JP2010133406A

JP2010133406A - 階段プラットフォームを風力エネルギータービンのタワーに結合するための方法及びシステム

Info

Publication number: JP2010133406A
Application number: JP2009270998A
Authority: JP
Inventors: Mathias Gurk; マティアス・ガーク; Holger Luehn; ホルガー・ルーン; Wolfgang Faust; ウォルフガング・ファウスト
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2010-06-17
Also published as: EP2194206A2; AU2009243464A1; US20100132278A1; KR20100062957A; CN101749200A; CA2686359A1

Abstract

【課題】階段プラットフォームを風力エネルギータービンのタワーに結合するためのシステムを提供する。
【解決手段】本システムは、その外周部を定めるケーシング（２０２）を備えかつタワー（１０２）の一部分内に形成された出入口（２００）と、少なくとも１つの側面部材（２０８）を備えた階段プラットフォーム（２０４）と、ケーシングから外向きに延びる少なくとも１つの連結部材（３００）と、少なくとも１つの側面部材内に形成された少なくとも１つ取付けスロット（３０４）とを含み、少なくとも１つ取付けスロットは、少なくとも１つの連結部材の一部分をその中に受けて階段プラットフォームを出入口に結合するように構成される。
【選択図】図３

Description

本発明の分野は、総括的には風力タービンで使用するタワーに関し、より具体的には、階段プラットフォームを風力タービンタワーに取付けるための方法及びシステムに関する。

最新式の高性能風力エネルギータービンは、多くの場合、管状タワーを含み、タワーは、該タワーの内部及び／又は底部に設置された多様な作動構成要素を含む。そのような構成要素又はユニットには、電気エネルギーを風力タービンから配電網に伝送するのに必要な周波数変換器、変圧器及び／又は制御システムを含むことができる。少なくとも幾つかの公知のタワーでは、構成要素及びユニットへのアクセスは、該タワーの壁内に設置されたタワー扉を介して可能である。タワー扉は一般に、地面より上方かなりの高さに設置されるので、タワー扉を通って入るには、はしご又は階段の使用を必要とすることが多い。その結果、多くのタービンでは、はしご又は階段は一般に、タワー扉に隣接するタワー構造の周囲に結合される。

そのようなはしご又は階段の組立て及び取付けは、時間がかかり、費用がかかりかつ／又は危険な仕事である可能性がある。例えば、少なくとも幾つかのタービンの場合では、クレーンを使用して階段をタワー扉に隣接する所望の位置に配置し、その場合に、通常ははしご又は他のプラットフォーム上に立っている少なくとも一人の工事担当者が、階段をタワー構造体に連結することができる。しかしながら、この組立て方法は、階段をタワーに取付けるのにまた技術者の負傷を防止するのに大きな注意力と努力とを必要とする。他の公知の組立て方法では、階段プラットフォームには、機械的ファスナを使用して（例えば、ボルト止め、リベット打ち又は溶接で）該プラットフォームを結合するのを可能にする様々な開口部が加工される。そのような組立て方法は依然として、階段をタワーに結合するのを可能にするための大きな注意力と努力とを必要とする。さらに、そのような組立て方法は依然として、機械的ファスナを整列させるのが困難であるために時間がかかるおそれがある。

米国特許第６，５２２，０２５Ｂ２号公報米国特許第４，３２３，３３１号公報米国特許出願公開第２００７／０２９６２２０Ａ１号公報米国特許出願公開第２００７／００５６８０１Ａ１号公報米国特許出願公開第２００７／０００７０７４Ａ１号公報

１つの態様では、階段プラットフォームを風力エネルギータービンのタワーに結合するためのシステムを提供する。本システムは、タワーの一部分内に形成された出入口と、少なくとも１つの側面部材を備えた階段プラットフォームとを含む。出入口は、該出入口の外周部を定めるケーシングと、ケーシングから外向きに延びる少なくとも１つの連結部材とを備える。少なくとも１つ取付けスロットが、階段プラットフォームの少なくとも１つの側面部材内に形成される。少なくとも１つ取付けスロットは、少なくとも１つの連結部材の一部分をその中に受けて階段プラットフォームを出入口に結合するように構成される。

