JP2005195028A - 風力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 製作時及び／又は輸送時に、塔の本質的な重量により、とくにフランジ領域内において、塔がその断面方向に変形することのない、連結部材を受け入れるためのフランジを有する風力装置の塔を提供する。
【解決手段】 本発明は、風力装置の塔の頭部を受けとめるのに適した連結部を受けとめるためのフランジを含んでいる、風力装置の塔の頭部を支えるための風力装置の塔に関するものである。風力装置の塔の頭部を受けとめるのに適した連結部を受けとめるためのフランジを含んでいる、風力装置の塔の頭部を支えるための風力装置の塔において、フランジから好ましく１．０ｍと７．０ｍとの間の間隔を隔てたとことで、塔内部に仕切壁又はリング状の隔壁が設けられ、仕切壁又はリング状の隔壁が、実質的に、塔内部の塔壁に接続され、該塔を通り抜けるディスクを形成していることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、風力装置の塔の頭部を受けとめるのに適した連結部材を受けとめるためのフランジを含んでいる、風力装置の塔の頭部を支えるための風力装置の塔に関するものである。

出力の大きさのオーダーが、１．０ＭＷであるか、これより大きい従来の風力装置においては、通常、鋼管を含んでいる塔は、相当大きくて重い性状のものである。鋼鉄製の塔の場合、フランジは、通常、塔の端部に設けられる。このフランジは、方位台（azimuth mounting）を受け入れるための塔の平坦な支持面を形成し、ここにおいて、一般的な技術として知られているように、係合するボール型の連結部材は主として方位台として用いられる。これは図１に示されている。

予め製作されたＬフランジは、しばしば、塔の端部に直接溶接される。Ｌフランジは、旋盤でもって非常に精密に加工されるので、この後、方位台は、平坦な支持面となる。大型の風力装置の場合、方位台は、１．８ｍと４．０ｍ（又はこれより大きい）との間くらいの直径のものであり、一般に、５０ｍｍと５００ｍｍとの間くらいの、好ましくは１００ｍｍと２００ｍｍとの間くらいの非常に小さい高さ構造のものである。したがって、これらの台は、両連結側に（風力装置の塔及び塔の頭部）、非常に平坦で、水平で堅固な連結構造を必要とする。方位台、したがって一般にボール型の回転連結部材は、この後、風力装置の取り付け側（造作側）で塔の頭部にねじ留めされる。

これに含まれる材料、例えば鋼鉄の本質的な重量に起因して、塔は、製作時に、及び／又は、その後の風力装置の組み立て位置への輸送時に曲がる。このような曲がり現象は、塔又は塔の構成要素がその輸送のためにうまく支えられているのにもかかわらず、とくに平坦でない道路ではなかなか避けられないものである。鋼鉄の可塑的な挙動のゆえに、このような曲がりの結果、塔及び塔の端部の意図した直径は、理想的な円形から長円形（鯨効果）に変化する傾向がある。もし塔の直径がひずんで長円形になれば、塔の端部のフランジもまた同様にひずむ。このような状況では、方位台は、応力を加えられ、風力装置の運転がある期間経過した後、方位台中にひび及び欠陥が生じ、この場合、方位台を、非常に高い費用と複雑さとを伴う修理を行わなければならないので、大きな問題となる。

それゆえ、本発明の目的は、製作時及び／又は輸送時に、塔の本質的な重量に起因して、とくにフランジ領域内において、塔がその断面方向に変形することのない、連結部材を受けとめるためのフランジを有する風力装置の塔を提供することである。

この目的は、本発明にかかる、風力装置の塔の頭部を支えるための風力装置の塔によって達成される。ここで、この塔は、風力装置の塔の頭部を受けとめるのに適した連結部材を受けとめるためのフランジを有している。そして、この塔においては、フランジから好ましく１．０ｍと７．０ｍとの間の間隔を隔てたところで、塔内部に仕切壁又はリング状の隔壁が設けられ、仕切壁又はリング状の隔壁が、実質的に、塔内部の塔壁に接続され、該塔を通り抜ける（pass through）ディスクを形成していることを特徴とする。

塔内部の仕切壁又はリング状の隔壁は、塔がその直径方向に変形するのをより困難にするといった効果を奏する。なぜなら、もしリング状隔壁又は仕切壁がこれと同時に変形されるなら、塔の変形は、仕切壁又はリング状隔壁の領域内でのみ生じるであろうからである。仕切壁又はリング状隔壁は、フランジの近傍に好ましく配置されているが、経験的には、その間隔は１．０ｍと７．０ｍとの間であるのが好ましいということが証明され、それゆえ塔の直径はフランジの領域内では安定である。それゆえ、これは、フランジが、塔の製作時及び／又は輸送時に変形されないことを確実にする。

１つの実施態様によれば、塔と塔の頭部との間の連結部材として回転取付具が用いられる。
回転取付具は、塔の頭部が、塔に対して相対的に回転するのを可能にする。このようにして、塔の頭部に固定された風力装置のロータが風に対して最適な方向に向くことが可能となる。
本発明の有利な設計仕様は、仕切壁又はリング状隔壁の中心に開口部を設けることによって実現される。

部品又は人は、塔が立てられた状態で、例えば塔内部のエレベータによって開口部を通り抜けて運ばれることができる。とくに、風力装置の修理を行うときに、又はこれを立てる作業時には、適当な道具をたずさえた専門家又は組立て工が、その端部まで塔の内部を通り抜けることがしばしば必須となる。
本発明のさらに有利な形態によれば、仕切壁又はリング状隔壁は、フランジから１．５ｍと３．０ｍとの間の間隔、好ましくは２．０ｍの間隔を隔てて配置される。

