CN102939427A - 一种风力发电设备的塔以及用于制造风力发电设备的塔的方法 - Google Patents

一种风力发电设备的塔以及用于制造风力发电设备的塔的方法 Download PDF

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Abstract

在用于制造风力发电设备的塔(1)的方法中，由具有两个水平接触面(21)的重叠设置的环形混凝土预制构件(5)制造至少一个管形的塔段(2)。所述环形混凝土预制构件(5)在预制构件厂的加工站(27)中浇铸之后被夹紧并且混凝土预制构件(5)的所述两个水平接触面(21)在夹具中被材料去除地、成平行面地加工。一种风力发电设备的塔具有至少一个由具有两个水平接触面(21)的、重叠设置的环形混凝土预制构件(5)构成的管形的塔段(2)。以几个丝米优选小于0.2mm的平行度偏差和平整度偏差材料去除地、成平行面地修改所述混凝土预制构件(5)的所述两个水平接触面(21)。

Description

一种风力发电设备的塔以及用于制造风力发电设备的塔的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造塔尤其是风力发电设备的塔的方法，其中由具有两个水平接触面的、重叠设置的环形混凝土预制构件制造至少一个管形的塔段。此外，本发明涉及一种塔，尤其是用于风力发电设备的塔，其具有至少一个由混凝土构成的管形的塔段，所述塔段由具有两个水平接触面的、重叠设置的环形混凝土预制构件构造。
背景技术
用于风力发电设备的塔由在预制构件厂中预制的混凝土预制构件构成。按照现有技术的通常的方法，在制造之后将混凝土预制构件运输到安装地点并且在那通过互相叠置结合成一个塔，其中混凝土预制构件必须首先被相互对齐。在此，在预制构件之间引入填缝剂，以便补偿混凝土预制构件的大的制造公差，其在大的构件的情况下如当前通常可达多个毫米。此外，在预制构件之间的接缝中需要填缝剂，以便形成塔的密封。在此不利的是，该构造通过构件的对齐以及填缝剂的引入和凝固是成本过高的并且需要占用较长的时间。此外，塔的制造在安装地点仅仅在好的天气条件下才是可能的。
DE 10 2008 016 828A1因此提出了一种用于制造用于风力发电设备的混凝土预制构件的改善的方法。在此，在具有一个平面的底部的铸模中制造混凝土预制构件，从而能够非常精确地制造混凝土预制构件的下侧。在混凝土预制构件的上侧铺设一层环氧树脂，其在硬化之后被研磨为与下侧平行。该铸模在此必须对于平面的下侧的制造是非常精确的，从而模的制造是成本比较高的。此外研磨站必须为混凝土预制构件提供一个精确安置的容纳件。
发明内容
本发明的任务在于，提出一种塔以及一种用于制造由混凝土预制构件构成的塔的方法，其使得以简单的方式进行塔的快速构成成为可能。
该任务通过独立权利要求的特征得以解决。
在用于制造塔尤其是风力发电设备的塔的方法中，由具有两个水平接触面的重叠设置的环形混凝土预制构件制造至少一个管形的塔段。依据本发明，所述环形混凝土预制构件在预制构件厂的加工站中浇铸之后被夹紧并且混凝土预制构件的所述两个水平接触面在夹具中被材料去除地、成平行面地加工。由混凝土构造的所述水平接触面在此被直接加工，从而能够去除附加地铺设到接触面上的找平层。高成本地制造非常精确的铸模同样不是必须的，因为所述水平接触面仅仅在浇铸工艺结束之后才被精确地加工。
一种塔、尤其是风力发电设备的塔具有至少一个由混凝土构成的管形的塔段，其由具有两个水平接触面的重叠设置的环形混凝土预制构件构造。依据本发明，以仅仅几丝米优选小于0.2mm的平行度偏差和平整度偏差材料去除地、成平行面地加工所述混凝土预制构件的所述两个水平接触面。构造具有如此小公差的混凝土预制构件实现了通过构件的简单相互叠置来快速地构成塔。由于小的公差，在构成时不需要对齐和调整工作，其只是必须确保相互叠置的通常环形的混凝土预制构件的中心定位。以有利的方式，通过在相同的夹具中对两个接触面的加工使得在具有很多吨重量和很多米长尺寸的混凝土预制构件中保持如此小的公差成为可能。
