TWI470135B - 架設風力發電裝置之一塔門的方法、風力發電裝置之塔門、風力發電裝置、用於承載一塔門，尤其係一風力發電裝置之一塔門的一負載分配環之高度調整單元 - Google Patents

Description

架設風力發電裝置之一塔門的方法、風力發電裝置之塔門、風力發電裝置、用於承載一塔門，尤其係一風力發電裝置之一塔門的一負載分配環之高度調整單元

本發明關於一種架設一塔門，尤其係一風力發電裝置之一塔門的方法及一種塔門，以及一種具有此塔門之風力發電裝置。

在建立塔門之基座的過程中，必須要注意確保基座之頂側或至少基座之上面豎立有塔門之部分為平坦且完全水平的，以使得塔門精確地垂直豎立。

WO 2005/095717揭示一塔門之基座上之環形混凝土模板或飾面。該模板填充有低黏度灌漿材料(灌漿砂漿)且在灌漿材料已凝固之後且在移除該模板之後，可將整平環或負載分配環置放於凝固灌漿材料之表面上。接著，可使用併入至基座中且突出基座外達預定量之錨定螺栓將下部塔門節段固定於彼負載分配環上。灌漿材料之低黏度可確保其自身為完全整平或扁平的。

WO 2005/095792描述一種在一基座上架設塔門之方法。在彼狀況下，借助於錨定於基座中之節段錨(segment anchor)中之錨定螺栓來建立塔門。該等錨定螺栓突出基座之頂側外達預定量。首先，將整平環或負載分配環在基座之頂側處弄平、對準且固定。在目前技術發展水平下，(例如)以使得高度調整單元(諸如，高度調整螺栓)置放於基座上之預定位置處之方式實行整平操作，其中首先將負載分配環安置於高度調整螺栓上，且接著藉由調整該等螺 栓而將負載分配環弄平。接著，填充基座與負載分配環之間的間隙，且在其表面上方負載分配環之下對負載分配環加襯。藉由合適填充材料(諸如，灌漿砂漿)來實行此填充。

高度調整螺栓包含一具有母螺紋之外部元件及一具有公螺紋之內部元件。內部元件藉由彼公螺紋而收納於外部元件之母螺紋中，且內部元件之高度可藉由相對於外部元件擰入及擰出而調整。可藉由高度調整螺栓之合適配置及調整而將負載分配環整平。為了達成良好耐候性及安全可靠之負載支承能力，此等高度調整螺栓係由高品質鋼製成。藉由螺紋之典型組態(呈細螺紋之形式)進行極精細之高度調整係可能的。

彼種類之高度調整螺栓之價格被公認為相對較高的，但其可以可靠方式支承高負載。因此，將負載分配環整平需要至少三個高度調整螺栓，該等螺栓在負載分配環之平均半徑上經配置(等距離分配)。

DE 103 47 536 A1揭示一種用於錨定樞轉吊桿式起重機之配置。在彼狀況下，提供可擠壓在一起之間隔元件。

DE 698 27 290 T2描述一種用於調整支撐腳上之構造之表面的傾斜之器件。

WO 2008/003749 A1揭示一種呈高度調整螺栓形式之用於對準下部塔門節段的高度調整單元。在其下側處，高度調整螺栓具有壓力分配元件，與基座之混凝土相比，其為較軟的。作為對高度調整單元之替代，其亦由兩個楔狀物 (其可移位至彼此之內)體現。

