CN102971526A

CN102971526A - 塔构造

Info

Publication number: CN102971526A
Application number: CN2010800680240A
Authority: CN
Inventors: H.施蒂斯达尔
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2013-03-13
Also published as: BR112013000784B1; US9249597B2; EP2558714A1; JP2013534590A; WO2012007069A1; EP2558714B1; US20130104489A1; BR112013000784A2; DK2558714T3; JP5738408B2

Abstract

具体用于风力涡轮机的塔构造，具有多个轴向布置的中空圆筒形塔区段（1），每个塔区段包括多个周向布置的交替的第一和第二塔区段节段（2、3）。

Description

塔构造

技术领域

本发明涉及塔构造，具体地用于风力涡轮机的塔构造。

背景技术

塔构造，具体地用于风力涡轮机塔的塔构造在直径和高度上是大规模构造。因此，已知在其构造设计上，也就是例如在与地基结构的连接类型、其基础形状（可能是例如笔直的、锥形的或阶梯式锥形的）、相应的中空圆筒形轴向对齐的塔区段的数量和尺寸、连接手段等等方面，岸上和海上应用的许多不同塔构造是不同的。

具体地，在风能领域，对于可再生能源的兴趣的渐增导致了风力涡轮机尺寸的增加并且因而导致相应塔构造也变得更大，以致现今塔构造在材料使用和完工时间两方面均占据了风力涡轮机总成本的相当大的经济系数。此外，在尺寸增加的情况下，在制造、运输和处理相应塔构造的部件时会遇到困难。

发明内容

因此，本发明的目标是提供一种改进的塔构造，特别是在制造、可运输性和处理方面改进的塔构造。

这是通过如上所述的塔构造来实现的，该塔构造具有多个轴向布置的中空圆筒形塔区段，每个区段包括多个周向布置的交替的第一和第二塔区段节段。

本塔构造由多个轴向步骤的中空圆筒形塔区段构成，所述区段基本限定塔构造的高度和基础形状。因此，可以想到不同的形状，也就是塔构造可以具有例如基本圆形横截面，其中塔构造的直径可以随高度增加而减小，从而产生锥形形状。不过，也可以实现随塔构造的高度增加而渐缩的其他横截面，具体地多边形横截面。

除了借助于塔区段对塔构造竖直分段，塔构造还可以沿周向方向分段，因为每个塔区段包括多个周向布置的交替的第一和第二塔区段节段，所述节段可以被看作是塔构造的基本部件。以此方式，塔构造的构造性设计（即主要在高度和直径方面）基本上取决于第一和第二塔区段节段的数量和尺寸，其限定每个塔区段的径向和轴向尺寸并且因而根据塔区段的数量限定作为整体的塔构造的径向和轴向尺寸。

因此，本发明的塔构造提供适于许多不同塔设计的灵活构造性设计，其基本由第一和第二塔区段节段的数量和尺寸限定，因为构建塔区段的第一和第二塔区段节段的交替设置以及相应塔区段在彼此顶部上的轴向设置总是相同的。

此外，塔构造的基础部件，即第一和第二塔区段节段，相对地易于制造、运输和处理。

优选地，每个塔区段均沿周向方向设有相应交替的第一和第二塔区段节段的重叠部分，其中重叠部分的尺寸沿轴向方向增加。这种设置形成了相应塔区段且作为整体的塔构造的锥形形状。因此，交替布置的第一和第二塔区段节段的相应连接部分具有良好的机械稳定性，其主要由沿轴向向上方向尺寸增加的相应周向提供的重叠部分来限定。

因此，相应重叠部分可以通过连接装置（具体地螺栓接头和/或焊接接头）被固定于彼此。当然，也可以应用其他连接装置来为第一和第二塔区段节段的相应周向邻接的重叠部分提供适当和足够稳定的机械接头。