有利的是，以几丝米优选小于0.2mm的平行度偏差和平整度偏差修磨混凝土预制构件。借助于磨的方法能够特别好地制造所期望的精度，其中公差能够达到0.1mm-0.2mm的范围。
如果塔由经修磨的混凝土预制构件构成，那么由于非常小的平行度偏差和平整度偏差，在没有其他措施并且没有引入填缝剂的情况下在两个重叠设置的混凝土预制构件之间制造干燥的接缝，其在塔的未夹紧状态下已经具有小于0.5mm的宽度。如果混凝土预制构件被特别精确地以仅仅0.1mm的偏差进行修磨，那么接缝的宽度在未夹紧状态下小于0.2mm。如果在最后通过夹紧装置将塔的混凝土预制构件相互夹紧并且将预载施加到塔上，那么接缝的宽度还被进一步减小或者混凝土预制构件可能无缝地相互连接。
在此特别有利的是，混凝土预制构件借助于外部的、在塔的内部延伸的夹紧机构被夹紧。由此简化了混凝土预制构件的生产，因为不必设置用于夹紧机构的套管。对于控制目的和维护工作而言，夹紧机构也是可接近的。
如果接缝在安装地点构造为干燥的，亦即在混凝土预制构件之间无需铺设填缝剂或补偿材料，那么可以特别简单和快速地实现塔的构成。由于接触面的高质量的构造，接缝的密封是不必需的，因为通过混凝土预制构件的压紧能够完全地去除接缝。
为了制造具有精确的成平行面的水平的接触面的混凝土预制构件有利的是，所述环形混凝土预制构件在加工期间环绕其垂直轴旋转。由此以简单的方式实现了在相同的夹具中对水平的接触面的加工。在此特别有利的是，即使在混凝土预制构件的不太精确的放置的情况下仍然可以产生高度精确和平行的接触面。
此外有利的是，所述环形混凝土预制构件在水平的夹具中亦在其随后的安装位置在旋转台上被加工。特别是对于圆锥形的或抛物线形的混凝土预制构件能够由此以简单的方式实现在旋转台上放置所述混凝土预制构件。
为了在旋转台上将混凝土预制构件夹紧，其有利地具有固定装置。其实现了混凝土预制构件的固定容纳并且已经能够被浇铸在混凝土预制构件中，或通过预留空隙被形成在混凝土中。例如，能够将螺母浇铸为固定装置，钢支架啮合到该螺母中。
为了制造具有大的直径的环形混凝土预制构件有利的是，所述环形混凝土预制构件在修磨之前由两个或多个环部组合并且被固定。优选地，所述混凝土预制构件相互螺纹连接或螺栓连接。在修磨之后混凝土预制构件又被拆解成环部以便运输到安装地点。由于其相比于整个环更小的尺寸，所述环部能够毫无问题地在道路上进行运输。
在由混凝土预制构件构成的塔中，单个的环部借助于填缝剂又组合为环形混凝土预制构件。因为填缝剂的引入限于一个非常小的范围，所以仍然能够非常快速并且不依赖于天气地组合和安装环形的混凝土预制构件。附加地还能够将混凝土部分相互压紧或螺纹连接。
如果环形混凝土预制构件由两个或多个环部组成，那么进一步有利的是，在环形混凝土预制构件的接触面之间干燥地构造垂直的连接缝。所述环部在此沿水平方向优选地借助于对角设置的夹紧元件例如借助于螺丝被预夹紧。然而所述接缝也能够构造为无螺纹连接，其中所述垂直接缝仅仅通过由混凝土构成的塔段的垂直夹紧保持在一起。在此，环的环部在连续的环中分别相对与彼此扭转地设置。
然而，为了进一步改善塔的密封，也能够有利的是，在混凝土预制构件的水平接触面之间设置密封件。所述混凝土预制构件因此在其上水平接触面上具有用于密封件的环形槽。在修磨之后在同样的夹具中将环形槽加入到所述混凝土预制构件的所述上水平接触面中。优选地，借助于锯引入所述环形槽。
根据本发明的另一有利的改进方案，所述混凝土预制构件在其接触面上具有至少一个凹槽、优选具有至少一个孔。在孔中随后相应地可插入用于位置固定和/或旋转固定的元件，例如塑料销。优选地，在此也可以在整个圆周上均匀地分布多个孔。
在修磨之后优选地同样在同样的夹具中将凹槽或中心孔加入到两个水平接触面中。
根据本发明的一个有利的改进方案，在修磨之后和/或在加入环形槽和/或凹槽之后借助于无接触的测量系统优选在相同的夹具中对所述混凝土预制构件进行测量。通过在一个加工站多个加工步骤的综合能够无需转移地高度精确地制造所述混凝土预制构件，其中在旋转台上的放置以有利的方式实现了通过多个工具的加工以及测量。
附图说明
