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CN1759242A - 为风力涡轮机建造大型塔的方法 - Google Patents

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Abstract

为了运输大尺寸风车塔，本发明给出一种用于风车的钢塔(1)，其包括多个圆柱或锥形塔部分(2)，它的至少更宽的部分(2)再分割成两个或多个伸长的壳段(3)，这些壳段通过例如由螺栓(10)拧紧在一起的垂直凸缘(6)组合为完整的塔部分(2)，所述壳也分别提供有上部和下部水平凸缘(4)，以允许塔部分(2)彼此在另一个上互连。

Description

为风力涡轮机建造大型塔的方法
技术领域
本发明涉及单壁钢塔部分的大尺寸风车塔，每个部分包括预制的壳段。
多年来实际中通常在工厂内单独建造钢塔部分，并且随后移动每个完整的部分到执行风车安装的地点。塔部分通常具有圆柱或稍微锥形形状，并且这些部分中每一个依次沿轴线被分割成适当数量的壳。
由于对于更大容量的风车以及由此产生的所需建造这种风车的更大尺寸的所有部件的不断增加的需求，因此获得了由下部结构带来的物理限制，例如在桥下部或者在隧道中的空隙。
因此，再分塔结构以便方便运输的观念将会是建议的明显方案。
背景技术
公开的DE19832921描述了一种特别用于风车塔结构，其具有大于6m的底部直径，该塔包括将会在建设地点安装的钢的内部和外部壳段，此处混凝土沉积在内部和外部壳之间的空间内，以便建立需要的强度以承受来自风压和磨坊头部的冲击。
在现有技术的塔中，要求内部和外部壳与混凝土芯配合使用，以提供所需的载荷承受能力。
而且，每个壳段均提供有垂直和水平的角边缘，这些角边缘具有通过例如螺栓用于互相连接段的多个通孔。这用于提供用作闸板壁的壳段所需的一些水平刚性。
风载荷随着风速的平方增加，因此磨坊塔越高，结构应当设计尺寸越强，这反过来意味着壁厚或者直径应当增加。
在载荷承载能力、刚性和固有频率的基础上限定优化直径，更高的塔结构的直径在垂直和水平尺寸方面将会超过允许的运输限制。发现需求更大直径的原因在于强度和刚性随钢板厚度的一次幂增加，而相对于直径它们分别以两次幂和三次幂增加。作为载荷承受能力的数学公式对应于抵抗力矩，其中D表示平均直径，t为厚度，
Q＝(π/4)×D2×t，
而刚性(或偏转)对应于惯性矩，
I＝(π/8)×D3×t。
因此，增加塔直径比板厚度更有益。
增加厚度将意味着更高的材料成本以及需求更重的运输车辆，运输车辆是卡车、火车、轮船或者直升机，而直径需要足够小以足够允许车辆高度不超过通常的4.2m，以便在桥下通过以及通过隧道。
为了包括并且利用增加的直径，太宽的部分需要沿着垂直线切割，因此壳能够在长度方向放下，同时载荷高度适于运输。
然而，这种方案具有在不适当的地方要求更大量人工工作的缺点并且会为分部件增加支撑结构，这正是其一直没有被视为合适方案的原因。
发明内容
本发明的目的在于提供用于风车的大直径塔结构，维持或降低当安装时结构的所有包含成本，并且该塔允许遵守通常后勤限制的运输。
本发明的另一目的在于提供一种准备塔的建设元件以及在卡车后在大型拖车上、在船之后在驳船上运输或者经由空中载运器运输的方法。
根据本发明，这些目的中之一通过用于风车的钢塔而获得，包括多个圆柱或锥形塔部分，更宽的部分再分割成两个或多个伸长的壳段，这些壳段通过例如由螺栓拧紧在一起的垂直凸缘组合为完整的塔部分，所述壳也分别提供有上部和下部水平凸缘，以允许塔部分彼此在另一个上互连。
而且，通过预制的壳段由单壁钢塔部分建造用于风车的大尺寸、圆柱或锥形塔而获得本发明的另一优点，其中至少更宽的部分沿着垂直线分割成段并且由沿着其边缘提供的凸缘互连，包括步骤：
a)通过具有需要曲率半径的轧制钢板来提供两个或多个塔壳段，所述壳共同形成完整的圆周塔部分，
b)沿着其自由边缘为每个壳段提供垂直和水平的连接凸缘，
c)在运输车架上安装一个或多个壳段，
d)运输所述支撑段到建造地点，
e)通过例如螺栓之类的连接构件沿着壳段的垂直边缘将壳段安装在一起，以提供塔部分，
f)经由例如螺栓之类的连接构件通过沿着塔部分的相对水平凸缘连接它们而在彼此顶部安装塔部分。
