CN107532570B - 风力涡轮机塔架部段、风力涡轮机塔架及组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于风力涡轮机的塔架部段(1)，该塔架部段包括至少两个塔架元件(14)，所述至少两个塔架元件叠置并以在接合平面(P)处边缘对边缘的方式布置，每个塔架元件(14)均包括通过第一连接件(26)连接在一起的至少两个壁区段(16)，塔架部段(1)还包括第二连接件(30)，每个第二连接件均沿纵向方向延伸跨越相邻的两个塔架元件(14)。每个第二连接件(30)均形成第一连接件(26)的纵向延伸部分，每个第二连接件的宽度均从所述第一连接件(26)开始从大致等于第一连接件(26)的宽度的第一宽度增加到大于第一宽度的第二宽度，并且每个第二连接件的宽度均从第一连接件(26)处开始在接合平面(P)之前达到第二宽度。

Description

风力涡轮机塔架部段、风力涡轮机塔架及组装方法

技术领域

本发明涉及用于风力涡轮机的塔架部段，该塔架部段具有沿着纵向方向延伸的纵向中心轴线，该塔架部段包括至少两个管状塔架元件，所述至少两个管状塔架元件沿着纵向方向叠置并且以在接合平面上边缘对边缘的方式布置，每个塔架元件均包括至少两个壁区段，所述至少两个壁区段通过沿着壁区段的纵向边缘延伸的第一连接件彼此连接，塔架部段还包括第二连接件，每个第二连接件均沿着纵向方向延伸跨越两个相邻的塔架元件。

背景技术

随着时间的推移，为了提高风力涡轮机的能量效率所做的努力已经引起涡轮机尺寸的增加，从而需要具有增加的高度和直径的塔架来支承这些尺寸增加的涡轮机。这些塔架由于具有较大的尺寸而不能以装配好的形式运输。因此，这些塔架通常以部件的形式运输至它们的安装地点，之后进行现场组装。

更具体地，存在用于组装风力涡轮机塔架的方法，根据这些方法，风力涡轮机的壁区段被运输至风力涡轮机的安装地点，然后这些壁区段被使用第一连接件组装而形成通常为筒形或截头锥形的大致管状的塔架元件；接着这些塔架元件被使用第二连接件依次彼此组装而形成风力涡轮机塔架。

考虑到风力涡轮机的尺寸日益增大，有必要提高这些塔架的机械强度以将使用期间发生故障的风险最小化，特别是将由弯曲引起的故障的风险最小化，同时尽可能多地限制生产成本和组装时间。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种风力涡轮机塔架，该风力涡轮机塔架可能具有较高高度，该风力涡轮机塔架具有增加的寿命，并且能够容易且快速地运输并以较低的成本进行组装。

为此，本发明涉及一种风力涡轮机塔架部段，其中，每个第二连接件均沿第一连接件的纵向延伸方向延伸，第二连接件的宽度从第一连接件开始从大致等于第一连接件的宽度的第一宽度增加到大于第一宽度的第二宽度，并且第二连接件的宽度从第一连接件开始在接合平面之前达到第二宽度。

根据具体实施方式，塔架部段包括以下可以单独考虑或者根据任何技术上可行的组合来考虑的特征中的一个或更多个特征：

-塔架部段呈具有多边形横截面的管状形状，该多边形的每个边均限定塔架部段的一个面；

-每个第二连接件均在塔架部段的一个面的上面延伸，并且第二宽度大于等于所涉及的第二连接件延伸所在面的在相邻的塔架元件之间的接合平面处获取的宽度的50％；

-每个壁区段均包括中央板和与该中央板形成一角度的两个侧板；

-第二连接件关于其所延伸自的第一连接件的纵向轴线对称；

-第二连接件的宽度从第一宽度线性地增加到第二宽度；

-每个第二连接件均包括大致矩形的中央部分和至少一个梯形的接合部分，该大致矩形的中央部分延伸跨越两个相邻的壁元件，所述至少一个梯形的接合部分从相应的第一连接件延伸至中央部分，并且接合部分的宽度从第一连接件处开始从第一宽度变到第二宽度；

