CN112739908B - 包括第一和第二构件及连接件的组件及组装该组件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及组件，包括：第一构件和第二构件，其中；第二构件具有叉形横截面，其具有主体和两个大体上平行的壁，每个壁包括至少一个通孔；第一构件被布置在第二构件的两个具有通孔的壁之间；其中第一构件的所述通孔和第二构件的通孔限定通道；并且进一步包括连接件，其能够轴向插入所述通道到达末端位置，并能够相对于所述通道连续径向膨胀，以将第一构件和第二构件彼此连接；并且，其中连接件在其膨胀状态下将第一构件推靠在第二构件的主体上，以限定第一构件与第二构件之间的预张紧连接。本发明还涉及组装第一构件和第二构件的方法。

Description

包括第一和第二构件及连接件的组件及组装该组件的方法
技术领域
本发明涉及一种组件，该组件包括第一构件和第二构件以及用于将第一构件和第二构件相对于彼此连接的连接件。
本发明还涉及一种组装第一构件和第二构件的这种组件的方法，每个构件包括至少一个通孔。
本发明特别地适用于海上应用，例如用于将风力涡轮机连接到单桩(monopile)、将风力涡轮机连接到过渡件、将过渡件连接到单桩、以及用在单桩或风力涡轮机的构件之间、以及夹套连接。
背景技术
根据在海上的现有技术应用，这种组件的构件设置有法兰，这些法兰使用大尺寸的螺栓来连接。目前，M72螺栓用于将风力涡轮机塔架连接到单桩或过渡件。在第一步中，用8.000Nm将这些螺栓电动拧紧。在第二步中，用液压工具将预加载增加到22.000Nm。螺栓本身很重，并且拧紧螺栓的工具也很重，而且很难操作。
看起来，经过一段时间的静置后，螺栓上的实际预加载很难预测和控制，并且可能会有很大变化。虽然还不是很清楚哪些因素影响螺栓的扭矩-张力关系，但可以得出结论，使用“恒定扭矩”方法安装螺栓并不能获得令人满意的结果。用于螺栓连接的张紧系统存在类似的问题。必须定期检查和调整螺栓上的预加载，周期性地需要大量的维护工作。
此外，螺栓均围绕法兰的圆周布置，在相邻螺栓之间仅留下非常有限的间隙。使用法兰和螺栓的连接不足以扩展来满足日益增长的来自更大的风力涡轮机的需求，以及风力涡轮机安装在海洋更大深度的需求。
申请人的国际专利申请WO 2018/139929 A1提出了一种组件，该组件相对于使用由螺栓连接的法兰的连接得以改进。这种改进的现有技术组件包括：
第一区段和第二区段，每个区段包括纵向轴线；
固定器，其被构造为固定第一区段和第二区段；
其中第一区段和第二区段中的至少一个包括主体，该主体被构造为通过固定器接合；并且
其中固定器包括支座和可径向移位的致动件。
致动件可相对于包括致动件的区段的纵向轴线径向移位。这允许致动件本身体现为夹具的一部分。在致动件的径向移位期间，致动件的倾斜表面接合第一区段的经过特殊加工的表面，并逐渐增加连接第一区段和第二区段的夹紧力。尽管WO 2018/139929 A1的组件相对于使用由螺栓连接的法兰的上述现有技术连接已经提供了显著的改进，但是申请人现在提出了更进一步的改进。由于夹紧作用，致动件的径向移位需要很大的力。此外，需要具有特殊设计的接触表面的区段。
美国专利申请US 2008/080946 A1涉及一种用于建造风力涡轮机结构塔架的膨胀销系统，并且被认为是最接近的现有技术。其就本发明的术语而言公开了第一构件和第二构件，其中第二构件具有叉形横截面，具有主体和两个大体上平行的壁，每个壁包括至少一个通孔，其中第一构件被布置在第二构件的两个具有通孔的壁之间，并且其中第一构件的所述通孔和第二构件的通孔对准以限定通道。膨胀销可以被解释为连接件，其可轴向插入所述通道到达末端位置，并可相对于所述通道连续径向膨胀，以将第一构件和第二构件相对于彼此连接。当膨胀销系统被插入到通道中时，这引起第一构件的通孔和第二构件的通孔对准。
美国专利US 4,684,280公开了一种构型，其与US 2008/080946 A1有一些类似。就本发明的术语而言，其公开了第一构件和第二构件，其中第二构件具有叉形横截面，具有主体和两个大体上平行的壁，每个壁包括至少一个通孔，其中第一构件被布置在第二构件的两个具有通孔的壁之间，并且其中第一构件的所述通孔和第二构件的通孔对准以限定通道。U形夹式衬套可以被理解为连接件，该连接件可轴向插入所述通道到达末端位置，并可相对于所述通道连续径向膨胀。这个U形夹式衬套在其径向膨胀时将其本身夹紧在叉形第二构件的一个壁的通孔中，而且此外在轴向方向上将第一构件压靠在叉形第二构件的另一个壁上。
