CN111594390A - 将塔架连接到基座的方法 - Google Patents

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Abstract

一种塔架基座组件包括基座，该基座具有基部区段和在基部区段顶上的容座。基座的容座限定底表面和内周壁。塔架基座组件还包括塔架，诸如风力涡轮塔架，其固定到基座的容座内的内周壁。因而，塔架从基座沿纵向方向延伸。

Description

将塔架连接到基座的方法
技术领域
该发明大体上涉及风力涡轮塔架，且更特别地涉及将风力涡轮塔架连接到基座的方法。
背景技术
风力被认为是目前可用的最清洁、最环境友好的能源中的一种，且风力涡轮在该方面获得了增加的关注。现代的风力涡轮典型地包括：机舱，该机舱固定在塔架顶上；发电机和齿轮箱，其容纳于机舱内；以及转子，该转子在机舱内构造成具有可旋转毂，该可旋转毂带有一个或多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼型(airfoil)原理来获取风的动能。转子叶片传送呈旋转能形式的动能，以便转动轴，该轴将转子叶片联接到齿轮箱(或如果不使用齿轮箱，直接地联接到发电机)。发电机然后将机械能转换成电能，电能可部署至公用电网。
塔架典型地包括基部区段和上区段。塔架的基部区段典型地固定到其下端处的基座和其上端处塔架的上区段(即，经由L形凸缘)。基座可为混凝土板式基座、短杆型基座、深桩基座，或能够使用锚固笼来支承由风、涡轮操作和重力产生的负载的任何其它合适的基座。塔架基部区段与锚固笼基座之间的典型接口具有底部T形凸缘，该底部T形凸缘附接到塔架基部适配器或门区段。此外，基座的混凝土表面相对粗糙，使得形成灌浆接头，T形凸缘放置在该灌浆接头上。
然而，由于高运输和制造成本，塔架基部适配器和门区段变得惊人的昂贵。例如，底部T形凸缘必须焊接到塔架基部适配器和/或门区段，其需要焊接认证。焊接疲劳是造成制造成本增加的关键因素。此外，因为塔架基部适配器或门区段的T形凸缘超出运输尺寸限制且限制可用路线，它增加运输成本。
因此，本公开内容涉及风力涡轮塔架和将风力涡轮塔架连接到基座的方法，其除去T形凸缘且在一些情况下为L形凸缘，以便解决前述问题。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述中清楚，或可通过实施本发明来学习。
在一方面，本公开内容涉及一种塔架基座组件。塔架基座组件包括基座，该基座具有基部区段和在基部区段顶上的容座(receptacle)。基座的容座限定底表面和内周壁。塔架基座组件还包括塔架，诸如风力涡轮塔架，其固定到基座的容座内的内周壁。因而，塔架从基座沿纵向方向延伸。
在一个实施例中，基部区段和容座可彼此整体结合。在备选实施例中，基部区段和容座可为在接头处固定在一起的单独构件。在另一实施例中，基部区段和容座可由钢筋混凝土构成。在此类实施例中，钢筋混凝土可经由一个或多个锚固螺栓来预加应力，该锚固螺栓沿纵向方向延伸通过基座的基部区段和容座。在进一步的实施例中，容座的钢筋混凝土可经由一个或多个圆形增强部件来后张紧。
在又一实施例中，容座可包括一个或多个径向延伸的通孔。在此类实施例中，塔架基座组件还可包括一个或多个紧固件，其布置成通过径向延伸的通孔，以便将塔架固定到容座和基部区段内的内周壁。因而，紧固件构造成触发(activate)基座的容座的内周壁与塔架之间的摩擦负载。
在若干实施例中，塔架基座组件还可包括一个或多个应力分布环，其布置在塔架的内表面上且经由一个或多个紧固件以及一个或多个螺母固定到其。
在某些实施例中，塔架基座组件还可包括在基座的容座的内周壁和塔架的接口处的填充材料。在此类实施例中，接口可包括光滑接触表面、一个或多个结构化表面和/或增强接头。
在又一实施例中，塔架还可包括在其下端处的L形凸缘。因而，L形凸缘可固定到容座的底表面。另外，在此类实施例中，塔架基座组件还可包括在容座的底表面和塔架的L形凸缘的接口处的填充材料。
