CN114174209A - 具有吊机连接元件的风力涡轮机塔架和具有塔架凸缘连接元件的吊机 - Google Patents

Abstract

一种吊机(2)，包括底座部分(4)、可移动地连接到底座部分的两个臂(6，8)和可移动地连接到底座部分的起重吊杆(22)，所述起重吊杆设置有起重绳索(32)和起重构件(30)，例如起重钩，用于提升负载，其中，两个臂和底座部分组合包括至少三个塔架凸缘连接元件(10)，所述塔架凸缘连接元件被布置成可拆卸地连接到风力涡轮机塔架节段的凸缘上的相配合的吊机连接元件，其中，每个臂包括塔架凸缘连接元件中的一个塔架凸缘连接元件，并且其中，在吊机的正常操作位置时，任意两个塔架凸缘连接元件之间的竖直距离小于1m、小于50cm或小于25cm。这样，提供了一种吊机，该吊机可以连接到位于塔架节段的上部部分处的凸缘。

Description

具有吊机连接元件的风力涡轮机塔架和具有塔架凸缘连接元 件的吊机

技术领域

本发明涉及一种具有吊机连接元件的风力涡轮机塔架和一种用于连接到风力涡轮机塔架上的吊机连接元件的吊机。本发明还涉及一种用吊机组装风力涡轮机塔架的方法。

应注意，术语“风力涡轮机塔架”应理解为用于风力涡轮机的塔架。这可以指最终完成的塔架或正处于组装过程中的塔架。例如，根据现行规范，锚定在地面上的单个塔架节段被认为是正在施工的风力涡轮机塔架。权利要求中使用的术语“风力涡轮机塔架”应涵盖这种部分组装好的风力涡轮机塔架。

本说明书还公开了涉及新型自升式吊机和具有新型力矩补偿机构的吊机的独立发明。

背景技术

通常，在进行风力涡轮机塔架的维护和/或施工时或在进行先前已安装的风力涡轮机的维护时，在维护/施工现场架设吊机。吊机需要具有大于风力涡轮机塔架高度的竖直延伸部，以便能够将部件提升到风力涡轮机塔架的顶部。随着风力涡轮机和风力涡轮机塔架的尺寸不断增大，吊机需要越来越大。这在将吊机运输到维护/施工现场和设立起吊机时都是一个问题。尤其是在近海位置，架设这样大型的吊机并为其提供牢固的地基是非常困难的。

代替在塔架旁边建立起吊机，还已知将较小的吊机吊起到风力涡轮机塔架的顶部以帮助维护和维修。这样，代替在风力涡轮机塔架旁边架设大型吊机，而是可以将风力涡轮机塔架本身作为吊机的主结构。WO2014/071949和WO2011/050812中公开了这样的吊机的示例。可以用不同的方式将这样的吊机连接到风力涡轮机塔架上。在前述两份文件中，吊机连接到位于风力涡轮机的机舱内的固定装置上。

在其他情况下，可以用滑轮组将吊机吊起到风力涡轮机塔架的顶部，然后通过缠绕在塔架上的带子或臂夹到塔架本身上。为了能够支撑吊机在起重操作期间所受到的力矩，需要多个带子或臂，这些臂在塔架上分开一定竖直距离。当形成带子或臂时，重要的是带子或臂在夹紧到塔架上和使用吊机时不会损坏塔架结构。

还已知通过沿着风力涡轮机塔架的一侧向上延伸的轨道系统连接吊机。在WO2017/055598中公开了这种系统。在这种情况下，吊机也可以用于组装塔架本身，并在建立塔架时在塔架上“爬升”。

从另一种类型的塔架(非风力涡轮机)中已知在每个塔架节段的侧表面上为每个塔架节段提供多个竖直分开的支架。然后可以通过吊机上的多个竖直间隔的臂将吊机连接到这些支架上。参见US 2,720,694。

然而，现有技术解决方案都存在各种缺点。一些系统相对复杂。其他系统需要大型吊机结构。其他系统需要现有的塔架和与塔架的顶部的连接，以便能够将吊机吊到位。其他系统需要连接到塔架节段的表面的复杂支架。

发明内容

因此，本发明的第一方面是提供一种风力涡轮机塔架和吊机，其中吊机可以以简单的方式连接到风力涡轮机塔架。

本发明的第二方面是提供一种风力涡轮机塔架和一种吊机，其中吊机是自升式的，使得吊机可以将自身吊起到风力涡轮机塔架的顶部。

本发明的第三方面是提供一种风力涡轮机塔架和吊机，其中吊机可以在风力涡轮机塔架的组装过程中使用。

这些方面中的至少一些方面通过一种风力涡轮机塔架解决，该风力涡轮机塔架包括第一塔架节段，所述第一塔架节段具有布置在第一塔架节段的上端的上凸缘，所述上凸缘包括一个或多个水平延伸超出第一塔架节段的主体的外表面的凸缘部分，所述一个或多个凸缘部分共同包括至少三个吊机连接元件，所述至少三个吊机连接元件中的任意两个吊机连接元件之间的竖直距离小于1m，所述至少三个吊机连接元件中的每一个吊机连接元件被布置成使得吊机上的相配合的塔架凸缘连接元件能够可拆卸地连接到所述吊机连接元件，并且围绕第一塔架节段的圆周间隔开。这样，吊机可以连接到凸缘本身。这与现有技术解决方案形成对比，在现有技术解决方案中，吊机需要捆扎或连接到塔架节段的外表面，这会对塔架节段造成损坏。此外，大多数塔架节已经具有布置在塔架节段的上部部分的凸缘，用于与下一个塔架节段和/或风力涡轮机的机舱建立螺栓连接。因此，需要对现有凸缘进行相对较小的改变，或者可以向现有凸缘添加简单的额外凸缘，以便能够设置吊机连接元件。