本发明的其他优点根据随后示出的实施例进一步描述，附图中：
图1示出了具有混凝土段、钢段以及转接件的本发明的塔的概览；
图2示出了环形混凝土预制构件的加工和加工站的示意图；
图3示出了所述转接件的截面图；
图4示出了用于本发明的塔的环形混凝土预制构件的视图；以及
图5示出了针对用于本发明的塔的环形混凝土预制构件的示意俯视图。
具体实施方式
图1示出了例如用于风力发电设备的塔1的立体概览图。塔1构造为混合塔，其中设有一个由混凝土构成的下管形塔段2和一个由钢构成的上管形塔段3。此外塔1具有一个脚段4或基座。在由钢构成的塔段3上以已知的方式设有机器吊舱和转子，它们在此未示出。
由混凝土构成的塔段2在此由单个的管形的混凝土预制构件5构成，其在此又由各两个环部6组成，如图4清晰可见。为此也可以有利的方式以预制方式制造非常大的塔，其在脚区域中具有非常大的直径，因为单个的预制构件可以毫无问题地被运输。由钢构成的塔段3可以被单件地预制并且被运送到安装地点或者同样地由多个构件组成，这些构件在安装地点或者已经提前在制造地点被组装在一起。
为了实现由混凝土构成的塔段2与由钢构成的塔段3之间的简单和灵活的连接，设有转接件7。
由混凝土构成的塔段2的混凝土预制构件5在塔段2的安装过程中被干燥地叠置并且被相互压紧。在这里由各两个环部6组成的混凝土预制构件5(见图4)分别具有一个上水平接触面和一个下水平接触面21。
图2示出了一个加工站27，其中在一个预制厂中材料去除地加工经浇铸并且硬化的混凝土预制构件5。该加工站具有一个旋转台29，在该旋转台上夹紧环形混凝土预制构件5。在这里加工通过移动柱式磨机33实现，其位于在旋转台29附近并且在所有三个空间轴上是可调节的。磨头34由此不仅可以用于上水平接触面而且可以用于下水平接触面21，而无需再次夹紧混凝土预制构件5。旋转台29具有动力，从而混凝土预制构件5在加工期间可以围绕其垂直轴28旋转。由此可能的是，在一个唯一的夹具中精确地相互成平行面地加工两个水平接触面21。
在这里混凝土预制构件5具有用于在旋转台29上夹紧的固定装置35。根据旋转台29的容纳的实施，能够特别地将圆锥形的预制构件5仍只放至相应地成形的容纳件中。
通过相互独立的制造步骤即混凝土预制构件5的浇铸和精确的水平接触面21的制造，浇铸工艺的误差或公差不会影响接触面21的构成。通过在一个制造步骤中并且在相同的夹具中通过加工混凝土预制构件5来制造两个水平接触面21，进一步地不需要在加工站中高成本地安置混凝土预制构件5，因为在任何情况下确保了在上接触面和下接触面21之间的平行度。甚至在夹具中的角度偏差也不会影响塔1的构成和接缝构造，因为在混凝土预制构件5的倾斜的夹紧的情况下也能够保证两个接触面21的平行度。
通过借助于移动柱式磨机33的加工能够以0.1mm至0.2mm的精度对混凝土预制构件5进行修磨，从而产生关于平整度和平行度的最小偏差。由于通过修磨对混凝土预制构件5进行高精度的加工，重叠设置的混凝土预制构件5之间的接缝32的宽度小于0.5mm，优选只有0.2mm。因此，在安装地点不需要成本高的调节工作并且不需要在单个混凝土预制构件5之间设置补偿材料就能够通过混凝土预制构件5的简单叠置构成塔1。在达到期望的塔高之后，通过夹紧机构对重叠设置的混凝土预制构件5进行预夹紧，从而还进一步减小了接缝宽度。由于最小和精确的接缝构造因此同样不需要用于塔1的密封的特别的措施。然而能够在单一的混凝土预制构件5之间设置密封件31(见图5)，以便在任何情况下都确保塔的密封性。
如此外在图4中所示出的，混凝土预制构件5、6在其接触面21上具有一个或多个凹槽24，在这里是孔。其中能够插入例如由塑料(未示出)构成的销，其啮合到在此之上的混凝土预制构件5、6中，从而阻止混凝土预制构件5、6的水平移动或转动。代替塑料销也能够采用由不同材料构成的用于位置固定或旋转固定的其他元件。如果如上所述在混凝土预制构件5、6的圆周上分散地设置多个销或者多个凹槽24，则能够实现单个混凝土预制构件5、6相对于彼此的特别好的固定。