-所述梯形的接合部分或每个梯形的接合部分的梯形的侧边与该梯形的底边形成包括在30°与55°之间的一角度；

-第二连接件包括沿着纵向方向框束中央部分的两个接合部分；

-每个第二连接件均关于接合平面对称；

-上塔架元件的壁区段的纵向边缘位于下塔架元件的相邻的壁区段的纵向边缘的延伸方向上；

-相邻的塔架元件相对于彼此规则地偏移，并且每个第二连接件一方面延伸跨越塔架元件中的一个塔架元件的两个周向相邻的侧板，另一方面在另一塔架元件的中央板上延伸；

-塔架部段还包括中间连接件，这些中间连接件布置成跨越两个相邻的塔架元件并且布置在两个周向相邻的第二连接件之间；

-每个中间连接件均延伸跨越两个塔架元件的两个纵向相邻的中央板，并且每个第二连接件均延伸跨越相邻的塔架元件中的每个塔架元件的两个周向相邻的侧板。

本发明还涉及一种包括如先前描述的塔架部段的风力涡轮机塔架。

本发明还描述了一种用于组装先前描述的塔架部段的方法，该方法包括：

-提供壁区段并且经由第一连接件将这些壁区段彼此组装以形成塔架元件；

-将两个塔架元件沿着纵向方向叠置并且使用第二连接件将这两个塔架元件彼此连接。

附图说明

本发明将通过阅读以下仅作为示例并且参照附图提供的描述而被更好地理解，在附图中：

-图1是风力涡轮机的示意图；

-图2是风力涡轮机塔架部段的一部分的示意性立体图；

-图3是图2的风力涡轮机塔架部段的一部分的示意性分解立体图；

-图4是根据本发明的塔架部段的两个塔架元件之间的接合区域的从塔架内部角度示出的放大的示意图，示出了示例性第二连接件；

-图5是类似于图4的图，示出了另一示例性第二连接件；

-图6是塔架部段的一部分的示意性分解立体图；

-图7是根据第一实施方式的风力涡轮机塔架部段的一部分的示意性立体图；

-图8是图7的风力涡轮机塔架部段的示意性俯视图；

-图9是图7的风力涡轮机塔架部段的一部分的示意性分解立体图，仅示出一些连接构件；

-图10是根据第二实施方式的风力涡轮机塔架部段的一部分的示意性立体图；以及

-图11是图10的风力涡轮机塔架部段的俯视图。

具体实施方式

在整个描述中，“连接”指的是通过连接构件实施的机械紧固，并且特别地指的是通过螺栓连接或螺钉连接实施的紧固。因此，该术语特别地不涵盖通过焊接或钎焊实施的紧固。

使用螺栓或螺钉来产生连接允许通过基于强度和疲劳寿命的要求来选择螺栓或螺钉的位置和密度进而对塔架部段的疲劳行为进行最佳的管理。此外，在塔架部段和风力涡轮机塔架内不存在焊接使得可以避免热影响区的出现，从而保证了钢的性能的均质性并且消除了由这些热影响区造成的薄弱点。

“高度”指的是元件沿着纵向方向的尺寸，并且“宽度”指的是该元件垂直于纵向方向的尺寸。

在整个描述中，元件的“纵向边缘”指的是该元件的沿着纵向方向延伸的边缘。“横向边缘”指的是该元件的垂直于纵向方向延伸的边缘。

术语“顶部”和“底部”、“在…下面”和“在…上面”，以及“下”和“上”是相对于风力涡轮机塔架2在其安装地点的正常取向而使用的。

在整个描述中，“角度偏移”指的是塔架的构成元件相比于相邻的元件而沿着中心纵向轴线L的旋转。

在整个描述中，塔架的构成元件——塔架部段和塔架元件——优选地由金属制成，特别地由钢制成，并且更特别地由钢卷或钢板制成。

根据本发明的用于风力涡轮机的塔架部段1用于形成风力涡轮机3的塔架2的一部分。

通常，如图1中所示，风力涡轮机3在其上端包括机舱5以及安装在机舱5上的转子7。安装在塔架2的上端部处的机舱5容纳有用于风力涡轮机3的操作的机械、电气和电子部件。转子7包括多个叶片9，所述多个叶片9用于借助于风的能量绕转子5的轴线旋转。风力涡轮机塔架2用于通过本领域技术人员已知的任意方式、特别是通过合适的基座11于风力涡轮机塔架2的下端部处锚定在安装地点的地面10中。

根据本发明的塔架部段1具有管状形状并且具有沿着纵向方向延伸的中心纵向轴线L。当塔架部段1安装在其安装地点时，该纵向方向沿着安装地点的竖向方向延伸。

在附图中示出的示例中，塔架部段1具有朝向塔架2的顶部变窄的截头锥形形状。

“锥面”指的是由通过顶点的母线和描述引导曲线的可变点限定的任意调整表面。

作为示例，塔架部段1在其下端部具有大约7米至11米的外径——例如具有等于9米的外径，塔架部段1在其上端部具有大约2米至4米的外径——例如具有大约4米的外径。然而，这些直径可以基于强度要求、与机舱的连接或者与安装地点的连接而进行调整。

