CN103748029A - 具有用于操作构件的插口的风力发电设备的构件及用于操作风力发电设备的构件的承载梁 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风力发电设备的构件，尤其是风力发电设备的塔段，其具有在制造完成后用于操作该构件的插口(2)，并且在安装时，该插口能够通过安置在承载梁(4)处的锁定螺栓(5)连接到连接装置。该插口(2)具有打开位置(I)以及基本上与该打开位置(I)偏移90°的锁定位置(II)，并且与风力发电设备的构件固定地连接。

Description

具有用于操作构件的插口的风力发电设备的构件及用于操作风力发电设备的构件的承载梁
技术领域
本发明涉及一种风力发电设备的构件，尤其是风力发电设备的塔段，具有在制造完成后用于操作所述构件的插口，并且在安装时，插口能够通过安置在承载梁处的诸如锤头轴的锁定螺栓连接到连接装置。此外，本发明还涉及一种在安装时利用锁定螺栓操作用于操作风力发电设备的构件的承载梁，该锁定螺栓能够通过安置在构件处的插口连接到连接装置。
背景技术
在现有技术中已知许多不同的用于在安装地设计、制造以及安装风力发电塔的方法。风力发电设备塔能够被实施为钢管塔，在该钢管塔中大量钢管段通过螺纹紧固件彼此连接或者塔建筑能够被实施为预制混凝土塔。这里已知现浇混凝土以及预制件方式的设计。此外，已知具有由混凝土构成的下塔层以及由钢材构成的上塔层的混合塔。
在制造由预制的构件构成的塔时，由于当今的具有几兆瓦的高功率的和超过100米的轮毂高度的装置尺寸，要克服无论是关于构件到安装地的运输还是关于对在施工现场的构件的安装和操作的挑战。为了在安装地安装预制的塔段，这些塔段必须安全地由高性能的起重机容纳并且被放置到相应的高度。为此，承载板示例性地与每个待容纳的塔段的末端用螺丝拧紧，其中，在承载板处焊接可旋转的吊钩或者吊架。虽然吊架是具有移动性的，但是在该吊架利用起重机容纳塔段时能够导致每个被容纳的塔段的不受控的运动。此外，用螺丝安装以及在安装后拆除这些负载容纳装置相比较而言是耗时的。
EP1597187B1提出了一种类似的负载容纳装置，在该负载容纳装置中，吊架应当与它的旋转部分一起这样地被安置在负载承载体处，使得吊架、在吊架上的容纳装置与待容纳的负载之间的碰撞能够得以避免。该负载容纳装置的固定与上面叙述的吊架一样，通过用螺丝将负载承载盘拧紧在每个塔段的端部法兰里来实现。
DE102010025840A1描述了一种具有运输框、承载梁以及连接装置的运输系统，无论在运输时还是在风力发电设备的零件的安装时都能够使用该运输系统。为此，每个塔段在其末端处分别配备一个母元件和一个公元件。公元件和母元件分别与连接装置是彼此可连接的，该连接装置额外地通过锁定元件是可闭锁的。同样地，承载梁以及运输框具有公元件或者母元件或者至少其中一部分。以与前述的连接装置相适配。连接装置的公元件或者母元件同样地构造用于塔段的额侧的法兰，该法兰用于塔段的彼此堆叠的连接。为此，该公元件包括大量的螺纹销，该大量的螺纹销能够通过母元件的孔并且与螺母固定。该系统是比较耗费的并且只适用于钢管塔，在钢管塔中单个的塔段总是配备用于堆叠连接的法兰。
发明内容
本发明的任务在于，提出了一种具有负载承载装置以及承载梁的构件，该构件以更简单和更安全的方式在传输和安装时实现了对风力发电设备的构件的操作。
通过独立权利要求的特征解决该任务。