欧洲专利出版文件EP 2187506 A1公开了位于风电涡轮机的发电机的定子的圆柱形壳体的节段之间的多个可调节的锁定设备。这些可调节的锁定设备被构造成在周向上将这些节段压在一起，并将这些节段锁定在给定位置。EP 2187506 A1的设备没有公开：具有叉形横截面的第二构件，其具有主体和两个大体上平行的壁，每个壁包括至少一个通孔，其中第一构件被布置在第二构件的两个具有通孔的壁之间。
美国专利US 1,120,409的膨胀螺栓、EP 3171040 A1中公开的锚固螺栓以及公开了用类似于插入工具的针将铆钉插入小刀中的方法的美国专利US 1,109,094被认为是另外的现有技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种相对于现有技术得到改进的组件，且其中以上提到的问题中的至少一个问题得以避免。
所述目的通过根据本发明的组件来实现。
作为第一构件与第二构件之间的预张紧连接的结果，通过连接件的任何负载波动都显著减小，从而引起与非预张紧连接相比非常低的疲劳损伤水平。
美国专利申请US 2008/080946 A1没有公开：连接件在其膨胀状态下将第一构件推靠在第二构件的主体上，以限定第一构件与第二构件之间的预张紧连接。毕竟，可以被看作第一构件的阳法兰端被布置在连接件的阴端的两个法兰之间，所述阳法兰端的自由端部被设置在离连接件一定距离处。从孔的对准的角度来看，如由US 2008/080946 A1的膨胀销获得的，阳法兰端(即第一构件)具有自由端部是完全有意义的。然而，从获得第一构件与第二构件之间的连接的最佳预张紧的角度来看，理想的对准是不期望的。
相对于WO 2018/139929(A1)的组件，使用者可以在第一步骤中将连接件插入到通道中到达末端位置，随后是所述连接件相对于所述通道连续径向膨胀的进一步步骤，从而将第一构件和第二构件相对于彼此连接。以这种方式，使用者可以用非常有限的麻烦或力将连接件准确且容易地放置在通道中。只有当连接件被放置在其期望的末端位置时，它才在通道中膨胀以将第一构件和第二构件相对于彼此连接。根据本发明的连接件的使用还使得具有与可径向移位的致动件的倾斜部对应的倾斜部的特殊加工的接触表面变得多余。
相对于螺栓连接的法兰的在先的现有技术，大型(例如M72)螺栓是多余的。此外，主体可以比包括容纳螺栓的通孔的法兰体积更小。结果是，根据本发明的组件需要的材料更少，因此更紧凑和更轻，并且也更简洁。虽然厚零件需要锻造，但较小的零件也可以轧制，从而可能允许用可替代的且更有吸引力的制造方法来形成构件。此外，根据本发明的组件是可扩展的，从而提供了在构件的轴向方向上布置多个连接件的机会。
相对于螺栓连接的法兰，所提出的组件的另一个优点是不存在这些法兰，这些法兰可能会在力在使用锤击工具将组件推进到地面中期间行进的路径之外提供很大的质量。常规法兰的质量可能导致法兰颈部弯曲。目前，当用穿过的冲击锤安装时，这些弯曲应力导致这些法兰的焊接部的寿命明显缩短。
相对于螺栓连接的法兰，所提出的组件的又另一个优点是，它可以应用于连接吃水线(waterline)下的构件。一方面，可以使用有限长度的纵向构件，从而允许较小型的船将它们运输到所期望的海上构造的位置。
将螺栓连接的法兰的螺栓连续拧紧(这些螺栓通常在多个步骤中拧紧，如上所述)非常耗时且费力。与具有螺栓连接的法兰的连接相比，所提出的组件劳动强度更小且耗时更少。
根据优选实施例，连接件在其膨胀状态下推靠在第二构件的通孔的背离该第二构件的主体指向的面上，以限定第一构件与第二构件之间的预张紧连接。
根据另一个优选实施例，在连接件的膨胀状态下(其中第一构件与第二构件之间的连接是预张紧的)，第一构件的通孔相对于第二构件中的通孔偏移布置。如上所述，第一构件的所述通孔和第二构件的通孔限定通道，这意味着所述通孔以它们“大体上”对准的方式定位。然而，优选的偏移可以确保第一构件的通孔相对于第二构件的通孔总是保持轻微的不对准。这是有利的，因为偏移(即在通道中轻微的不对准)确保了第一构件与第二构件之间的连接可以被最佳地预张紧。毕竟，连接件被构造成在通道中膨胀，其中连接件将第一构件推靠在第二构件的主体上。为了最佳地将第一构件推向第二构件的主体，连接件的朝向主体指向的一侧不与第二构件的平行壁中的通孔的内壁接触是有益的。以这种方式，连接件的朝向主体指向的一侧可以将其压缩力完全传递给第一构件，该第一构件被压向并抵靠第二构件的主体，以获得期望的预张紧。
根据优选实施例，连接件包括：
紧缩状态，其中连接件具有可自由插入和退出通道的尺寸；和
连接状态，其中连接件在通道中膨胀，以将第一构件和第二构件相对于彼此连接。