因此，本發明之目標為提供一種架設塔門之方法，該方法准許塔門之更可靠且更便宜之架設。

藉由如在技術方案1中所闡述之一種架設塔門之方法、藉由如在技術方案4中所闡述之塔門且藉由如在技術方案8中所闡述之風力發電裝置來達到彼目標。

因此，提供一種架設一塔門，尤其係一風力發電裝置之一塔門的方法。為達成彼目的，提供一基座，將複數個高度調整單元置放於該基座上，且將一負載分配環置放於該複數個高度調整單元上。藉由調整該等高度調整單元而將該負載分配環弄直並整平，且用一灌漿材料填充該基座與該負載分配環之間的間隙。在該灌漿材料已達到一預定強度之後或在該灌漿材料凝固之後，將一塔門節段置放於該負載分配環上。在彼狀況下，該等高度調整單元經設定尺寸以使得其元可(共同地)以可靠方式支承該負載分配環之重量或負載，但在一較大力作用於該複數個高度調整單元中之一者以使得一超過一限制值之表面壓力歸因於該等高度調整單元而作用於該基座時屈變(即，其在預定負載(負載分配環之重量+負載分配環上之第二重量)下出故障)。該等高度調整單元實質上由塑膠材料製成，以使得可便宜地生產該等高度調整單元。

在該基座與該整平之負載分配環之間的間隙填充有灌漿材料且該灌漿材料達到一預定強度時，則藉由該灌漿材料 將該負載(負載分配環+塔門節段)之一大部分施加至該基座。當該間隙中之該灌漿材料未充分支撐該負載分配環時，發生藉由該等高度調整單元將該等負載(負載分配環+塔門節段)轉移至該基座。在此情況下，可發生，該等高度調整單元必須將一部分負載或整個負載傳遞至基座。彼情況之結果可為，在高度調整單元下方之區中達到每單位表面積之壓力，此可導致對基座之損壞或破壞。

就此而言，本發明基於以下認識：由於高品質鋼之習知高度調整螺栓相對於灌漿砂漿之較高硬度，高度調整螺栓可導致對基座之關於單位表面積的過高壓力(歸因於高度調整單元)，且可導致對基座之損壞。彼負載或其承受之表面壓力可已達到且超過第一塔門節段，但最後達到完整塔門，即，與表面積有關之過大壓力由負載之流動集中於高度調整單元上而引起(由於高度調整單元之較高硬度)。已知高度調整單元之數目的增加可公認地大體上於此處提供一補救方法，但此會增加成本，因為高度調整單元必須保持在負載分配環之下直至間隙已硬化為止，且其可因此受損。然而，若高度調整單元將實質上支承負載分配環之重量且相應地具有較小尺寸，則其將在塔門負載之情況下由於相對較低硬度而出故障。因此，負載分配環安置於塔門負載之下之硬化灌漿材料上，且整個灌漿材料間隙提供在每單位面積之預期壓力下將負載傳輸至基座，以使得對基座之損壞得以防止。

若作用於各別高度調整單元之負載或重量超過一限制 值，則塑膠材料之高度調整單元可屈變。彼屈變效應可表示涉及破壞之一屈變效應。根據本發明之另一態樣，該等高度調整單元呈高度調整螺栓，尤其係具有公制螺紋之高度調整螺栓之形式。與細螺紋相比，公制螺紋較容易生產且因此生產起來較便宜，且公制螺紋仍准許充分準確之整平。可藉由呈螺栓形式的單元以簡單方式來確保該等高度調整單元之高度調整。

本發明亦關於一種塔門，尤其係一風力發電裝置之塔門。該塔門具有一基座、該基座上之複數個高度調整單元、該複數個高度調整單元上之一負載分配環，及該基座與該負載分配環之間的間隙中之灌漿材料。該等高度調整單元經設定尺寸以實質上支承該負載分配環之重量，但在一較大力作用於該複數個高度調整單元以使得與表面積有關之超過一限制值之一壓力經由該等高度調整單元而作用於該基座時屈變。

本發明亦關於一種塔門，尤其係一風力發電裝置之塔門，其包含一基座、該基座上之複數個高度調整單元，及該複數個高度調整單元上之一負載分配環。該負載分配環用以支承一下部塔門節段。該等高度調整單元由塑膠材料製成。

本發明亦關於用於支承一塔門，尤其係一風力發電裝置之一塔門之一負載分配環的高度調整單元。在彼狀況下，該等高度調整單元包含塑膠材料。

本發明亦關於一種塑膠材料之高度調整單元之用途，該 等高度調整單元用於支承一塔門，尤其係一風力發電裝置之一塔門之一基座上的一負載分配環。在彼狀況下，該等高度調整單元由塑膠材料製成。