塔架部段1优选地具有多边形横截面。该多边形的每一边均限定塔架部段1的壁部的面。

具有圆形基面的截头锥形形状是无论其取向如何都具有最优风阻并具有最优惯性的形状，多边形截头锥形形状具有最接近具有圆形基面的截头锥形形状的优点，同时多边形截头锥形形状由于特别地可以由通过金属片材的简单弯曲或成形获得的壁区段制成而非常容易制造。

根据一个替代方案，塔架部段1呈具有多边形基面的筒形形状并且具有恒定的横截面。

如图2中所示，塔架部段1包括沿着纵向方向叠置的至少两个塔架元件14。塔架部段1的相邻的塔架元件14以组装所必需的游隙沿着接合平面P以边缘对边缘的方式布置。

每个塔架元件14均具有管状形状并且具有与塔架部段1的中心纵向轴线L结合的中心纵向轴线。每个塔架元件14均具有与塔架部段1的形状类似的总体形状。

在示出的示例中，塔架元件14具有朝向塔架元件14的顶部变窄的截头锥形形状，该截头锥形形状优选地具有多边形基面。

当塔架部段1呈具有多边形基面的筒形形状时，塔架元件14也呈具有多边形基面的筒形形状。

每个塔架元件14均包括多个壁区段16，所述多个壁区段16通过它们的纵向边缘彼此连接。塔架元件14的相邻的壁区段16以组装所必需的游隙沿着接合线以边缘对边缘的方式布置。

塔架元件14由彼此连接的多个壁区段16形成的事实避免了塔架元件14由于塔架元件14的最终直径而在运输方面受到限制。事实上，壁区段16是相对小型的并且因此可以由标准的卡车运输。随后，壁区段16可以直接在安装地点组装而获得具有期望直径的塔架元件14。

此外，基于较小元件的组装的设计使得可以通过小型且轻型的车辆进行运输，从而使得可以考虑目前还不可能的新的安装地点，因为这些安装地点对于用于重型运输——比如所谓的特种运输——的车辆而言难以进入。

例如，壁区段16的厚度随它们沿着塔架2的位置而变化，并且壁区段16的厚度从塔架2的基部朝向塔架2的顶部减小。例如，壁区段16在塔架2的基部处具有等于30mm的厚度并且在塔架2的顶部处具有等于16mm的厚度。

在图2中示出的示例中，每个壁区段16均包括中央板18和两个侧板20。每个侧板20均从中央板18的相应纵向边缘延伸并且与中央板18形成钝角。侧板20加强了壁区段16并且增加了所述壁区段16对沿着纵向方向的弯曲的抵抗性。这种类型的壁区段16还具有能够通过金属板的简单弯曲而被容易地获得的优点。

塔架元件14的两个相邻的壁区段16的相邻的侧板20的接合形成塔架元件14的面。每个壁区段16的中央板18也形成塔架元件14的面。

然后，相关联的塔架部段1的每个面均对应于叠置的塔架元件14的接合的纵向相邻的面。

壁区段16通过沿着壁区段16的纵向边缘延伸的第一连接件26彼此组装。第一连接件26附接在壁区段16上。每个第一连接件26均延伸跨越塔架元件14的两个相邻的壁区段16。每个第一连接件26均紧固在塔架元件14的两个相邻的壁区段16的相邻的侧板20上。

如图3中示意性地示出的，每个第一连接件26均经由第一连接构件27——特别地是螺钉或螺栓——紧固在相应的壁区段16上。为此，第一连接件26包括用于接纳第一连接构件27的连接孔28。这些连接孔28以排的形式设置。壁区段16还包括以栅格的形式设置的连接孔29，该栅格对应于第一连接件26的连接孔28的排。

为了简化附图，第一连接构件27和连接孔28、29仅在一些附图中示出。

第一连接件26是平面的。第一连接件26有利地通过对钢板进行简单切割而制成。

第一连接件26布置在塔架部段1的内部。

优选地，每个第一连接件26均延伸塔架元件14的大部分高度。有利地，每个第一连接件26均延伸塔架元件14的60％的高度，并且更特别地延伸塔架元件14的至少80％的高度。这种构型使得可以提高塔架部段1内的力的传递。