图5示出了一个混凝土预制构件5，其除了凹槽24外还具有用于密封件31的环形槽30。由此简化了在安装地点叠置单个混凝土预制构件5。密封件31能够在预制厂就已经插入到环形槽30中并且在那被固定。由此进一步支持了在施工现场快速地安装塔1。
特别有利的是，凹槽24、环形槽30以及必要时其他的加工同样能够同样在相同的夹具中被加入并且因此能够制造高精度的混凝土预制构件5。通过能够在单个加工站27中在浇铸之后进行全部的加工步骤，即便高精度的实施也能够非常经济地制造混凝土预制构件5。如在图2中进一步清晰可见，加工站27包含一个无接触的测量系统36，从而在预制厂中已经可以剔除有缺陷的混凝土预制构件5。
如果环形混凝土预制构件5由两个或多个环部6构成，如图1中或图4中所示，那么它们能够在磨工艺之前组合为环形预制构件并同样如这些一样被加工。在修磨接触面21并且必要时其他的加工步骤之后环部6又被彼此拆开，以便实现对于道路运输允许的大小。
最后在地面上在施工现场浇铸单个环部6之间的垂直接触接缝23，从而形成稳定的环形混凝土预制构件5。因为仅仅必须浇铸非常小的范围，这在塔的安装过程中不会造成延迟。但是必要时同样可以干燥地实现垂直接触接缝23。
为了相对于彼此固定单个环部6，能够在垂直接触接缝23的区域中设有对角设置的螺纹连接(未示出)。然而也可以单独地通过夹紧机构13的预夹紧力或者在每个环5中的单个环部6的错开来实现环部6的相互固定。在这里，后续环5的垂直接触接缝23各错开90°(见图1)。
图3示出了转接件7的一个实施例的截面图。转接件7包含一个内部的环形混凝土元件8和一个外部的环形钢元件9，其在其位于安装位置的上端上具有一个向内指向的环形法兰9a。特别有利是的，如果——如在此所示——钢元件9的横截面构造为基本上U形，从而它围绕混凝土元件8的上部区域。由此能够产生混凝土元件8与钢元件9之间的特别好的连接以及混凝土元件8的特别好的负荷能力。
如进一步地由图3清晰可见，在转接件7的混凝土元件8中浇铸多个在这里为垂直指向的锚栓11。在这里，通过法兰9a的相应的孔10引导锚栓11，并且锚栓11高出转接件的上侧14。因而在塔1的随后安装中仅有由钢构成的塔段3必须通过锚栓11引导并且能够随后固定由钢构成的塔段3，所述由钢构成的塔段3在其脚区域具有一个固定法兰16，其具有多个在圆周上分布的固定孔17。锚栓11能够设有一个分离机构，从而其不直接与混凝土元件8相连并且能够又被拆卸。由此塔1随后的拆卸或在维护中锚栓11的更换是可能的。同样锚栓11也可以被浇铸在一个套管中，以便使拆卸和更换成为可能。
此外，如在图3中可见，转接件7的法兰9a具有多个用于固定夹紧机构13的开口12。此外，在转接件7的混凝土元件8中浇铸套管19，从而以有利的方式使得混凝土预制构件6随后的夹紧成为可能。夹紧机构13为此穿过混凝土元件8中的套管19和法兰9a中的开口12并且被固定在法兰9a的上侧14上。在这里夹紧机构13无锚板地直接固定在法兰9a上。仅仅在夹紧机构13的斜的走向时——如此所示——将楔形板20放在下面。通过法兰9a的依据本发明的技术方案——所述法兰9a以特别好的方式与混凝土元件8相连——这同时能够承担负荷分配板的功能。
转接元件7在其安装位置的下端具有一个沟21，从而夹紧机构只在转接件7的区域中在塔1的壁的内部被引导，否则其在塔的内部在壁之外延伸直到塔1的脚段4，在那其同样被固定。为了引导夹紧机构13然而也可以设定，借助于适合的固定元件或引导元件以确定的间隔沿着塔的高度来固定或至少引导夹紧机构13。代替借助于外部的夹紧机构13的在此示出的夹紧，自然也能够借助于位于混凝土截面中的夹紧机构13将预夹紧施加到由混凝土构成的塔段2上。
本发明并不限于所示出的实施例。变型和组合同样属于本发明。

Claims (20)

1.一种用于制造塔(1)，尤其是风力发电设备的塔(1)的方法，其中由具有两个水平接触面(21)的、重叠设置的环形混凝土预制构件(5)制造至少一个管形的塔段(2)，其特征在于，所述环形混凝土预制构件(5)在预制构件厂的加工站(27)中浇铸之后被夹紧并且所述混凝土预制构件(5)的所述两个水平接触面(21)在夹具中被材料去除地、成平行面地加工。