本發明涉及以下認識：目前技術發展水平涉及使用鋼之高度調整螺栓以將一基座上之一整平環或一負載分配環弄直。接著，例如用諸如Pagel水泥之灌漿材料填充所得間隙。然而，在彼狀況下，可發生作用於該負載分配環之該塔門之該負載由於間隙之不準確度而經由該等高度調整螺栓轉移。因此，可發生在該等高度調整單元之下之該基座之混凝土必須支承該塔門之整個負載。彼情況可因此導致在該等高度調整螺栓之下的區中與基座之表面積有關的不可接受之高壓力。彼情況在與表面積有關之壓力達到不能容許之高值的情況下尤為不利，因為達到不能容許之高值可導致對基座之損壞。發生負載之施加由於根據目前技術發展水平之高度調整螺栓而集中於若干位置處，而非負載在基座上之均勻分配。

因此，根據本發明，提供可公認安全地承載該負載分配環之重量而非整個塔門之重量或個別塔門節段之重量的高度調整單元。因此，當建置塔門時，該等高度調整單元將不可避免地出故障。結果，該塔門之該負載經均勻地分配至灌漿材料間隙且穿過其分配至基座。因此，以使得滿足如下情況之方式設計根據本發明之高度調整單元：該等高度調整單元可承載負載分配環之重量，但在與表面積有關之超過一預定限制值之壓力下出故障，即，該等高度調整 單元依據(例如)關於與表面積有關之負載或壓力之限制值而出故障為樂願接受的且甚至為所要的。

由於該等高度調整單元可(例如)以塑膠高度調整螺栓之形式使用，故在高度調整單元不能重複使用時可較便宜地提供基座，且與其他常見鋼高度調整螺栓相比，可實質上更有利地生產塑膠高度調整螺栓。

本發明之其他組態為附加申請專利範圍之標的物。

在下文中參考諸圖更充分描述藉由本發明之實例及優點之諸實施例。

圖1展示根據第一實施例之塔門(尤其係，風力發電裝置之塔門)之基座及下部節段之一部分的圖解視圖。將複數個高度調整單元500置放於基座100上，且接著將整平環或負載分配環200置放於高度調整單元500上。負載分配環200可借助於高度調整單元500而完全弄直或整平。將灌漿材料(所謂的灌漿砂漿)300引入至基座100之頂側110與負載分配環200之下側210之間的間隙中。在彼狀況下，負載分配環200應完全經下襯且不具有包含氣體(air inclusion)或凹穴，以使得作用於負載分配環之塔架之負載可經由灌漿材料之整個表面傳遞至基座100。換言之，在灌漿材料300與基座100之頂側110及整平環200之下側210之間應不再存在任何中間空間。

可將下部塔門節段400置放並固定於負載分配環200上。可能地，可在負載分配環200與下部塔門節段400之間提供 其他固定元件。

當在灌漿材料300之硬化之後時，下部塔門節段400固定於負載分配環200上，或其他塔門節段固定於下部塔門節段400上，接著，作用於灌漿材料間隙及高度調整單元500之重量或負載增加。在彼狀況下，可發生灌漿材料間隙300起作用且被壓縮。然而，若在更大程度上壓縮灌漿材料間隙(由於其硬度低於高度調整單元500之硬度)，則可接著發生的是，將力或負載自負載分配環200施加至基座100不再藉由灌漿材料間隙300來進行，而是(實質上)藉由高度調整單元500中之至少一些來進行(如同根據目前技術發展水平之高品質鋼之高度調整螺栓之狀況)。然而，若負載之分配集中於高度調整單元500上，則可將與表面積有關之壓力施加至高度調整單元500下方之基座，該壓力超過可容許之限制值以使得可損壞高度調整單元500之下之基座。