出于本说明书的目的，术语“吊机连接元件”应理解为被布置成与另一元件建立安全、牢固且可拆卸连接的元件。这与风力涡轮机塔架节段上的现有凸缘形成对比，现有凸缘可能具有可以进行连接的区域，但没有专门布置的连接元件。吊机连接元件应该能够提供与吊机的可拆卸连接，该连接是牢固的并且能够支撑由吊机提供的负载。

在一个实施例中，至少三个吊机连接元件被布置成使得连接到所述至少三个吊机连接元件的吊机能够安全地支撑布置在距塔架节段中心至少6m水平距离处的至少10吨、至少20吨、至少30吨或至少60吨的负载。

在一个实施例中，至少三个吊机连接元件被布置成使得第一组两个连接元件之间的向量A的水平分量具有至少200cm的长度，并且第二组两个连接元件之间的向量B的水平分量具有至少200cm的长度。

在一个实施例中，凸缘和至少三个吊机连接元件被设计成使得第一组两个连接元件能够安全地支撑所述两个连接元件之一周围的至少1,750,000Nm的力矩，并且第二组两个连接元件能够支撑所述两个连接元件之一周围的至少1,750,000Nm的力矩。这等于距两个支撑件之间共享的吊机的底座6m处的60吨负载。在另一个实施例中，力矩应是至少3.500.000Nm。

根据本说明书，“安全支撑”应理解为可以将力矩施加到连接元件上，而不会引起凸缘/吊机/塔架节段过度变形并且没有对凸缘/吊机造成任何损坏的风险。具有机械工程经验的工程师将能够轻松定义“安全支撑”对于特定结构的意义的限制。

在一个实施例中，所述至少三个吊机连接元件中的一个吊机连接元件布置在穿过所述三个吊机连接元件中的另一个吊机连接元件和第一塔架节段的中心轴线的竖直平面P的一侧，并且所述三个吊机连接元件中的另一个吊机连接元件布置在竖直平面P的另一侧。

在一个实施例中，所述至少三个吊机连接元件中的任意三个吊机连接元件之间的竖直距离小于50cm或小于25cm。在一个实施例中，所述至少三个吊机连接元件布置在基本同一水平面上。在一个实施例中，所述至少三个吊机连接元件中的任意三个吊机连接元件之间的竖直距离小于50cm或小于25cm。在一实施例中，所述至少三个吊机连接元件中的任意三个吊机连接元件中的最上面的吊机连接元件与所述至少三个吊机连接元件中的任意三个吊机连接元件中的最下面的吊机连接元件之间的竖直距离小于50cm或小于25cm。

在一个实施例中，凸缘包括四个吊机连接元件，并且第一吊机连接元件与第二吊机连接元件之间的向量A具有至少200cm的长度并且第三吊机连接元件与第四吊机连接元件之间的向量B具有至少200cm的长度。在一实施例中，向量A的水平分量的长度与向量B的水平分量的长度相同。

在一个实施例中，第一吊机连接元件和第二吊机连接元件布置在穿过第一塔架节段的中心轴线的竖直平面P的第一侧，并且第三吊机连接元件和第四吊机连接元件布置在竖直平面的另一侧。

在一个实施例中，风力涡轮机塔架还包括布置在第一塔架节段的顶部上的第二塔架节段，第二塔架节段具有上凸缘，该上凸缘包括一个或多个凸缘部分，凸缘部分水平地延伸超出第一塔架节段的主体的外表面，所述一个或多个凸缘部分共同包括至少三个吊机连接元件，所述至少三个吊机连接元件中的任意两个吊机连接元件之间的竖直距离小于1m，所述至少三个吊机连接元件中的每一个吊机连接元件被布置成使得吊机上的相配合的塔架凸缘连接元件能够可拆卸地连接到所述吊机连接元件，并且围绕第一塔架节段的圆周间隔开。这样，吊机能够连接到第一塔架节段的凸缘和/或第二塔架节段的凸缘。

在一个实施例中，第二塔架节段的上凸缘的至少三个吊机连接元件被布置成使得连接到所述至少三个吊机连接元件的吊机能够安全地支撑布置在距塔架节段中心至少6m水平距离处的至少10吨、至少20吨、至少40吨或至少60吨的负载。

在一个实施例中，第二塔架节段的吊机连接元件被布置成使得第一组两个吊机连接元件之间的向量C的水平分量具有至少200cm的长度并且第二组两个吊机连接元件之间的向量D的水平分量具有至少200cm的长度，并且向量A和向量B之间的角度大于向量C和向量D之间的角度。这样，吊机能够连接到具有相同连接元件的第一凸缘或第二凸缘，即使塔架节段的直径可能不同。在一个实施例中，向量A与向量C的长度相同并且向量B与向量D的长度相同。在一个实施例中，第二塔架节段的主体在第二塔架节段的上凸缘的位置处的外径小于第一塔架节段的主体在第一塔架节段的上凸缘的位置处的外径。

在一个实施例中，第二塔架节段的所述至少三个吊机连接元件中的任意两个吊机连接元件之间的竖直距离小于50cm或小于25cm。在一个实施例中，第二塔架节段的所述至少三个吊机连接元件布置在基本同一水平面上。在一个实施例中，第二塔架节段的所述至少三个吊机连接元件中的任意三个吊机连接元件之间的竖直距离小于50cm或小于25cm。在一个实施例中，第二塔架节段的所述至少三个吊机连接元件中的任意三个吊机连接元件中的最上面的吊机连接元件与第二塔架节段的所述至少三个吊机连接元件的任意三个吊机连接元件中的最下面的吊机连接元件之间的竖直距离小于50cm或小于25cm。

