CN102906351A - 特别是用于风力涡轮机安装的基础的分段式套管构造 - Google Patents

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Abstract

一种分段式套管构造（1、6、10、15），特别是用于风力涡轮机安装的基础的分段式套管构造，其包括通过接头（4、13、18、21）互相连接的至少两个格架段，其中，一个接头（4、13、18、21）包括通过灌浆材料（5）结合的两个管状套管模块（2、3、7、11、12、16、17、22、23）。

Description

特别是用于风力涡轮机安装的基础的分段式套管构造
技术领域
本发明涉及分段式套管构造，特别是用于风力涡轮机安装的基础的分段式套管构造，其包括通过接头互相连接的至少两个格架段。
背景技术
在现有海上风力涡轮机安装设备中，基础通常是由打入海床的钢桩构成的单桩式基础。重力式基础由位于海床上的大型基座构成，该大型基座由混凝土或钢或它们的组合建造而成。该风力涡轮机依靠重力来保持直立。三脚架式基础由三个支腿构成，所述支腿包括在每个末端上被打入海床中的桩。这类基础通常用于较深的深度处。
此外，套管结构已被用于海上风力涡轮机的安装。传统上，套管结构是钢结构，所有部件都被焊接为中心连接接头处的三维连接结构。优点是，这种套管结构是相对低成本的结构，容易制造且具有高的刚度-用料比。此外，其能够承受高的波浪荷载。
EP 2 067 914 A2公开了一种套管结构，其中该套管由通过铸造的独立中心节点互相连接的大量型件构建而成。管和铸造节点被焊接在一起。然而，难以将巨大的套管结构运输到计划施工现场，因此套管结构是被预制为模块，这些模块在安装地点被焊接在一起。另一方面，难以在施工现场以所必须的质量焊接大量的连接结构。
发明内容
因此，本发明的一个目的是要提供一种分段式套管构造，其中，可在陆地上制造每个模块，从而使得可在安装地点结合预制的模块。
根据本发明，这一目的是由上文定以的分段式套管构造实现的，在该分段式套管构造中，一个接头包括通过灌浆材料结合的两个管状套管模块。
本发明基于以下构思，即：可通过使用多个分段式套管构造作为模块来有效地安装用于风力涡轮机安装的大型基础，所述模块在陆地上（例如车间室内）被预先制造、被运输到安装地点并通过灌浆连接方式连接在接头处。有利的是，不必在安装地点执行焊接连接，而是仅需要对互连的管状套管模块进行灌浆连接。
在本发明的分段式套管构造中，所述两个管状套管模块优选被插入彼此中，其中，它们之间的径向空间填充有灌浆材料。灌浆材料是环形的，并且使第一管状套管模块与第二管状套管模块连接。
根据本发明分段式套管构造进一步的改进，第一管状套管模块包括支撑第二管状套管模块的内凸起。第一管状模块的直径大于可以插入第一管状套管模块中的第二管状套管模块的直径。在连接状态，第二管状套管模块的前部与所述凸起接触，从而固定了两个管状套管模块的相对位置。
优选地，设置多个可以形成为支撑膝的内凸起。所述支撑膝可位于周向方向上，其中，所述凸起彼此分隔开。
根据本发明的原理，两个管状套管模块可形成被管状过渡件覆盖的对接接头，其中，所述对接接头和管状过渡件之间的径向空间填充有灌浆材料。根据此实施例，所述两个管状套管模块具有相同的直径，从而使得管状过渡件可被定位成套在对接接头上。对接接头和管状过渡件之间的径向空间填充有确保过渡件和两个管状套管模块之间的连接的灌浆材料。
根据本发明分段式套管构造的一种替代性实施例，所述接头可被套筒覆盖。与过渡件类似，为了形成对接接头，所述套筒覆盖着可具有相同直径的两个管状套管模块的端部。或者，可使用具有不同直径的两个管状套管模块，从而将一个管状套管模块插入另一管状套管模块中。基本上，所述套筒用于将灌浆材料保持就位。
本发明分段式套管构造的套筒可包括成形内表面。所述内表面的型面扩大了套筒与灌浆材料之间的接触表面，从而使得它可以承受更高的荷载。
本发明分段式套管构造可包括套筒，所述套筒具有用于注入灌浆材料的入口，所述入口帮助灌浆材料注入套筒中。优选地，入口形成在套筒的下侧，从而使得灌浆材料被从下向上地注入，由此避免产生气穴。
在本发明的分段式套管构造中，两个连接的管状套管模块可以是成角度的。
此外，本发明涉及一种用于风力涡轮机安装的基础。
本发明的用于风力涡轮机安装的基础包括如前所述的分段式套管构造。
附图说明
通过考虑下文对优选实施例的详细描述，本发明及其基本原理将能被更好地理解。
附图中：
图1是本发明分段式套管构造的第一实施例的细节的剖视图；
图2是本发明分段式套管构造的第二实施例的细节的剖视图；
图3是本发明分段式套管构造的第三实施例的细节的剖视图；
图4是本发明分段式套管构造的第四实施例的细节的剖视图；
图5是套管模块的细节的剖视图；以及
图6示出了本发明分段式套管的安装。
具体实施方式
图1示出了用于风力涡轮机安装的基础的分段式套管构造1的细节。第一套管模块2通过灌浆材料5在接头4处与第二结构模块3连接。如图1所示，第一套管模块2和第二套管模块3的端部区段是成角度的。第二套管模块3的直径大于第一套管模块2的直接，从而使得第一套管模块2可以插入第二套管模块3中。第一套管模块2和第二套管模块3之间提供有圆形空间，其填充有灌浆材料。在基础安装地点处，多个分段式套管构造1被定位成使得它们装配到彼此中，随后注入灌浆材料5，以便填充套管模块之间的空间并建立连接。
图2示出了分段式套管构造6的另一实施例，其中，相同组件使用了相同的附图标记。第一套管模块2和第二套管模块7被插入成使得它们装配到彼此中。在第二套管模块7的内侧设置多个凸起8，凸起8形成为支撑膝。沿周向方向布置的支撑膝支撑着第一套管构造2的前部9。凸起8确保了正确地连接套管模块2、7两者。套管模块2、7之间的空间填充有灌浆材料5，从而形成接头4。纵向力通过接头4经由灌浆材料5和用作支撑膝的凸起8处的物理连接两者从第一套管模块2传递到第二套管模块7。
图3示出了分段式套管构造10的另一实施例，其中，第一套管模块11与第二套管模块12连接。管状套管模块11、12形成对接接头13，其被过渡件14覆盖。基本上，过渡件14是直径大于第一套管模块11和第二套管模块12的管。对接接头13和过渡件14之间的空间填充有灌浆材料5。
图4示出了分段式套管构造15的另一实施例，其中，第一套管模块16与第二套管模块17通过接头18连接。套管模块16、17形成对接接头13，其被套筒19覆盖。套筒19的功能是保持包住对接接头的灌浆材料5。套筒19的下部具有较小的直径，从而套筒19接触第二套管模块17的外表面。因此，灌浆材料5被固定就位直到硬化。为了帮助灌浆材料5的注入，在套筒19的下侧设置入口20。粘性灌浆材料5通过入口20被注入并且到达套筒19的上端，由此最小化在灌浆材料5中产生气穴的风险。这优保证了接头18的强度被最大化。
图5示出了分段式套管构造的接头的细节。接头21包括第一套管模块22、第二套管模块23，其间具有填充有灌浆材料5的空间。第一套管模块22和第二套管模块23具有成形表面24、25，成形表面24、25具有凸起和凹陷。由此扩大灌浆材料5与第一套管模块22和第二套管模块23之间的接触面积，从而使得接头21可以承受较大的荷载。在其它实施例中，可以想到使用具有成形表面的套筒。
图6示出了分段式套管构造的一个例子。分段式套管构造的模块24包括多个套管模块，它们被形成为竖直定向的支腿25。两个竖直定向的支腿25通过横梁26互相连接，从而形成框架或格架。支腿25的上端是一个开口管，从而使得可以通过将另一模块的下端插入接头以及将灌浆材料注入接头来形成该接头。图6示意性地示出了两个分段式套管构造模块24的组件。在陆地车间中预制好模块24，然后储存这些模块24以用于最终的组装。所述基础包括多个预制格架段或模块。
在模块24中，竖直定向的支腿25、接头和/或横梁（横管）由基于钢或水泥的复合材料制成。所述套管可以整个地由混凝土制成，或者作为一种替代性方式，所述套管可以部分地由混凝土制成，例如具有混凝土支腿和钢质横梁。

