CN103032273B - 用于在风力涡轮机内固定部件的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在风力涡轮机内固定部件的装置，该装置包括塔（3）的一部分和直接紧固件（5）。直接紧固件（5）包括第一部分（1）和第二部分（2），并且所述塔（3）的所述一部分是风力涡轮机塔的一部分。所述直接紧固件（5）的第一部分（1）被驱动到所述塔（3）的所述一部分中，并且通过摩擦保持和连结的组合被连接到所述塔（3）的所述一部分，其中，所述直接紧固件的第二部分（2）突出所述塔（3）的所述一部分，并且能够连接到部件（10、11）。

Description

用于在风力涡轮机内固定部件的装置
技术领域
本发明涉及用于在风力涡轮机内固定部件的装置，其中该装置包括直接紧固件。本发明还涉及用于构建这种装置的方法。
背景技术
风力涡轮机包括支撑结构，保持发电机和具有转子叶片的毂的机舱被安装到所述支撑结构。
支撑结构是在从塔基座到塔顶的壁厚和直径上均逐渐缩减的最常见的管状塔。
大型风力涡轮机在一般情况下包括例如长度为10米至30米的塔部段，并且完整的塔可以达到超过100米的高度。
通常，塔是钢制塔，但也可使用混凝土塔、混凝土基座与钢制上部段以及外壳塔。
在塔的内部，如梯子或升降器这样的部件提供通向机舱的通路，以便执行维修、维护和修理工作。此外，风力涡轮机塔装设有用于将来自发电机和其他风力涡轮机部件的电力和信号传输到不同接收器的电力和信号缆线。
如梯子、导轨或升降机的绳索以及缆线盘这样的部件必须被固定到塔以避免过多的运动。出于这个原因，必须在塔和这些部件之间建立多种机械连接。使用了不同的紧固技术和紧固件。
常见的做法是在风力涡轮机塔和附连到塔的结构部件之间提供焊接连接。然而，焊接连接的建立是费时和劳动强度大的。必须进行精确测量以定位塔内的焊接位置。此外，焊缝可减少塔的结构强度。
此外，已知的是在钢制塔中建立螺纹式非贯通孔，螺栓可以被拧到其中。然而，需要锋利的工具来攻丝所述孔，并且在攻丝过程中可出现小裂纹，特别是在机械载荷下，所述小裂纹可扩展，并且降低风力涡轮机塔的稳定性。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种用于将部件固定到风力涡轮机塔的装置，其允许将所述部件牢固地附连到塔壁或塔壁的一部分，其中与本领域中已知的这种装置相比，避免或至少减少了塔结构的弱化。本发明的进一步的目的是减少这种装置的花费，并且本发明的又一个进一步的目的是提供一种用于构建这种装置的方法。
本发明的目标由独立权利要求的特征来实现。本发明的进一步的方面是从属权利要求的主题。
用于在风力涡轮机内固定部件的装置包括塔的一部分以及包括第一部分和第二部分的直接紧固件。所述塔是风力涡轮机塔。直接紧固件的第一部分被驱动到所述塔的所述一部分中且通过摩擦保持（friction hold）和连结（bonding）的组合被连接到所述塔的所述一部分，并且直接紧固件的第二部分突出所述塔的所述一部分且能够连接到部件。
因此，这里描述的装置和方法的有利之处在于该紧固件是廉价的。
直接紧固件也可以被称为火药致动紧固件（powder actuated fastener）。直接紧固件透入到塔的所述一部分的深度低于塔的所述一部分的厚度，使得直接紧固件不完全穿透壁。由于贯通孔导致的结构稳定性问题、发状裂纹或微裂纹以及对塔部分的损伤可被避免或至少被减少到最低。