一种风力发电设备的构件，尤其是风力发电设备的塔段，其具有在安装时用于操作所述构件的插口，所述插口能够借助于安置在承载梁处的锁定螺栓，例如锤头轴，连接到连接装置。依据本发明所述插口与所述风力发电设备的所述构件固定地连接，并且具有打开位置以及基本上与所述打开位置偏移90°的锁定位置。因为所述插口在制造在所述风力发电设备的构件时就已经能够固定地嵌入所述风力发电设备了，所以在运走以及在施工现场安装时，免去了用于在所述构件处固定所述负载承载装置以及在完成所述风力发电设备的所述塔的安装后拆除所述插口的耗费的工作。为了操作所述风力发电设备的所述构件，尤其是风力发电设备的所述塔段，设计了具有锁定螺栓的承载梁，所述锁定螺栓能够通过安置在所述构件处的插口连接到连接装置。依据本发明，为了紧固所述连接装置，所述锁定螺栓能够在打开位置和基本上与所述打开位置偏移90。的锁定位置之间绕其纵轴旋转。
在现有技术中已知的负载承载装置中，具有负载承载盘的吊架可摆动地或者可旋转地与所述构件相连接，并且由此总是，尤其是在容纳负载时存在待容纳的所述构件的不受控的运动的危险，能够通过现在的固定地注入到所述构件中的插口实现特别安全的负载承载体。此外，通过将所述插口固定地注入构件中的预先确定的、对于负载承载体有利的位置，使得借助依据本发明的承载梁，所述构件的安全的容纳和操作是可能的。为了容纳所述负载，具有所述锁定螺栓的所述承载梁在这里仅仅关于所述构件来这样地定位，使得所述锁定螺栓通过旋转运动到其锁定位置能够运动到所述插口中。在完成所述构件的安装后，所述连接装置能够通过简单地将所述锁定螺栓移动到其打开位置而解开，其中，所述负载承载装置的按照现有技术的拆除是不需要的。
当所述插口被固定地注入被实施为环状的或者环段状的预制混凝土构件的所述风力发电设备的塔段时是有利的。所述搭段能够借助所述插口有利地在安装位置并且无不受控的运动的危险地被容纳。然而，所述发明对于像吊舱或者转子叶片的风力发电设备的其它的构件也是适用的。
根据本发明的有利的改进方案，所述插口与构件的钢筋，优选地与多个钢筋条焊接。因为所述钢筋条在所述构件的总的长度上延伸，由此能够实现良好的负载传导，并且因此实现构件的安全的操作。
此外，当所述插口被凹入地注入所述环状的或者环段状的预制混凝土构件的水平接触面时是有利的。在此，将所述插口注入所述预制混凝土构件的所述水平接触面以有利的方式实现了所述构件在其安装位置的容纳，这大大地简化了安装。特别地，当已经实现所述构件基本上到安装位置的传输时，能够由此避免从卧位到立位的转动的危险的步骤。通过所述插口的凹下的安置，能够任然提供平的水平接触面。原则上所述插口也能够被安置在其它位置，在所述其它位置所述插口的存在不会影响所述风力发电设备的运转。例如，所述插口被安置在环状的或者环段状的预制混凝土构件的内表面是可能的。
有利地，所述插口由具有用作在打开位置处的所述锁定螺栓的通道的凹进部分的盖板，以及由用于待容纳的锁定螺栓的笼组成。所述盖板由此能够分别根据不同的尺寸或者厚度下的负载情况被提供并且因此实现对所述构件的不同的几何形状和壁厚的匹配或者借助坚固的盖板来容纳特别中的构件。所述笼保证了所述锁定螺栓由其打开位置到其锁定位置时可旋转的。
根据本发明的一种改进方案，所述盖板包括多个，优选地四个孔，在所述孔中所述钢筋条借助焊缝被固定。所述插口与所述钢筋的固定的连接能够由此被特别稳定地实施。同时，所述孔能够在与所述钢筋条焊接时形成用于所述钢筋条的定位辅助。
此外，当在锁定位置处，更大直径的钢筋条与所述插口焊接时，是有利的。由此能够继续优化在所述构件中的所述负载传导。