在另一方面，本公开内容涉及一种用于将塔架连接到基座的方法。方法包括提供基座，该基座具有基部区段和在基部区段顶上的容座。基座的容座限定底表面和内周壁。方法还包括将塔架放置在基座的容座内，使得塔架从基座沿纵向方向延伸。此外，方法包括在基座的容座的内周壁和塔架的接口处提供填充材料。另外，方法包括将一个或多个紧固件通过容座的一个或多个径向延伸的通孔放置，以将塔架固定在容座内。因而，紧固件构造成触发基座的容座的内周壁与塔架之间的摩擦负载。
技术方案1. 一种塔架基座组件，包括：
基座，所述基座包括基部区段和凹入所述基部区段的顶表面内的容座，所述基座的容座限定底表面和内周壁；以及
塔架，所述塔架定位在所述容座内的所述底表面顶上，所述塔架固定到所述基座的容座的内周壁，所述塔架从所述基座沿纵向方向延伸。
技术方案2. 根据技术方案1所述的塔架基座组件，其中，所述基部区段和所述容座彼此整体结合。
技术方案3. 根据技术方案1所述的塔架基座组件，其中，所述基部区段和所述容座是在接头处固定在一起的单独构件，所述容座是预制构件。
技术方案4. 根据技术方案1所述的塔架基座组件，其中，所述基部区段和所述容座由钢筋混凝土构成。
技术方案5. 根据技术方案4所述的塔架基座组件，其中，所述钢筋混凝土经由沿所述纵向方向延伸通过所述基座的基部区段和容座的一个或多个锚固螺栓来预加应力。
技术方案6. 根据技术方案4所述的塔架基座组件，其中，所述容座的钢筋混凝土经由一个或多个圆形增强部件来后张紧。
技术方案7. 根据技术方案1所述的塔架基座组件，其中，所述容座包括一个或多个径向延伸的通孔。
技术方案8. 根据技术方案7所述的塔架基座组件，其中，所述塔架基座组件还包括一个或多个紧固件，所述紧固件布置成通过所述一个或多个径向延伸的通孔，以将所述塔架固定到所述容座和所述基部区段内的所述内周壁，所述一个或多个紧固件构造成触发所述基座的容座的内周壁与所述塔架之间的摩擦负载。
技术方案9. 根据技术方案8所述的塔架基座组件，其中，所述塔架基座组件还包括一个或多个应力分布环，所述应力分布环布置在所述塔架的内表面上且经由所述一个或多个紧固件以及一个或多个螺母固定到其。
技术方案10. 根据技术方案1所述的塔架基座组件，其中，所述塔架基座组件还包括在所述基座的容座的内周壁和所述塔架的接口处的填充材料。
技术方案11. 根据技术方案10所述的塔架基座组件，其中，所述接口还包括光滑接触表面、一个或多个结构化表面和/或增强接头中的至少一种。
技术方案12. 根据技术方案1所述的塔架基座组件，其中，所述塔架包括在其下端处的至少一个凸缘，所述凸缘固定到所述容座的底表面。
技术方案13. 根据技术方案12所述的塔架基座组件，其中，所述塔架基座组件还包括在所述容座的底表面和所述塔架的凸缘的接口处的填充材料。
技术方案14. 根据技术方案1所述的塔架基座组件，其中，所述塔架是风力涡轮塔架。
技术方案15. 一种塔架基座组件，包括
基座，所述基座包括基部区段和延伸所述基部区段的顶表面的突出部，所述基座的突出部限定外周壁；以及
塔架，所述塔架固定到所述基部区段和所述突出部的外周壁，使得所述突出部在所述塔架的内部内延伸，所述塔架从所述基座沿纵向方向延伸。
技术方案16. 一种用于将塔架连接到基座的方法，所述方法包括：
提供基座，所述基座具有基部区段和在所述基部区段顶上的容座，所述基座的容座限定底表面和内周壁；
将所述塔架放置在所述基座的容座内，使得所述塔架从所述基座沿纵向方向延伸；
在所述基座的容座的内周壁和所述塔架的接口处提供填充材料；以及
将一个或多个紧固件通过所述容座的一个或多个径向延伸的通孔放置，以将所述塔架固定在所述容座内，所述一个或多个紧固件构造成触发所述基座的容座的内周壁与所述塔架之间的摩擦负载。
技术方案17. 根据技术方案16所述的方法，其中，所述方法还包括形成钢筋混凝土的所述基座的容座和基部区段。
技术方案18. 根据技术方案17所述的方法，其中，所述方法还包括将一个或多个锚固螺栓纵向地通过所述基座的基部区段和容座固定，以便对所述钢筋混凝土预加应力。