此外，部件可以被牢固地连接到塔部分，其中，连接点可以灵活地设置在任何所需的位置，因为如上所述对连接点处的表面的预先准备（preparation）是不必要的。
本发明的一个实施例包括一直接紧固件，其包括具有光滑表面以便进一步减少引入微裂纹的风险的第一部分。
本发明的另一个实施例包括一直接紧固件，其具有所述第一部分的处理的或结构化的表面，目的是增强与塔部分的配合并且改善与塔部分的连接。
根据本发明的又一个实施例，紧固件的第一部分被镀锌，这导致通过焊接保持（soldering hold）实现的在塔的所述一部分中更强的保持。
根据本发明的一个实施例应用包括具有圆柱状端部的第二部分的紧固件进一步降低引入裂纹和造成塔损伤的风险。具体地，该紧固件可被施加到由金属（例如钢）制成的塔部分。由此，紧固件优选地被驱动到预先钻好的孔中，这涉及塔部分的材料的移位。这种材料的一部分被向下冲压到预先钻好的孔中，产生高的温度并且造成摩擦焊接。在钢制塔部分的情况下，由于钢的弹性也叠加有额外的夹紧效果。
根据又一实施例，所述紧固件的第二部分包括外螺纹，其允许通过将部件或用于保持部件的悬挂元件螺纹连接于所述紧固件的第二部分而连接所述部件或所述悬挂元件。
根据本发明的另一个实施例，塔的所述一部分由金属制成，例如钢，使得直接紧固件的第一部分至少部分地通过焊接保持而被保持在塔的所述一部分中。这种塔部分和紧固件的至少部分融合增加了紧固件或锚定件的载荷容量。
此外，紧固件被设置成例如通过在其第二部分上包括外螺纹而连接到部件。
根据本发明的又一个实施例，部件被连接到所述紧固件的第二部分，其中，阻尼和/或间隔元件，例如的橡胶环，被布置在所述塔部分和所述部件之间。因此，对塔的保护涂料层的腐蚀和损坏可进一步被减少。
根据本发明的又一实施例，使用至少两个紧固件，每个包括被驱动到塔的所述一部分中的第一部分和突出塔的所述一部分的第二部分。部件被连接到所述至少两个紧固件。由此，塔部分也可以包括至少两个塔部段，每个所述直接紧固件可以被驱动到所述部段中不同的一个部段中。
该部件可以是梯子、导轨、升降机的绳索、缆线盘或它们的一部分。在所述部件是梯子的情况下，所述梯子可紧固到不同的塔部段，例如每个部段至少一个紧固件。梯子也可以沿塔的高度每2至3米被紧固。这允许应用重量轻的梯子，例如由铝制成的梯子。
构建根据本发明的装置的方法包括确定所述塔的所述一部分上的位置。所述方法还包括在所确定的位置通过火药致动工具或气体致动工具将所述紧固件驱动到所述塔的所述一部分中。
所述方法比本领域中已知的其他类似的方法需要更少的时间。因此，其中的原因是例如塔部分的表面不需要在放置紧固件之前被准备。
附图说明
在下文中，本发明将通过举例的方式更详细地进行描述。
附图示出优选的构造，并且不限制本发明的范围。在附图中对于具有相同功能的元件使用相同的附图标记。
图1示出了根据本发明的一个实施例包括具有被驱动到塔部分中的圆柱形端部的紧固件的装置。
图2示出了根据本发明的一个实施例的装置，其具有与其附连的部件。
图3示出了风力涡轮机，其包括根据本发明的一个实施例的装置。
具体实施方式
现在参照图1，示出了根据本发明的一个实施例的装置的示意图，其中，直接紧固件5被火药致动工具插入塔3的一部分。
在下文中，紧固件5的第一部分1被称为柄1，紧固件5的第二部分2被称为螺栓2。
如图1中所示，该装置包括具有柄1的紧固件5，该柄1具有圆柱状端部1a。优选地，柄1包括滚花。
塔部分3由钢制成，但也可以由其他金属材料或混凝土制成。