此外，当至少两个插口被注入所述预制混凝土构件时，对于所述构架的安全的运输和安全的操作是有利的。已经证明，能够通过两个插口借助承载梁安全地容纳预制混凝土构件。尤其在被构造为半壳的环段状的预制混凝土构件中，在所述预制混凝土构件中的两个插口的设置是足够的。对于所述承载梁，至少两个锁定螺栓对应地安置在所述承载梁上。
为了实现对于所述预制混凝土构件的不同的直径以及所述风力发电设备的所述构件的不同的尺寸的匹配，当所述两个锁定螺栓的间距是可调节的时，是有利的。由此当至少一个锁定螺栓在所述承载梁的轴向上可移动地被安置在所述承载梁上时，是有利的。显而易见，在所述承载梁上设计两个锁定螺栓，所述两个锁定螺栓随后可移动地被安置在所述承载梁上同样是可能的。当所述两个插口在不同的构件中分别以相同的间距被安置在所述构件上时，还能够通过固定地设置在所述承载梁上的锁定螺栓来接纳不同尺寸的构件。
根据所述承载梁的一种特别有利的改进方案，所述一个或者多个所述锁定螺栓借助驱动装置在所述承载梁的轴向上是可移动的。于是对于所述插口的不同的间距以及待容纳的所述构件的不同的尺寸的匹配不再一定要手动地实施了，而是能够通过所述锁定螺栓的移动来完成。当用于移动所述锁定螺栓的所述驱动装置是可远程控制的时，能够特别有利地或者通过起重机驾驶室或者完全自动地实现调节。
根据本发明的另一种改进方案，同样地在所述承载梁上设计用于在所述打开位置和所述锁定位置之间旋转所述锁定螺栓的电的或者液压的驱动装置。在此，所述承载梁在所述构件的方向上的下降以及所述锁定螺栓通过旋转运动的闭锁能够同样以有利的方式由在驾驶舱中的起重机驾驶员控制。
此外，为了简化所述锁定螺栓穿到打开位置中，当所述锁定螺栓借助电的或者液压的驱动装置在轴向上时可调节的时，是有利的。整个承载梁为了所述锁定螺栓穿到打开位置而下降不再是必需的。在所述插口中的所述锁定螺栓的闭锁也因此能够以有利的方式由起重机驾驶舱来控制。
此外，当构件的所述插口关于用于与所述锁定螺栓连接的所述凹进部分在一条线上地或者彼此平行地被注入到所述构件时，在具有多个插口的构件中是有利的。所述构件的借助所述承载梁以及升降装置的定位和容纳因此能够是特别容易的，因为所述构件也能够在旋转180°的位置以同样的方式被容纳。
此外，当所述环状的或者环段状的预制混凝土构件的所述水平接触面是光滑的时，是有利的。所述水平接触面的高精确度的磨平实现了无需耗费的校准工作以及在单个所述构件之间的灌封的设置而建立由环状的或者环段状的预制混凝土构件构成的塔。因为所述插口被凹入地注入所述水平接触面，所述水平接触面在注入后的磨平没有问题地是可能的。
附图说明
将依据附图及后续的说明进一步阐述本发明的实施例。其中：
图1示出了依据本发明的风力发电设备的具有被注入的插口的构件；
图2以示意性的剖视图和俯视图示出了与钢筋条焊接的插口；
图3以示意性的剖视图和俯视图示出了插口的一种替换的实施方式；
图4示出了设置有两个按照图2的插口的风力发电设备的环段状的构件；
图5示出了依据本发明的具有锁定螺栓的承载梁；以及
图6示出了承载梁的另一种实施方式。
具体实施方式
图1示出了依据本发明的风力发电设备的构件，该构件当前为环状的塔段。该塔段被实施为环状的预制混凝土构件1并且当前被实施为锥形的混凝土环。为了构建风力发电设备，多个这样的锥形的或者圆柱形的预制混凝土构件1相互堆叠在地基上并且彼此连接。预制混凝土构件1在这里能够如上面所描述的单体式地被实施为环状的预制混凝土构件1，也能够如图4所示那样被实施为环段状的凝土预制构件1a，由两个或者多个该环段状的预制混凝土构件组装成一个混凝土环。在堆叠多个预制混凝土构件1后，其通过夹紧机构彼此连接，该夹紧机构优选地被安置在外部。由于这种预制混凝土构件1的尺寸的缘故，其能够达到12米的直径和高达100吨的重量，不仅是预制的预制混凝土构件至安装地1的运输，而且在制造和安装期间的对预制混凝土构件1的操作都提出了巨大的挑战。