別の態様では、風力エネルギータービン用のタワーを組立てる方法を提供する。本方法は、少なくとも１つの連結部材をタワー内に形成された出入口を定めるケーシングに結合するステップを含む。本方法はまた、タワーに結合されることになる階段プラットフォームの一部内に少なくとも１つの取付けスロットを形成するステップを含む。本方法はさらに、階段プラットフォームの少なくとも１つの取付けスロットを少なくとも１つの連結部材に隣接して位置決めするステップと、少なくとも１つの連結部材を少なくとも１つの取付けスロット内に挿入して階段プラットフォームを出入口ケーシングに結合するステップとを含む。

さらに別の態様では、タービンタワーで使用するための階段プラットフォームを提供する。本階段プラットフォームは、該階段プラットフォームの構造フレームの一部分を形成した少なくとも１つの側面部材を含む。少なくとも１つの側面部材は、第１の端部及び第２の端部を備え、第１の端部が地面に接するように構成されまた第２の端部がタワーに結合するように構成されている。本階段プラットフォームはさらに、少なくとも１つの側面部材の第２の端部内に形成された少なくとも１つの取付けスロットを含み、少なくとも１つの取付けスロットは、タワーの一部分をその中に摺働可能に受けて階段プラットフォームを該タワーに結合するように構成される。

例示的な風力タービンの概略図。タービン（図１に示す）で使用することができる取付け階段プラットフォームを含む、風力タービンタワーの下方部分の部分斜視図。領域３に沿って取った、図２に示す階段プラットフォーム及び風力タービンタワー連結部の拡大斜視図。図２に示す風力タービンタワーで使用することができる例示的な階段プラットフォーム取付けスロットの側面図。図４に示す階段プラットフォーム取付けスロットの拡大側面図。風力タービンタワー（図２に示す）で使用することができる別の階段プラットフォーム取付けスロットの拡大側面図。

図１は、支持面（図示せず）から延びるタワー１０２と、タワー１０２上に取付けられたナセル１０４と、ナセル１０４に結合されたロータ１０６とを有する例示的な水平軸型風力タービン発電機１００を示している。ロータ１０６は、該ロータに取付けられた複数のロータブレード１０８を含む。この例示的な実施形態では、ロータ１０６は、３つのロータブレード１０８を有するが、ロータ１０６は、３つより多い又は少ないロータブレート１０８を含むことができることを理解されたい。この例示的な実施形態では管状であるタワー１０２は、様々な構造体及び設備をその中に収容する。その他のタイプの風力タービン発電機（例えば、垂直軸型風力タービン発電機）も、本発明の技術的範囲から逸脱せずに使用することができることを意図している。

ロータブレード１０８は、ロータ１０６を回転させるのを可能にするように該ロータ１０６の周りに間隔を置いて配置されて、風からの運動エネルギーを使用可能な機械エネルギーに、またその後に電気エネルギーに移行させる。より具体的には、風がブレード１０８に衝突すると、ロータ１０６は、その回転軸線１１０の周りで回転する。ブレード１０８は、それらブレードが風に直面するように位置決めされるのが好ましい。風向は容易に変化するので、ブレード１０８、従ってナセル１０４は、ブレードが実質的に風に直面した状態を維持することができるようにタワー１０２に対して回動可能であることを必要とする。つまり、ナセル１０４を回動させることによって、風向がロータ回転軸線１１０にほぼ平行になってブレードに衝突する風量を最大にするようにブレードを回動させることができる。従って、ナセル１０４及びブレード１０８は、ロータ回転軸線１１０に対してほぼ直角でありかつタワー１０２の長手方向軸線とほぼ同軸である回動軸線１１２の周りでタワー１０２に対して回動することができる。

図２は、タワー１０２で使用することができる例示的な階段又は階段プラットフォーム２０４を示している。この例示的な実施形態では、階段プラットフォーム２０４は一般的に、地面に接する第１の端部２０４ａ及びタワー１０２の一部分に対して結合される第２の端部２０４ｂを有する。タワー１０２は、その中に形成された出入口２００を含み、出入口２００は、タワー１０２の内部部分へのアクセスを可能にする。出入口２００は、該出入口２００を囲みかつその外周部を定める門枠、門形又はケーシング２０２によって定められ、それら門枠、門形又はケーシング２０２は、タワー１０２と該タワーにヒンジ結合された扉２０３との間に構造的支持を与える。この例示的な実施形態では、プラットフォーム２０４は、複数の段２１０によって間隔を置いて配置された２つの対向する側面部材２０８及び２つの対向する手すり２０９を備えた構造フレーム２０６を含む。１つの実施形態では、斜め側面部材２０８が、鋼ビームで形成される。しかしながら、その他の適当な材料を使用してプラットフォーム２０４を製作することもできることは、当業者には容易に分かるであろう。１つの例示的な実施形態では、プラットフォーム２１４によって間隔を置いた状態になった水平側面部材２１２が、側面部材２０８から延びる。水平側面部材２１２は各々、プラットフォーム２０４をタワー１０２に結合するのを可能にするカプラ２１６を含む。