在塔部分3由钢制成的情况下，当将柄1驱动到塔部分3中时，在紧固件柄1周围的钢移位。因此，被移位的钢在柄1的周围回流并且进入到滚花中，产生附加的键合保持（keying hold）或者在光滑柄1的情况下仅产生摩擦保持。此外，在驱动过程中产生的热在约900摄氏度的温度使紧固件5部分融合于钢。因此，紧固件5被至少部分地连结到塔部分3。
在图1中所示的紧固件5还包括止动板7。间隔元件8被布置在塔材料3和止动板7之间。塔部分3的保护涂料层的腐蚀和损坏从而被减少或避免。在图1中所示的间隔元件8是橡胶环。也可以使用其他的间隔元件。
此外，间隔元件8提供了阻尼和减少结构载荷，并且因此减少材料疲劳。此外，塔材料3、其上的保护层（如涂料）、止动板7和附连的部件（图1中未示出）被保护以免受磨损。代替橡胶环8，另一种由弹性材料制成的元件可以用于阻尼。
间隔和/或阻尼元件8还防止湿气和其他物质，从而避免腐蚀。
在图1中所示的装置包括紧固件5，其具有带部分外螺纹9的螺栓2以便通过螺纹连接将部件附连于其上。螺母12可用于将部件或部件的一部分固定到螺纹螺栓2。
图2通过示例的方式示出根据本发明的装置，其中梯子11的一部分经由梯子连接器10附连到紧固件5。
紧固件5的柄1被紧固在塔部分3的预先钻取的孔4中，其中，橡胶环8和止动板7被定位在塔部分3的表面上或靠近该表面定位。
在驱入紧固件5之前在塔部分3中钻取的孔4可为约5 mm深，其中，取决于高度的塔厚度是16至40 mm。
具有圆柱形柄1a（即具​​有钝的尖端的柄）的直接紧固件5可以用在具有厚度约6mm的塔材料上。由此，预先钻取的孔4的直径应稍小于钝柄的直径，例如4.5 mm的孔和4 mm的钝柄。
如在图2中进一步示出的，第一橡胶环8、梯子连接器10、第二橡胶环8和螺母12被彼此紧邻地放置在螺栓2上。
橡胶环8用作不同构件之间例如螺栓2和梯子连接器10之间、梯子连接器10和塔部分3之间以及止动板7和塔部分3之间的阻尼器和间隔件。
此外，该橡胶环8用作在所钻取的孔4和孔-紧固件界面附近的防腐蚀保护件。阻尼也避免了机械应力以及微裂纹在塔3中的引入和扩展。
图3示出了风力涡轮机的示意性绘图，该风力涡轮机的塔3包括多个部段3a、3b。每个部段3a、3b可以具有10至30米的高度。梯子11被紧固到塔3，优选紧固到每个塔部段3a、3b。
沿着高度每2至3米将梯子11固定到塔，使得可以使用相对较轻和柔性的铝梯11，同时仍然避免运动、振动或摆动。此外，平台14可以被安装在塔部段3a、3b之间。
构建根据本发明的装置的方法包括确定所述塔的一部分上的位置，即所谓的连接点。所述方法还包括在所确定的位置通过火药致动工具或气体致动工具将所述紧固件驱动到所述塔的所述一部分中。
根据本发明的一个实施例，该方法可以进一步包括，在将所述紧固件5驱动到所述塔3的所述一部分中之前，在所述塔3的所述一部分中钻取非贯通孔4，然后将所述紧固件5驱动到所述非贯通孔4中。由此，非贯通孔4的直径优选地稍小于被驱动到孔4中的柄1的直径。
用于构建根据本发明的装置的方法还可以包括在钻孔之后进行检查，并且在有指示时清理非贯通孔4以去除碎屑和产生妨碍的颗粒。
此外，该方法可以包括将部件10、11附连到螺栓部分2。
上述公开仅是说明性的，并且能够尤其在由所附权利要求表示的内容所指示的本发明原理的完整范围内对零件的形状，尺寸和布置进行具体地修改。

Claims (15)

1.一种用于在风力涡轮机内固定部件的装置，包括：
塔（3）的一部分；和
直接紧固件（5），
其中，直接紧固件（5）包括第一部分（1）和第二部分（2），
其中，所述塔（3）的所述一部分是风力涡轮机塔的一部分，