本发明还涉及一种吊机，该吊机包括底座部分、可移位地连接到底座部分的两个臂以及可移位地连接到底座部分的起重吊杆，所述起重吊杆设置有起重绳索和起重构件，例如起重钩，用于提升负载，其特征在于，两个臂和底座部分组合包括至少三个塔架凸缘连接元件，塔架凸缘连接元件被布置成可拆卸地连接到风力涡轮机塔架节段的凸缘上的相配合的吊机连接元件，每个臂包括塔架凸缘连接元件中的一个塔架凸缘连接元件，并且在吊机的正常操作位置时，任意两个塔架凸缘连接元件之间的竖直距离小于1m、小于50cm或小于25cm。这样，吊机可以直接连接到塔架节段的凸缘，并且大部分负载可以由凸缘支撑。这与现有技术的吊机形成对比，现有技术的吊机需要连接在塔架节段的主体上分开较大的竖直距离的多个点处。

根据当前说明书，术语“塔架凸缘连接元件”应被理解为被布置为与塔架凸缘建立安全、可靠和可拆卸连接的元件。塔架凸缘连接元件应该能够适用于以下描述的方法中，其中吊机从不同的塔架凸缘重复连接和拆卸。因此，塔架凸缘连接元件应适于频繁拆卸和重新连接。

根据当前的规范，术语“可移位地”应理解为包括不同类型的运动路径。在说明书和附图中，吊机的臂被示出为可枢转地连接到吊机的底座部分。然而，在本发明的范围内，臂也可以以可枢转之外的其他方式可移位地连接到底座部分。在一个实施例中，臂可枢转地连接到底座部分。在一个实施例中，臂可直线移位地连接到底座部分。在一个实施例中，臂的位移路径可以具有直线分量和旋转分量。这对于起重吊杆也一样。起重吊杆可以采用本领域已知的不同形式并且以不同方式连接到底座部分。

在一个实施例中，底座部分、臂和塔架凸缘连接元件被布置成使得在起重构件放置在距所述至少三个塔架凸缘连接元件中的至少一个塔架凸缘连接元件至少6m的水平距离处时，起重构件能够安全提升至少10吨、至少20吨、至少30吨或至少60吨的负载。

在一个实施例中，塔架凸缘连接元件被布置成使得第一组两个塔架凸缘连接元件之间的向量E具有至少200cm的长度并且第二组两个塔架凸缘连接元件之间的向量F具有长度至少200cm的长度。在一个实施例中，上述向量的水平分量的长度是至少200cm。

在一个实施例中，底座部分、两个臂和塔架凸缘连接元件被布置成使得吊机能够安全地支撑塔架凸缘连接元件之一周围的至少1.750.000Nm的力矩。在一个实施例中，臂可枢转地连接到底座部分。在一个实施例中，臂被布置为围绕竖直轴线枢转。在一个实施例中，当吊机连接到塔架节段上时，臂被布置成布置在穿过塔架节段的中心轴线的竖直平面P的两侧。在一个实施例中，所述三个塔架凸缘连接元件在吊机的正常操作位置时布置在基本同一平面上。

在一个实施例中，吊机包括四个塔架凸缘连接元件，并且两个臂中的每一个臂包括两个塔架凸缘连接元件。在一个实施例中，当吊机连接到塔架节段上，第一臂上的两个塔架凸缘连接元件和第二臂上的两个塔架凸缘连接元件布置在穿过塔架节段的中心轴线的竖直平面的相反侧。

在一个实施例中，吊机包括四个塔架凸缘连接元件和四个臂，每个臂包括四个塔架凸缘连接元件中的一个塔架凸缘连接元件。

在一个实施例中，至少三个塔架凸缘连接元件中的任意三个塔架凸缘连接元件之间的竖直距离小于50cm或小于25cm。

在一个实施例中，至少三个塔架凸缘连接元件布置在基本同一水平面上。

在一个实施例中，吊机还包括绳索与滑轮系统，该绳索与滑轮系统包括起重绳索和起重构件。

在一个实施例中，起重绳索连接到远离吊机的绞车。根据本说明书，短语“远离吊机”应理解为与吊机分开，使得当吊机在塔架上向上或向下移动时，绞车不会移动相同的量。在典型情况下，吊机将连接到风力涡轮机塔架，使得吊机可以沿风力涡轮机塔架上下移动，而绞车将位于吊机所连接的风力涡轮机塔架的基部附近。在一个实施例中，吊机与绞车之间的唯一连接是绳索。

在一个实施例中，绳索与滑轮系统包括下滑轮组和上滑轮组，下滑轮组包括滑轮，上滑轮组比下滑轮组包括至少多一个滑轮，上滑轮组包括起重构件，并且下滑轮组包括适于与起重构件建立可拆卸连接的第一连接元件以及适于当吊机连接到塔架节段时与布置在风力涡轮机塔架的塔架节段上的吊机起吊连接元件建立可拆卸连接的第二连接元件。

在一个实施例中，第二连接元件强度足够大以安全地支撑吊机的重量。在一个实施例中，上滑轮组和下滑轮组被布置为在起重吊杆的上部部分与底座部分的下部部分之间竖直地移动。在一个实施例中，吊机还包括固定在吊机的底座部分的下滑轮和固定在起重吊杆的上部部分的上滑轮，所述下滑轮布置在下滑轮组下方，并且所述上滑轮布置在上滑轮组上方，所述起重绳索从绞车向上通过，绕过下滑轮组，向下到达下滑轮，向上到达上滑轮，并且向下到达上滑轮组。