高度調整單元500較佳呈高度調整螺栓之形式，且可(例如)由塑膠材料(HDPE)製成。在彼狀況下，高度調整單元經設計以使得其被公認能夠以可靠方式支承負載分配環200之重量，但在達到關於與表面積有關之負載或壓力之限制值時，即，當(例如)塔門節段置放於負載分配環上時，高度調整單元出故障或屈變或至少受到損壞。在彼情況下，可發生的是，負載之流動可不再藉由高度調整螺栓進行。然而，由於灌漿材料或灌漿材料間隙300提供於基座之頂側110與負載分配環200之下側210之間，故塔門之 負載可均勻地由彼灌漿材料間隙300支承且在與表面積有關之壓力下經傳輸至基座100，其為預期的且對基座無害。

因此，選擇上文所描述之高度調整單元500之尺寸或組態以使得高度調整單元500之塌縮或故障為樂於接受的或由於其設計組態而故意引起的，以便避免基座之在高度調整單元500下方之區域中的與表面積有關的不能容許之高壓力(如在目前技術發展水平下)。應瞭解，就此而言，標準化之尺寸設定係可能的，以使得根據本發明之高度調整單元500可以可靠方式承載(例如)多達(例如)350公斤之重量。負載分配環之重量接著判定用於彼負載分配環200之高度調整單元500之所要數目，然而，就此而言應注意，至少三個高度調整單元500始終用以確保負載分配環之穩定位置。在使用三個高度調整單元500的情況下，重量為1噸之負載分配環可等同於350公斤之支承力。舉例而言，HD聚乙烯可用作高度調整單元之材料，或可使用另一較佳熱塑性或可射出成形塑膠材料。

高度調整單元500呈塑膠材料之高度調整螺栓之形式的事實亦在高度調整單元500之材料成本方面為有利的。由於高度調整單元500在灌漿材料間隙已經填充之後可不再被移除，故其可因此亦不被重複使用。

在使用根據本發明之高度調整單元500的情況下，有可能在灌漿材料間隙之部分故障之後達成負載至塔門之基座100之改良分配，且另外，有可能達成基座100及高度調整 單元500之成本減小。在彼狀況下，可以具有公制螺紋之高度調整螺栓之形式來實施高度調整單元500。

圖2展示根據第二實施例之高度調整單元的圖解剖視圖。可使用根據第二實施例之高度調整單元500(例如)作為第一實施例中之高度調整單元。高度調整單元500較佳呈高度調整螺栓之形式。在彼狀況下，高度調整單元500具有一外部元件510及一內部元件520。外部元件510具有底腳512，或者替代底腳512具有底環(未圖示)，或作為另一替代具有底板(亦未圖示)；以及母螺紋511。內部元件520具有一公螺紋521及一上部元件523。在該圖中在較高位置中以虛線展示彼上部元件523，可藉由松螺釘來將上部元件523移至該較高位置中。在彼位置中，上部元件由參考符號523'表示。在彼狀況下，內部元件520之公螺紋521自然地與外部元件510之母螺紋511互補。

底腳512或底環(未圖示)或底板(亦未圖示)置放於基座100之表面110上，且在上部元件523、523'用以收納負載分配環200時將負載之流動傳輸至基座。可藉由旋轉內部元件520來調整高度調整單元之高度。在彼狀況下，可將高度設定在(例如)80毫米與120毫米之間。應瞭解，其他範圍(諸如，50毫米至90毫米)亦為可能的，此視高度調整單元之結構組態而定。

內部元件520之上部元件523、523'可為多邊形的，以使得高度調整螺栓亦可在原處(即，在負載分配環200(在此圖式中未展示)之下的安裝位置中)藉由合適工具(諸如，固定 扳手或開口扳鉗)來致動以容易地准許負載分配環200之整平。

根據第一或第二實施例之高度調整單元在超過限制值之重量或負載(或與表面積有關之超過限制值之壓力)下的故障或屈變涉及對高度調整單元(詳言之，高度調整螺栓)之損壞、高度調整單元(詳言之，高度調整螺栓)之減損及/或破壞。在彼狀況下，例如，高度調整螺栓之螺紋可被損壞，此可導致高度調整螺栓之功能故障或屈變。