每个塔架元件14均可以包括延伸塔架元件14的大致整个高度的单个第一连接件26，或者包括沿彼此的纵向延伸方向延伸并且总共延伸塔架元件14的大致整个高度的若干个第一连接件26。

优选地，第一连接件26的宽度在其整个高度上是恒定的。在示出的示例中，每个第一连接件26均具有纵向方向上的长形的矩形形状。

作为示例，第一连接件26的宽度小于等于塔架元件14的壁面的宽度的40％，其中，塔架元件14的壁面通过使用所述第一连接件26连接塔架元件14的两个壁区段16的侧板20而形成。更特别地，第一连接件26的宽度小于等于塔架元件14的壁面的宽度的30％。塔架部段1的每个连接件26的宽度可以基于连接件26所必须承受的力而调整。优选地，出于工作地的经济和物流原因，塔架部段1的所有第一连接件26具有相同的宽度。

塔架部段1还包括位于在纵向方向上相邻的两个塔架元件14之间的连接装置。

这些连接装置包括第二连接件30，每个第二连接件30均沿相应的第一连接件26的纵向延伸方向延伸跨越在纵向方向上相邻的两个塔架元件14。第二连接件30布置在塔架部段1的内部。

图4和图5示出了根据本发明的第二连接件30的示例。

在塔架部段1具有面的情况下，每个第二连接件30均跨越通过该第二连接件30彼此连接的塔架元件14的纵向相邻的面并在塔架部段1的面的上面延伸。

优选地，第二连接件30关于第一连接件26的中心纵向轴线对称。

第二连接件30是大致平面的。第二连接件30以单件制成。第二连接件30有利地通过对钢板进行简单切割而获得。

如图4和图5中所示，第二连接件30具有在纵向方向上可变的宽度。更特别地，对于每个第二连接件30，从其所延伸自的第一连接件26开始并随着远离第一连接件26，其宽度从大致等于第一连接件26的宽度的第一宽度L1增加到大于第一宽度的第二宽度L2。

第二连接件30的宽度从第一连接件26开始在接合平面P之前达到第二宽度L2。因此，第二连接件30在接合平面P的两侧均具有第二宽度L2。

第二连接件30的这种宽度的变化使得第二连接件30中的最大应力显著减小。

发明人已经注意到第二连接件30中的最大应力显著低于使用在整个高度上具有与第一宽度或第二宽度相等的恒定宽度的第二连接件的情况下的最大应力。因此，由于第二连接件30的使用，根据本发明的塔架部段1具有提高的机械强度，这允许生产具有更低弯曲风险的非常高的塔架，并且由此增加了这种塔架的寿命。此外，这些连接件易于制造并且允许在塔架元件14之间使用简单且廉价的连接。

如图4和图5中所示，由于连接件30延伸跨越至少三个壁区段16的事实——其中，所述至少三个壁区段16包括两个周向相邻的壁区段和至少一个纵向相邻的壁区段，因此第二连接件30的形状特别地有益。实际上，第二连接件30因此而定位成跨越周向相邻的壁区段16之间的纵向接合线并且定位在两个纵向相邻的壁区段16之间的横向接合线的上面，因此第二连接件30多方向地受到刚性应力。然而第二连接件30由于其特别的形状而尤其适合于承受这种应力。

第二连接件30的具有宽度L2的部分的高度基于在两个塔架元件14之间的接合部处产生的竖向应力来选择。

优选地，第二连接件30的第一宽度L1是其所延伸自的第一连接件26的宽度的1倍至1.2倍。这使得可以使在第一连接件26与第二连接件30的接合部处的刚度的突变最小化，从而在一定水平上限制应力集中。优选地，第一宽度L1等于第一连接件26的宽度。

优选地，宽度L1与宽度L2的比值在2与10之间。这使两个相邻的塔架元件14之间的过渡部分处的应力流最优化。

在塔架部段具有面的情况下，第二宽度L2小于等于塔架部段1的第二连接件30所延伸的面的在两个相邻的塔架元件14之间的接合平面P处的宽度。

有利地，第二宽度L2大于该面的宽度的约50％。更特别地，第二宽度L2大于该面的宽度的70％。

优选地，第二连接件30的宽度在第一连接件26处的第一宽度L1与第二宽度L2之间线性地增加。该形状构建了机械性能与生产成本之间的最佳折中。

有利地，第二连接件30包括梯形的接合部分32，接合部分32的宽度随着移离第一连接件26而从宽度L1增加到宽度L2。该接合部分32随着移离第一连接件26而纵向延伸至具有宽度L2的中央部分34近旁。中央部分34延伸跨越两个相邻的塔架元件14、特别地是对称地延伸跨越两个相邻的塔架元件14。