在一个实施例中，吊机还包括力矩补偿机构，力矩补偿机构包括至少300cm长并且以水平分量从吊机延伸出的力矩补偿臂，所述力矩补偿臂的端部通过绳索连接到远离吊机的绞车。通过使用这样的力矩补偿臂，可以通过这个力矩补偿臂来补偿起重吊杆施加到底座部分上的力矩。这样，可以减少塔架节段上的力矩负载。

在一个实施例中，臂可绕水平轴线枢转。这样，通过使臂绕水平轴线枢转以调节力矩补偿臂延伸部的水平分量，可以调节由线连接提供给吊机的力矩。在一个实施例中，力矩补偿臂的水平分量为至少100cm、至少200cm或至少300cm。在一个实施例中，臂可绕竖直轴线枢转。在一个实施例中，连接到臂的绳索是绳索与滑轮系统的起重绳索并且连接到吊机的主起吊绞车。

在一个实施例中，力矩补偿臂连接到起重吊杆。在一个实施例中，力矩补偿臂被布置成以与吊机的起重吊杆的枢转运动成逆关系绕竖直轴线枢转。

在一个实施例中，起重吊杆的长度使得起重构件的最高位置与塔架凸缘连接元件之间的竖直距离大于5m、大于10m或大于20m。在一个实施例中，所述竖直距离大于塔架节段的高度。这样，吊机可以用于组装塔架本身，但将后续的塔架节段提升到前一个塔架节段的顶部上。

本发明还涉及一种组装件，该组装件包括根据本文公开的实施例中的任一个实施例的风力涡轮机塔架、根据本文公开的实施例中的任一个实施例的吊机、以及位于风力涡轮机塔架的基部附近的绞车，所述绞车包括绳索，该绳索连接到吊机的绳索与滑轮系统的绳索。

应该注意的是，力矩补偿臂的特征可以作为分案申请的基础，并且可以支持其他类型的吊机，例如连接到风力涡轮机塔架上相隔竖直距离的多个点的吊机。这样，与本发明相关的潜在权利要求可以沿着吊机的路线来表述，吊机包括底座部分、连接到底座部分的塔架连接部分和可移位地连接到底座部分的起重吊杆，所述起重吊杆设置有起重绳索和起重构件，例如起重钩，用于提升负载，其中，塔架连接部分被布置成可拆卸地连接到风力涡轮机塔架节段上的相配合的吊机连接部分，并且其中，吊机还包括力矩补偿机构，该力矩补偿机构包括力矩补偿臂，该力矩补偿臂至少300cm长并且以水平分量从吊机伸出的，所述力矩补偿臂的端部通过绳索连接到远离吊机的绞车。如对于本领域技术人员而言应该是显而易见的，本文中公开的其他实施例的特征也可以与本发明结合。

还应注意的是，如上讨论的绳索与滑轮系统的特征与起重吊杆的高度的特征的组合可以组合形成分案申请的基础，该分案申请将涵盖除当前要求保护的吊机以外的其他类型的吊机。示例权利要求可以是吊机，该吊机包括底座部分、连接到底座部分的塔架连接部分和可移位地连接到底座部分的起重吊杆，所述起重吊杆设置有起重绳索和起重构件，例如起重钩，用于提升负载，其中，塔架连接部分被布置成可拆卸地连接到风力涡轮机塔架节段上的相配合的吊机连接部分，并且其中，吊机还包括绳索与滑轮系统，该绳索与滑轮系统包括起重绳索和起重构件，并且其中，绳索与滑轮系统包括下滑轮组和上滑轮组，下滑轮组包括滑轮，上滑轮组比下滑轮组包括至少多一个滑轮，上滑轮组包括起重构件，并且下滑轮组包括适于与起重构件建立可拆卸连接的第一连接元件以及适于当吊机连接到塔架节段时与布置在风力涡轮机塔架的塔架节段上的吊机起吊连接元件建立可拆卸连接的第二连接元件。

应强调的是，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises/comprising/comprised of)”用于指定所陈述的特征、整数、步骤或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、部件或其群组。例如，在与吊机相关的权利要求中，声明了吊机包括两个臂。这应该理解为吊机具有至少两个臂，并且具有三个臂、四个臂等的吊机也将包括在权利要求的范围内。作为另一个示例，在其中一项权利要求中声明了每个臂包括一个塔架凸缘连接元件。这还应理解为每个臂包括至少一个塔架凸缘连接元件。如此，还涵盖具有带两个或更多个塔架凸缘连接元件的臂的吊机。