図３は、階段プラットフォーム２０４及びカプラ２１６の拡大斜視図である。この例示的な実施形態では、出入口ケーシング２０２に対して、少なくとも１つの連結部材３００が結合される。連結部材３００は、溶接、ボルト止め、リベット打ち及び圧入によってまた当業者には公知のあらゆるその他の構造的連結手段を介してケーシング２０２に結合することができる。連結部材３００は、階段プラットフォーム２０４とタワー１０２との間に荷重支持経路を形成しかつさらに階段プラットフォーム２０４とタワー１０２との間における結合を行なう。この例示的な実施形態では、連結部材３００は、ケーシング２０２に結合された「Ｃ」字形バーである。バー３００は、側面部材２０８の一部分の周りに延びることができる。連結部材３００はまた、ケーシング２０２から外向きに延びてプラットフォーム２０４との結合のための構造部材を形成する単一の突起として構成することができることを意図している。

加えて、この例示的な実施形態では、側面部材２０８及び水平側面部材２１２は、互いに単体構造として形成される。さらに、側面部材２０８及び水平側面部材２１２は、酸化、錆又はその他の材料腐敗を抑制する或いはそれらに抗する材料で製作することができる。そのような材料には、合金、アルミニウム、ポリマ、樹脂又はそれらの組合せを含むことができる。しかしながら、部材２０８及び２１２は、特定の設置要件による必要に応じて、別個に製作しかつ継目３０２において互いに結合する（例えば、互いに溶接する）ことができる。この例示的な実施形態では、第２の端部２０４ｂには、連結部材３００をその中に受けるような寸法及び配向にされた取付けスロット３０４が形成される。

図４及び図５は、例示的な階段プラットフォーム取付けスロット３０４を示している。この例示的な実施形態では、水平側面部材２１２は、前縁部４００、上縁部４０２及び下縁部４０４を含み、取付けスロット３０４は主として、前縁部４００内に形成される。しかしながら、他の実施形態では、取付けスロット３０４は、該取付けスロット３０４が本明細書に記載したように機能するのが可能になるように、前縁部４００、上縁部４０２、下縁部４０４並びに／或いは縁部４００、４０２及び４０４のあらゆる組合せ内に形成することができる。

この例示的な実施形態では、取付けスロット３０４は、連結部材３００をその中に受けるような寸法及び配向の両方にされた整列領域５００及び保持領域５０２を含む。さらに、整列領域５００は、連結部材３００をその中に受けかつ該部材３００を保持領域５０２内に案内するのを可能にするような寸法及び配向にされる。整列領域５００は、設置過程を可能にするような１つ又はそれ以上の面取り端縁部５０４を含むことができる。加えて、この例示的な実施形態では、保持領域５０２は、整列領域５００から離れる方向に延びかつ連結部材３００について所定の位置に固定するように構成される。所定の位置に固定されると、階段プラットフォーム２０４は、図４に示すように固定位置４０６に位置決めされ、固定位置４０６では、連結部材３００は、スロット保持領域５０２内にしっかりと嵌合されて、第２の端部２０４ｂは、連結部材３００を自由に解放することができない。

別の実施形態では、整列領域５００及び保持領域５０２は、それぞれの中心線５００ａ及び５０２ａによって定まるようなそれらの間の様々な角度θで結合することができる。図５に示すように、中心線５００ａ及び５０２ａは、互いにほぼ垂直である。それに代えて、他の例示的な実施形態では、領域５００及び５０２は、互いに対してあらゆる角度で配向することができる。

別の実施形態では、保持領域５０２は、先細形状になっている。そのような実施形態では、領域５０２は、連結部材３００上に大きな保持力を生じるような先細形状にすることができ、その場合には、部材３００に生じる力は、保持領域５０２内での連結部材３００の挿入深さに比例したものにすることができる。

