專利名稱：塔架、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以及在塔架內(nèi)設(shè)置平臺(tái)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架，該塔架包括一個(gè)或更多個(gè)管狀塔架段
以及設(shè)置在塔架內(nèi)的至少一個(gè)平臺(tái)，所述塔架段具有外套壁(jacket wall)和在其下端及
上端的向內(nèi)凸緣，所述平臺(tái)便于接近塔架內(nèi)部以及機(jī)艙從而進(jìn)行維護(hù)和修理。 本發(fā)明還涉及一種包括這種塔架的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以及一種用于在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組
的塔架內(nèi)設(shè)置平臺(tái)和梯子的方法。
背景技術(shù)：
上面提到的那種塔架通常應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，以將機(jī)艙支撐在地面或者在離 岸型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組情況下水表面上方的期望高度，機(jī)艙包括由風(fēng)輪葉片驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)。塔 架包括一個(gè)或更多個(gè)鋼制管狀塔架段，塔架段具有周向套壁。塔架段通常具有圓形橫截面， 但是諸如橢圓形的其它橫截面形狀也是可行的。此外，塔架可以選擇性地為圓柱形或者稍 微平截的圓錐形。每個(gè)塔架段在下端和上端形成有向內(nèi)的凸緣。在塔架由兩個(gè)或多個(gè)塔架 段組成的情況下，塔架段借助于穿過凸緣的螺栓連接首尾相連地相互連接。而且，塔架借助 于穿過下塔架段下端的凸緣的螺栓連接被安裝到地基上，并且機(jī)艙借助于穿過上塔架段上 端的凸緣的螺栓連接被安裝到塔架上。 在塔架的下部，穿過套壁設(shè)置有門并且在塔架內(nèi)設(shè)置有支撐結(jié)構(gòu)以及接近設(shè)備， 諸如平臺(tái)和梯子，從而允許接近塔架內(nèi)部以便對(duì)塔架內(nèi)以及塔架頂部機(jī)艙內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行維 護(hù)和修理。 在現(xiàn)有技術(shù)中，公知的是通過螺栓連接和/或焊接將塔架內(nèi)的平臺(tái)固定到套壁。 例如，通過將托架焊接到平臺(tái)倚靠的內(nèi)側(cè)套壁。梯子隨后緊固到平臺(tái)。這種技術(shù)方案的一 個(gè)缺點(diǎn)是當(dāng)平臺(tái)通過螺栓連接和/或焊接方式安裝時(shí)套壁會(huì)變?nèi)酰@必須增加套壁的材料 厚度并且由此會(huì)增加成本。另一個(gè)缺點(diǎn)是在塔架內(nèi)安裝平臺(tái)和梯子的方法不夠靈活，從這 個(gè)意義上講，今后進(jìn)行可能的調(diào)整或重新定位將非常困難。這種剛性安裝也會(huì)通過不利載 荷影響塔架。 EP 1933029公開了一種在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架內(nèi)安裝平臺(tái)和梯子的方法。該方法 涉及梁的使用，梁被緊固到每個(gè)塔架段的上凸緣以及下凸緣。諸如平臺(tái)和梯子的支撐結(jié)構(gòu) 又安裝到梁上。梁通過螺栓連接或焊接以剛性方式安裝到上凸緣上。然而，與下凸緣的連 接允許梁在縱向方向相對(duì)于凸緣移動(dòng)，而梁在與其縱向方向垂直的方向上被固定地保持， 從而允許梁由于變化的溫度以及由風(fēng)力載荷導(dǎo)致的塔架偏斜而移動(dòng)，但是確保水平方向的 穩(wěn)定。