技术方案19. 根据技术方案16所述的方法，其中，所述方法还包括将所述容座的钢筋混凝土经由一个或多个圆形增强部件来后张紧。
技术方案20. 根据技术方案16所述的方法，其中，所述方法还包括将一个或多个应力分布环经由所述一个或多个紧固件以及一个或多个螺母来固定到所述塔架的内表面。
参照以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。结合在该说明书中且构成该说明书的一部分的附图示出本发明的实施例，且连同描述一起用来解释本发明的原理。
附图说明
针对本领域普通技术人员的本发明的完整且开放(enabling)的公开内容(包括其最佳模式)在参照附图的说明书中阐述，在附图中：
图1示出根据本公开内容的风力涡轮的一个实施例的透视图；
图2示出根据本公开内容的用于风力涡轮的塔架基座组件的一个实施例的前视图；
图3示出图2的塔架基座组件的一部分的详细视图；
图4A示出图2的塔架基座组件的基座的容座的内周壁和塔架的接口的一个实施例的详细视图，其特别地示出具有光滑表面的接口；
图4B示出图2的塔架基座组件的基座的容座的内周壁和塔架的接口的一个实施例的详细视图，其特别地示出具有结构化表面的接口；
图4C示出图2的塔架基座组件的基座的容座的内周壁和塔架的接口的一个实施例的详细视图，其特别地示出具有增强接头的接口；以及
图5示出根据本公开内容的用于风力涡轮的塔架基座组件的另一实施例的前视图；
图6示出根据本公开内容的用于将塔架连接到基座的方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
现在将详细地参照本发明的实施例，其一个或多个示例在图中示出。每个示例提供作为本发明的解释，不是本发明的限制。实际上，对本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中作出各种修改和变化。例如，示出或描述为一个实施例的部分的特征可供另一实施例使用，以产生更进一步的实施例。因此，意图的是，本发明覆盖如落入所附权利要求书和其等同物的范围内的此类修改和变化。
参照图，图1示出根据本公开内容的风力涡轮10的一个实施例的透视图。如示出的，风力涡轮10大体上包括从支承表面14延伸的塔架12、安装在塔架12上的机舱16，以及联接到机舱16的转子18。更特别地，如示出的，塔架12经由塔架基座组件固定到支承表面14，这在本文中更详细地描述。转子18包括可旋转毂20以及联接到毂20且从毂20向外延伸的至少一个转子叶片22。例如，在示出的实施例中，转子18包括三个转子叶片22。然而，在备选实施例中，转子18可包括多于或少于三个转子叶片22。每个转子叶片22可围绕毂20间隔，以便于旋转转子18，以使动能能够从风转换成可用的机械能，且随后转换成电能。例如，毂20可旋转地联接到定位在机舱16内的发电机(未示出)，以允许产生电能。
现在参照图2，示出根据本公开内容的用于风力涡轮10的塔架基座组件100的一个实施例的详细前视图。如示出的，塔架基座组件100包括基座102，基座102具有基部区段104和在基部区段104顶上的容座106。在特定实施例中，基部区段104和容座106可由钢筋混凝土构成。钢筋混凝土可经由一个或多个锚固螺栓114来预加应力，该锚固螺栓114沿纵向方向24延伸通过基座102的基部区段104和容座106。在进一步的实施例中，如示出的，容座106的钢筋混凝土也可经由一个或多个圆形增强部件116来后张紧(特别是如果容座106由预制构件组装)。
另外，如示出的，锚固螺栓114可通过螺母115固定到锚固件125。典型地，锚固螺栓114固定到锚固环125，且连同增强件一起放置在基座102的模板内。然后，将混凝土倒入模板中且形成基座102。锚固螺栓114具有足够的长度，使得它们从锚固环125延伸到基座102的上表面且从中突出。