附图说明

图1a和图1b分别示出了使用根据本发明的吊机和塔架的塔架建立过程中的第一步骤的侧视图和立体图。

图2a和图2b分别示出了使用根据本发明的吊机和塔架的塔架建立过程中的第二步骤的侧视图和立体图。

图3a和图3b分别示出了使用根据本发明的吊机和塔架的塔架建立过程中的第三步骤的侧视图和立体图。

图4a和图4b分别示出了使用根据本发明的吊机和塔架的塔架建立过程中的第一步骤的侧视图和立体图。

图5a和图5b分别示出了使用根据本发明的吊机和塔架的塔架建立过程中的第五步骤的侧视图和立体图。

图6a和图6b分别示出了使用根据本发明的吊机和塔架的塔架建立过程中的第六步骤的侧视图和立体图。

图7a和图7b分别示出了使用根据本发明的吊机和塔架的塔架建立过程中的第一步骤的侧视图和立体图。

图8a和图8b分别示出了使用根据本发明的吊机和塔架的塔架建立过程中的第八步骤的侧视图和立体图。

图9a和图9b分别示出了使用根据本发明的吊机和塔架的塔架建立过程中的第九步骤的侧视图和立体图。

图10a和图10b分别示出了使用根据本发明的吊机和塔架的塔架建立过程中的第十步骤的侧视图和立体图。

图11a和图11b分别示出了使用根据本发明的吊机和塔架的塔架建立过程中的第十一步骤的前视图和前视立体图。

图12a和图12b分别示出了使用根据本发明的吊机和塔架的塔架建立过程中的替代性第十一步骤的前视图和前视立体图。

图13a和图13b分别示出了图12a和图12b中所示的替代性第十一步骤的后视图和后视立体图。

图14a和图14b示出了分别位于塔架的上节段和下节段的替代性安装凸缘装置的示意图。

图15a和图15b示意性地示出了绳索与滑轮系统的两个位置。

在下文中，将参考附图所示的实施例更详细地描述本发明。应当强调的是，所示实施例仅用于示例目的，而不应该用于限制本发明的范围。

具体实施方式

图1a至图11b示出了用于组装风力涡轮机塔架、将机舱放置在塔架的顶部上并将叶片安装到机舱上的方法的十一个步骤。这些图中使用的方法利用新型吊机和具有新型凸缘的塔架节段来实现组装方法。

下面结合方法步骤对吊机和凸缘的功能进行描述，以更好地说明其功能。

在图1a和图1b中，以本领域已知的方式在支撑表面(未示出)上架设底部塔架节段1。底部塔架节段通常用螺栓固定到如本领域已知的基础元件(未示出)。

一旦架设底部塔架节段，吊机2连接到底部塔架节段1。吊机包括底座部分4和可枢转地连接到底座部分的两个臂6、8。两个臂被布置成绕竖直轴线枢转，使得这些臂可以如图1a和图1b所示枢转成与塔架节段连接或如图5a和图5b所示远离塔架节段枢转。

在本实施例中，这些臂均包括与塔架节段上的吊机连接元件12接合的两个塔架凸缘连接元件10。在这个实施例中，吊机连接元件12被布置为从塔架节段的外表面向外延伸的凸缘，并且塔架凸缘连接元件10被布置为臂中与塔架凸缘12接合的狭槽。销13插入吊机臂的上表面中的孔14中以与塔架节段上的吊机连接元件凸缘12中的对应孔16接合。应当注意，这是吊机连接元件和塔架凸缘连接元件的一个实施例并且其被相当示意性地示出。本领域技术人员应该清楚，塔架节段上的吊机连接元件和吊机上的塔架连接元件可以用许多不同的方式形成。此外，可以想象具有液压或电动锁定机构的自动解决方案。

在这个实施例中，底部塔架节段1具有两组吊机连接元件12。第一组位于底部塔架节段的中部18附近，第二组位于底部塔架节段的上端20。在第一步骤中，吊机连接到第一组吊机连接元件上，使得吊机不必被提升那么高。吊机可以通过卡车运输到现场，然后通过单独的吊机或从卡车上提升自身。由于本领域技术人员可以提供合适的方式将吊机从卡车上移至最下方的吊机连接元件，因此未示出这个过程。

图中所示的吊机连接元件12被布置为从塔架节段的外表面向外延伸的钢凸缘。在凸缘被布置在塔架节段的上部部分的情况下，凸缘可以是用于将两个塔架节段用螺栓连接在一起的螺栓凸缘的组成部分。这样的螺栓凸缘已经集成到塔架节段的端部中，并且可以通过使螺栓凸缘向外延伸超过塔架节段的外表面来提供吊机连接凸缘。

吊机的底座部分4和臂6、8被布置成使得当两个臂都连接到塔架节段1的吊机连接元件12时，底座部分可以以安全的方式吸收吊机连接元件周围的大力矩，而不发生不期望的偏转。因此，吊机的整个负载可以由那些臂和底座部分支撑。术语“大力矩”应与吊机尺寸和吊机设计的最大起重量有关。能够提升较大塔架节段的较大吊机将必须具有强度更大的臂并且需要在塔架节段上设置强度更大的吊机连接元件。提升较小塔架节段的较小吊机可以被制成为具有强度更小的臂，并且可以在塔架节段上设置强度更小的吊机连接元件。本领域技术人员将能够确定必要的强度和尺寸以确保这种吊机类型的安全操作。

吊机还包括连接到底座部分4的起重吊杆22。起重吊杆被布置为能够在与底座部分的连接处关于水平轴线倾斜并且还能够绕穿过底座部分的竖直轴线枢转。吊机倾斜与枢转机构的细节没有详细示出。一般而言，吊机的细节被示意性地示出以说明本发明的新颖构思。然而，可以在此应用中使用的合适的起重吊杆在本领域中是已知的。实际实施方式可能与图中所示的不同。然而，本领域技术人员可以基于他或她的起重吊杆的公知常识来提供实施解决方案所需的细节。

吊机还包括绳索与滑轮系统，绳索与滑轮系统包括起重绳索和多个滑轮。绳索与滑轮系统有两个目的。第一目的是充当起重绳索，用于通过起重钩30用吊机提升负载。第二目的是提升吊机本身，使得吊机可以沿塔架上下移动。将关于示意图15a和图15b更详细地描述绳索与滑轮系统。在图1a至图11b中，没有详细示出绳索与滑轮系统的细节，因为它们只会使图复杂化。然而，在图1a至图11b中的一些图，提供了粗灰色线以示意性地说明可以如何布设绳索与滑轮系统的主绳索32。所示的绳索被过度简化以说明构思。在现实世界的系统中，将提供附加的细节以确保安全、强度和功能。本领域技术人员将理解本发明的构思并且连同图15a和图15b中的更示意性图示，能够提供满足现实世界的系统的需求的绳索与滑轮系统。