然而，使用在每個(gè)塔架段的上下凸緣之間延伸的梁是一種在塔架內(nèi)部安裝設(shè)備的相 當(dāng)昂貴的方案，并且由于設(shè)備通過螺栓連接或焊接的方式安裝到梁上，因此不能如所期望 的那樣靈活，并且一旦任何設(shè)備要被調(diào)整或重新定位，必須在梁上鉆出新的孔或者進(jìn)行新 的焊接，這樣既耗時(shí)又復(fù)雜。 本領(lǐng)域還公知的是通過來自塔架段上凸緣的桿安裝上平臺(tái)，從而使得平臺(tái)從上凸 緣懸掛。梯子隨后從平臺(tái)懸掛并且通過金屬絲或類似物被穩(wěn)定，所述金屬絲通過磁體被附
3著到套壁內(nèi)側(cè)。這種方案的優(yōu)點(diǎn)在于它不會(huì)使套壁弱化。然而，在塔架段內(nèi)設(shè)置設(shè)備的可 供選擇的方案極為有限。尤其是希望在同一塔架段內(nèi)設(shè)置幾個(gè)平臺(tái)時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架，平臺(tái)和其它設(shè)備 能夠以節(jié)約成本且極為靈活的方式設(shè)置在塔架內(nèi)而不會(huì)使塔架結(jié)構(gòu)弱化。至少該目的通過 根據(jù)權(quán)利要求1的塔架而實(shí)現(xiàn)。 本發(fā)明還涉及一種在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架內(nèi)設(shè)置平臺(tái)的方法以及一種包括這種塔 架的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，它們具有與如上所述相同的目的。該目的是通過根據(jù)權(quán)利要求12的方 法以及根據(jù)權(quán)利要求15的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組而實(shí)現(xiàn)。 由此，本發(fā)明的根本在于通過在塔架內(nèi)設(shè)置拉伸載荷承載元件而實(shí)現(xiàn)上述目的， 每個(gè)所述拉伸載荷承載元件在其上端安裝到塔架段的上凸緣以及在其下端安裝到塔架段 的下凸緣。至少一個(gè)平臺(tái)通過任意適當(dāng)方式安裝到拉伸載荷承載元件上并且定位在塔架內(nèi) 所需高度。拉伸載荷承載元件的數(shù)目必須至少三個(gè)，由此使平臺(tái)平衡。然而，可使用更多數(shù) 目的拉伸負(fù)載承載元件，例如四個(gè)到二十個(gè)之間。 在這個(gè)整體思路之內(nèi)，本發(fā)明能夠以多種不同方式改變。例如，拉伸載荷承載元件 可以多種不同方式設(shè)計(jì)并且由不同材料制成。由此，拉伸載荷承載元件可形成為金屬絲或 鏈，即高柔韌性元件。還可以使用不同材料的繩索，優(yōu)選是合成材料，例如碳纖維，從而防止 有機(jī)分解，有機(jī)分解在使用有機(jī)材料時(shí)是一種風(fēng)險(xiǎn)。還可以使用由金屬與合成材料的混合 物所構(gòu)成的繩索或絲。然而，在本發(fā)明范圍之內(nèi)還可使用金屬桿，金屬桿不象金屬絲、鏈以 及繩索那樣具有高度柔韌性，但是金屬絲、鏈以及繩索僅適合承載拉伸載荷而不能夠承載 任何程度的壓縮載荷。使用柔韌性拉伸載荷承載元件的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于例如將元件引導(dǎo)穿 過狹窄通道諸如在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架底部的門開口時(shí)，它們能夠被容易地操控。通過使用 僅適合承載拉伸載荷的元件，與使用還適合承載壓縮載荷的元件相比，可使用具有相當(dāng)小 的橫截面積的元件。結(jié)果使得支撐結(jié)構(gòu)的材料用量更少、成本更低以及空間要求更小。