优选地，接合部分32的梯形的侧边与梯形的底边形成角度α，该角度α在30°与55°之间。这改善了力的传递以及第二连接件30的刚度强度。为了塔架元件14与第二连接件30之间最佳的力传递，角度α有利地等于45°。

如图6中所示，第二连接件30使用第二连接构件31、例如由螺钉或螺栓形成的第二连接构件31而紧固在塔架元件14上。

作为示例，每个第二连接件30均包括连接孔35的规则的栅格，连接孔35用于接纳第二连接构件31。该栅格例如为具有矩形网格的栅格，以及例如为具有正方形网格的栅格。连接孔35规则地分布在第二连接件30的整个表面上。相邻的连接孔35之间的距离基于需求选择成使机械强度和耐疲劳度最优化。塔架区段16还包括与第二连接件30的连接孔35的栅格重合的连接孔33的栅格。

有利地，第一连接件26的连接孔28之间的距离和第二连接件30的连接孔35之间的距离是相同的，使得在塔架部段1内，第一连接构件27的排沿第二连接构件31的排的延伸方向延伸。

为了简化附图，第一连接构件31和连接孔35、33仅在一些附图中示出。

参照图7至图9，现在将对根据第一实施方式的塔架部段1进行更具体的描述。该塔架部段1具有先前描述的所有特征。塔架部段1还具有下面描述的更特定的特征。

在第一实施方式中，塔架部段1的所有塔架元件14具有相同的角度取向。上塔架元件14的壁区段16的纵向边缘位于下塔架元件14的相邻的壁区段16的纵向边缘的延伸方向上。上塔架元件14的每个第一连接件26均布置在下塔架元件14的第一连接件26的沿着纵向方向的延伸方向上。

每个第二连接件30均沿纵向方向插入在上塔架元件14的第一连接件26与下塔架元件14的第一连接件26之间。每个第二连接件30均以组装所必需的游隙与框束每个第二连接件30的第一连接件26以边缘对边缘的方式定位。

每个第二连接件30一方面紧固在塔架元件14中的一个塔架元件14的两个周向相邻的壁区段16上，另一方面紧固在另一塔架元件14的两个周向相邻的壁区段16上。因此，每个第二连接件30均布置成跨越四个壁区段16。

第二连接件30关于两个相邻的塔架元件14之间的接合平面P对称。第二连接件30包括大致矩形的中央部分34，中央部分34具有等于第二宽度L2的恒定宽度并且在纵向方向上被如先前描述的两个梯形的接合部分32框束。因此，在本实施方式中，第二连接件30具有八面体的轮廓。

如图7中所示，在第一实施方式中，用于将塔架元件14彼此连接的装置还可以包括中间连接件36。中间连接件36在塔架元件14的壁区段16的中央板18处将塔架元件14彼此连接。中间连接件36延伸跨越两个相邻的塔架元件14，同时被紧固在这些塔架元件14的壁区段16的中央板18上。中间连接件36布置在两个周向相邻的第二连接件30之间。中间连接件36沿着塔架元件14的横向边缘延伸。

中间连接件36布置在塔架部段1的内部。

中间连接件36是大致平面的。在示出的示例中，中间连接件36具有矩形的轮廓。中间连接件36沿大致垂直于纵向方向的伸长方向延伸。

中间连接件36的宽度小于等于塔架部段1的其上紧固有中间连接件36的壁面的在这些塔架元件14之间的接合平面P处的宽度。该壁面通过两个纵向相邻的壁区段16的中央板20的接合而形成。作为示例，中间连接件36的宽度大于等于该壁面的在这些塔架元件14之间的接合平面P处的宽度的50％。

中间连接件36提高了沿着塔架2的刚度强度，并且更具体地提高了两个相邻的塔架元件14之间的刚度强度。由于中间连接件36仅沿着与中间连接件36和接合平面P的交叉线对应的一条线受到应力，因此，与位于四个壁区段16之间的接合区域上并且因此多方向地受到刚性应力的第二连接件30处发生的刚度变化相比，中间连接件36的与刚度变化有关的问题更小。因此，具有足够的长度的矩形的中间连接件36提供了足够的刚度。

