CN106460401A - 由半成品制成的用于制造风力发电站的塔的区段和用于制造所述塔的对应方法 - Google Patents

由半成品制成的用于制造风力发电站的塔的区段和用于制造所述塔的对应方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于制造用于塔的外墙的区段的半成品，该半成品包括具有钢筋的、具有外墙的一部分的混凝土部段(1)，其中，在混凝土部段(1)上连接有一个部段(2)，在该部段中钢筋(3)至少部分地裸露。

Description

由半成品制成的用于制造风力发电站的塔的区段和用于制造 所述塔的对应方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造塔的外墙的区段的半成品、一种用于制造塔的外墙的区段、一种塔、一种用于制造塔的方法和塔的一种应用。特别优选地，概念“塔”可以理解为风力发电站或者风力涡轮机的塔或塔状建筑。
背景技术
已知的是，由预制混凝土构件制造风力发电站的塔。例如环形的混凝土预制件可以在基座上相叠置并且相互连接，使得每个环形的混凝土预制件构成塔的沿着塔的纵向延伸方向的一个区域。这种类型的塔可以通过使用混凝土预制件大规模地预制并且在塔的搭建位置上快速建造。这能够实现塔的经济制造，但是关于塔在其高度和其直径方面的尺寸不容许有灵活的公差范围(Spielraum)。此外根据环形的混凝土预制件的尺寸，在将混凝土预制件运送到搭建位置时存在增加的运输花费。
已知塔的具有四个分别笔直的(平坦的)部段的横截面几何形状，在这些部段中，相邻的部段分别相互成90°的角度并且通过角部段相互连接。例如DE 102009014926 A1的图2示出这种具有平坦设计的角部段的横截面几何形状，这些角部段与跟这些角部段连接的部段成约45°的角度设置。WO 2008/110309 A1在图1A中同样示出这种横截面几何形状，其中，该图1A在那里示出多个沿塔的纵向方向相继的区域并且在该图1A中示出的最上部的区域中笔直的(平坦的)部段已经具有非常小的纵向延伸长度(沿塔的周边方向的延伸长度)并且通过较大的、弧形的角部段相互连接。
发明内容
本发明的任务在于，简单地、与预定要求相匹配地以及在经济方面有利地制造一种塔，尤其是用于风力发电站或者风力涡轮机的塔。
该任务通过对应的权利要求的主题得以解决。有利的扩展方案是各个从属权利要求的主题。
本发明基于如下构思：为了制造塔的外墙使用用于制造区段的半成品，该半成品能够以高的件数预制，在此，半成品具有混凝土部段和在其中存在至少部分裸露的钢筋的部段。通过这种方式可能的是，预制至少一个部段，该至少一个部段可能在浇铸方面比其它部段具有更高要求。例如可以预制在其制造上比混凝土部段更困难的部段，该部段优选包含塔的外墙的弯曲部和角。连接到弯曲的或者有角度的部段上的、更易于浇铸的部段、尤其是笔直的(平坦的)部段不必在建造半成品的范畴内完成预制。平坦的部段也可以借助由混凝土制成的简单介质浇铸到已有的混凝土部段上。
在更易于浇铸的部段中，在根据本发明的半成品中，钢筋至少部分地裸露并且由此为通过将该部段浇铸到已有的混凝土部段上的区段制成做准备。
钢筋可以从已浇铸的混凝土部段中引出，在此，尤其是区段的笔直的部段可以在预制半成品时首先基本上保持无混凝土。尤其钢筋在该部段中可以在端部侧是裸露的。发明人认识到，这种类型的半成品会导致更低的运输成本，因为该半成品比由半成品制成的区段占据更小的体积。
根据本发明的半成品在塔的确定的横截面几何形状中具有可标准化地制造半成品的优势。已知塔的具有四个分别笔直的(平坦的)部段的横截面几何形状，在这些部段中，相邻的部段分别相互成90°的角度并且通过角部段相互连接。在这种横截面几何形状中，至少塔的沿其纵向延伸方向的一个区域的区段的制造可以是标准化的，在该区域中，角部段相同地设计并且以根据本发明的半成品的混凝土部段的形式预制。分别连接到其上的笔直的(平坦的)部段可以随后在晚些时刻进行浇铸。在这种塔形式的特别扩展方案中已知这样的构造形式，其中，角部段由多个沿着塔的纵向方向相继的区域相同地构造，正如例如在WO2008/110309 A1中依据其图1说明的那样。在这种类型的塔中，所述区段的制造还可以进一步标准化。由于相关区域的所有角部段是相同的，因此所有的区段可以由相同的、具有角部段作为根据本发明的半成品的混凝土部段进行制造，在此，为了与塔的沿着其纵向延伸方向的相应区域的横截面几何形状相匹配，仅须调整待浇铸到混凝土部段上的部段。这可以在浇铸混凝土部段时在搭建位置处或者在搭建位置附近进行。