用于將設(shè)備連接到拉伸載荷承載元件的連接裝置能夠以多種不同方式形成。當(dāng)使 用絲、繩索以及桿時(shí)，連接裝置優(yōu)選形成為通過摩擦鎖定的夾緊連接，而當(dāng)使用鏈時(shí)，可使
用與一個(gè)或更多個(gè)鏈環(huán)相接合的連接裝置。 拉伸載荷承載元件的設(shè)置可以多種不同方式設(shè)計(jì)。通常地，拉伸載荷承載元件優(yōu) 選借助于穿過塔架段的上凸緣及下凸緣中的孔的螺栓或類似物被安裝。還優(yōu)選的是，每個(gè) 拉伸載荷承載元件通過上凸緣與下凸緣之間的合適預(yù)加應(yīng)力被拉緊。由此，拉伸載荷承載 元件上懸掛的平臺(tái)和其它設(shè)備也將會(huì)在水平方向上獲得一定穩(wěn)定性。然而，在隨后描述及 顯示的實(shí)施例中，優(yōu)選繞著各個(gè)平臺(tái)外圍在平臺(tái)與塔架套壁內(nèi)部之間設(shè)置合適數(shù)目的緩沖 件或類似物，所述緩沖件或類似物吸收由于平臺(tái)橫向移動(dòng)所引起的沖擊。由于變化的溫度 和負(fù)載，平臺(tái)應(yīng)當(dāng)能夠在塔架內(nèi)稍微地向上及向下移動(dòng)，因此所述緩沖件不會(huì)永久地承靠 著套壁。 此外，當(dāng)在同一塔架段內(nèi)設(shè)置兩個(gè)或更多個(gè)平臺(tái)時(shí)，來自于平臺(tái)的載荷能夠以不 同方式分布到拉伸載荷承載元件。例如，所有拉伸載荷承載元件可共同地承載所有平臺(tái)。然 而，還可以使不同的拉伸載荷承載元件承載不同的平臺(tái)，例如上平臺(tái)由三個(gè)或更多個(gè)拉伸載荷承載元件承載，下平臺(tái)由另外的三個(gè)或更多個(gè)拉伸載荷承載元件承載，附加下平臺(tái)由 附加的三個(gè)或更多個(gè)拉伸載荷承載元件承載，等等。 當(dāng)在塔架內(nèi)設(shè)置梯子時(shí)，優(yōu)選地是這些梯子懸掛在平臺(tái)上。然而，應(yīng)當(dāng)知道的是， 還可以使梯子懸掛在拉伸載荷承載元件上、直接地懸掛在凸緣上，或者所有這三種連接模 式的組合。在以下描述及顯示的實(shí)施例中，梯子通過橫向拉伸載荷承載元件在水平方向被 穩(wěn)定，該橫向拉伸載荷承載元件在垂直地延伸于上凸緣與下凸緣之間的拉伸載荷承載元件 中的兩個(gè)之間水平地或?qū)堑匮由臁?盡管本發(fā)明此后針對(duì)由兩個(gè)平截的圓錐形塔架段組裝而成的陸基風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 而進(jìn)行描述和顯示，但應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明還可應(yīng)用于其它類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，例如具 有圓柱形塔架段并且包括任意數(shù)目的塔架段(例如同樣可以僅有一個(gè)塔架段)的離岸風(fēng)力 發(fā)電機(jī)組。本發(fā)明還提供良好機(jī)會(huì)來將其它類型設(shè)備(例如燈和電纜)安裝到拉伸載荷承 載元件上。 本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將從接下來的詳細(xì)公開、權(quán)利要求書以及附圖中 體現(xiàn)出來。 通常地，權(quán)利要求中使用的所有術(shù)語應(yīng)當(dāng)根據(jù)它們?cè)谠摷夹g(shù)領(lǐng)域的通常意義來解 釋，除非在此以其它方式明確地限定。凡涉及到用一個(gè)/該/所述限定"元件、裝置、部件、 方式、步驟等"都被開放地解釋為指的是至少一個(gè)所述"元件、裝置、部件、方式、步驟等"的 情況，除非以其它方式明確地表明。這里公開的任何方法的步驟不需要按照公開的確切順 序執(zhí)行，除非明確地表明。