根據本發明之高度調整單元可承載(例如)0.5噸至0.7噸之最大負載。負載分配可具有(例如)900公斤至4000公斤之重量(依賴塔門變體)。

圖3A及圖3B各自展示根據第三實施例之高度調整單元的各別圖解橫截面。圖3A展示處於第一高度600a之高度調整單元600。彼高度表示高度調整單元600之最小高度。第三實施例之高度調整單元600具有第一梯形橫截面部分(梯形部分)630及第二梯形橫截面部分(梯形部分)640，其分別以其較小邊之相對關係來配置。高度調整單元600進一步具有一第一楔形部分610及一第二楔形部分620。第一楔形部分610及第二楔形部分620分別嚙合至第一梯形部分630及第二梯形部分640中。第三實施例之高度調整單元600亦具有一調整單元650，借助於該調整單元650可調整第一楔形部分610與第二楔形部分620之間的間距。

圖3B展示借助於調整單元650將兩個楔形部分610、620提供成更靠近之情況，即，第一楔形部分610與第二楔形 部分620之間的間距已減小。歸因於第一楔形部分610與第二楔形部分620之間的減小之間距，第一梯形部分630及第二梯形部分640分別被向上及向下推動，以使得高度調整單元600之高度600b大於圖3A中所展示之最小高度600a。因此，在第三實施例中，提供一種高度調整單元，其可藉由致動調整單元650變化第一楔形部分610與第二楔形部分620之間的間距，且可因此分別向上及向下推動第一梯形部分630及第二梯形部分640，以使得高度調整單元600之高度可增加或減小。

第三實施例之具有第一楔形部分610及第二楔形部分620以及第一梯形部分630及第二梯形部分640之高度調整單元600係由塑膠材料製成。

因此，與第一實施例或第二實施例之高度調整單元相似，第三實施例之高度調整單元可在超過限制值之重量或負載下屈變。彼屈變效應可為涉及破壞之屈變效應。

圖4A及圖4B各自展示根據第四實施例之高度調整單元的圖解橫截面。第四實施例中之高度調整單元700具有第一梯形部分或不規則四邊形部分730以及一第一楔形部分710及一第二楔形部分720。第一楔形部分710及一第二楔形部分720可借助於調整單元750以使得第一楔形部分710與第二楔形部分720之間的間距可變的方式而連接在一起。圖4A展示高度調整單元之高度700a，其對應於最小高度。

圖4B展示第四實施例之高度調整單元，其中與圖4A中 所展示之間距相比，兩個楔形部分710、720之間的間距已減小。因此，梯形部分730藉由第一楔形部分710及第二楔形部分720而向上推動，以使得高度調整單元700之高度700b增加。

與第一、第二或第三實施例之高度調整單元相似，第四實施例之高度調整單元亦可超過在負載或重量之限制值時屈變。彼屈變效應亦可表示涉及破壞之屈變效應。

第三及第四實施例之調整單元可呈螺栓元件之形式。

100‧‧‧基座

110‧‧‧頂側/表面

200‧‧‧整平環或負載分配環

210‧‧‧下側

300‧‧‧灌漿材料/灌漿材料間隙

400‧‧‧下部塔門節段

500‧‧‧高度調整單元

510‧‧‧外部元件

511‧‧‧母螺紋

512‧‧‧底腳

520‧‧‧內部元件

521‧‧‧公螺紋

523‧‧‧上部元件

523'‧‧‧上部元件

600‧‧‧高度調整單元

600a‧‧‧第一高度

600b‧‧‧高度

610‧‧‧第一楔形部分

620‧‧‧第二楔形部分

630‧‧‧第一梯形部分

640‧‧‧第二梯形部分

650‧‧‧調整單元

700‧‧‧高度調整單元

700a‧‧‧高度

700b‧‧‧高度

710‧‧‧第一楔形部分

720‧‧‧第二楔形部分

730‧‧‧梯形部分

750‧‧‧調整單元

圖1展示根據第一實施例之塔門之基座及下部節段之一部分的圖解視圖；圖2展示根據第二實施例之高度調整單元的圖解橫截面；圖3A及圖3B展示根據第三實施例之高度調整單元的圖解橫截面；及圖4A及圖4B展示根據第四實施例之高度調整單元的圖解橫截面。