如图9中所示，中间连接件36经由第三连接构件37——比如螺钉或螺栓——紧固在壁区段16上。每个中间连接件36均包括连接孔38的规则的栅格，连接孔38用于接纳第三连接构件37。该栅格例如为具有矩形网格的栅格，以及例如为具有正方形网格的栅格。连接孔38规则地分布在中间连接件36的整个表面上。相邻的连接孔38之间的距离基于需求而被选择成使机械强度和耐疲劳度最优化。

当塔架部段1包括中间连接件36时，塔架区段16还包括连接孔39的栅格，连接孔39的栅格与中间连接件36的连接孔38的栅格重合。

为了简化附图，第三连接构件37和连接孔38、39仅在图9中示出。

图10至图11更特别地示出了根据第二实施方式的塔架部段1。

塔架部段1具有先前根据图1至图6描述的所有特征。塔架部段1还具有下面描述的更特定的特征。

在第二实施方式中，纵向相邻的塔架元件14相对于彼此具有角度偏移，使得上塔架元件14的壁区段16的纵向边缘不在下塔架元件14的纵向相邻的壁区段16的纵向边缘的延伸方向上。换言之，上塔架元件14的周向相邻的壁区段16之间的接合线相对于下塔架元件14的周向相邻的壁区段16之间的接合线具有角度偏移。上塔架元件14的周向相邻的壁区段16之间的接合线与下塔架元件14的周向相邻的壁区段16之间的接合线不沿彼此在纵向方向上的延伸方向延伸。

在壁区段16包括中央板18和两个侧板20的情况下，上塔架元件14的壁区段16的每个中央板18均沿纵向方向在下塔架元件14的两个相邻的侧板20对面延伸。

因此，上塔架元件14的第一连接件26相对于下塔架元件14的第一连接件26具有角度偏移。上塔架元件14的第一连接件26与下塔架元件14的第一连接件26不沿彼此的延伸方向延伸。

在该第二实施方式中，考虑到相邻的塔架元件14之间的角度偏移，每个第二连接件30均仅与一个第一连接件26以组装所必需的游隙接触。

第二连接件30关于两个塔架元件14的接合平面P不对称。第二连接件30各自仅包括中央部分34和单个接合部分32，单个接合部分32如先前描述的那样在第一连接件26与中央部分34之间延伸。因此，第二连接件30不像第一实施方式中的那样包括两个接合部分32。第二连接件30的中央部分34和单个接合部分32的形状和布置与根据第一实施方式的第二连接件30的中央部分34和接合部分32的形状和布置相同。

在第二实施方式中，每个第二连接件30一方面紧固在塔架元件14中的一个塔架元件14的单个壁区段16上，另一方面紧固在另一塔架元件14的两个周向相邻的壁区段16上。因此，每个第二连接件均布置成跨越三个壁区段16。

在壁区段16包括一个中央板18和两个侧板20的情况下，第二连接件30一方面紧固在塔架元件14中的一个塔架元件14的壁区段16的中央板18上，另一方面紧固成跨越另一塔架元件14的两个壁区段16的两个周向相邻的侧板20。

在本实施方式中，塔架部段1在其面中的每个面上均包括位于塔架元件14之间的接合部处的第二连接件30。在塔架元件14之间的每个接合部处，第二连接件30沿着塔架元件14的周边以头部对尾部的方式布置。接合部分32因此交替地布置在中央部分34的上面和下面。具体地，接合部分32以其梢部朝向接合部分32所延伸自的第一连接件26的方式定向。接合部分32在第二连接件30从第一连接件26的底部延伸时以接合部分32的梢部指向上方的方式定向，并且接合部分32在第二连接件30从第一连接件26的顶部延伸时以接合部分32的梢部指向下方的方式定向。

根据本实施方式的风力涡轮机塔架部段1具有根据第一实施方式的风力涡轮机塔架部段1的所有优点。

此外，在第二实施方式中，塔架元件14的周向偏移提高了塔架部段1和塔架2的机械强度，因为由第一连接件26实现的相邻的塔架元件14的壁区段16之间的接合线没有沿纵向方向布置在彼此的对面。实际上，机械薄弱区域因此而沿着塔架部段1的周边更好地分布，从而进一步提高了风力涡轮机塔架2的机械强度。