在紧缩状态下，连接件与通道的内壁之间的游隙允许连接件容易地插入到通道中。然后，高轴向夹紧力可以由连接件提供，这具有使组件不易受到负载变化影响的优点。当相比于螺栓连接的接头如何承受直接负载时，这最好理解。充分预张紧的螺栓在未拧紧或松动的螺栓可能会在短时间内失效的应用中可以继续使用。螺栓只“感觉到”所施加的负载的一小部分。
此外，本发明还涉及一种组装第一构件和第二构件的方法，每个构件包括至少一个通孔，所述方法包括以下步骤：
定位第一构件和第二构件的通孔以限定通道；
将连接件插入到通道中到达末端位置；
使所述连接件相对于所述通道连续径向膨胀，从而将第一构件和第二构件相对于彼此连接；以及
膨胀的连接件将第一构件推靠在第二构件的主体上，以限定第一构件与第二构件之间的预张紧连接。
在优选实施例中，上述方法步骤之前是通过提升所述第一构件和所述第二构件中的至少一个构件来定位该至少一个构件的步骤，其中提升设备接合所述相应的第一构件或第二构件的通孔中的至少一个通孔。由于连接件可以是仅在组装期间插入到通道中的单独的单元，因此在第一构件和第二构件的提升期间，可以有效地使用第一构件和第二构件中的通孔。
在所述方法的另一个优选实施例中，将长形构件(优选为杆)布置成穿过通孔中的至少一个通孔，以将相应的第一构件或第二构件连接到提升设备。
附图说明
在如下的描述中，参考附图进一步阐述了本发明的优选实施例，其中：
图1是由单桩支撑的海上风力涡轮机塔架的示意图；
图2是根据现有技术的法兰连接的横截面图；
图3是根据本发明的第一实施例的组件的透视图；
图4是图3所示的组件的横截面透视图；
图5是根据第一实施例的夹具的透视图；
图6是图5的夹具的详细的横截面图；
图7是图5的夹具的分解透视图；
图8-11示出了组装根据第一实施例的组件的连续步骤的横截面图；
图12是风力涡轮机的单桩内的透视图；
图13是根据本发明的第二实施例的组件的横截面图；
图14是根据本发明的第三实施例的组件的横截面图；
图15是根据本发明的第四实施例的组件的横截面图；以及
图16是根据本发明的第五实施例的组件的横截面图。
具体实施方式
在图1中示出了可以应用根据本发明的组件的包括多个连接部C的海上构造的示例。海上风力涡轮机塔架1由支撑基座结构2支撑，该支撑基座结构2在图1中体现为具有过渡件4的单桩3。本领域技术人员应理解，存在用于可替代的支撑基座结构2的类似的连接部，例如夹套(未示出)。
连接部C可以应用于单桩3的单独的构件8之间、单桩3与过渡件4之间、过渡件4与涡轮机塔架1之间、涡轮机塔架1的构件9之间以及转子叶片6与转子的毂之间。
在使用期间，风力涡轮机5被定向为使得转子叶片6由可用的风力最佳地驱动。转子叶片6驱动机舱7中的发电机(未示出)，其中发电机产生电力。风力涡轮机5在构造中的任何连接部C上产生交变负载，并且根据风向，连接部C的特定部分必须吸收大部分负载。
根据现有技术(图2)，被构造为连接第一构件11和第二构件12的组件通常包括法兰13、14。这些法兰13、14设置有对准的通孔15、16。然后，螺栓17和螺母40组件穿过对准的通孔15、16布置，并用于将法兰13、14彼此夹紧。如已经描述的，目前，M72螺栓17用于将风力涡轮机塔架1连接到单桩3或过渡件4。螺栓17本身很重，并且用于拧紧螺栓17的工具也很重，并且难以操作。此外，必须定期检查和调整螺栓17上的预加载，周期性地需要大量的维护工作。
为了适应通孔15、16并在两个法兰13、14之间产生有效的预加载，法兰13、14需要在二者的轴向方向上相对较厚。为了防止在将很大的拉伸负载施加在焊接到法兰14的钢壁上时使法兰变成实际的杠杆，法兰还需要(在径向方向上)宽。
根据本发明的组件包括第一构件18和第二构件19，每个构件包括至少一个通孔20-22。通孔20-22可以直接被布置在第一构件18和第二构件19中，因此如图2所示的法兰13、14是多余的。这具有若干优点，其中之一是节省材料。第二构件19由基本也存在于图2的法兰13、14中的单个法兰中的材料量制成。然而，图2中的第一法兰13所需的材料被完全节省。此外，由于不存在法兰13、14，在力通过组件的行进线之外的重量更小。此外，防止了劳动密集型和高成本的焊接操作。
构件19的底部处的锥角和构件18的顶部处的锥角允许任一构件18或19中的一定量的椭圆度通过将构件19推入到构件18中在重力作用下被强制变回圆形(round shape)。
在所示实施例中，第一构件18包括一个通孔20，并且第二构件包括两个通孔21、22。在组件中，第一构件18和第二构件19的通孔20-22一起限定通道23。连接件24可轴向插入所述通道23中到达末端位置，并可相对于所述通道23连续径向膨胀，以将第一构件18和第二构件19相对于彼此连接。