为了能够在运输和安装期间借助于起重机安全地容纳塔段，因此依据本发明设计将用于该构件的操作的插口2固定地安置在该构件中。如上所述在被实施为环状的预制混凝土构件1的塔段中，四个插口2被直接注入该构件。然而，在较小的环状的塔段中注入两个插口2就已经足够了。通过将插口2直接注入到该构件中，能够实现插口2与预制混凝土构件1的良好的连接，并且因此在容纳该构件时形成良好的力传导。如上所述，插口2被注入预制混凝土构件1的水平接触层3中，使得该构件能够直接被传输到它的安装位置。如上所述地设计借助承载梁4(参见图5和图6)来容纳预制混凝土构件1。该承载梁4在这里具有锁定螺栓5，该锁定螺栓5与插口2是可连接的。
如上所述，根据本发明的一种有利的实施方式通过将锁定螺栓5围绕其纵轴的旋转来实现锁定螺栓5与插口2的连接。因此，该锁定螺栓5在打开位置与锁定位置之间是可调节的，插口2在打开位置I处是可插入的并且在锁定位置II处该连接是能负重的。因此，插口2同样地具有打开位置I以及基本上与该打开位置I偏移90。的锁定位置II。
插口2的打开和锁定位置I、II在图2的俯视图中示例性地是可见的。在此，通过长形的凹进部分6来限定插口2的打开位置I，在它的打开位置(对比图4)锁定螺栓5是可引入该凹进部分的，在该打开位置锁定螺栓5同样地具有长形的截面。一旦具有其锁定件7的锁定螺栓5位于盖板8的下面时，锁定螺栓就会为了闭锁而旋转90°，使得在支撑面9以及盖板8上承载负载，并且因此容纳负载是可能的。
图2示出了本发明的一种特别有利的实施方式，其中，插口2与构件的钢筋，如上所述与多个钢筋条10焊接。通过插口2与钢筋条10的直接的焊接，能够在构件中实现特别有利的力传导，使得非常重的构件也能够被安全地容纳。如上所述总共四个钢筋条10与插口2焊接。凹进部分6在此被这样地确定方向，使得在偏移90°的锁定位置Ⅱ处能够实现通过钢筋条10的负载转移。
根据图2还能够得出，插口2在盖板8的下面具有用于容纳锁定螺栓5的笼11。该笼11如上所述由圆柱形的构件12以及底板13组合形成，构件12和底板13通过焊缝彼此连接。整个笼11同样地与盖板8焊接。此外，例如盖板的单体式的实施方式，例如为深冲件也同样是可能的。
具有焊接的钢筋条的插口2能够以非常简单的方式无额外的花费地在制造预制混凝土构件1时浇筑而成。能够通过直接注入的并且与钢筋焊接的接口2避免负载承载装置的紧固以及随后在完成安装后该负载承载装置的去除。因此，预制混凝土构件1在安装地处的安装能够以较简单并且较省时的方式实现。
插口2被凹入地注入预制混凝土构件1的水平接触面3，如在图2中通过点化线表示的预制混凝土构件1所示。有利的是大约凹入一厘米的设置。预制混凝土构件1因此能够不管注入的接口2以传统的方式彼此堆叠安置。尤其有利地，通过凹入地注入的接口2，能够再次加工预制混凝土构件1的水平接触面3，例如能够磨平。水平接触面3的高精确度的磨平实现了彼此堆叠安置的预制混凝土构件1无需灌封，而仅仅通过由夹紧机构施加的预应力彼此连接。因此，接口2的凹入的注入尤其是有利的。按照塔的安装类型这同样是可想象的，接口2与上面的水平接触面3齐平地浇筑。
图3示出了接口2的替代的实施方式，其中，盖板8具有多个孔，如上所述是四个孔14。由图可知，钢筋条10由孔14容纳并且在其中借助焊缝15来焊接。通过在孔14中容纳钢筋条10，钢筋条10能够同时定位成用于焊接过程，使得制造更加地简单。由图3的俯视图可知，这里，在接口2的锁定位置II设计有更大直径的钢筋条10，从而继续优化在锁定位置处的力传导。