根据本发明的半成品由此也提供如下优点：该半成品在现场还可以更灵活地这样应用，即，考虑到，钢筋可以根据预先规定在现场截短并且可以制成一个区段，在该区段中可以浇铸在其长度和/或几何形状上匹配的部段。所述区段的相对难以建造的部段可以由此在此之前预制并且较容易浇铸的部段可以在现场在建塔时灵活浇铸。由于存在可以从预制的混凝土部段中延伸出来的钢筋，得到区段的高强度。由此实现关于运输成本的高的经济性、在预制的半成品的变化性方面的高的灵活性和简单的构造。
在本发明的范畴内，“钢筋”这一概念包括以塑料纤维或玻璃纤维形式、尤其是以钢纤维、钢棒和/或钢织物(Stahlgeflechten)形式的所有类型的钢筋。
在本发明的范畴内，“区段”这一概念包括塔的尤其是可以一件式使用的构造元件。所述区段可以构成塔的环形的外墙的一部分。
“纵向方向”这一概念尤其是在这种区段中以及在具有笔直地(平坦地)延伸的部段(非笔直地或者至少部分成角度地或者弯曲地从该部段继续延伸的混凝土部段连接到该笔直地(平坦地)延伸的部段上)的半成品中涉及该部段的纵轴线。该纵轴线通常对应塔的周边方向。
由于塔的外墙的非笔直区域通常比笔直部段更难浇铸，因此在一种优选的实施方式中，半成品的预制的混凝土部段非笔直地成型。混凝土部段可以尤其沿纵向方向非笔直地成型。“非笔直地”成型这一概念尤其被理解成从纵向方向出发的圆弧区段形的弯曲部、在部段中存在的与纵向方向的角度和/或沿纵向方向的偏移。混凝土部段可以在极靠近所述部段的位置部分笔直地构造，由于这简化了到所述部段的过渡，尤其是简化了所述部段的浇铸。
在一种优选的实施方式中，混凝土部段具有以梯形的形式的横截面，以便能够实现待建造的塔的简单的几何形状的逐渐变细的可能性。根据本发明使用的“梯形”这一概念包括具有两条相互平行的边的四边形。梯形的边中的两条边与相互平行的边成一个角度，该角度对于这两条非相互平行地延伸的边可以是相同的或者是不同的。在一种优选的实施方式中，其它两条边也可以基本上相互平行地延伸。由此可以实现具有用于混凝土部段的简单框架的半成品的一种特别简单的构造。关于区段的安装位置，梯形的横截面可以在与水平线垂直的平面中、优选在与指向塔的周边方向的水平线垂直的平面中并且/或者在与竖直线垂直的平面中构造。
在另一种优选的实施方式中，使钢筋在其中至少部分地裸露的部段比混凝土部段更长，使得所述预制可以局限于更难浇铸的部段并且半成品的质量可以更小，这简化了半成品的操作。半成品的预制可以关于混凝土的浇铸仅延伸到用于塔的沿周边方向弯曲的和/或成角度的部段。沿着后来产生的区段的纵向方向以及沿着塔的周边方向的笔直部段可以在现场在靠近塔的搭建位置处浇铸。
钢筋可以基本上笔直地从混凝土部段延伸出。但是也可以规定，设置从混凝土部段延伸出的钢筋的角度和/或弯曲部。也可能的是，在钢筋至少部分地裸露的部段中存在钢筋的角度或者弯曲部。钢筋的弯曲部和/或角度可以沿着纵向方向并且/或者横交于该纵向方向存在。
本发明提出一种区段，该区段可由用于制造用于塔外墙的区段的半成品制造，在该半成品中有两个区域，这些区域包括在不同时刻硬化的混凝土。这考虑到了半成品的特性，即设置有至少一个区域，该至少一个区域至少部分地具有裸露的钢筋，在该至少一个区域中尤其是可以在现场在塔的搭建位置处浇铸混凝土。