在该方法的有益实施例中，构成360°壳的轧制钢板焊接在一起以形成圆柱或圆锥塔部分，因此所述部分切割成需要数量的伸长壳段。
在该方法的另一有益实施例中并且在步骤a)以前，多个轧制伸长壳段沿着它们的相邻水平边缘焊接在一起以建立更大长度的塔壳段。
而且，该方法将优选包括凸缘在步骤b)中焊接在指向塔中心的位置。这留下塔的平衡外表面。
垂直凸缘相距各个壳的边缘优选以如下距离进行焊接：当它们拧紧在一起时，间隔杆能够夹在凸缘之间。在经由间隔杆互连两个相邻壳之后可见的垂直接头优选通过插入填充材料和/或填充元件进行覆盖。
在根据本发明的优选方法中，在偏置相邻塔部分的垂直分割线之后执行水平凸缘的互连。同时在运输到地点之前应当优选执行为每个壳准备必要的梯子等，由此尽可能减少安装地点的工作。
最后，在运输之前塔结构的所有部件优选在工厂内进行表面处理，以便相对在风车地点经常发生的侵蚀性环境条件产生最佳抗性。
塔的优选实施例示出塔部分中至少一个分割成基本相等弧长的三个段，即每个120°。
为了提供用于运输壳段的满意和实际长度，这种段能够有益地包括沿着它们的相邻水平边缘焊接在一起并且沿着最上和最下自由边缘与水平凸缘进行装配的至少两种长度的段，所述凸缘提供有用于互连螺栓的多个通孔。
在本发明的改进实施例中，当凸缘栓接在一起时，垂直凸缘焊接在以一距离偏置离开相应边缘的壳段上，留下在凸缘的相对表面之间的空间用于间隔杆夹在它们之间，这将允许有力及牢固的连接。所述间隔杆能够提供有配合在凸缘中的孔的通孔，并且优选在间隔杆中的每个孔将会具有切口，该切口从杆边缘延伸到所述孔内并且足够宽以允许杆在螺栓上侧向滑动。
如果在段和部分之间的垂直和/或水平接头分别通过插入填充材料和/或填充元件进行覆盖的话，那么获得塔的平滑外表面。
操作壳段的时间节省方面在于在运输到建造地点之前，它们能够通过以梯子部分和绳索夹具形式准备而便利地进行提供。
优选通过具有适当“拖车”或者车轮上的车架由陆地拖运提供运输，上述车架例如为具有多个支撑体的支撑框架形式，这些支撑体载有准备好运输长度的壳段。同时放在火车或者轮船上的其它形式的支撑框架也能够考虑用于运输。通过直升机，壳段可以通过端部直接提起并且运输到地点。
在风能地区需求的当前和将来大直径塔方面，根据本发明的塔以及描述建造这种塔的方法提供显著经济节省，并且由于它们在离开工厂之前能够准备有所有安装件，塔是直接可操作的，因此它们仅仅需要在建设地点进行连接。
附图说明
下面参照说明书附图描述根据本发明的塔和方法的有益实施例的实例，其中：
图1是根据本发明的风车塔部分的三个壳段中之一的正面侧视图，并且其由彼此相接焊接在一起的几种长度的壳构成，
图2是由在侧向上栓接在一起的三个段构成的塔部分的透视图，
图3是垂直于图平面延伸的在塔部分内部的垂直凸缘连接的详细视图，
图4分别是在图2中圈起的水平和垂直凸缘的详细视图，
图5是示出包括三个壳段的塔部分的横截面视图，以及
图6是准备好由卡车拖运的壳段。
具体实施方式
根据本发明建造的风车塔的壳段在图1中示出并且进一步的细节在图2-5中示出。该塔包括轧制钢板的多个壳段1，它们并肩栓接在一起组成完整的圆周塔部分2(参见图2和5)，所述部分通过螺栓彼此固定在另一个上(参见图3和4)。在图2中，段3示出沿着邻接的上下边缘焊接在一起的几种长度的壳3。组合长度的壳段3的每个顶部和底部边缘提供有平面凸缘4，该凸缘4向内延伸并且载有大量通孔5以接收用于将多个部分牢固拧紧在一起的相应螺栓。
提供有大量通孔7的平面垂直凸缘6相距各个壳的边缘以如下距离进行焊接：当垂直的凸缘6通过螺栓10拧紧在一起时，伸长的间隔杆9能够夹在垂直的凸缘6之间。
在塔的外部上，垂直的接头11是可见的直到该接头由填充材料和/或填充元件12进行填充为止。
以类似的方式，在部分之间的水平接头可以制成不可见的。
在根据本发明的方法的实际实施例中，在运输到建设地点之前，塔壳段装配有例如梯子部分或者绳索夹具。通过将壳段放在支撑体1上而执行这种运输，支撑体1依次放在优选通过车轮15(图6)和卡车(未示出)可移动的支撑框架或结构13上。
显然通过考虑由下部结构给出的限制能够确定一个部分所分割成的壳段的数目；意味着低的桥、窄的隧道等。
而且，连接机构的选择决不限制为螺栓和螺母，但是它们是常见和合适的机构，特别也为了利用预制的表面处理，这应当保持未经触动的。