本发明还涉及一种风力涡轮机塔架2，其包括至少一个如先前描述的塔架部段1。有利地，风力涡轮机塔架2由这种塔架部段1沿纵向方向叠置而形成。

在第二实施方式的情况下，塔架部段1也优选地以角度偏移的方式叠置，使得上部段1的下塔架元件14的壁区段16之间的接合线没有布置在下部段1的上塔架元件14的壁区段16之间的接合线的对面。

本发明还涉及一种用于组装如先前描述的塔架部段1的方法。

该组装方法包括:

-提供壁区段16并且经由第一连接件26将这些壁区段16彼此组装以形成塔架元件14；

-将两个塔架元件14沿着纵向方向叠置并且使用第二连接件30将这两个塔架元件14彼此连接。

根据第一实施方式，在叠置步骤期间，两个塔架元件14以相同的角度取向叠置，使得上塔架元件14的每个第一连接件26均沿下塔架元件14的第一连接件26的纵向方向上的延伸方向延伸。因此，在将塔架元件14彼此连接的步骤期间，第二连接件30在纵向方向上布置在分别属于上塔架元件14和下塔架元件14的两个第一连接件26之间。

根据第二实施方式，在叠置步骤期间，塔架元件14也优选地以角度偏移的方式叠置，使得上塔架元件14的壁区段16之间的接合线不与下塔架元件14的壁区段16之间的接合线对齐。

数字仿真已经使得可以确认通过根据本发明的连接件取得的优点。该改善的最值得注意的效果在于显著降低了第二连接件30和中间连接件36中的最大应力。

例如，根据实施的计算程序计算的塔架1的构型中的一个塔架构型相对于塔架1在第二连接件具有传统的矩形形状的情况下所承受的应力显示出8％的应力减小。

根据本发明的第二连接件30还使得能够增加塔架2的第一本征模式的值并且使得能够在可承受的最大竖向载荷方面增加约30MPa的总体不稳定性抵抗力。

最后，根据本发明的第二连接件30还使得能够略微增大谐振频率。

上面示出的数据是关于根据本发明的第一实施方式的具有以下尺寸的风力涡轮机塔架2计算的结果。

塔架2呈具有多边形横截面的截头锥形形状，并且塔架2的高度为140米。塔架2的直径从塔架2的基部处的9m变到塔架2的顶部处的4m。壁区段16各自的高度为12m，并且基于壁区段16的在塔架2上的竖向位置，壁区段16的厚度在17mm与24mm之间，并且壁区段16的厚度朝向塔架2的顶部减小。

塔架2包括20个面，塔架2的横截面由具有20个边的多边形形成。塔架2的面的宽度基于面在塔架2上的竖向位置而从1.4m变到0.6m。

塔架2设置有矩形的第一连接件26，第一连接件26的宽度等于200mm，并且第一连接件26的高度随其在塔架2上的位置而平均从塔架2的基部处的第一连接件26的11.59m变到塔架2的顶部处的第一连接件26的11.17m。

第二连接件30具有八面体的形状并且具有梯形的接合部分32。接合部分32的顶部处的宽度L1为200mm。梯形的侧边与梯形的底边之间的角度α等于45°。中央部分34为矩形的并且中央部分34的宽度L2基于第二连接件30在塔架2上的竖向位置而从塔架2的基部处的1.2m变到塔架2的顶部处的0.6m。中央部分34的高度基于第二连接件34沿着塔架2的竖向位置而从塔架2的基部处的800mm变到塔架2的顶部处的400mm。第二连接件30的高度取决于其在塔架2的底部或顶部的位置而分别从1.3m变到0.6m。

中间连接件36具有矩形形状。中间连接件36的高度取决于其在塔架2上的位置而从塔架2的底部处的800mm变到塔架2的顶部处的400mm。中间连接件36的宽度基于连接件36在塔架2上的竖向位置而从塔架2的基部处的1.2m变到塔架2的顶部处的0.6m。

在该计算的情况下，所有的连接件26、30、36的厚度被取为等于16mm。应当指出的是，在实际中，连接件26、30、36的厚度取决于所受应力而可以高达18mm。

Claims (16)

1.一种用于风力涡轮机的塔架部段(1)，所述塔架部段(1)具有沿着纵向方向延伸的纵向中心轴线(L)，所述塔架部段(1)包括至少两个管状塔架元件(14)，所述至少两个管状塔架元件(14)沿着所述纵向方向叠置并且以在接合平面(P)处边缘对边缘的方式布置，每个所述塔架元件(14)均包括至少两个壁区段(16)，所述至少两个壁区段(16)通过沿着所述壁区段(16)的纵向边缘延伸的第一连接件(26)而彼此连接，所述塔架部段(1)还包括第二连接件(30)，每个所述第二连接件(30)均沿着所述纵向方向延伸跨越相邻的两个所述塔架元件(14)，