2.根据上述权利要求所述的方法，其特征在于，所述环形混凝土预制构件(5)在所述加工期间环绕其垂直轴(28)旋转。
3.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述环形混凝土预制构件(5)在水平的夹具中在安装位置在旋转台(29)上被加工。
4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，以几丝米优选小于0.2mm的平行度偏差和平整度偏差修磨所述环形混凝土预制构件的水平接触面(21)。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述环形混凝土预制构件(5)在修磨之前由两个或多个环部(6)组合并且被固定、优选被相互螺纹连接或螺栓连接，并且在修磨之后又被拆解成环部以便运输到安装地点。
6.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在修磨之后在同样的夹具中将用于密封件(31)的环形槽(30)加入到所述混凝土预制构件(5)的上水平接触面(21)中。
7.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在修磨之后在同样的夹具中将凹槽(24)，优选地将中心孔加入到两个水平接触面(21)中。
8.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在修磨之后和/或在加入环形槽(30)和/或凹槽(24)之后借助于无接触的测量系统优选在相同的夹具中对所述混凝土预制构件(5)进行测量。
9.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在安装地点将所述环部又组合为环形混凝土预制构件并且将其相互浇铸和/或螺纹连接。
10.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在安装地点将所述混凝土预制构件(5)重叠放置并且借助于外部夹紧机构将其干燥地相互夹紧。
11.一种塔(1)，尤其是用于风力发电设备的塔，具有至少一个由混凝土构成的管形的塔段(2)，所述塔段由具有两个水平接触面(21)的、重叠设置的环形混凝土预制构件(5)构造，其特征在于，以几丝米优选小于0.2mm的平行度偏差和平整度偏差材料去除地、成平行面地加工所述混凝土预制构件(5)的所述两个水平接触面(21)。
12.根据上述权利要求所述的塔，其特征在于，在两个重叠设置的混凝土预制构件(5)之间的接缝(32)在所述塔(1)的未夹紧的状态下具有小于0.5mm的宽度，优选小于0.2mm的宽度。
13.根据上述权利要求之一所述的塔，其特征在于，所述环形混凝土预制构件(5)具有在旋转台(29)上用于夹紧的固定装置。
14.根据上述权利要求之一所述的塔，其特征在于，干燥地构造在两个重叠设置的混凝土预制构件(5)之间的接缝(32)。
15.根据上述权利要求之一所述的塔，其特征在于，所述混凝土预制构件(5)在其上水平接触面(21)上具有用于密封件(31)的环形槽(30)。
16.根据上述权利要求之一所述的塔，其特征在于，所述混凝土预制构件(5)在其上水平接触面(21)上具有至少一个凹槽(24)，优选具有至少一个中心孔，用于位置固定和/或旋转固定的元件尤其是塑料销是可插入其中的。
17.根据上述权利要求之一所述的塔，其特征在于，借助于密封件(31)密封在环形混凝土预制构件(5)之间的水平接触缝(22)。
18.根据上述权利要求之一所述的塔，其特征在于，所述环形混凝土预制构件(5)由两个或多个环部(6)组成。
19.根据上述权利要求之一所述的塔，其特征在于，借助于浇铸材料将所述环部(6)组合成环形混凝土预制构件(5)。
20.根据上述权利要求之一所述的塔，其特征在于，借助于对角设置的夹紧元件，优选为螺丝，沿水平方向预夹紧所述环部(6)。
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