100‧‧‧基座

110‧‧‧頂側/表面

200‧‧‧整平環或負載分配環

210‧‧‧下側

300‧‧‧灌漿材料/灌漿材料間隙

400‧‧‧下部塔門節段

500‧‧‧高度調整單元

Claims (7)

1. 一種架設一風力發電裝置之一塔門的方法，其包含以下步驟：提供一基座(100)，將複數個高度調整單元(500)置放於該基座(100)上，該等高度調整單元(500)包含一具有一平坦上部表面之上部元件及一具有一平坦下部表面之下部元件，其中該複數個高度調整單元係以其等平坦下部表面被置放於該基座上，將一負載分配環(200)置放於該複數個高度調整單元(500)上，藉由該等高度調整單元(500)之調整而將該負載分配環(200)弄直並整平，及用一灌漿材料(300)填充該基座(100)與該負載分配環(200)之間的一間隙，及在該灌漿材料已達到一預定強度之後，將該塔門之一塔門節段(400)置放於該負載分配環(200)上，其中該等高度調整單元(500)經設定尺寸以使得其可共同地承載該負載分配環(200)之重量，且各高度調整單元係被建構成以使若一超過一限制值之較大力作用於該複數個高度調整單元中之一者，該高度調整單元屈變，其中該限制值係決定自與表面積有關之一壓力，其經由該等高度調整單元而作用於該基座，其中該等高度調整單元(500)完全由塑膠材料製成， 其中，在置放於該負載分配環之頂部之至少一個塔門節段之一結合重量下，該等高度調整單元被壓碎以減少該等高度調整單元之一高度，導致該至少一個塔門節段之該重量被該灌漿材料支承且被該灌漿材料轉移到該基座。
2. 如請求項1之方法，其中該等高度調整單元(500)係以具有一公制螺紋之高度調整螺栓之形式使用。
3. 如請求項1或請求項2之方法，其中該等高度調整單元(600、700)具有一第一楔形部分及一第二楔形部分(610、620；710、720)，該第一楔形部分與該第二楔形部分(610、620；710、720)之間距可藉由一調整單元(650、750)變化，其中一梯形部分(630、640；730、740)以使該高度調整單元之高度為變化的方式與該第一及該第二楔形部分協作。
4. 一種一風力發電裝置之塔門，其包含：一基座(100)，該基座(100)上之複數個高度調整單元(500)，該等高度調整單元(500)包含一具有一平坦上部表面之上部元件及一具有一平坦下部表面之下部元件，其中該複數個高度調整單元係以其等平坦下部表面被置放於該基座上，一置放於該複數個高度調整單元(500)上之負載分配環(200)，該基座(100)與該負載分配環(200)之間的一間隙中之一灌漿材料(300)，及 位在該負載分配環(200)上之至少一塔門節段(400)，其特徵在於，該等高度調整單元(500)經設定尺寸以使得其可共同地承載該負載分配環(200)之重量，且各高度調整單元係被建構成以使若一超過一限制值之較大力作用於該複數個高度調整單元中之一者，該高度調整單元屈變，其中該限制值係決定自與表面積有關之一壓力，其經由該等高度調整單元而作用於該基座，其中該等高度調整單元(500)由塑膠材料製成，其中，在置放於該負載分配環之頂部之至少一個塔門節段之一結合重量下，該等高度調整單元被壓碎以減少該等高度調整單元之一高度，導致該至少一個塔門節段之該重量被該灌漿材料支承且被該灌漿材料轉移到該基座。
5. 如請求項4之塔門，其特徵在於，高度調整單元(500)呈具有一公制螺紋之高度調整螺栓之形式。
6. 如請求項4或請求項5之塔門，其中該高度調整單元具有一第一楔形部分及一第二楔形部分(610、620；710、720)、一用於調整該第一楔形部分與該第二楔形部分(610、620；710、720)之間的間距之調整單元(650、750)，及至少一梯形部分(630、640；730、740)，其中該高度調整單元之高度可藉由該第一楔形部分與該第二楔形部分之間的該間距之變化而調整。
7. 一種風力發電裝置，其包含一如請求項4至6中之一者之塔門。