优选地，第一和第二塔区段节段具有矩形形状。这导致相应第一和第二塔区段节段的制造、运输和处理方面的显著优点，因为它们可以容易地切割自相应金属板，其中金属板的宽度可以限定第一或第二塔区段节段的相应宽度或长度。类似地，减少了切割成本和材料浪费。此外，矩形形状通常允许相应第一和第二塔区段节段具有良好的堆叠性并且使用标准运输集装箱来运输，也就是说不需要高度专业化的器械来运输，从而导致运输成本减小。在特殊情况下，第一和第二塔区段节段也可以包括梯形或其他形状。

在本发明的另一实施例中，塔区段的第一和第二塔区段节段具有相同高度但具有不同宽度。这意味着第一和第二塔区段节段的几何差异。因此，优选地，第一塔区段节段的宽度贯穿每个塔区段是恒定的，第二塔区段节段的宽度贯穿每个塔区段减小。以此方式，轴向向上对齐的塔区段的横截面或直径朝向塔构造的顶部减小，从而导致塔区段且整个塔构造的减缩锥形形状。此外，这种特征在第一塔区段节段的制造方面有积极效果，因为它们的尺寸可以在整个塔构造上基本是恒定的，也就是说第一塔区段节段贯穿塔区段且因此贯穿整个塔构造均包括相同或一致的尺寸，从而导致本发明的塔构造进一步简化的制造过程。

第一塔区段节段可以被轴向连接到其他第一塔区段节段，并且第二塔区段节段可以被轴向连接到其他第二塔区段节段。因此，本发明塔构造的构造性设计由沿周向方向交替的第一和第二塔区段节段构成，并且竖直或轴向对齐的第一或第二塔区段节段也就是第一塔区段节段被置于轴向邻接的其他第一塔区段节段上，并且第二塔区段节段被置于轴向邻接的其他第二塔区段节段上。因此，第一和第二塔区段节段各自被置于彼此的顶部上。

当至少一个第一和第二塔区段节段包括至少一个连接部分以用于连接被置于相应轴向自由末端的其他第一和第二塔区段节段时是有利的。连接部分分别为轴向邻接的其他第一或第二塔区段节段提供可靠且牢固的连接部位。这还导致相邻布置的塔区段的简易组装，因为连接部分还可以用作支撑结构，其有助于相应第一和第二塔区段节段在彼此顶部上的适当设置。

因此，当至少一个连接部分被置于相应第一和/或第二塔区段节段的每个轴向自由末端时是有利的。以此方式，进一步改善了轴向相邻布置的第一或第二塔区段节段的可连接性，因为可实现对应连接部分的接合。

因此，优选的是，相对于塔构造轴线，至少一个连接部分被置于相应第一和/或第二塔区段节段的径向外侧并且至少一个连接部分被置于其径向内侧。以此方式，连接部分还可以用作引导装置以便第一或第二塔区段节段被适当地附接成被置于下游，从而限定轴向连接的第一或第二塔区段节段的正确次序。

可以借助于螺栓接头和/或焊接接头来连接邻接的第一或第二塔区段节段的连接部分。类似地，在特殊情况下，还可以想到提供邻接第一或第二塔区段节段的可靠且牢固的机械接头的其他连接手段。

可能的是，连接部分被预安装到相应第一和/或第二塔区段节段。因此，连接部分和相应第一或第二塔区段节段是准备好要分别连接于其他第一或第二塔区段节段的预安装部件，从而简化塔构造的架设过程。可以通过少量螺栓来实现连接部分的预安装。当然连接部分还可以一体地构建于相应第一或第二塔区段节段。

连接部分优选地被构建成鱼尾板。当然还可以想到其他类型的连接部分，例如凸耳、对接搭板或任意其他类型的板状构件。因此，鱼尾板的宽度可以变化或适于第一和第二塔区段节段的相应重叠部分。

在本发明的另一优选实施例中，至少一个第一和/或第二塔区段节段包括至少一个部分轴向延伸的弯折。该弯折优选地是小角度弯折，其易于制造以便仍然快速且容易地实现相应第一或第二塔区段节段的处理，而具体不需要复杂的弯折工具。此外，弯折还有助于相应第一或第二塔区段节段的良好堆叠性。