其中，所述直接紧固件（5）的第一部分（1）被驱动到所述塔（3）的所述一部分中，并且通过摩擦保持和连结的组合被连接到所述塔（3）的所述一部分，以及
其中，所述直接紧固件的第二部分（2）突出所述塔（3）的所述一部分，并且能够连接到部件（10、11）。
2.根据前述权利要求中任一项所述的装置，
其中，所述直接紧固件（5）第一部分（1）被表面处理以便增加摩擦保持。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，
其中，所述直接紧固件（5）的第一部分（1）包括结构化表面以便建立键合保持。
4.根据权利要求1或2所述的装置，
其中，所述直接紧固件（5）的第一部分（1）被镀锌并且至少部分地通过焊接保持被保持在所述塔（3）的所述一部分中。
5.根据权利要求1或2所述的装置，
其中，所述直接紧固件（5）的第一部分（1）包括圆柱形端部（1a）。
6.根据权利要求1或2所述的装置，
其中，所述直接紧固件（5）的第一部分（1）是无螺纹的，以及
其中，所述直接紧固件的第二部分（2）包括外螺纹（9）。
7.根据权利要求1或2所述的装置，
其中，所述塔（3）的所述一部分由金属制成，以及
其中，所述直接紧固件（5）的第一部分（1）至少部分地通过焊接保持被保持在所述塔（3）的所述一部分中。
8.根据权利要求1或2所述的装置，
其中，所述装置还包括：
连接到所述直接紧固件（5）的第二部分（2）的部件（10、11）。
9.根据权利要求8所述的装置，
其中，阻尼元件（8）和/或间隔元件（8）被设置在所述塔（3）的所述一部分和所述部件（10、11）之间。
10.根据权利要求1或2所述的装置，包括：
至少一个其他直接紧固件（5b），
其中，所述其他直接紧固件（5b）包括第一部分和第二部分，
其中，所述至少一个其他直接紧固件（5b）的第一部分被驱动到所述塔的所述一部分中，并且通过摩擦保持和连结的组合被连接到所述塔的所述一部分，
其中，所述至少一个其他直接紧固件（5b）的第二部分突出所述塔的所述一部分并且能够连接到部件（10、11），以及
其中，所述部件（10、11）被连接到直接紧固件（5、5a）和所述至少一个其他直接紧固件（5b）。
11.根据权利要求10所述的装置，
其中，所述塔（3）的所述一部分包括至少两个部段（3a、3b），和
其中，所述直接紧固件（5、5a）和所述其他直接紧固件（5b）被驱动到不同的部段（3a、3b）中。
12.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述部件（10、11）是梯子、导轨、升降机的绳索或缆线盘。
13.一种用于构建根据权利要求1至12中任一项所述的装置的方法，包括以下步骤：
确定所述塔（3）的所述一部分上的位置，以及
在所确定的位置通过火药致动工具或气体致动工具将所述直接紧固件（5）驱动到所述塔（3）的所述一部分中。
14.根据权利要求13所述的方法，
还包括步骤：
在将所述直接紧固件（5）驱动到所述塔（3）的所述一部分中之前，在所述塔的所述一部分中钻取非贯通孔（4），
其中，将所述直接紧固件（5）驱动到所述塔（3）的所述一部分中包括将所述直接紧固件（5）驱动到所述非贯通孔（4）中。
15.根据权利要求13至14中任一项所述的方法，
还包括步骤：
将部件（10，11）附连到所述直接紧固件（5）的第二部分（2）。
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