それゆえ、仕切壁又はリング状隔壁は、方位台が完全に平坦な支持面となるのを確実にするだけでなく、これと同時に、もし風力装置の塔が立てられた後にこれが塔の頭部、すなわちポッド、換言すれば発電機とロータとを備えた風力装置の機械支持部を受けとめることになっていれば、取り付けプラットホーム（mounting platform）としても役立つ。そのためには、組み立て工が塔の内部から端部まで機械支持部を移動させて、機械支持部に作業を行うことが必要である。本発明にかかる仕切壁又は隔壁は、組み立て工に、この後の作業動作で再び用いられることができ、かつこの後もはや位置決めする必要がない、安全で確実な作業プラットホーム（working platform）を与える。

本発明の発展形によれば、それぞれ、実質的に、塔内部の塔壁に接続されて該塔を通り抜けるディスクを形成している、さらなるリング状隔壁又は仕切壁が塔内部に設けられる。

塔の可塑性は、それぞれさらなる仕切壁又はリング状隔壁を備えた追加の仕切壁又は隔壁の領域内で低減される。したがって、塔内部にさらなる仕切壁又はリング状隔壁を設けることは、塔の理想的な断面形状が塔の広い領域にわたって維持されることができるといった効果を奏する。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施の形態がさらに詳細に説明される。
図１に示す縦断面図は、管状の塔と、フランジと、ボール型の回転連結部材と、機械支持部とを備えた従来技術にかかる塔の一部を示している。管状の塔は、円形の横断面をもつものである。ボール型の回転連結部材を受けとめるフランジは、塔の上端部に図示されている。フランジは、塔の端部に溶接された環状のディスクであり、その中心点は管状の塔の縦軸の上に存在する。ディスク形のフランジは、塔壁を超えて突出している。フランジの頂上側は、その上にボール型の回転連結部材が存在し、かつその上にボール型の回転連結部材が固定された平坦な支持面を有している。機械支持部は、塔の縦軸のまわりに回転できるようにして、ボール型の回転連結部材に取り付けられている。

図２に示されているように、本発明にかかる塔の一部もまた、フランジと、ボール型の回転連結部材と、機械支持部とを有している。これらの構成要素の配置は、図１に示されている従来技術にかかる配置に対応する。塔上部は、およそ３．０ｍと１０．０ｍとの間の長さ、好ましくは３．０ｍと４．０ｍとの間の長さの塔の部分と方位フランジとを含んでいる。塔のこの部分は、方位フランジからおよそ１．５０ｍと３．０ｍとの間の間隔、好ましくはおよそ２．０ｍの間隔を隔てた追加の仕切壁又はリング状隔壁を有している。これは、内部から塔の部分に溶接され、塔内部を２つの領域に分割する鋼鉄製の円形のディスクを含んでいる。この後、塔の部分ユニットがフランジに取りつけられる。これは、方位台が常に平坦な支持面を有することを確実にする。

図３〜図５に示すように、従来技術にかかる塔の変形は、図６〜図１１に示された本発明の実施形態にかかる塔の変形とは著しく相違する。変形の度合いは、図示された塔表面の明るさによって示されている。すなわち、黒い領域は変形されていないが、白い領域は最大の変形を呈している。例えば、図３と図６とを比較すれば、図６中の塔に適合する仕切壁は、塔の変形を最小化しているといったことが明らかとなるであろう。なぜなら、図６中の黒くなった塔の領域は、図３中の黒くなった塔の領域より著しく大きいからである。図５及び図１０は、従来技術にかかる塔の端部と本発明にかかる塔の端部の横断面を示している。図１０中の塔の端部は実質的に円形のものであり、それゆえほとんど変形していない。これとは対照的に、図５中の塔の端部は、著しい長円形状を呈している。

従来技術にかかる塔上部の縦断面図である。 本発明の実施の形態にかかる塔上部の縦断面図である。 従来技術にかかる塔の変形を示す図である。 従来技術にかかる塔の変形を示す図である。 従来技術にかかる塔の変形を示す図である。 本発明の実施形態にかかる塔の変形を示す図である。 本発明の実施形態にかかる塔の変形を示す図である。 本発明の実施形態にかかる塔の変形を示す図である。 本発明の実施形態にかかる塔の変形を示す図である。 本発明の実施形態にかかる塔の変形を示す図である。 本発明の実施形態にかかる塔の変形を示す図である。

Claims (5)

1. 塔頭部を有する風力装置において、
   塔内部と、該風力装置の塔頭部を受けとめるのに適した連結部材を受けとめるためのフランジとを含んでいる、塔頭部を支持する塔と、
   フランジから１．０ｍと７．０ｍとの間の間隔を隔てたところで塔内部に配置され、実質的に、塔内部の内壁に接続されたディスクを形成しているリング状隔壁とが設けられていることを特徴とする風力装置。
2. 連結部材が回転式取付具であることを特徴とする請求項１に記載の風力装置。
3. リング状隔壁の中心に開口部が存在することを特徴とする請求項１又は２に記載の風力装置。
4. リング状隔壁が、フランジから１．５ｍと３．０ｍとの間の間隔、又は２．０ｍの間隔を隔てたところに配置されていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の風力装置。
5. それぞれ、実質的に、塔内部の内壁に接続されて該塔を通り抜けるディスクを形成しているさらなるリング状隔壁が塔内部に存在することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の風力装置。
   

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