NO321675B1 - Ringformet forbindelsesflens med et rorformet avsnitt for anbringelse pa et tarnsegment til et vindkraftanlegg, samt en flensforbindelse med to slike flenser. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en ringformet forbindelsesflens med et rørformet avsnitt for anbringelse på en fremre ende av en rørformet komponent som angitt i innledningen. i krav 1.

For forbindelse av rørformede komponenter er det kjent ringflensforbindelser fra for eksempel fra Dieter Lehman "Berechnung von L-Flanschen mit unterschiedlichen Kontaktflachen/Ringflanschformen nach DIN 4133", Ernst & Sohn, Stahlbau 69 (2000) hefte 9, side 682-687, og disse er også vidt utbredt. I for eksempel rørledningsbygging er det kjent radiale flenskrager som er tilsluttet den rørformede komponent, hvor flenskragene vanligvis er rettet radialt utover mot rørets ender. Flenskragene har vanligvis en plan flensflate som er rettet aksialt bort fra det egentlig rørlegeme, og har gjennombor-inger fordelt langs omkretsen. Således lar de rørformede komponenter seg sette mot hverandre som segmenter av en rørledning, og kan skrues sammen til en rørledning ved hjelp av passende tetninger.

Fordi disse ringflenskragene krager ut sideveis fra den egentlige rørformede komponent, er det som regel fremstillingsteknisk ufordelaktig å fremstille flenskragene i ett stykke med den rørformede komponent (i det minste når komponenten ikke lar seg fremstille ved støping). For eksempel lar en rørformet komponent som fremstilles sveise-teknisk av metallflater eller platestål seg som regel neppe preformes som halvfabrikat slik at det kan dannes en flenskrage ved egnet bøying. Også av den grunn har det blitt vanlig først å fremstille rørformede komponenter uten flenskrager, og deretter å sette på en flenskrage på den egentlige komponent ved egnet sammenføyningsteknikk, ved metallrør for eksempel med sveising, ved plastrør for eksempel ved liming eller laminering.

For forbedring av kraftinnføringen inn i det muligens høyt belastede område av ringflensen har det på kjent måte vist seg å være konstruktivt gunstig å preforme et ringformet flenselement på en slik måte at det for anbringelse på en ende av en sylinder-formet komponent har et kort sylinderrørformet avsnitt med en ende påsveiset den syl-inderrørformede komponent, og med den andre ende fortsettende som en radial tilsluttet flenskrage med den flensflate ragende bort fra avsnittet.

Ved bygging av tårn for vindkraftanlegg blir det for eksempel for å oppnå store høyder stablet rørformede tåmsegmenter på hverandre på oppføringsstedet. Av statiske grunner har det også på dette tekniske område vist seg godt egnet å la tårnet være konisk avsmalnet fra området ved bakken og oppover til gondolen. Hittil har det skjedd brudd og andre tretthetsforekomster ved flensforbindeiser for forbindelse av tåmsegmenter.

Overfor dette er formålet med oppfinnelsen å tilveiebringe en ringformet flens som har mindre tilbøyelighet for skader som kommer fra belastninger forbundet med den tilsiktede bruk.

Ifølge oppfinnelsen oppnås dette formål med en flensforbindelse som har de karakteristiske trekk som angitt i krav 1. Foretrukkede utførelsesformer er angitt i de øvrige krav.

Nettopp når det gjelder anvendelsesområdet av tårn for vindkraftanlegg er det konstruktivt hensiktsmessig å utnytte hver mulighet for optimalisering av kraftstrømmen som forløper gjennom flensforbindelsene mellom tårnets segmenter. Å feste de kjente ringflenselementene med rette sylinderformede befestigelsesavsnitt innrettet i sylinder-akseretning mot konisk rørformede tårnkomponenter, som er tilsiktet i den kjente teknikk, resulterer i en kraftstrøm i flensforbindelsen med muligens til og med flerfoldige retningsendringer, og er dessuten også estetisk ufordelaktig.

Ifølge oppfinnelsen har en ringformet flens i motsetning til dette et rørformet avsnitt for anbringelse av flensen på en ende av en rørformet komponent. På en ende av dette avsnitt slutter det seg radialt, fortrinnsvis innover, en flenskrage, og har en fortrinnsvis plan flensflate som er rettet aksialt bort fra avsnittet. Ytterveggen av det rørformede avsnitt er konisk og kan således anbringes på en konisk rørformet komponent for å tilveiebringe en kontinuerlig felles ytterkontur. Dette forbedrer kraftstrømmen fra den konisk rørformede komponent i flenskragene vesentlig fordi en avbøyning av kraft-strømmen - som overveiende bevirker spenningskonsentrasjoner og evt. komponentover-belastning - unngås.