此外，图2中示出的容座106具有圆环形的形式。然而，应理解的是，容座106可具有任何其它期望的形式，且容座106的外形可就塔架12的截面来调整。此外，如示出的，基座102的容座106限定底表面108和内周壁110。另外，如示出的，塔架基座组件100还包括塔架12，塔架12固定到基座102的容座106内的内周壁110。更特别地，塔架12可限定由厚度30分离的外表面26和内表面28，使得塔架可容易地固定到容座106的内周壁110，例如通过厚度30。因此，如示出的，塔架12从基座102沿纵向方向24(图1)延伸。
仍参照图2，在某些实施例中，基部区段104和容座106可为在接头112处固定在一起的单独构件。在此类实施例中，如果容座106不在原位制造，可在原位基座102与预制容座106之间形成接头112。另外，在某些实施例中，预制容座106可包括一个或多个起动杆，其用于将预制容座106连接到基座本体102。在备选实施例中，基部区段104和容座106都可在原位形成，使得基部区段104和容座106彼此整体结合且除去接头112。
现在参照图3，示出图2的塔架基座组件100的一部分的详细视图。如示出的，容座106还可包括一个或多个径向延伸的通孔118。在此类实施例中，塔架基座组件100还可包括一个或多个紧固件120(例如，诸如高强度螺栓)，其布置成通过径向延伸的通孔118，以便将塔架12固定到基座102的容座106内的内周壁110。因而，后张紧的紧固件120构造成触发基座102的容座106的内周壁110与塔架12之间的摩擦负载。
更特别地，在某些实施例中，塔架基座组件100可包括在基座102的容座106的内周壁110和塔架12的接口128处的填充材料126。例如，在一个实施例中，填充材料可为灌浆材料。参照图4A、图4B和图4C，示出接口128的各种实施例。例如，如图4A中示出的，接口128可包括填充材料126和容座106的内周壁110与塔架12之间的光滑或毛坯接触表面130。备选地，如图4B中示出的，接口128可包括填充材料126和容座106的内周壁110与塔架12之间的一个或多个结构化表面132。例如，如示出的，结构化表面132可包括粗糙表面、带凹槽的表面、带有突出部或肋的表面，或类似物。因此，此类特征构造成有助于触发容座106的内周壁110与塔架12之间的摩擦负载。在又一实施例中，如图4C中示出的，接口128可包括在容座106的内周壁110与塔架12之间的增强接头134。例如，如示出的，增强接头134可包括一个或多个第一增强部件136(例如，焊接的带头螺栓)，其从塔架壁延伸且延伸到填充材料126中。另外，如示出的，容座106还可包括一个或多个第二增强部件138(例如，增强箍筋)，其延伸到填充材料126中，使得第一增强部件136和第二增强部件138在填充材料126内交织以产生增强接头134。在又一实施例中，填充材料126的顶部与塔架壁之间的接头可密封，例如经由密封剂144，以防止水进入到接头。
往回参照图3，塔架基座组件100还可包括一个或多个应力分布环122，其布置在塔架12的内表面26上且经由紧固件120以及一个或多个螺母124固定到其。另外，如示出的，塔架12还可包括在其下端32处的凸缘140，诸如L形凸缘或T形凸缘。因而，凸缘140可使用各种连接器件来固定到容座106的底表面108。例如，在一个实施例中，塔架12的凸缘140可栓接到容座106的底表面108。备选地，塔架12的凸缘140可结合到容座106的底表面108，例如使用粘合剂。另外，特别地如图3中示出的，塔架基座组件100还可包括在容座106的底表面108和塔架12的凸缘140的接口142处的填充材料126(诸如灌浆)。
现在参照图5，示出根据本公开内容的用于风力涡轮10的塔架基座组件100的另一实施例的详细前视图。如示出的，塔架基座组件100包括基座102，基座102具有基部区段104和从基部区段104的顶表面突出的突出部206。此外，如示出的，突出部206限定外周壁210。在此类实施例中，塔架12固定到基部区段104和突出部206的外周壁210，而不是接纳于容座106内，使得突出部206在塔架12的内部内延伸。在此类实施例中，紧固件120构造成触发基座102的突出部206的外周壁210与塔架12之间的摩擦负载。在又一实施例中，周壁可安装在塔架壁的两侧上以构造容座。