连接件24包括紧缩状态(如图9和图10所示)和连接状态(如图4和11所示)，在紧缩状态中，连接件24具有可自由插入和退出通道23的尺寸，在连接状态中，连接件在通道23中膨胀以将第一构件18和第二构件19相对于彼此连接。
本段的描述涉及图11所示的取向，但是技术人员将理解，相同的原理也可以应用于其他取向，例如相对于图11横向或颠倒。在图11所示的连接状态下，连接件24在其下侧与形成在第二构件19的相应通孔21、22的下侧处的面41接触。连接件24的上侧接触布置在第一构件18中的通孔20的上侧处的面42。在连接件24的膨胀状态下，连接件24推动第二构件19的面41远离第一构件18的面42。因此，第二构件19相对于第一构件18被向下推动，并且在由第一构件18的上侧限定的面43与由第二构件19限定的面44之间形成夹紧接触。因此，通过使连接件24膨胀，可以在第一构件18与第二构件19之间形成预张紧连接。在图8中可以最好地看到面41、42、43、44。通过具有足够的预紧力，通过连接件24的负载波动显著减少，从而实现非常低的疲劳水平。
连接件24包括至少一个膨胀块25、至少一个楔形件26和致动件27，该致动件27被构造为使楔形件26相对于膨胀块25移位。楔形件26具有面向至少一个膨胀块25的倾斜表面28。
优选地，连接件24包括至少一个被布置在两个膨胀块25之间的楔形件26，并且更优选地，连接件24包括两个楔形件26。在所示实施例中，两个楔形件26被布置在两个膨胀块25之间。两个楔形件26对称布置，其倾斜表面28的倾斜部远离彼此指向。
致动件27可以是接合在楔形件26的螺纹凹部30中的螺栓29。可选地，垫圈38可以被放置在螺栓29的头部与楔形件26之间。通过转动螺栓29，楔形件26可以在对应于螺栓29的螺纹的距离上被拉到一起。当使用两个楔形件26时，位移在两个楔形件26上被分配。螺纹可以被解释为第一传动，并且在两个楔形件上的分配可以被解释为第二传动。经由倾斜表面28(其可被解释为第三传动)，连接件24膨胀，即，当楔形件26朝向彼此移动时，膨胀块25相对于彼此被向外挤压。膨胀块25中的一个膨胀块与第二构件19的面41接合，即图11所示的下膨胀块25。另一个膨胀块25，即图11所示的上膨胀块25，与第一构件18的面42接合。以这种方式，如果膨胀块25相对于彼此被向外挤压，则可以形成第一构件18与第二构件19之间的上述预张紧连接。
所述楔形件26的倾斜表面28可以包括具有相对于所述楔形件26的移位方向小于15°、优选小于10°、更优选小于8°、并且最优选等于或小于6°的角度的倾斜部。该移位方向与螺栓29的纵向方向一致。通过提供具有相对平坦的角度的倾斜部，轴向夹紧力Fc在其分解后仅产生非常有限的径向力分量。径向力分量的相对小的值通常小于楔形件26与夹紧块25之间的接触表面处的摩擦力，从而在连接状态下引起楔形件26与夹紧块25之间的自锁接触。结果是，即使形成用于最初使楔形件26移位的致动件27的螺栓29被松开或者甚至被取出，楔形件26也保持到位。尽管优选的是螺栓29保持拧紧，但是这种自锁方面防止了螺栓29可能在使用过程中经历应力波动。以这种方式，提供了一种可靠且防失效的组件。
膨胀块25具有表面31，该表面31的至少一部分32是与楔形件26的接触表面，该接触表面具有与所述楔形件26的倾斜表面28相对应的取向。当接触表面的取向和倾斜表面28的取向大体相等时，获得了可靠的匹配界面。
如果只有表面31的一部分32是接触表面，则接触表面可以在楔形件26的位移范围内保持恒定。如果图5-7中右侧所示的楔形件26向内移动，则一旦其前缘39超过部分32的边缘40，接触表面就不会进一步增大。
从图3和图12中可以最好地看到，第一构件18和第二构件19是重叠的管状构件，并且通孔20-22相对于管状构件径向对准，以限定径向延伸的通道23。第一构件18和第二构件19具有各自的纵向轴线33、34，纵向轴线33、34至少平行，并且优选重合(图3)。在图2所示的现有技术的情况中，螺母40必须用工具才能触及。然而，根据本发明，可以提供气密平台37，而不阻止接近第一构件18与第二构件19之间的连接。相反，正是这个气密平台37可以为使用者提供舒适的支撑，以便容易地将连接件24放置在相应的通道23中。
如果根据所示的优选实施例，第二构件19具有叉形横截面，其具有主体35和两个大体上平行的壁36，每个壁包括至少一个通孔，则可以获得对称的力传递。在该实施例中，第一构件18被布置在第二构件19的两个具有通孔21、22的壁36之间，并且第一构件18的所述通孔20和第二构件19的通孔21、22被定位成限定通道23。图11中的箭头表示夹紧力Fc是如何对称分布的。