图4示出了环段状的预制混凝土构件1a，在其中根据图2的两个插口2被注入水平接触面3。在示意性的俯视图中示出了该预制混凝土构件1a，由图可知，对于环段状的预制混凝土构件1a，仅仅在预制混凝土构件中注入两个插口2就足够了。插口2在这种情况下彼此平行地注入构件。借助承载梁4容纳构件1a因此变得容易，因为不仅能够在示出的点处还能够旋转180。地被容纳该构件。
图5示出了用于操作风力发电设备的构件的承载梁4，该承载梁如上所述被设计具有两个锁定螺栓5。在承载梁4的轴向上有利地将锁定螺栓5可移动地被安置在承载梁4上，如在图5中通过双箭头表示的。因此能够适应预制混凝土构件1的不同的直径。同样地，插口2在不同大小的预制混凝土构件1中总是以相同的间距被注入构件中也是可能的。因此，锁定螺栓5的可移动性不一定是必须的。此外，仅仅一个锁定螺栓5可移动地被安置在承载梁4上也能够是足够的。
根据一种有利的改进方案，借助驱动装置(未示出)将锁定螺栓5可移动地安置在承载梁4上也是可能的。
如上所述，每个锁定螺栓5还能够借助驱动装置16从其打开位置I绕其纵轴17旋转到锁定位置II，该驱动装置能够被设置为例如电的或者液压的驱动装置16。为了更好地描述起见，在图5中示出了一个锁定螺栓5在打开位置I，另一个锁定螺栓5被示出为在锁定位置II。为了操纵环段状的预制混凝土构件1a，承载梁4借助于起重机被容纳并且在预制混凝土构件1a的上方定位。为了定位承载梁4能够在承载梁4上安装定位辅助装置。随后使承载梁4下降，其中，位于打开位置I的锁定螺栓5能够插入插口2的凹进部分6，并且能够在那里通过操作驱动装置16闭锁锁定螺栓5。
当驱动装置16以及需要的用于移动锁定螺栓5的其它驱动装置是远程可控的将尤其是有利的，此时则能够完全自动地控制所有的运动。同样地，由起重机驾驶室来控制也是可能的。当前被容纳的环段状的预制混凝土构件1a能够借助于承载梁4被带到安装位置，在该安装位置每两个环段状的预制混凝土构件1a能够组合形成一个混凝土环，该混凝土环于是与环状的预制混凝土构件1(参见图1)一样地具有四个插口2，并且能够借助于如图6所示的具有四个锁定螺栓5的承载梁4来容纳，并且被安置在塔的安装地。
根据一种未示出的实施方式能够设计另外的驱动装置，该驱动装置能够实现在锁定螺栓5的纵轴17的方向上的锁定螺栓5的移动。从而能够简化锁定螺栓5插入凹进部分6的过程，因为整个锁定螺栓5为了闭锁的而下降不再是必须的。
本发明不限制于所示出的实施例。因此插口2不仅能够为了操作预制混凝土构件1而被注入其中，插口2固定地与风力发电设备的其他构件，例如转子叶片、轮毂或者吊舱相连接也是可能的。此外，也能够设计其它构造的插口2或者与承载梁4的其它连接。实质上，此处只是接口2重心有利地并且固定地，即不是可解开地与构件相连接，以实现负载的安全的容纳并且在另一方面避免耗费地安装和拆除专门的负载容纳装置。其它的在本发明权利要求范围内的修改也落入本发明的保护范围。
符号说明
1  预制混凝土构件
1a 环段状的预制混凝土构件
2  插口
3  水平接触面
4  承载梁
5  锁定螺栓
6  凹进部分
7  锁定件
8  盖板
9  支撑面
10 钢筋条
11 笼
12 圆柱形的构件
13 底板
14 孔
15 焊缝
16 驱动装置
17 纵轴
a  间距
I  打开位置
II 锁定位置

Claims (16)