现在参照图6，示出根据本公开内容的用于将塔架连接到基座的方法300的一个实施例的流程图。更特别地，本公开内容描述一种经由触发塔架壳与基座的混凝土之间的剪切负载来将塔架连接到基座的方法。因此，本公开内容的方法300允许在没有常规T形凸缘(其将具有比壳本身更大的直径)的情况下将钢管塔架连接到混凝土基座。如本文中论述的，这通过触发作为基座的部分的竖直混凝土容座的灌浆接头与塔架壳之间的摩擦力来实现。
大体上，本文中将参照图1-3的塔架基座组件100来描述方法300。然而，应了解的是，所公开的方法300可用具有任何其它合适构造的塔架基座组件来实施。另外，虽然图5出于说明和论述的目的来描绘以特定顺序执行的步骤，本文中论述的方法不限于任何特定的顺序或布置。使用本文中提供的公开内容，本领域技术人员将了解，本文中公开的方法的各种步骤可在不脱离本公开内容的范围的情况下以各种方式省略、重排、组合和/或改变。
如(302)处示出的，方法300可包括提供基座102，基座102具有基部区段104和在基部区段104顶上的容座106。如(304)处示出的，方法300可包括将塔架12放置在基座102的容座106内，使得塔架12从基座102沿纵向方向24延伸。典型地，将塔架12放置在容座106内借助于移动式起重机来完成。如(306)处示出的，方法300可包括在基座102的容座106的内周壁110和塔架12的接口128处提供填充材料126。如(308)处示出的，方法300可包括将紧固件120通过容座106的径向延伸的通孔118放置，以将塔架12固定在容座106内。因而，紧固件118构造成触发基座102的容座106的内壁110与塔架12之间的摩擦负载。
该书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可申请专利的范围由权利要求书限定，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构元件，或如果它们包括带有与权利要求书的字面语言非实质差异的等同结构元件，此类其它示例意在处于权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种塔架基座组件，包括：
基座，所述基座包括基部区段和凹入所述基部区段的顶表面内的容座，所述基座的容座限定底表面和内周壁；以及
塔架，所述塔架定位在所述容座内的所述底表面顶上，所述塔架固定到所述基座的容座的内周壁，所述塔架从所述基座沿纵向方向延伸。
2.根据权利要求1所述的塔架基座组件，其特征在于，所述基部区段和所述容座彼此整体结合。
3.根据权利要求1所述的塔架基座组件，其特征在于，所述基部区段和所述容座是在接头处固定在一起的单独构件，所述容座是预制构件。
4.根据权利要求1所述的塔架基座组件，其特征在于，所述基部区段和所述容座由钢筋混凝土构成。
5.根据权利要求4所述的塔架基座组件，其特征在于，所述钢筋混凝土经由沿所述纵向方向延伸通过所述基座的基部区段和容座的一个或多个锚固螺栓来预加应力。
6.根据权利要求4所述的塔架基座组件，其特征在于，所述容座的钢筋混凝土经由一个或多个圆形增强部件来后张紧。
7.根据权利要求1所述的塔架基座组件，其特征在于，所述容座包括一个或多个径向延伸的通孔。
8.根据权利要求7所述的塔架基座组件，其特征在于，所述塔架基座组件还包括一个或多个紧固件，所述紧固件布置成通过所述一个或多个径向延伸的通孔，以将所述塔架固定到所述容座和所述基部区段内的所述内周壁，所述一个或多个紧固件构造成触发所述基座的容座的内周壁与所述塔架之间的摩擦负载。
9.根据权利要求8所述的塔架基座组件，其特征在于，所述塔架基座组件还包括一个或多个应力分布环，所述应力分布环布置在所述塔架的内表面上且经由所述一个或多个紧固件以及一个或多个螺母固定到其。
10.根据权利要求1所述的塔架基座组件，其特征在于，所述塔架基座组件还包括在所述基座的容座的内周壁和所述塔架的接口处的填充材料。
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