此外，本发明涉及包括如上所述的塔构造的风力涡轮机。因此，本发明风力涡轮机的下部，也就是风力涡轮机塔，具有高度构造灵活性以及与制造、运输和处理有关的优点。

附图说明

从本发明的优选实施例的下述具体描述以及原理附图中能够看出本发明的其他优点和细节，附图中：

图1示出了塔区段的立体图；

图2示出了第一和第二塔区段节段的立体图；

图3示出了第一塔区段节段的俯视图；

图4示出了第二塔区段节段的俯视图；

图5-7示出了第一和第二塔区段节段的重叠部分的剖视图；

图8示出了第一和第二塔区段节段的主视图；以及

图9示出了第二塔区段节段的轴向设置的分解图。

具体实施方式

图1示出了风力涡轮机的没有被明确示出的塔构造的塔区段1的立体图。中空圆筒形塔区段1可以被轴向联接到其他塔区段1以便架设塔构造，从而典型塔构造可以包括例如八个轴向对齐的塔区段1。因而，根据相应塔区段1的直径或横截面，塔构造可以具有例如笔直或锥形形状。

塔区段1由交替设置的多个周向布置的第一塔区段节段2和第二塔区段节段3构成，其中相对于塔构造的竖直轴线，第一塔区段节段2具有径向向外位置并且第二塔区段节段3具有径向向内位置。当然，也可以实现第一和第二塔区段节段2、3的相反设置。

塔区段1沿周向方向设有相应交替的矩形第一和第二塔区段节段2、3的重叠部分4，其中重叠部分4的尺寸沿轴向方向增加（参见图5-7，其示出了重叠部分4的下部的宽度d1小于重叠部分4的上部的宽度d2）。借助于例如螺栓5来提供相应重叠部分4的连接且因而提供交替的第一和第二塔区段节段2、3的连接。

从图2-4具体看出，第一和第二塔区段节段2、3具有相同高度，但是其宽度不同。此外，第一塔区段节段2贯穿整个塔构造具有一致的形状和实质上相同的尺寸，而第二塔区段节段3变窄，也就是随着每个塔区段1而宽度减小。

图2示出了代表性的第一和第二塔区段节段2、3，其中第一塔区段节段2被置于前排并且第二塔区段节段3被置于后排。其中，八对第一和第二塔区段节段2、3被从左到右地构建，其中每对用于塔构造的相应塔区段1，该塔构造因此由八个轴向布置的塔区段1构成。也就是说，多个左侧第一和第二塔区段节段2、3用于底部塔区段并且多个随后的第一和第二塔区段节段2’、3’用于被置于后续较高轴向水平上的随后塔区段，等等。

优选地由高等级钢制成的第一和第二塔区段节段2、3均包括轴向延伸的小角度弯折6。因此，第一和第二塔区段节段2、3易于制造并且仅需要最少量加工，因为它们仅必须切割自金属板以便获得其基础形状并且进一步设有钻孔或孔洞以用于主要是螺栓的相应连接装置以及设有弯折6。

如图7具体示出，第一塔区段节段2被轴向连接到其他第一塔区段节段2并且第二塔区段节段3被轴向连接到其他塔区段节段3。其中相应第一和/或第二塔区段节段2、3的轴向自由末端包括鱼尾板7形状的连接部分。鱼尾板7可以是预安装部件，其中可以通过多个小螺栓或类似件来实现预安装。相对于塔构造轴线，上部鱼尾板7被置于相应第一和/或第二塔区段节段2、3的径向内侧，并且下部鱼尾板7被置于相应第一和/或第二塔区段节段2、3的径向外侧。当然，也可以应用鱼尾板7的相反设置。