Claims (11)

1. 一种分段式套管构造（1、6、10、15），特别是用于风力涡轮机安装的基础的分段式套管构造，其包括通过接头（4、13、18、21）互相连接的至少两个格架段，其特征在于，一个接头（4、13、18、21）包括通过灌浆材料（5）结合的两个管状套管模块（2、3、7、11、12、16、17、22、23）。
2. 根据权利要求1所述的分段式套管构造，其特征在于，所述两个管状套管模块（2、3、7、11、12、16、17、22、23）被插入彼此中，其中，所述两个管状套管模块（2、3、7、11、12、16、17、22、23）之间的径向空间填充有所述灌浆材料（5）。
3. 根据权利要求1或2所述的分段式套管构造，其特征在于，第一管状套管模块（7）包括支撑第二管状套管模块（2）的内凸起（8）。
4. 根据权利要求3所述的分段式套管构造，其特征在于，设置多个内凸起（8），它们优选被形成为支撑膝。
5. 根据权利要求1所述的分段式套管构造，其特征在于，所述两个管状套管模块（11、12）形成对接接头（13），所述对接接头被管状过渡件（14）覆盖，其中，所述对接接头（13）和所述管状过渡件（14）之间的径向空间填充有灌浆材料（5）。
6. 根据权利要求1至4之一所述的分段式套管构造，其特征在于，所述接头（18）被套筒（19）覆盖。
7. 根据权利要求6所述的分段式套管构造，其特征在于，对所述套筒（19）的内表面被整形。
8. 根据权利要求6或7所述的分段式套管构造，其特征在于，所述套筒（19）包括用于注入所述灌浆材料（5）的入口（20）。
9. 根据前述权利要求之一所述的分段式套管构造，其特征在于，所述套管模块（2、3、7、11、12、16、17、22、23）的内表面被整形。
10. 根据前述权利要求之一所述的分段式套管构造，其特征在于，两个连接的管状套管模块（2、3、7、11、12、16、17、22、23）是成角度的。
11. 一种用于风力涡轮机安装的基础，其特征在于根据权利要求1至10之一所述的分段式套管构造（1、6、10、15）。
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