[发明专利]用于风轮机塔结构的组件连接装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于风轮机塔结构的塔段。本发明尤其用于但不限于大型风轮机塔，并且通常用于必须承受高载荷的管状结构。

根据本发明的塔段包括两个或更多个壳部分。在组装好的状态下，壳部分限定基本中空的结构，该基本中空的结构在下文中称为塔段。根据本发明的塔段包括用于沿接合部将两个相邻的壳部分相互连接的第一连接装置。

本发明还涉及用于建造这种用于风轮机塔结构的塔段的方法和风轮机，该风轮机包括具有可转动的桨叶的机舱和竖直的塔，该塔包括至少一个所述塔段。

背景技术

根据塔高度和风轮机的功率，风轮机塔结构所涉及的费用通常是风轮机的总成本的大约百分之20-25。因此，尽可能理想地建造塔对于最终风轮机成本而言是非常重要的。逐渐增高的风轮机(约80米)的发展使得必须考虑结构部分中的高载荷。由风推力引起的高弯曲力矩和载荷要求塔段直径和壁厚增大。然而，实际上，例如由于运输的要求，塔尺寸是受到限制的(例如直径最大4.5米)。这种限制导致塔成本虽壁厚增大而非线性地增加，因而所获得的塔设计并不理想。而且，塔设计中也有其它限制，例如由于制作过程而引起的塔壁厚的限制。

通过使用由壳部分和用于将壳部分彼此连接的连接装置形成的塔，可以实现大直径风轮机塔的应用。连接在一起的壳部分限定闭合的塔段，并且彼此连接的塔段(布置成一个在另一个上)限定风轮机塔结构。

例如在WO2007095940中公开了这种构造的一个示例，该文献涉及一种风轮机塔，该风轮机塔包括通过板和螺栓彼此连接的两个或更多个相邻的壳部分。

WO2004083633提供一种风车钢塔，其包括许多塔段，每个塔段都包括两个或更多个长形壳部分，所述壳部分借助由螺栓紧固在一起的竖向凸缘而组合成完整塔段。

这些方案的主要缺点在于，由于在竖向凸缘连接装置处需要大量预应力螺栓，因而制造、安装和维护成本较高。

发明内容

本发明提供一种塔段，其构造使得可以建造高风轮机塔结构，该风轮机塔结构能承受作用在风轮机塔上的较高载荷。如在此所使用的，塔段表示塔结构(例如风轮机塔机构)的每个管级(tubular level)。在此所使用的塔结构因此表示一个在另一个之上竖向布置的若干塔段，但在一限制实施例中，塔结构可以仅包括一个塔段。如在此所使用的，壳部分表示整体的板(例如弯曲的金属板)，所述板在组装好的状态下限定基本中空的结构，即，塔段。

本发明的塔段包括至少两个壳部分，所述壳部分可以由诸如钢的金属制成。本发明的塔段的形状可以是圆筒形或截头圆锥形的，在后者的情况下布置成直径朝向基座增大，以便增大强度并节省材料。

根据本发明的塔段设有用于沿接合部将两个相邻的壳部分相互连接的第一连接装置。所述第一连接装置可以包括混凝土柱，该混凝土柱布置成搭接塔段中相邻壳部分之间的接合部的至少一部分。

第一连接装置的混凝土柱在塔段组装好的状态下基本竖向地布置。混凝土柱可以由钢筋混凝土制成，并且可以根据需要而布置在所述中空结构的内部或所述中空结构的外部，或者甚至既布置在所述中空结构的内部又布置在所述中空结构的外部。

塔段的壳部分的第一连接装置还包括模型，该模型成形成限定待用混凝土填充的内部体积(以形成连接壳部分的柱)。模型例如可以包括与第一壳部分相连的第一板和与相邻的第二壳部分相连的第二板。在组装好的情况下，相邻的壳部分的第一和第二板分别限定适于用混凝土填充的内部体积。其它模型构造当然也是可以的，例如包括与一个壳部分相连的单个板的模型，所述单个板成形成限定适于用混凝土填充的内部体积。

壳部分中的至少一个可以设有抗剪连接件(例如焊接至壳部分)，该抗剪连接件从壳部分伸出并且在组装好的状态下嵌入在混凝土柱中。这样，在由模型限定的闭合空间内，当在所述组装好的状态下时，抗剪连接件和相应的钢筋一起嵌入在混凝土内。抗剪连接件和钢筋用于保证壳部分之间的抗剪强度的目的。

在一个实施例中，模型可以与壳部分中的至少一个形成一体(隐式模型(lost formwork))。在其它实施例中，模型可以从壳部分中的至少一个拆除。在这种情况下，由于模型可以再次用于不同的风轮机塔，因此可以降低成本。而且，可以在拆除模型后修补混凝土柱的不完整性。

本发明的塔段还设有第二连接装置，该第二连接装置用于将一个在另一个之上的两个相邻的塔段相互连接，以形成风轮机塔。第二连接装置可以包括适于接收和连接相邻的塔段的凸缘。在组装好的状态下，所述凸缘布置成与壳部分的周边相邻。