优选地，通道23具有在所述第一构件18和所述第二构件19中的至少一个的纵向方向上延伸的长形横截面。如果多个通道23和连接件24沿着第一构件18和第二构件19的圆周布置，则相对于具有圆形形状的通道，这种长形横截面形状在连续的通道23之间提供相对大量的材料。
在本发明的第二实施例中，楔形件26’仅在相对于所述楔形件26’的移位方向的一侧(即图13中的上侧)上倾斜。每个楔形件26’的另一侧，即图13中的下侧，大体上平行于所述楔形件26’的移位方向。膨胀块25’具有两个大体上平行的侧面，这允许它在组件的楔形件26’和其它膨胀块25之前被放置。因此，膨胀块25’更有利于拆卸。
在图14中示出了本发明的第三实施例，其中应用了单个楔形件26。
在图15中示出了本发明的第四实施例。该实施例将根据图13的实施例的单个楔形件26与根据图13的实施例的具有两个大体上平行的侧面的膨胀块25’相结合。
在实施例(未示出)中，夹紧块25可以由柔性构件连接，该柔性构件围成夹紧块25之间的空间，楔形件26被布置在该空间中。在这样的封闭空间中，可以添加润滑剂。
根据图16所示的本发明的第五实施例，第二构件19体现为组件，而不是单件元件。叉形横截面由主体35和两个大体上平行的壁36的组合限定。壁36部分地沿着该主体35的相对的侧面延伸并连接到这些相对的侧面。壁36可以由多个板45限定。板45可以包括通孔46，以允许销47穿过所述板45并穿过第二构件19的主体35中的对应通孔48。在所示实施例中，螺栓49和垫圈50用于将限定侧壁36的板45夹紧到主体35。优选地，螺栓49被布置在管状的第一构件18和第二构件19的内侧上，以允许容易接近。在主体35与布置在其相对的侧面的板45之间存在适度的预紧力。然而，在拧紧连接件24时，主负载传递路径是通过经由板45施加的拉伸力，该拉伸力被转换成销47中的剪切力。连接件24、第二构件19的内侧面和外侧面上的两个板45以及销47都形成预紧力负载传递路径的一部分。因此，当在连接部处施加外部负载时，这些部件感受到非常低的负载波动。在优选实施例中，每个连接件24与内板45和一个外板45相关联。第五实施例的夹紧动作类似于其他实施例。
相对于包括单件叉形横截面的第二构件19，根据第五实施例的组件具有若干优点和缺点。
第五实施例的缺点是由多个单独的板45形成的开放式结构。这可能将第五实施例的主要用途限制在所谓的大气条件(in-air conditions)下，其中构造不连续暴露于盐雾，在所谓的溅射区中将连续暴露于盐雾。如果在海上应用中使用，第五实施例优选地应用在远高于溅射区之上，即远高于海平面之上。然而，如果在多个单独的板45之间使用密封，该第五实施例也可以在溅射区或甚至在其下方使用。各个板45也可以被设计成使得这些板在与相邻的板的界面处彼此重叠，从而包括密封该界面并防止水和/或空气渗透的重叠部。
另一方面，第五实施例也包括许多重要的优点。
首先，其不需要制造实心环，制造实心环通常需要锻造工艺，在所需的尺寸下，该锻造工艺只能由有限数量的高度专业化的公司应用。根据第五实施例的板45和销47可以容易地由大多数金属加工厂生产，从而允许连接部的主要零件由大量公司生产。
其次，一旦锻造实心环，则在其中形成凹槽是费时的，并且导致在加工步骤中大量的钢被去除。然而，生产板45具有这样的益处，即在板45之间不需要去除任何材料，需要加工以去除凹槽的实心锻造的情况需要去除材料。
第三，大型锻造环又重又大，导致物流挑战和成本。板45和销47易于运输，并且因为它们可以由大量和范围更广的公司制造，如果本地金属加工厂生产这些零件，则运输可以被最小化。
第四，锻造和加工的环需要焊接到第二构件19，从而可能使所述第二构件19的面44变形。这种变形可能导致所谓的波纹，并且可能对连接部的结构完整性产生负面影响，这是因为需要使用由连接件24施加的预应力来封闭产生的间隙。
最后，如果多个板45提供额外的功能，例如对准功能，则获得提高的灵活性。
在所示实施例中，第一构件18和第二构件19是海上构造的构件，更具体地说是海上风力涡轮机构造1的构件。第一构件18和第二构件19中的每一个可以是单桩3的直立构件。然而，明确提到的是，本发明不限于海上使用。尤其是如上所述的第五实施例特别适用于在陆上风力涡轮机应用中使用。在陆上，可以通过公路运输的管材的有限直径、为捕获更强的风而不断增加的塔架高度以及不断增大的风力涡轮机额定功率的组合导致管材之间的连接暴露在非常高的负载水平下。这些负载水平甚至可能超过通常的L形法兰负载水平。与常规的L形法兰连接相比，法兰与管材之间不存在两个焊接部，并且不存在昂贵的法兰本身，使得本发明(尤其是第五实施例)即使在较低的负载水平下也提供一种解决方案。