図６は、風力タービンタワーで使用することができる階段プラットフォーム取付けスロット６００の別の実施形態の拡大側面図を示している。この例示的なプラットフォーム実施形態では、取付けスロット６００は一般的に、第２の端部２０４ｂの下縁部４０４内に形成される。取付けスロット６００は、取付けスロット３０４（図３〜図５に示す）と同様であり、同一の構成要素は、同じ参照符号で特定している。例えば、取付けスロット６００は、それぞれ整列及び保持領域６０２及び６０４並びに面取り端縁部６０６を含む。しかしながら、この実施形態では、取付けスロット６００は、下縁部４０４からほぼ上縁部４０２に向かって延びる。

別の実施形態では、階段プラットフォーム２０４の対向する側面部材２０８の各々が、カプラ２１６と、プラットフォーム取付けスロット３０４の係合を可能にする所定の位置でケーシング２０２に結合された２つの対向する連結部材３００とを含むことができることを意図している。そのような実施形態は、階段プラットフォーム２０４の構造的支持及びその固定を強化するのを可能にする。それに代えて、他の実施形態では、１つの取付けスロット３０４のみを使用して、対向する側面部材２０８が、対応する支持部材３００に直接係合するようにする。そのような実施形態では、１つの側面部材２０８のみが、取付けスロット３０４を有し、また対向する側面部材は、必要に応じて移動させることが可能であるようになる。

別の実施形態ではさらに、階段プラットフォーム２０４を結合する方法及びシステムにより、階段、はしご、キャビネット又はその他の構成要素をタービンタワーに対して又はタービンタワー内に結合するようにすることができかつそのように使用することができることを意図している。

使用時に、階段プラットフォーム２０４は、少なくとも１つの連結部材３００とプラットフォーム第２の端部２０４ｂ上に形成された少なくとも１つの取付けスロット３０４とを含むカプラ２１６を介してタワー１０２に結合される。プラットフォーム２０４は、連結部材３００をタワー１０２内に形成された出入口ケーシング２０２に取付けることによって、タワー１０２に結合される。階段プラットフォーム２０４は次に、取付けスロット３０４が連結部材３００に隣接するように位置決めされる。整列領域５００が次に、連結部材３００が保持領域５０２内に位置決めされるような位置に階段プラットフォーム２０４を案内する。連結部材３００が保持領域５０２内に完全に挿入されると、階段プラットフォーム２０４は、所定の位置にしっかりと固定されかつタワー１０２にしっかりと結合される。

本明細書に示した階段プラットフォームは、階段プラットフォームを所定の位置に移動する前にタワー出入口に取付けることができる連結部材を含み、従って設置技術者の負傷の危険性を低下させる点で有利である。連結部材を設けておき、次に取付けスロットを使用して階段プラットフォームを位置決めし、かつプラットフォームをタワーに結合することによって、設置過程の間に、負傷の危険性を低下させることが可能になる。さらに、本明細書に記載したような階段プラットフォーム及びカプラの使用は、階段プラットフォームをタワーに結合するナット及びボルト、リベット並びに溶接のような従来型のファスナの使用を減少させるのを可能にし、従って現場設置時に階段プラットフォームを固定するのに必要な設置時間を短縮する。

以上、階段プラットフォームを風力エネルギータービンのタワーに結合するための方法及びシステムの例示的な実施形態について詳細に説明している。本方法及びシステムは、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ本システムの構成要素及び／又は本方法のステップは、本明細書に記載した他の構成要素及び／又はステップとは独立してかつ別個に利用することができる。例えば、本方法はまた、他の結合システム及び方法と組合せて使用することができ、本明細書に記載した結合システム及び方法のみで実施することに限定されるものではない。むしろ、これらの例示的な実施形態は、多くのその他の階段プラットフォーム結合用途と関連させて実施しかつ利用することができる。

本発明の様々な実施形態の特定の特徴は、幾らかの図面には示しまた他の図面には示していない場合があるが、それは単に便宜上によるものである。本発明の原理によると、図面のあらゆる特徴は、あらゆるその他の図面のあらゆる特徴と組合せて言及しかつ／又は特許請求することができる。