主起重绳索通过位于地面上靠近塔架的基部的绞车34控制。未示出绞车，但其位置用附图标记34示出。因此，吊机本身不必包括起重绞车并且不必被提供动力来提升吊机或塔架节段。整个操作和动力源可以留在地面上。因此，动力源和绞车也可以充当起重操作的配重的一部分。代替必须将配重提升到吊机的顶部，配重可以留在地面上。

图2a和图2b示出了组装工序中的第二步骤。在此步骤中，主起重绳索32已经松弛，使得起重钩30(被臂隐藏)下降直到起重钩与吊机起重块36(也被臂隐藏)接触为止。吊机起重块通过吊机起吊连接元件38连接到塔架节段上的吊机连接元件附近。这在图2a中被其中一个臂部分地隐藏。起重钩连接到吊机起重块，然后将吊机起重块与吊机起吊连接元件分离。

然后如图3a和图3b所示将绳索拉紧。随着绳索被拉紧，吊机起重块36将被升起直到吊机起重块与位于塔架节段的顶部附近的吊机起吊连接元件38处于相同的高度。吊机起重块36然后连接到塔架节段的顶部处的吊机起吊连接元件。

然后将起重钩与吊机起重块36分离并且进一步拉紧绳索以将起重钩一直移动到起重吊杆的顶部。图4a和图4b中示出了这一点。

一旦绳索完全拉紧，然后将这些臂折叠起来以释放塔架节段上的吊机连接元件。图5a和图5b中示出了这一点。吊机现在悬挂在通过吊机起吊连接元件38连接到塔架节段的吊机起重块36上。

如图6a和图6b所示，然后进一步拉紧绳索以沿塔架向上提升吊机。为了防止吊机在沿塔架向上移动时损坏塔架，在吊机上设置有带有滚轮42的下支撑臂40，滚轮与塔架表面接合，从而允许吊机沿塔架节段的侧面向上滚动。

当吊机到达塔架的上部部分，并且臂与塔架的上端处的吊机连接元件12处于同一水平时，这些臂再次枢转并且这些臂的塔架凸缘连接元件与塔架节段的吊机连接元件接合。图7a和图7b中示出了这一点。吊机现在已经移动到塔架节段的顶部并通过吊机连接元件12再次牢固地连接到塔架节段。吊机现在已准备好将下一个塔架节段提升到位。

图8a和图8b示出了吊机起重吊杆如何关于水平轴线倾斜以延伸绕过底部塔架节段，使得吊机起重吊杆处于将下一个塔架节段44提升到位的位置。在这种情况下，从图8a中明显看出的，下一个塔架节段在吊机的起重吊杆上施加了相对高的负载。这会在吊机的底座部分上产生大的力矩并且在图中用箭头X进行了图示。此力矩被吊机的臂吸收并通过塔架节段上的吊机连接元件12传递到塔架凸缘。

此外，如图8a所示，此实施例中的吊机还包括从吊机的底座部分延伸的额外力矩补偿臂46。主起重绳索32绕过此臂，并且由于绳索连接点与吊机的底座部分之间的距离Y，绳索本身与臂将共同产生反力矩Z，这有助于平衡吊机的底座部分周围的力矩X。这样，可以减少传递到塔架凸缘的实际力矩。

力矩补偿臂46此外可以绕水平轴线旋转，使得可以调节臂的底座部分与绳索连接部分之间的水平距离Y。这样，力矩补偿臂提供的力矩也可以调节，即使无法调节起重绳索32中的实际张力。

如稍后将结合图12a至图13b更详细描述的，臂也可以绕竖直轴线旋转以调节力矩补偿的方向。这在吊机起重吊杆如将关于图12a至图13b所示也绕竖直轴线旋转时是有意义的。

图9a和图9b示出了上塔架节段是如何安装在底部塔架节段的顶部上的。一旦上塔架节段就位，那么上塔架节段和底部塔架节段就可以如本领域已知的那样用螺栓连接在一起。这里没有更详细描述这一点。

一旦上塔架节段用螺栓固定到位，吊机就可以释放上塔架节段并重新开始如图2a和图2b所示的吊机起重工序。这个过程可以重复，直到建立起整个塔架为止。

一旦建立起整个塔架并且吊机安装在最上面的塔架节段48上，吊机就可以如图10a和图10b所示将机舱50提升到位。同样，在机舱就位之后，吊机可以如图11a和图11b所示将叶片52提升到位。

一旦叶片就位，则吊机可以通过反向执行图1a至图11b中描述的工序来降低自身。

如果需要维修现有的风力涡轮机，那么可以使用类似的工序将吊机吊起到风力涡轮机塔架的顶部，然后可以使用吊机来更换叶片、涡轮机、发电机、驱动器等……

图12a至图13b示出了力矩补偿臂46如何能够绕竖直轴线旋转以更好地补偿提升操作期间的力矩的附加细节。当比较图11a和图12a时，可以看出在图11a中，来自叶片的负载布置在塔架的左侧。力矩补偿臂46也位于塔架的左侧。力矩补偿臂46因此增加了施加到塔架凸缘上的力矩。然而，在图12a和图13a中，力矩补偿臂已绕竖直轴线旋转，使得力矩补偿臂延伸到塔架的右侧。这样，更好地平衡力矩。

在另一个实施例(未示出)中，力矩臂可以相对于吊机的起重吊杆处于固定位置。当起重吊杆旋转时，力矩臂也将旋转相同的量。这样，力矩将始终平衡，而无需附加控制力矩臂的位置。这种布置也将确保绳索彼此缠结或缠绕的机会更小。

