施例的高度调整单元600具有第一梯形横截面部分(梯形部分)630和第二梯形横截面部分(梯形部分)640，第一梯形横截面部分630和第二梯形横截面部分640以它们的较小侧成相对的关系分别设置。高度调整单元600还具有第一楔形部分610和第二楔形部分620。第一楔形部分610和第二楔形部分620分别接合进第一梯形部分630和第二梯形部分640中。第三实施例的高度调整单元600也具有调整单元650，借助于调整单元650可调整第一楔形部分610和第二楔形部分620之间的间距。

图3B图示借助于调整单元650将两个楔形部分610、620设置成更靠近的情形，也就是说，第一楔形部分610和第二楔形部分620之间的间距已减小。因为第一楔形部分610和第二楔形部分620之间的减小间距，因此第一梯形部分630和第二梯形部分640分别被向上和向下推动，使得高度调整单元600的高度600B大于图3A中所图示的最小高度600a。因此，在第三实施例中，提供一种高度调整单元，其可通过致动调整单元650而改变第一楔形部分610和第二楔形部分620之间的间距，且可因此分别向上和向下推动第一梯形部分630和第二梯形部分640，使得高度调整单元600的高度可增加或减小。

第三实施例的具有第一楔形部分610和第二楔形部分620以及第一梯形部分630和第二梯形部分640的高度调整单元600是由塑料材料制成的。

因此，与第一实施例或第二实施例的高度调整单元相似，第三实施例的高度调整单元可在超过极限值的重量或载荷下屈服。这种屈服效应可为包括破坏的屈服效应。

图4A和图4B各自图示根据第四实施例的高度调整单元的概略性截面图。第四实施例中的高度调整单元700具有第一梯形部分或不规则四边形部分730以及第一楔形部分710和第二楔形部分720。第一楔形部分710和第二楔形部分720可借助于调整单元750以使得第一楔形部分710和第二楔形部分720之间的间距可变的方式而连接在一起。图4A图示高度调整单元的高度700a，其对应于最小高度。

图4B图示第四实施例的高度调整单元，其中与图4A中所图示的间距相比，两个楔形部分710、720之间的间距已减小。因此，梯形部分730通过第一楔形部分710和第二楔形部分720而被向上推动，使得高度调整单元700的高度700b增加。

与第一、第二或第三实施例的高度调整单元相似，第四实施例的高度调整单元也可在超过载荷或重量的极限值时屈服。该屈服效应也可表示包括破坏的屈服效应。

第三和第四实施例的调整单元可呈螺栓元件的形式。

Claims (8)

1.一种架设风力设备的塔架的方法，包括步骤：

提供基础（100）；

将多个高度调整单元（500）置放于所述基础（100）上；

将载荷分配环（200）置放于所述多个高度调整单元（500）上；

通过调整所述高度调整单元（500）而将所述载荷分配环（200）弄直并整平；

用灌浆材料（300）填充所述基础（100）与所述载荷分配环（200）之间的间隙；以及

在所述灌浆材料已达到预定强度之后，将所述塔架的塔架节段（400）置放于所述载荷分配环（200）上；

其特征在于，

所述高度调整单元（500）的尺寸形成为，使得它们能共同地承载所述载荷分配环（200）的重量，并使每个高度调整单元构成为当超过极限值的较大的力作用于所述多个高度调整单元之一个上时屈服，其中所述极限值由与表面积有关的经由所述高度调整单元作用于所述基础上的压力确定，

其中，所述高度调整单元（500）由塑料材料制成。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述高度调整单元（500）以具有公制螺纹的高度调整螺栓的形式使用。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述高度调整单元（600；700）具有第一和第二楔形部分（610、620；710、720），所述第一和第二楔形部分（610、620；710、720）能通过调整单元（650；750）而改变它们的间距，其中梯形部分（630、640；730、740）以使得所述高度调整单元的高度改变的方式与所述第一和第二楔形部分协作。

4.一种风力设备的塔架，包括：

基础（100）；

位于所述基础（100）上的多个高度调整单元（500）；

置放于所述多个高度调整单元（500）上的载荷分配环（200）；

位于所述基础（100）与所述载荷分配环（200）之间的间隙中的灌浆材料（300）；以及

位于所述载荷分配环（200）上的至少一个塔架节段（400）；

其特征在于，

所述高度调整单元（500）的尺寸形成为，使得它们能共同地承载所述载荷分配环（200）的重量，并使每个高度调整单元构成为当超过极限值的较大的力作用于所述多个高度调整单元之一个上时屈服，其中所述极限值由与表面积有关的经由所述高度调整单元作用于所述基础上的压力确定，

其中，所述高度调整单元（500）由塑料材料制成。

5.如权利要求4所述的塔架，其特征在于呈具有公制螺纹的高度调整螺栓形式的高度调整单元（500）。

6.如权利要求4或5所述的塔架，其中，所述高度调整单元具有第一和第二楔形部分（610、620；710、720）、用于调整所述第一和第二楔形部分（610、620；710、720）之间的间距的调整单元（650；750）、以及至少一个梯形部分（630、640；730、740），其中所述高度调整单元的高度是能通过改变所述第一和第二楔形部分之间的间距而调整的。

7.一种风力设备，包括一种如权利要求4至6中任一项所述的塔架。

8.一种高度调整单元（500），用于承载如权利要求4至6中任一项所述的塔架的载荷分配环（200）。

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