可替代地，第一构件18和第二构件19中的一个可以是风力涡轮机5的转子叶片6，而第一构件18和第二构件19中的另一个可以被布置在毂上，并且例如所述第一构件18或第二构件19可以被布置在附接到毂的变桨轴承(未示出)上。这种变桨轴承在本领域中是已知的，并且包括滚珠轴承或滚柱轴承。轴承和叶片之间的连接可以经由轴承的内滚道或外滚道来建立，如同可以在两滚道轴承上的情况。图1示出了这种连接部C，以及类似组件可以用作连接部C的许多其他地方。
根据本发明的组装第一构件18和第二构件19的方法，每个构件包括至少一个通孔20-22，该方法包括以下步骤：
定位第一构件18和第二构件19的通孔20-22，以限定通道23(从图8到图9的步骤)；
将连接件24插入到通道23中到达末端位置(从图9至图10的步骤)；以及
使所述连接件24相对于所述通道23连续径向膨胀，从而将第一构件18和第二构件19相对于彼此连接(从图10到图11的步骤)。
尽管未示出，但是在组装方法之前可以是通过提升所述第一构件18和所述第二构件19中的至少一个构件来定位该至少一个构件的步骤，其中提升设备(未示出)接合所述相应的第一构件18或第二构件19的通孔20-22中的至少一个通孔。可以将长形构件(优选为杆)布置成穿过通孔20-22中的至少一个通孔，以将相应的第一构件18或第二构件19连接到提升设备。
相同的通孔20-22也可以用于与安装工具接合。
尽管上述实施例示出了本发明的优选实施例，但是上述实施例仅旨在说明本发明，而不以任何方式限制本发明的范围。图1示出了海上风力涡轮机塔架构造，但是根据本发明的组件不限于海上使用，也不单独限于风力涡轮机应用。
注意，在所示实施例的描述中，下构件被表示为第一构件18，而上构件被表示为第二构件19。技术人员将理解，在本发明的范围内，下构件可被解释为第二构件19，并且上构件可被解释为第一构件18。
应当理解，在所附权利要求中提到的特征后面跟随有附图标记的情况下，包括这些标记仅仅是为了增强权利要求的可理解性，而绝不是对权利要求范围的限制。因此，本发明的范围仅由以下权利要求限定。
本申请还提供了以下方面：
1)一种组件，包括：
第一构件和第二构件，其中；
所述第二构件具有叉形横截面，具有主体和两个大体上平行的壁，每个壁包括至少一个通孔；
所述第一构件被布置在所述第二构件的具有所述通孔的两个壁之间；
其中所述第一构件的所述通孔和所述第二构件的所述通孔限定通道；并且
还包括连接件，所述连接件能够轴向插入所述通道到达末端位置，并能够相对于所述通道连续径向膨胀，以将所述第一构件和所述第二构件相对于彼此连接，
其中，所述连接件在其膨胀状态下将所述第一构件推靠在所述第二构件的所述主体上，以限定所述第一构件与所述第二构件之间的预张紧连接。
2)根据1)所述的组件，其中所述连接件在其膨胀状态下推靠在所述第二构件的所述通孔的背离所述第二构件的所述主体指向的面上，以限定所述第一构件与所述第二构件之间的所述预张紧连接。
3)根据1)或2)所述的组件，其中在所述连接件的所述膨胀状态下，其中所述第一构件与所述第二构件之间的连接被预张紧，所述第一构件的所述通孔相对于所述第二构件中的所述通孔偏移布置。
4)根据前述任一项所述的组件，其中所述连接件包括：
紧缩状态，其中所述连接件具有能够自由插入和退出所述通道的尺寸；和
连接状态，其中所述连接件在所述通道中膨胀，以将所述第一构件和所述第二构件相对于彼此连接。
5)根据前述任一项所述的组件，其中所述连接件包括：
至少一个膨胀块；
至少一个楔形件，其具有面向所述至少一个膨胀块的倾斜表面；和
致动件，其被构造为使所述楔形件相对于所述膨胀块移位。
6)根据5)所述的组件，其中所述连接件包括至少一个被布置在两个膨胀块之间的楔形件。
7)根据5)或6)所述的组件，其中所述连接件包括两个楔形件。
8)根据7)所述的组件，其中所述两个楔形件被布置在两个膨胀块之间。
9)根据7)或8)所述的组件，其中所述两个楔形件对称布置，其倾斜部相对于彼此远离指向。
10)根据5)-9)中任一项所述的组件，其中所述致动件是接合在所述楔形件的螺纹凹部中的螺栓。
11)根据5)-10)中任一项所述的组件，其中所述楔形件的所述倾斜表面包括具有相对于所述楔形件的移位方向小于15°、优选小于10°、更优选小于8°、并且最优选等于或小于6°的角度的倾斜部。