1.一种风力发电设备的构件，尤其是风力发电设备的塔段，其具有在制造完成后和在安装时用于操作所述构件的插口(2)，所述插口能够借助于安置在承载梁(4)处的锁定螺栓(5)连接到连接装置，其特征在于，所述插口(2)具有打开位置(I)以及基本上与所述打开位置(I)偏移90°的锁定位置(II)，并且所述插口(2)与所述风力发电设备的所述构件固定地连接。
2.根据上述权利要求所述的构件，其特征在于，所述插口(2)被注入所述风力发电设备的被实施为环状的或者环段状的预制混凝土构件(1、1a)的塔段之中。
3.根据上述权利要求所述的构件，其特征在于，所述插口(2)与所述构件的钢筋，优选地与多个钢筋条(10)焊接。
4.根据上述权利要求中任一项所述的构件，其特征在于，所述插口(2)被凹入地注入所述环状的或者环段状的预制混凝土构件(1、1a)的水平接触面(3)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的构件，其特征在于，所述插口(2)具有盖板(8)以及用于待容纳的锁定螺栓(5)的笼(11)，所述盖板(8)具有用作在打开位置(I)处的所述锁定螺栓(5)的通道的凹进部分(6)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的构件，其特征在于，所述盖板(8)包括多个，优选地为四个孔(14)，所述钢筋条(10)被焊接入所述孔。
7.根据上述权利要求中任一项所述的构件，其特征在于，在所述锁定位置(II)处，更大直径的钢筋条(10)与所述插口(2)焊接。
8.根据上述权利要求中任一项所述的构件，其特征在于，至少两个插口(2)被注入所述预制混凝土构件(1、1a)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的构件，其特征在于，构件的所述插口(2)在与所述构件在一条线上地被注入到所述构件或者与所述构件彼此平行地被注入到所述构件。
10.根据上述权利要求中任一项所述的构件，其特征在于，所述环状的或者环段状的预制混凝土构件(1、1a)的所述水平接触面(3)是光滑的。
11.一种承载梁(4)，其用于在安装时操作风力发电设备的构件，尤其是风力发电设备的塔段，所述承载梁(4)具有锁定螺栓(5)，所述锁定螺栓(5)能够借助于安置在所述构件处的插口(2)连接到连接装置，其特征在于，为了紧固所述连接装置，所述锁定螺栓(5)能够在打开位置(I)和基本上与所述打开位置(I)偏移90°的锁定位置(II)之间绕其纵轴(17)旋转。
12.根据上述权利要求中任一项所述的承载梁，其特征在于，至少两个锁定螺栓(5)被安置在所述承载梁(4)处，并且所述锁定螺栓(5)的间距(a)是可调节的。
13.根据上述权利要求中任一项所述的承载梁，其特征在于，在所述承载梁(4)的轴向上的至少一个锁定螺栓(5)被可移动地安置在所述承载梁(4)上，优选地，所述至少一个锁定螺栓借助于驱动装置在所述承载梁(4)的轴向上是可移动的。
14.根据上述权利要求中任一项所述的承载梁，其特征在于，所述锁定螺栓(5)能够借助于电的或者液压的驱动装置(16)在所述打开位置(I)和所述锁定位置(II)之间绕其纵轴(17)旋转。
15.根据上述权利要求中任一项所述的承载梁，其特征在于，所述锁定螺栓(5)借助于电的或者液压的驱动装置在轴向方向上是可调节的。
16.根据上述权利要求中任一项所述的承载梁，其特征在于，所述承载梁(4)的所述驱动装置(16)是可远程控制的。
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