图14a和图14b图示了吊机连接机构的另一个示意图。在这种情况下，在塔架节段和吊机上仅设置三个连接元件100而不是四个连接元件。底座部分102本身连接到塔架节段上的连接元件中的一个连接元件，然后每个臂104连接到附加连接元件100。非常示意性地提供此图示以说明只有三个点的解决方案。本领域技术人员将仍然能够在现实生活情形中实施这一点，而不会有过度的负担。

图14a和图14b还示意性地图示了吊机连接元件在塔架节段上的布置的另一个选项。由于塔架从下到上锥形化，当吊机向上移动，塔架节段的直径会变小。在图14b中，直径大于图14a中的直径。这图示了下节段(14b)与上节段(14a)之间的差异。然而，即使吊机连接元件在圆周上的位置随着吊机沿着塔架向上移动而改变，吊机连接元件也被布置成使得元件之间的距离和元件在塔架节段上的位置被调节，使得吊机的臂可以夹紧在不同的凸缘上，而无需过多的塔架凸缘连接元件。在图中，可以看出，枢轴点与连接元件之间的臂长X没有变化。然而，如通过比较图中虚线之间的角度可以看出的，塔架节段的直径和吊机连接元件之间的角度发生变化。这样，吊机的臂的相同塔架连接元件可以一直使用在吊机上。

图15a和图15b示意性地图示了吊机中使用的绳索与滑轮系统。图15a大致等同于图2a与图3a之间的位置，在该位置时，吊机起重块36已经被提升到顶部的一半，而图15b大致等同于图6a/图6b。

这些图示出了图右侧的塔架节段1的一部分。吊机起吊连接元件38也被示出为连接到塔架节段1。吊机的绳索与滑轮系统包括吊机起重块(下滑轮组)36和起重块(上滑轮组)30。在此实施例中，起重块30具有两个滑轮，而吊机起重块36仅具有一个滑轮。这样，当两个滑轮组连接在一起并对绳索施加张力时，两个滑轮组就会向上移动。当这些块之间的连接断开，张力施加到绳索时，起重块30将向上移动，而吊机起重块36将向下移动。在图15b中，吊机起重块连接到塔架，因此，吊机起重块相对于塔架固定就位。如此，当张力施加到绳索时，吊机将被向上提升。由于此绳索与滑轮系统，来自塔架的基部的单根绳索32可以控制吊机的整个操作。这涵盖吊机本身的提升和安装时吊机提升的负载的提升。

如从图中可以看出的，起重绳索32在图的下端被绞车提供的张力T拉动，绞车在本实施例中位于地面上。起重绳索向上延伸到下滑轮组36上的滑轮36a，然后向下延伸到下滑轮37，然后向上延伸到上滑轮39，然后往回向下延伸到上滑轮组30上的滑轮30a和30b，然后结束于起重吊杆。这是用于说明操作原理的非常简化的布置。在现实世界中，如本领域技术人员所知，将提供附加的滑轮和绳索。

应当注意，图和以上描述已经以简单和示意性的方式示出了示例实施例。许多具体的机械细节并未示出，因为本领域技术人员应该熟悉这些细节，并且这些细节只会不必要地使本说明书复杂化。例如，所使用的具体材料、所使用的具体致动器和吊机本身的具体构造并未详细描述，因为认为本领域技术人员将能够找到合适的材料和合适的工艺来制造根据本发明的系统。

Claims (24)

1.一种风力涡轮机塔架，包括第一塔架节段，所述第一塔架节段具有布置在所述第一塔架节段的上端的上凸缘，所述上凸缘包括一个或多个水平延伸超出所述第一塔架节段的主体的外表面的凸缘部分，所述一个或多个凸缘部分共同包括至少三个吊机连接元件，所述至少三个吊机连接元件中的任意两个吊机连接元件之间的竖直距离小于1m，

a.所述至少三个吊机连接元件中的每一个吊机连接元件被布置成使得吊机上的相配合的塔架凸缘连接元件能够可拆卸地连接到所述吊机连接元件，并且

b.所述至少三个吊机连接元件围绕所述第一塔架节段的圆周间隔开。

2.根据权利要求1所述的风力涡轮机塔架，其特征在于，所述凸缘包括四个吊机连接元件，并且其中第一吊机连接元件与第二吊机连接元件之间的向量A具有至少200cm的长度并且第三吊机连接元件与第四吊机连接元件之间的向量B具有至少200cm的长度。

3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机塔架，其特征在于，所述至少三个吊机连接元件布置在基本同一平面上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的风力涡轮机塔架，其特征在于，所述至少三个吊机连接元件中的任意三个吊机连接元件之间的竖直距离小于50cm。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的风力涡轮机塔架，其特征在于，所述至少三个吊机连接元件中的任意三个吊机连接元件中的最上面的吊机连接元件与所述至少三个吊机连接元件中的任意三个吊机连接元件中的最下面的吊机连接元件之间的竖直距离小于50cm或小于25cm。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的风力涡轮机塔架，其特征在于，所述风力涡轮机塔架还包括布置在所述第一塔架节段的顶部上的第二塔架节段，所述第二塔架节段具有上凸缘，所述上凸缘包括一个或多个凸缘部分，所述凸缘部分水平地延伸超出所述第一塔架节段的主体的外表面，所述一个或多个凸缘部分共同包括至少三个吊机连接元件，所述至少三个吊机连接元件中的任意两个吊机连接元件之间的竖直距离小于1m，

a.所述至少三个吊机连接元件中的每一个吊机连接元件被布置成使得吊机上的相配合的塔架凸缘连接元件能够可拆卸地连接到所述吊机连接元件，并且

b.所述至少三个吊机连接元件围绕所述第一塔架节段的圆周间隔开。

7.根据权利要求6所述的风力涡轮机塔架，其特征在于，所述第二塔架节段的凸缘包括四个吊机连接元件，并且其中第一吊机连接元件与第二吊机连接元件之间的向量C具有至少200cm的长度并且第三吊机连接元件与第四吊机连接元件之间的向量D具有至少200cm的长度。