12)根据5)-11)中任一项所述的组件，其中所述膨胀块具有表面，所述膨胀块的所述表面的至少一部分是与所述楔形件的接触表面，所述接触表面具有与所述楔形件的所述倾斜表面相对应的取向。
13)根据前述任一项所述的组件，其中所述第一构件和所述第二构件是重叠的管状构件，并且所述通孔相对于所述管状构件径向对准，以限定径向延伸的所述通道。
14)根据13)所述的组件，其中所述第一构件和所述第二构件具有至少平行且优选重合的纵向轴线。
15)根据前述任一项所述的组件，其中所述通道具有在所述第一构件和所述第二构件中的至少一个的纵向方向上延伸的长形横截面。
16)根据前述任一项所述的组件，其中多个通道和连接件沿着所述第一构件和所述第二构件的圆周布置。
17)根据前述任一项所述的组件，其中所述第一构件和所述第二构件是海上构造的构件，更优选地是海上风力涡轮机构造的构件。
18)根据前述任一项所述的组件，其中所述第一构件和所述第二构件中的每一个是单桩的直立构件。
19)根据1)-16)中任一项所述的组件，其中所述第一构件和所述第二构件中的一个是风力涡轮机的转子叶片。
20)根据19)所述的组件，其中所述第一构件和所述第二构件中的另一个被布置在毂上。
21)根据前述任一项所述的组件，其中所述第二构件包括所述主体和所述两个大体上平行的壁的组件。
22)一种组装第一构件和第二构件的方法，每个构件包括至少一个通孔，所述方法包括以下步骤：
定位所述第一构件的所述通孔和所述第二构件的所述通孔以限定通道；
将连接件插入到所述通道中到达末端位置；以及
使所述连接件相对于所述通道连续径向膨胀，从而将所述第一构件和所述第二构件相对于彼此连接，
其中以下步骤：
膨胀的连接件将所述第一构件推靠在所述第二构件的主体上，以限定所述第一构件与所述第二构件之间的预张紧连接。
23)根据22)所述的方法，在所述方法之前是通过提升所述第一构件和所述第二构件中的至少一个构件来定位所述至少一个构件的步骤，其中提升设备接合相应的所述第一构件或所述第二构件的所述通孔中的至少一个通孔。
24)根据23)所述的方法，其中将长形构件，优选是杆，布置成穿过所述通孔中的至少一个通孔，以将相应的第一构件或第二构件连接到所述提升设备。
25)根据22)-24)中任一项所述的方法，其中形成根据1)-21)中任一项所述的组件。

Claims (34)

1.一种组件，包括：
第一构件和第二构件，其中；
所述第二构件具有叉形横截面，具有主体，所述主体被布置在两个大体上平行的壁之间，每个壁包括至少一个通孔；
所述第一构件被布置在所述第二构件的具有所述通孔的两个大体上平行的壁之间；
其中所述第一构件的所述通孔和所述第二构件的所述通孔限定通道；并且
还包括连接件，所述连接件能够轴向插入所述通道到达末端位置，并能够相对于所述通道连续径向膨胀，以将所述第一构件和所述第二构件相对于彼此连接，
其特征在于，
所述连接件在其膨胀状态下在相对于所述通道的径向方向上将所述第一构件推靠在所述第二构件的所述主体的面上，以限定夹紧接触，并且从而在相对于所述通道的所述径向方向上限定所述第一构件的面与所述第二构件的所述主体的所述面之间的预张紧连接。
2.根据权利要求1所述的组件，其中所述连接件在其膨胀状态下推靠在所述第二构件的所述通孔的背离所述第二构件的所述主体指向的面上，以限定所述第一构件与所述第二构件之间的所述预张紧连接。
3.根据权利要求1所述的组件，其中在所述连接件的所述膨胀状态下，其中所述第一构件与所述第二构件之间的连接被预张紧，所述第一构件的所述通孔相对于所述第二构件中的所述通孔偏移布置。
4.根据权利要求2所述的组件，其中在所述连接件的所述膨胀状态下，其中所述第一构件与所述第二构件之间的连接被预张紧，所述第一构件的所述通孔相对于所述第二构件中的所述通孔偏移布置。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的组件，其中所述连接件包括：
紧缩状态，其中所述连接件具有能够自由插入和退出所述通道的尺寸；和
连接状态，其中所述连接件在所述通道中膨胀，以将所述第一构件和所述第二构件相对于彼此连接。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的组件，其中所述连接件包括：
至少一个膨胀块；
至少一个楔形件，其具有面向所述至少一个膨胀块的倾斜表面；和
致动件，其被构造为使所述楔形件相对于所述膨胀块移位。
7.根据权利要求6所述的组件，其中所述连接件包括至少一个被布置在两个膨胀块之间的楔形件。
8.根据权利要求6所述的组件，其中所述连接件包括两个楔形件。