Flenskragen slutter seg fortrinnsvis radialt innover til det rørformede avsnitt, slik at for eksempel ved bruk av flensen ifølge oppfinnelsen for forbindelse av tåmsegmenter av et vindkraftanlegg blir flenskragene - så vel som andre forbindelseselementer som for eksempel flensforbindelsesskruer, som tilveiebringer forbindelseskraft og formslutning ved hjelp av boringer anordnet aksialt på omkretsen - i tårnets innerom, og således beskyttet mot værpåvirkninger.

Det rørformede avsnitt og den radiale flenskrage av forbindelsesflensen ifølge oppfinnelsen er fortrinnsvis fremstilt i ett stykke. Forbindelsesflensen ifølge oppfinnelsen blir altså fortrinnsvis dreid av et enkelt stykke av et metallisk halvfabrikat, eller viklet for fremstilling av fiberkomposittmateriale som en komponent for eksempel som Prepreg. Men også støpegods til en komponent i ett stykke er ifølge oppfinnelsen.

For å være i stand til å fremstille en forbindelse mellom to rørformede komponenter med flensen ifølge oppfinnelsen og med den fordelaktige kontinuerlige ytre kontur ifølge oppfinnelsen, er to flenser ifølge oppfinnelsen fortrinnsvis tilpasset til å fremstille en slik forbindelse, på en slik måte at de (koniske) yttervegger av de rørformede avsnitt av de to flenser går kontinuerlig inn i hverandre når de to flenser forbindes med hverandre med deres flensflater liggende på hverandre - for eksempel ved å skru dem sammen ved hjelp av de aksiale boringer i deres flenskrager, som så flukter med hverandre fortrinnsvis parvis.

For å optimalisere ytterligere kraftstrømmen gjennom den fortrinnsvis plane flensflate og gjennom en forbindelsesskrue i den foretrukkede gjennomgående boring, er den gjennomgående boring fortrinnsvis omgitt av en utsparing i flenseflaten. Dette inn-virker på grunn av større strekklengde gunstig på belastningen av forbindelsesskruen i den gjennomgående boring, og forflytter flensflatens kontaktsone til en komplementær flensflate rundt den gjennomgående boring inn i flensflatens radiale ytre og indre om-råder.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, der eneste figur viser et tverrsnitt gjennom flensforbindelsen ifølge oppfinnelsen med to flenser som hver er anbrakt på en konisk rørformet komponent.

Flensforbindelsen på figuren er dannet av to flenser 2 (hvor de øvre komponenter og elementer, som altså står i sammenheng med den øvre av de to viste flenser 2, ved nødvendig differensiering er betegnet med a, og den nedre er betegnet med b). Begge flenser 2 har et rørformet avsnitt 4 og en flenskrage 6 som slutter seg radialt innover på en ende av det rørformede avsnitt 4. På den andre ende av det rørformede avsnitt 4 er det tilsluttet en rørformet komponent 8, og er der anbrakt på den ringformede forbindelsesflens 2 ved hjelp av en radialt innerliggende og en radialt ytterliggende sveisesøm 10, 12. Flensene 2 er av sveisbart stål.

Anordningen på figuren er totalt ring- og rørformet om en rotasjonsakse 14, idet avstanden - altså hele anordningens diameter - ikke er vist i målestokk. Ytterveggene 15 av det rørformede avsnitt 2 av flensen 2 så vel som de rørformede komponenter 8 har samlet konisk form, og ytterveggene 15 går kontinuerlig over i hverandre, og rettlinjet i det viste eksempel.