在一种优选的实施方式中，所述区段具有不平坦的支承面。由此可以实现在区段上设置有一种结构，该结构可导致相互叠置的区段的啮合，该啮合可以实现相互叠置的区段的提高的稳定性。优选地，所述不平坦的支承面以至少两个阶梯状偏移的支承面的形式构造。在支承面之间可设置有偏移面，该偏移面可与支承面具有任何任意的角度。例如与支承面围成的角度可以在50°至130°的范围内，优选在60°至120°的范围内，尤其优选在70°至110°的范围内。在一种特别优选的实施方式中，具有不平坦的支承面的区段也具有不平坦的、朝上定向的面，该面基本上与支承面平行并且构成用于安放另外的、尤其是基本上相同地构造的区段的表面，这些区段本身可以具有不平坦的支承面。
但是与该制造方法相分离地，本发明也涉及一种用于制造塔(尤其是用于风力发电站或风力涡轮机的塔)的外墙的区段，该区段具有基本上笔直的部段和连接到该基本上笔直的部段上的部段，该部段包括从基本上笔直的部段的平面中偏移出的端部。尤其是可以提出一种具有两个部段的区段，在这两个部段中，其中一个部段笔直地沿纵向方向构造并且弯曲的和/或成角度的部段和/或与笔直的部段围成角度的部段连接到所述其中一个部段上。所述区段尤其可以在俯视图中L形地并且/或者以曲棍球棍的形状构造。可以规定：区段在端部侧在至少一个端部上不关于纵轴线垂直。由此能够实现稳定性的进一步提升。优选地，所述区段可以在其两个端部上相应地构造，使得在两个端部上存在相同的角度。也可能的是，区段具有不平坦的支承面。
将半成品用于制造用于塔的外墙的区段的应用可以实现这样的塔：所述塔具有用于塔的外墙的区段，这些区段包括在不同时间硬化的混凝土。
在一种优选的实施方式中，用于塔的外墙的区段至少具有一个阶梯状的偏移部，由此可以提高塔的稳定性。该阶梯状的偏移部可以构造在不平坦的支承面中，该支承面在不平坦的、朝上定向的表面中可以存在以支承面的和朝上定向的表面的基本上平行的延伸部的形式的对应部。阶梯状的偏移部尤其在高塔中具有高的抗扭强度的优点。
发明人认识到：可以提出一种塔，在该塔中可以在塔的一个(高)层中使用基本上相同的区段，这些基本上相同的区段因此组合，以便沿着塔的纵向延伸方向构成塔的一个区域。甚至可能的是，用于区段的弯曲的或者成角度的部段可以在不同的层中相同地设计，而笔直部段的长度随着塔的高度的增加而变得越来越短。这些区段可以是基本上相同的区段，这可以简化区段的操作，因为这些区段可以相互替换并且不必在意不同构造的区段的预定顺序。例如也可以使用基本上相同的区段，即使这些区段应该在直接相继的层中沿着周边方向相互偏移地设置。同样地可以在一层中使用第一区段并且在紧接着的层中使用与第一区段镜像地设计的区段。这些区段可以在支承面和相反的面上具有两个阶梯状的偏移部，因此所述区段可以在围绕纵轴线旋转180°时相互偏移地互相堆叠。
所述区段为了构成塔而可以互相借助混凝土浇铸、粘合、螺纹连接或者以其它的机械方式相互连接在一起。
可以提出一种塔，在该塔中，塔的周边具有至少3个相互连接的、尤其是相同的区段。这些区段用于一个周边的操作是简单的并且同时也提供了关于塔的可能的角以及区段的相应的灵活性的可能性，使得每个区段可以覆盖周边的基本上90°的角度范围。
在一种优选的实施方式中，周边的所述至少3个相互连接的区段与下一个相邻的周边沿着周边方向相互偏移地设置。由此能够实现，由用于周边的区段构成的层能够更稳定地与后面的周边构造在一起。紧接着的层的区段可以在此优选在两个位于其下方的区段之间的接缝上方延伸。该构造尤其是在几乎相同构造的区段的情况下也是可能的，只要区段的两个部段沿周边方向具有不同的长度。
在一种优选的实施方式中，塔沿着其纵向延伸方向具有多个区域(层)，在此，这些层中的至少一个层由区段构成，尤其优选由根据本发明的区段构成。该层尤其优选仅通过区段和用于使这些区段相互连接所需的元件(例如连接螺栓)和待装入到可能存在的接缝中的密封材料构成。在一种优选的实施方式中，塔具有多于两个、尤其优选多于3个、尤其优选多于5个和特别是多于10个这种类型的层。
在一种优选的实施方式中，一层具有约4m的高度。这种层可以由区段制成，这些区段由半成品制成，因为如果这些半成品具有约为4m高的混凝土部段并且该尺寸是混凝土部段的最大尺寸，则这些半成品能够比较好地运输。根据本发明的塔例如可以具有80m的高度。这种塔例如可以由20个由根据本发明的区段构成的层装配而成。