Claims (17)

1.一种用于风车的钢塔(1)，包括多个圆柱或锥形塔部分(2)，其至少更宽的部分(2)再分割成两个或多个伸长的壳段(3)，这些壳段通过例如由螺栓(10)拧紧在一起的垂直凸缘(6)组合为完整的塔部分(2)，所述壳也分别提供有上部和下部水平凸缘(4)，以允许塔部分(2)彼此在另一个上互连。
2.如权利要求1所述的钢塔，其中，塔部分(2)中至少一个分割成基本相等弧长的三个段(3)，即每个120°。
3.如权利要求1或2所述的钢塔，其中，壳段(3)包括沿着它们的相邻水平边缘焊接在一起并且沿着最上和最下自由边缘与水平凸缘(4)进行装配的至少两种长度的段(3)，所述凸缘(4)提供有用于互连螺栓的多个通孔(5)。
4.如前面任一项权利要求所述的钢塔，其中，当凸缘栓接在一起时，垂直凸缘(6)焊接在以一距离偏置离开相应边缘的壳段(3)上，留下在凸缘(6)的相对表面之间的空间，用于间隔杆(9)夹在它们之间。
5.如前面任一项权利要求所述的钢塔，其中，所述间隔杆(9)提供有配合在凸缘(6)中的孔的通孔，并且优选在间隔杆(9)中的每个孔具有切口，该切口从杆(9)边缘延伸到所述孔内并且足够宽以允许杆(9)在螺栓(10)上的侧向滑动。
6.如前面任一项权利要求所述的钢塔，其中，在段(3)和部分(2)之间的垂直和/或水平接头分别通过插入填充材料和/或填充元件(12)进行覆盖。
7.如前面任一项权利要求所述的钢塔，其中，在运输到建造地点之前，通过以例如梯子部分和绳索夹具形式准备而提供壳段(3)。
8.通过预制的壳段(3)由单壁钢塔部分(2)建造用于风车的大尺寸、圆柱或锥形塔(1)的方法，其中至少更宽的部分(2)沿着垂直线(11)分割成段(3)并且由沿着其边缘提供的凸缘(4、6)互连，包括步骤：
a)通过具有需要曲率半径的轧制钢板来提供两个或多个塔壳段(3)，所述壳共同形成完整的圆周塔部分(2)，
b)沿着其自由边缘为每个壳段(3)提供垂直和水平的连接凸缘(6、4)，
c)在运输车架或支撑框架(13)上安装一个或多个壳段(3)，
d)运输所述支撑段(3)到建造地点，
e)通过例如螺栓之类的连接构件(10)沿着壳段(3)的垂直边缘(6)将壳段(3)安装在一起，以提供一个或多个塔部分(2)，
f)经由例如螺栓之类的连接构件通过沿着塔部分(2)的相对水平凸缘(4)连接它们而在彼此顶部上安装塔部分(2)。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述轧制钢板在步骤a)中构成360°壳，其初始焊接在一起以形成圆柱或圆锥塔部分(2)，并且随后切割成需要数量的伸长壳段(3)。
10.如权利要求8或9所述的方法，其中，在步骤a)以前，为伸长壳段(3)形式的优选数量的轧制钢板沿着它们的相邻水平边缘焊接在一起以建立更大长度的塔壳。
11.如前面任一项权利要求所述的方法，其中，凸缘(4、6)在步骤b)中焊接在指向塔(1)中心的位置。
12.如前面任一项权利要求所述的方法，其中，垂直凸缘(6)相距各个壳的边缘以如下距离进行焊接：当它们拧紧在一起时，间隔杆(9)能够夹在凸缘(6)之间。
13.如权利要求12所述的方法，其中，在经由中间的间隔杆(9)互连两个相邻壳之后可见的垂直接头(11)通过插入填充材料和/或填充元件(12)进行覆盖。
14.如前面任一项权利要求所述的方法，其中，在偏置相邻塔部分的垂直分割线(11)之后执行水平凸缘(4)的互连。
15.如前面任一项权利要求所述的方法，其中，在运输到地点之前执行为每个壳准备必要的梯子等。
16.如前面任一项权利要求所述的方法，其中，在运输到建造地点之前，塔结构(1)的所有部件在工厂内进行表面处理。
17.在根据权利要求8-16中任一项所述的方法的步骤c)和d)中使用的运输车架，其中，所述车架由用于运输的支撑框架(13)构成，具有载送准备好运输长度的壳段的多个支撑体(14)，所述支撑框架(13)例如通过车轮(15)可移动，并且由卡车进行拖运。
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