De to flenser 2 har hver en plan flensflate 16 som vender aksialt bort fra deres respektive rørformede avsnitt 4, hvor flensflatene er like store - dvs. med en lik inner-diameter og ytterdiameter - og ligger kangurent på hverandre. Vendt mot hverandre på denne måten har flensene gjennomgående boringer 18 fordelt jevnt langs omkretsen, som strekker aksialt gjennom de respektive flenskrager 6 og innrettet fluktende med hverandre. For å tilveiebringe forbindelseskraft og formslutning for flensforbindelsen for flensene 2 kan det anbringes kjente skruforbindelser i de gjennomgående boringer 18. For å optimalisere kraftstrømmen gjennom flensforbindelsen 2 er de gjennomgående boringer 18 anordnet radialt mest mulig nær det rørformede avsnitt, noe som imidlertid er konstruktivt begrenset, særlig ved tilgjengelighet til de gjennomgående boringer 18 for verktøy som brukes for befestigelse for eksempel av forbindelsesskruer.

Flenskragen 6a av bare en av flensene 2a av flensforbindelsen (den øvre flens på tegningen) har en utsparing 20 i det dens flensflate 16a som omgir den gjennomgående boring 18a. Når de to flenser 2 nå blir forspent mot hverandre av en flensforbindelsesskrue (ikke vist) som blir ført gjennom gjennomgangsboringene 18, blir området av kraftoverføringen eller kraftstrømmen gjennom flensflatene 16 forskjøvet radialt utover fra de gjennomgående boringer 18 til et radialt indre kantområde 22 og et radialt ytre kantområde 24 av flensflatene 16. Særlig kraftoverføringen i det radiale ytre kantområde 24 er strukturmekanisk gunstig, fordi disse bevirker en rettlinjet, avbøyningsfri kraftstrøm fra den øvre konisk rørformede komponent 8a gjennom det konisk rørformede avsnitt av den øvre flens 2a inn i det koniske rørformede avsnitt 4b og den nedre flens 2b og til slutt inn i den nedre koniske rørformede komponent 8b. Dette betyr med andre ord at det er en kraftstrøm uten strukturmekanisk ugunstige avbøyninger. For ytterligere å begunstige kraftstrømmen er det ytre kantområde 24 av flenseflatens 16 fortrinnsvis bredere enn tykkelsen av veggen av det rørformede avsnitt 4 og/eller komponenten 8, slik at det heller ikke bevirkes noen avsmalning av kraftstrømmen i dette området.

For ytterligere begunstigelse av kraftstrømmen gjennom flensen 2 er overgangen fra den i det vesentlige aksiale utstrekning av det rørformede avsnitt 4 til den radiale utstrekning av flenskragene 6 ikke skarp, men utformet med radius 26. Dette hindrer strukturmekaniske uheldige spenningstopper og kjerwirkning.

Claims (9)

1. Ringformet forbindelsesflens med et rørformet avsnitt (4) for anbringelse på en fremre ende av en rørformet komponent, særlig for et tårnsegment for oppbygging av et tårn for et vindkraftanlegg, og med en flenskrage (6) tilsluttet radialt til en ende av avsnittet (4), med en flensflate (16) som er rettet aksialt bort fra det rørformede avsnitt (4), karakterisert ved at ytterveggen (15) av det rørformede avsnitt (4) er konisk, særlig for anbringelse av en likeså konisk rørformet komponent (8).

2. Flens ifølge krav 1, karakterisert ved at flenskragen (6) er tilsluttet radialt på innsiden av det rørformede avsnitt (4).

3. Flens ifølge foregående krav, karakterisert ved at flensflaten (16) er plan.

4. Flens ifølge foregående krav, karakterisert ved at flenskragen (6) har minst en aksial gjennomgående boring (18) for en flensforbindelsesskrue.

5. Flens ifølge krav 4, karakterisert ved at flenskragen (6) har en utsparing (20) i flensflaten (16) rundt den gjennomgående boring (18).

6. Flens ifølge krav 5, karakterisert ved at den korteste avstand (24) mellom utsparingen (20) og kanten av flensflaten som en vegg (15) av det rørformede avsnitt (4) er tilsluttet, er større enn veggtykkelsen av det rørformede avsnitt (4).

7. Flens ifølge foregående krav, karakterisert ved at det rørformede avsnitt (4) og den radiale flenskrage (6) er fremstilt i ett stykke, særlig dreid av ett stykke.

8. Flens ifølge foregående krav', karakterisert ved at flensen (2) for feste mot den rørformede komponent (8) er sveisbar.

9. Flensforbindelse med to flenser (2a, 2b) ifølge foregående krav, karakterisert ved at ytterveggene (15) av de rørformede avsnitt (4) av flensene (2) som er forbundet med hverandre med flensflater (16) som ligger på hverandre er konisk kontinuerlig med hverandre.