因为相应第一和第二塔区段节段2、3的重叠部分4的大小是不一致的，而是沿轴向方向增加，所以主要是鱼尾板7的宽度的尺寸优选地与其相适应（参见图9）。因此，轴向上部鱼尾板7可以具有减小的宽度，以便允许相应第一或第二塔区段节段2、3可以重叠成鱼尾板7彼此邻接的程度。

图9以分解图示出了相应第二塔区段节段3的轴向设置，其中相应对应的径向外和内鱼尾板7用作支撑件来在轴向自由末端的区域内邻接第二塔区段节段3的相应外或内表面。换言之，鱼尾板7部分地重叠第二塔区段节段3的相应自由轴向末端，即它们会接合。使用螺栓（未示出）以便提供可靠且机械稳定的连接。其同样应用到相应第一塔区段节段2的轴向连接。

考虑到第一塔区段节段2的示例性尺寸，通常宽度可以是大约1250 mm。例如，第二塔区段节段3可以在下部塔区段1处具有大约1250 mm的宽度，并且可以针对每个随后的塔区段1宽度减小大约150 mm。第一和第二塔区段节段2、3的高度可以例如是大约12000 mm，即它们可以被容易地装入标准运输集装箱内。本发明的塔可以在底部具有大约5000 mm的直径并且在顶部具有大约2500 mm的直径。

Claims

1.一种具体用于风力涡轮机的塔构造，具有多个轴向布置的中空圆筒形塔区段（1），每个塔区段包括多个周向布置的交替的第一和第二塔区段节段（2、3）。

2.根据权利要求1所述的塔构造，其中每个塔区段（1）沿周向方向设有相应交替的第一和第二塔区段节段（2、3）的重叠部分（4），其中所述重叠部分（4）的尺寸沿轴向方向增加。

3.根据权利要求2所述的塔构造，其中相应重叠部分（4）通过连接装置被彼此固定，所述连接装置具体是螺栓接头（5）和/或焊接接头。

4.根据前述权利要求中任一项所述的塔构造，其中所述第一和第二塔区段节段（2、3）具有矩形形状。

5.根据前述权利要求中任一项所述的塔构造，其中所述塔区段（1）的第一和第二塔区段节段（2、3）具有相同高度但具有不同宽度。

6.根据前述权利要求中任一项所述的塔构造，其中所述第一塔区段节段（2）的宽度贯穿每个塔区段（1）是恒定的，并且所述第二塔区段节段（3）的宽度贯穿每个塔区段（1）是减小的。

7.根据前述权利要求中任一项所述的塔构造，其中所述第一塔区段节段（2）轴向连接到其他第一塔区段节段（2），并且所述第二塔区段节段（3）轴向连接到其他第二塔区段节段（3）。

8.根据前述权利要求中任一项所述的塔构造，其中至少一个第一和第二塔区段节段（2、3）包括至少一个连接部分以便连接于被置于相应轴向自由末端的其他第一和第二塔区段节段（2、3）。

9.根据权利要求8所述的塔构造，其中至少一个连接部分被置于相应第一和/或第二塔区段节段（2、3）的每个轴向自由末端。

10.根据权利要求9所述的塔构造，其中相对于所述塔构造轴线，至少一个连接部分被置于相应第一和/或第二塔区段节段（2、3）的径向外侧并且至少一个连接部分被置于相应第一和/或第二塔区段节段（2、3）的径向内侧。

11.根据权利要求8-10中任一项所述的塔构造，其中邻接第一或第二塔区段节段（2、3）的连接部分借助于螺栓接头和/或焊接接头被连接。

12.根据权利要求8-11中任一项所述的塔构造，其中所述连接部分被预安装到所述相应第一和/或第二塔区段节段（2、3）。

13.根据权利要求8-12中任一项所述的塔构造，其中所述连接部分被构建成鱼尾板（7）。

14.根据前述权利要求中任一项所述的塔构造，其中至少一个第一和/或第二塔区段节段（2、3）包括至少一个至少部分轴向延伸的弯折（6）。

15.一种包括根据前述权利要求中任一项所述的塔构造的风力涡轮机。