在一种优选的实施方式中，塔具有包括至少3个、尤其优选4个笔直的(平坦的)部段的横截面几何形状，在这些笔直的(平坦的)部段中，相邻的部段分别相互成120°(在具有3个部段时)或者成90°(在具有4个部段时)的角度并且通过角部段(例如根据本发明的半成品的构造为角部段的混凝土部段)相互连接。在一种优选的实施方式中，一个层的区段的角部段相同地设计。尤其优选，塔的相继的层的区段的角部段相同地设计，正如在WO 2008/110309 A1中依据其图1说明的那样。
在一种根据本发明的用于制造塔的方法中使用预制的、包括混凝土部段的半成品区段，该混凝土部段具有塔的外墙的一部分并且至少一个部分地裸露的钢筋。这些半成品区段被运输到塔的搭建位置附近。运输费用由于较轻的质量而更低并且半成品区段可以在现场在塔的搭建位置附近基于在一个部段中的裸露的钢筋的存在而容易地改变。在根据本发明的方法中，在使用混凝土的情况下，将一个部段包封裸露的钢筋地浇铸在混凝土部段上。
在一种优选的实施方式中，预制的半成品区段的部段的钢筋可以在制造区段之前在其长度上进行调整。尤其可以在此通过缩短钢筋和在高度上缩短直线部段对朝上逐渐变细的塔的情况产生影响。
优选地，在相叠置的层中将区段沿不同方向相叠放，由此在相继的层中的区段可以在下个观察到的层的接缝之间延伸。尤其是后一层的区段相对于前一层的区段围绕水平线旋转180°。
附图说明
下面依据在附图中示出的实施例详细说明本发明。
在附图中：
图1以透视图示出根据本发明的、用于制造用于塔的外墙的区段的半成品的第一实施例；
图2以透视图示出根据本发明的、用于制造用于塔的外墙的区段的半成品的第二实施例；
图3以透视图示出根据本发明的、用于制造用于塔的外墙的区段的半成品的第三实施例；
图4示出混凝土部段的沿纵向方向的横截面；
图5以透视图示出根据本发明的、用于塔的外墙的区段；
图6a以俯视图示出根据本发明的塔的外墙的由根据本发明的区段构造的层；
图6b以俯视图示出在高度上紧接着在图6a中示出的层的、由根据本发明的塔的外墙的根据本发明的区段构造的层；
图7a以侧向透视图示出根据本发明的塔的一部分；并且
图7b示出区段的一种实施方式，借助该区段可以至少部分地制造根据图7a的塔。
具体实施方式
图1以透视图示出根据本发明的用于制造用于塔的外墙的区段的半成品的第一实施例。该半成品具有包含钢筋的混凝土部段1。在该混凝土部段1上连接有部段2，在部段中，钢筋3至少部分地裸露。钢筋3从混凝土部段中引出或者附加地连接。
混凝土部段在其纵向延伸方向上非笔直地成型并且具有角度α。部段2的钢筋3基本上笔直地从混凝土部段中沿着混凝土部段1的一个笔直地(平坦地)构造的区域的基本上笔直的延长部延伸。
在图2中示出根据本发明的半成品的第二实施例。根据该实施方式，混凝土部段1基本上笔直地构造并且钢筋3成角度α地从混凝土部段1中出来。
在图3中示出的实施例中，混凝土部段弯曲地成型并且部段2的钢筋3沿着与混凝土部段的使钢筋从中导出的端部的切线平行的延长部从混凝土部段中出来。
图1和图3的实施例的共同点是：混凝土部段关于混凝土部段1纵向方向具有横截面4，该横截面具有以梯形形状的横截面4，正如在图4中示出的那样。在图4中，该梯形作为特殊形式以伸长的平行四边形示出。
此外，半成品的在图1至图3中示出的实施例的共同点是：具有钢筋3的部段2比混凝土部段更长。
在图5中以透视图示出由根据在图1中示出的实施例的半成品制造的一个区段。以虚线示出混凝土部段1的端部和部段2的端部。所述区段具有两个区域，这两个区域包括在不同的时刻硬化的混凝土。其中一个区域是混凝土部段1，而另一个区域是已浇铸到混凝土部段1上的部段6。部段6具有半成品的至少部分裸露的钢筋3。该区段具有不平坦的、朝下定向的支承面，该支承面基本上与朝上定向的上表面平行地构造。在区段的在图5中示出的示例中存在基本上笔直的部段，包括端部5的部段连接到该基本上笔直的部段上，端部5从该基本上笔直的部段的平面中偏移出。此外，所述区段具有阶梯状的偏移部7。该偏移部在区段的支承面上和在与支承面对置设置的面上相同地构成。