8.根据权利要求7所述的风力涡轮机塔架，其特征在于，所述向量A和向量B之间的夹角大于所述向量C和向量D之间的夹角，但是所述向量A和向量C的长度相同，并且所述向量B和向量D的长度相同。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的风力涡轮机塔架，其特征在于，所述第二塔架节段的所述至少三个吊机连接元件布置在基本同一平面上。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的风力涡轮机塔架，其特征在于，所述第二塔架节段的所述至少三个吊机连接元件中的任意三个吊机连接元件之间的竖直距离小于50cm。

11.一种吊机，包括底座部分、可移位地连接到所述底座部分的两个臂以及可移位地连接到所述底座部分的起重吊杆，所述起重吊杆设置有起重绳索和起重构件，所述起重构件例如是起重钩，用于提升负载，其特征在于，

a.所述两个臂和所述底座部分的组合包括至少三个塔架凸缘连接元件，所述至少三个塔架凸缘连接元件被布置为可拆卸地连接到风力涡轮机塔架节段的凸缘上的相配合的吊机连接元件，

b.每个臂包括所述塔架凸缘连接元件中的一个塔架凸缘连接元件，并且

c.在所述吊机的正常操作位置时，任意两个塔架凸缘连接元件之间的竖直距离小于1m、小于50cm或小于25cm。

12.根据权利要求11所述的吊机，其特征在于，所述吊机包括四个塔架凸缘连接元件，并且所述两个臂中的每一个臂包括两个塔架凸缘连接元件。

13.根据权利要求11所述的吊机，其特征在于，所述吊机包括四个塔架凸缘连接元件，并且所述吊机包括四个臂，每个臂包括所述四个塔架凸缘连接元件中的一个塔架凸缘连接元件。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的吊机，其特征在于，所述至少三个塔架凸缘连接元件中的任意三个塔架凸缘连接元件之间的竖直距离小于50cm或小于25cm。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的吊机，其特征在于，所述至少三个塔架凸缘连接元件布置在基本同一水平面上。

16.根据权利要求13所述的吊机，其特征在于，所述四个塔架凸缘连接元件布置在基本同一水平面上。

17.根据权利要求11至16中任一项所述的吊机，其特征在于，所述吊机还包括绳索与滑轮系统，所述绳索与滑轮系统包括所述起重绳索和所述起重构件。

18.根据权利要求17所述的吊机，其特征在于，所述绳索与滑轮系统包括下滑轮组和上滑轮组，所述下滑轮组包括滑轮，所述上滑轮组包括的滑轮比所述下滑轮组多至少一个，所述上滑轮组包括所述起重构件，并且所述下滑轮组包括适于与所述起重构件建立可拆卸连接的第一连接元件以及适于当所述吊机连接到塔架节段时与布置在风力涡轮机塔架的塔架节段上的吊机起吊连接元件建立可拆卸连接的第二连接元件。

19.根据权利要求11至18中任一项所述的吊机，其特征在于，所述吊机还包括力矩补偿机构，所述力矩补偿机构包括至少300cm长并且以水平分量从所述吊机延伸出的力矩补偿臂，所述力矩补偿臂的端部通过绳索连接到远离所述吊机的绞车。

20.根据权利要求11至19中任一项所述的吊机，其特征在于，所述起重吊杆的长度使得所述起重构件的最高位置与所述塔架凸缘连接元件之间的竖直距离大于5m、大于10m或大于20m。

21.根据权利要求20所述的吊机，其特征在于，所述竖直距离大于塔架节段的高度。

22.一种组装件，包括根据权利要求1至10中任一项所述的风力涡轮机塔架、根据权利要求11至21中任一项所述的吊机、以及位于所述风力涡轮机塔架的底座附近的绞车，所述吊机连接到所述风力涡轮机塔架的塔架节段的凸缘，所述绞车包括连接到所述吊机的绳索与滑轮系统的绳索。

23.一种组装风力涡轮机塔架的方法，包括按此顺序的以下步骤：

a.将吊机的塔架连接节段连接到塔架节段上的吊机连接元件，

b.提供起重吊杆、上滑轮组、下滑轮组和起重绳索，所述起重绳索被布置为从所述吊机下方的位置向上到达并绕过所述下滑轮组，向下绕过紧固在所述吊机上的滑轮，向上绕过所述吊机的顶部上的滑轮，向下绕过所述上滑轮组，并向上到达所述吊机的顶部，

c.降低所述吊机的上滑轮组，

d.将所述上滑轮组连接到所述下滑轮组，

e.通过将提升所述上滑轮组的所述起重绳索拉紧来提升所述下滑轮组，

f.将所述下滑轮组连接到塔架节段上的连接元件，

g.从所述下滑轮组释放所述上滑轮组，

h.将所述起重绳索拉紧，直到所述吊机被所述起重绳索支撑为止，

i.从所述塔架节段上的吊机连接元件释放所述吊机的塔架连接节段，

j.将所述起重绳索进一步拉紧，以将所述吊机沿所述塔架节段提升，以及

k.将所述吊机的塔架连接节段紧固到所述塔架节段上的上部的另一个吊机连接元件。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：在所述下滑轮组上提供至少一个滑轮以及在所述上滑轮组上提供多于所述下滑轮组上的滑轮数量的多个滑轮。

Images