本明細書は最良の形態を含む幾つかの実施例を使用して、本発明を開示し、さらにあらゆる装置又はシステムを製作しかつ使用しまたあらゆる組込み方法を実行することを含む本発明の当業者による実施を可能にする。本発明の特許性がある技術的範囲は、特許請求の範囲によって定まり、また当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。そのようなその他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を有するか又はそれらが特許請求の範囲の文言と本質的でない相違を有する均等な構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲の技術的範囲内に属することになることを意図している。

１００水平軸型風力タービン発電機
１０２タワー
１０４ナセル
１０６ロータ
１０８ロータブレード
１１０ロータ回転軸線
１１２回動軸線
２００出入口
２０２ケーシング
２０３扉
２０４階段プラットフォーム
２０６構造フレーム
２０８２つの対向する側面部材
２０９２つの対向する手すり
２１０段
２１２水平側面部材
２１４プラットフォーム
２１６カプラ
３００２つの対向する連結部材
３０２継目
３０４取付けスロット
４００前縁部
４０２上縁部
４０４下縁部
４０６固定位置
５００整列領域
５０２保持領域
５０４面取り端縁部
６００階段プラットフォーム取付けスロット
６０２整列領域
６０４保持領域
６０６面取り端縁部

Claims

階段プラットフォーム（２０４）を風力エネルギータービンのタワー（１０２）に結合するためのシステムであって、
その外周部を定めるケーシング（２０２）を備えかつ前記タワーの一部分内に形成された出入口（２００）と、
少なくとも１つの側面部材（２０８）を備えた階段プラットフォームと、
前記ケーシングから外向きに延びる少なくとも１つの連結部材（３００）と、
前記少なくとも１つの側面部材内に形成された少なくとも１つ取付けスロット（３０４）と、を含み、
前記少なくとも１つ取付けスロットが、前記少なくとも１つの連結部材の一部分をその中に受けて前記階段プラットフォームを前記出入口に結合するように構成される、
システム。
前記少なくとも１つの取付けスロット（３０４）が、整列領域（５００、６０２）及び前記整列領域から延びる保持領域（５０２、６０４）を含む、請求項１記載のシステム。
前記保持領域（５０２、６０４）が、前記少なくとも１つの連結部材（３００）を前記少なくとも１つの取付けスロット（３０４、６００）内に保持するのを可能にするようなテーパ形状になっている、請求項２記載のシステム。
前記少なくとも１つの連結部材（３００）が、ボルト、リベット、溶接ロッド及び圧入ピンの少なくとも１つを含む、請求項１乃至３のいずれか１項記載のシステム。
前記少なくとも１つの連結部材（３００）が、前記側面部材（２０８）の一部分を少なくとも部分的に囲むように構成される、請求項１乃至３のいずれか１項記載のシステム。
前記整列領域（５００、６０２）が、前記少なくとも１つの連結部材（３００）を前記少なくとも１つの取付けスロット（３０４、６００）内に挿入するのを可能にするような少なくとも１つの面取り端縁部（６０６）を含む、請求項２記載のシステム。
前記少なくとも１つの取付けスロット（３０４、６００）が、前記側面部材（２０８）の前縁部（４００）、上縁部（４０２）及び下縁部（４０４）の少なくとも１つ上に形成される、請求項１乃至６のいずれか１項記載のシステム。
タービンタワー（１０２）で使用するための階段プラットフォーム（２０４）であって、
地面に接するように構成された第１の端部及び前記タワー（１０２）に結合するように構成された第２の端部を備えかつ該階段プラットフォームの構造フレーム（２０６）の一部分を形成した少なくとも１つの側面部材（２０８）と、
前記少なくとも１つの側面部材の第２の端部内に形成された少なくとも１つの取付けスロット（３０４、６００）と、を含み、
前記少なくとも１つの取付けスロットが、前記タワーの一部分をその中に摺働可能に受けて該階段プラットフォームを該タワーに結合するように構成される、
プラットフォーム。
前記少なくとも１つの取付けスロット（３０４、６００）が、整列領域（５００、６０２）及び前記整列領域から延びる保持領域（５０２、６０４）を含む、請求項８記載のプラットフォーム（２０４）。
前記保持領域（５０２、６０４）が、少なくとも１つの連結部材（３００）を前記取付けスロット（３０４、６００）内に保持するのを可能にするようなテーパ形状になっている、請求項９記載のプラットフォーム（２０４）。