借助半成品的在图2和图3中示出的实施例可以构成具有预制的混凝土部段1和浇铸的部段6的对应的区段。
在图6a和图6b中示意性地示出根据本发明的塔的一个剖面，在该塔中，具有部段1、6的区段被用于构成外墙。塔的周边具有四个相互连接的区段。这四个区段构成一个层，在此在图6a和图6b中示出相互叠置的层。这些相互叠置的区段围绕水平线互相旋转180°地叠置。
在图7a中以侧向的局部剖视图示出根据本发明的塔的一部分，在该局部剖视图中具有部段1、6的区段的啮合实现上下相继的层。各所述区段对此具有至少一个偏移部7，如其在图5中示出。可以看到，在塔的示出的层的每一层中使用相同的区段，但是在紧接着这一层的层中则使用与第一层的区段成镜像的区段。
在图7b中示出的区段具有两个阶梯状的偏移部7。

Claims (15)

1.用于制造塔的外墙的区段的半成品，所述半成品包括具有钢筋的、构成外墙的一部分的混凝土部段(1)，其特征在于，在所述混凝土部段(1)上连接有部段(2)，在该部段中钢筋(3)至少部分地裸露。
2.根据权利要求1所述的半成品，其特征在于，所述混凝土部段(1)沿着至少一个方向非笔直地成型。
3.根据权利要求1或2所述的半成品，其特征在于，所述混凝土部段(1)具有梯形形状的横截面(4)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的半成品，其特征在于，所述部段(2)比混凝土部段(1)更长。
5.由根据权利要求1至4中任一项所述的半成品制造的区段，其特征在于，所述区段具有两个区域(1、6)，所述两个区域具有在不同时刻硬化的混凝土。
6.根据权利要求5所述的区段，其特征在于，所述区段具有不平坦的支承面。
7.用于制造塔的外墙的区段，其特征在于，所述区段具有基本上笔直的部段(6)和连接到所述基本上笔直的部段(6)上的部段(1)，该部段尤其是包括端部(5)，所述端部(5)从基本上笔直的部段(6)的平面中偏移出。
8.塔，其尤其是具有根据权利要求5至6中任一项和/或根据权利要求7所述的区段，其特征在于，存在用于塔的外墙的区段，所述区段包括在不同时刻硬化的混凝土部段(1、6)。
9.塔，其尤其是具有根据权利要求6或7和/或尤其是根据权利要求8所述的区段，其特征在于，存在用于塔的外墙的区段，所述区段具有阶梯状的偏移部(7)。
10.根据权利要求8或9所述的塔，其特征在于，所述塔的沿着塔纵向延伸方向的一个区域具有至少三个相互连接的区段。
11.根据权利要求10所述的塔，其特征在于，相互叠置的区段沿着周边方向相互错开地设置。
12.用于制造塔、尤其是根据权利要求8至11中任一项所述的塔的方法，所述塔尤其是借助于根据权利1至4中任一项所述的半成品来制造，其特征在于，使用包括混凝土部段(1)的预制的半成品区段，所述混凝土部段具有塔的外墙的一部分并且具有至少一个部分地裸露的钢筋(3)，将所述半成品区段运输到塔的搭建位置附近并且在使用混凝土的情况下将一个部段(6)包封裸露的钢筋地浇铸到混凝土部段(1)上。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在生产所述预制的半成品区段之前对所述区段的部段(6)的钢筋(3)在其长度上进行调整。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，在相互叠置的层中，使所述区段沿不同的方向相叠置。
15.塔的、尤其是根据权利要求12至14所述的方法构造的塔的、尤其是根据权利要求8至11中任一项所述的塔的应用，其特征在于，所述塔用作风力发电站的电塔。
CN201580021773.0A 2014-04-25 2015-04-21 由半成品制成的用于制造风力发电站的塔的区段和用于制造所述塔的对应方法 Pending CN106460401A (zh)

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