其特征在于，每个所述第二连接件(30)均沿所述第一连接件(26)的纵向延伸方向延伸，所述第二连接件(30)的宽度从所述第一连接件(26)开始从大致等于所述第一连接件(26)的宽度的第一宽度(L1)增加到大于所述第一宽度(L1)的第二宽度(L2)，并且所述第二连接件(30)的宽度从所述第一连接件(26)开始在所述接合平面(P)之前达到所述第二宽度(L2)。

2.根据权利要求1所述的塔架部段(1)，所述塔架部段(1)呈具有多边形横截面的管状形状，该多边形的每个边均限定所述塔架部段(1)的一个面。

3.根据权利要求2所述的塔架部段(1)，其中，每个所述第二连接件(30)均在所述塔架部段(1)的一个面的上面延伸，并且所述第二宽度(L2)大于等于所涉及的第二连接件(30)延伸所在面的在相邻的所述塔架元件(14)之间的所述接合平面(P)处获取的宽度的50％。

4.根据前述权利要求1或2所述的塔架部段(1)，其中，每个所述壁区段(16)均包括中央板(18)和两个侧板(20)，所述两个侧板(20)与所述中央板(18)形成一角度。

5.根据前述权利要求1或2所述的塔架部段(1)，其中，所述第二连接件(30)关于所述第二连接件(30)所延伸自的所述第一连接件(26)的纵向轴线对称。

6.根据前述权利要求1或2所述的塔架部段(1)，其中，所述第二连接件(30)的宽度从所述第一宽度(L1)线性地增加到所述第二宽度(L2)。

7.根据权利要求6所述的塔架部段(1)，其中，每个所述第二连接件(30)均包括大致矩形的中央部分(34)和至少一个梯形的接合部分(32)，所述中央部分(34)延伸跨越相邻的两个所述塔架元件(14)，所述至少一个梯形的接合部分(32)从相应的所述第一连接件(26)延伸至所述中央部分(34)，所述接合部分(32)的宽度从所述第一连接件(26)开始从所述第一宽度(L1)变到所述第二宽度(L2)。

8.根据权利要求7所述的塔架部段(1)，其中，梯形的多个所述接合部分或每个所述接合部分(32)的梯形的侧边与该梯形的底边形成包括在30°与55°之间的一角度(α)。

9.根据权利要求7所述的塔架部段(1)，其中，所述第二连接件(30)包括沿着所述纵向方向框束所述中央部分(34)的两个接合部分(32)。

10.根据前述权利要求1或2所述的塔架部段(1)，其中，每个所述第二连接件(30)均关于所述接合平面(P)对称。

11.根据前述权利要求1或2所述的塔架部段(1)，其中，在上方的所述塔架元件(14)的壁区段(16)的纵向边缘位于在下方的所述塔架元件(14)的相邻的壁区段(16)的纵向边缘的延伸方向上。

12.根据权利要求4所述的塔架部段(1)，其中，相邻的所述塔架元件(14)彼此间具有角度偏移，并且每个所述第二连接件(30)一方面延伸跨越所述塔架元件(14)中的一个塔架元件的两个周向相邻的侧板(20)，另一方面在另一所述塔架元件(14)的中央板(18)上延伸。

13.根据权利要求4所述的塔架部段(1)，所述塔架部段(1)还包括中间连接件(36)，所述中间连接件(36)布置成跨越相邻的两个所述塔架元件(14)并且布置在两个周向相邻的第二连接件(30)之间。

14.根据权利要求13所述的塔架部段(1)，其中，每个所述中间连接件(36)均延伸跨越两个所述塔架元件(14)的两个纵向相邻的中央板(18)，并且每个第二连接件(30)均延伸跨越相邻的所述塔架元件(14)中的每个塔架元件的两个周向相邻的侧板。

15.一种风力涡轮机塔架(2)，其包括根据权利要求1或2所述的塔架部段(1)。

16.一种用于组装根据权利要求1或2所述的塔架部段(1)的方法，所述方法包括：

提供壁区段(16)，并且经由第一连接件(26)将所述壁区段(16)彼此组装以形成塔架元件(14)；

将两个塔架元件(14)沿着纵向方向叠置并且使用第二连接件(30 )将这两个塔架元件(14)彼此连接。