9.根据权利要求7所述的组件，其中所述连接件包括两个楔形件。
10.根据权利要求8或9所述的组件，其中所述两个楔形件被布置在两个膨胀块之间。
11.根据权利要求8或9所述的组件，其中所述两个楔形件对称布置，其倾斜部相对于彼此远离指向。
12.根据权利要求10所述的组件，其中所述两个楔形件对称布置，其倾斜部相对于彼此远离指向。
13.根据权利要求7-9和12中任一项所述的组件，其中所述致动件是接合在所述楔形件的螺纹凹部中的螺栓。
14.根据权利要求7-9和12中任一项所述的组件，其中所述楔形件的所述倾斜表面包括具有相对于所述楔形件的移位方向小于15°的角度的倾斜部。
15.根据权利要求14所述的组件，其中所述楔形件的所述倾斜表面包括具有相对于所述楔形件的移位方向小于10°的角度的倾斜部。
16.根据权利要求14所述的组件，其中所述楔形件的所述倾斜表面包括具有相对于所述楔形件的移位方向小于8°的角度的倾斜部。
17.根据权利要求14所述的组件，其中所述楔形件的所述倾斜表面包括具有相对于所述楔形件的移位方向等于或小于6°的角度的倾斜部。
18.根据权利要求7-9、12和15-17中任一项所述的组件，其中所述膨胀块具有表面，所述膨胀块的所述表面的至少一部分是与所述楔形件的接触表面，所述接触表面具有与所述楔形件的所述倾斜表面相对应的取向。
19.根据权利要求1-4、7-9、12和15-17中任一项所述的组件，其中所述第一构件和所述第二构件是重叠的管状构件，并且所述通孔相对于所述管状构件径向对准，以限定径向延伸的所述通道。
20.根据权利要求19所述的组件，其中所述第一构件和所述第二构件具有至少平行的纵向轴线。
21.根据权利要求20所述的组件，其中所述第一构件和所述第二构件具有重合的纵向轴线。
22.根据权利要求1-4、7-9、12、15-17和20-21中任一项所述的组件，其中所述通道具有在所述第一构件和所述第二构件中的至少一个的纵向方向上延伸的长形横截面。
23.根据权利要求1-4、7-9、12、15-17和20-21中任一项所述的组件，其中多个通道和连接件沿着所述第一构件和所述第二构件的圆周布置。
24.根据权利要求1-4、7-9、12、15-17和20-21中任一项所述的组件，其中所述第一构件和所述第二构件是海上构造的构件。
25.根据权利要求24所述的组件，其中所述第一构件和所述第二构件是海上风力涡轮机构造的构件。
26.根据权利要求1-4、7-9、12、15-17、20-21和25中任一项所述的组件，其中所述第一构件和所述第二构件中的每一个是单桩的直立构件。
27.根据权利要求1-4、7-9、12、15-17和20-21中任一项所述的组件，其中所述第一构件和所述第二构件中的一个是风力涡轮机的转子叶片。
28.根据权利要求27所述的组件，其中所述第一构件和所述第二构件中的另一个被布置在毂上。
29.根据权利要求1-4、7-9、12、15-17、20-21、25和28中任一项所述的组件，其中所述第二构件包括所述主体和所述两个大体上平行的壁的组件。
30.一种组装第一构件和第二构件的方法，每个构件包括至少一个通孔，其中所述第二构件具有叉形横截面，具有主体，所述主体被布置在两个大体上平行的壁之间，每个壁包括至少一个通孔，所述方法包括以下步骤：
将所述第一构件布置在所述第二构件的两个大体上平行的壁之间；
定位所述第一构件的所述通孔和所述第二构件的所述通孔以限定通道；
将连接件插入到所述通道中到达末端位置；以及
使所述连接件相对于所述通道连续径向膨胀，从而将所述第一构件和所述第二构件相对于彼此连接，
其特征在于以下步骤：
膨胀的连接件在相对于所述通道的径向方向上将所述第一构件推靠在所述第二构件的所述主体的面上，以限定夹紧接触，并且从而在相对于所述通道的径向方向上限定所述第一构件的面与所述第二构件的所述主体的所述面之间的预张紧连接。
31.根据权利要求30所述的方法，在所述方法之前是通过提升所述第一构件和所述第二构件中的至少一个构件来定位所述至少一个构件的步骤，其中提升设备接合相应的所述第一构件或所述第二构件的所述通孔中的至少一个通孔。
32.根据权利要求31所述的方法，其中将长形构件布置成穿过所述通孔中的至少一个通孔，以将相应的第一构件或第二构件连接到所述提升设备。
33.根据权利要求32所述的方法，其中所述长形构件是杆。
34.根据权利要求30-33中任一项所述的方法，其中形成根据权利要求1-29中任一项所述的组件。
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