通過接下來參考附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的示意性及非限制性的詳細(xì)描述，本發(fā) 明的上述及另外的目的、特征及優(yōu)點(diǎn)將會(huì)更好地被理解，附圖中相同的附圖標(biāo)記用于相同 的元件，其中 圖1示意性地顯示了示例性風(fēng)力發(fā)電機(jī)組； 圖2示意性地顯示了經(jīng)過塔架段的縱向截面；以及 圖3示意性地顯示了根據(jù)圖2的縱向截面，其具有平臺(tái)以及梯子的不同設(shè)置。
具體實(shí)施例方式
首先參照?qǐng)Dl，顯示了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的示例，該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括塔架1、在塔架 頂部的機(jī)艙2以及風(fēng)輪葉片3。在該實(shí)施例中，塔架由兩個(gè)單獨(dú)的塔架段組裝而成，更具體 地是由下塔架段4和上塔架段5組裝而成，下塔架段和上塔架段通過螺栓連接首尾相連地 相互連接。此外，塔架段具有平截圓錐形狀，其中，下塔架段比上塔架段具有稍微更大的圓 錐度。 每個(gè)塔架段是管狀的并且具有周向套壁6，如圖2和3所示，其最好由鋼制成。為 了允許接近塔架內(nèi)部以便對(duì)塔架以及機(jī)艙2進(jìn)行維護(hù)和修理，在下塔架段4的下部設(shè)置了 具有可關(guān)閉門7的門開口。 下面參照?qǐng)D2描述根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的下塔架段4的示例內(nèi)部。應(yīng)當(dāng)注意的是，圖 2和3所示的塔架段為了簡單起見都是圓柱形的而不是如圖1實(shí)施例中平截的圓錐形。然而，本發(fā)明同樣可應(yīng)用于具有平截圓錐形的塔架段。 根據(jù)圖2和3的縱向截面圖都是具有門7的下塔架段，該門7設(shè)置在下部左側(cè)。套 壁6最靠近門的區(qū)域具有增加的壁厚8，以便補(bǔ)償由門開口所導(dǎo)致的塔架段的弱化。在塔架 段的下端和上端分別設(shè)置有向內(nèi)的下凸緣9和上凸緣10。塔架段在其下端借助于穿過下凸 緣9的螺栓連接12被連接到地基11上。它在上端借助于穿過下塔架段4的上凸緣10和 上塔架段5的下凸緣13的螺栓連接18被連接到上塔架段5，附圖中顯示了該上塔架段5的 一部分。 根據(jù)發(fā)明，塔架段設(shè)置有三個(gè)或更多個(gè)拉伸載荷承載元件14，14'，附圖中僅顯示 出兩個(gè)。更具體地，每個(gè)拉伸載荷承載元件在一端連接到上凸緣10并且在另一端連接到下 凸緣9。與凸緣的連接可通過在拉伸載荷承載元件14，14'的每個(gè)端部的外螺紋軸15而實(shí) 現(xiàn)，所述外螺紋軸15被旋入每個(gè)凸緣上的內(nèi)螺紋孔中。 在圖2所示實(shí)施例中，三個(gè)平臺(tái)16，16'，16"被設(shè)置在塔架段內(nèi)，并且每個(gè)平臺(tái)都 懸掛在每個(gè)拉伸載荷承載元件14，14'上。在所公開實(shí)施例中，平臺(tái)與拉伸載荷承載元件之 間的連接實(shí)現(xiàn)成使得拉伸載荷承載元件穿過平臺(tái)中的孔、以及拉伸載荷承載元件14， 14'周 圍的鎖定元件17通過摩擦作用相對(duì)于拉伸載荷承載元件鎖定平臺(tái)。最下面的平臺(tái)16定位 成與門7的下邊緣處于相同高度。中間平臺(tái)16'被設(shè)置成恰好高于門，以保護(hù)穿過門接近 的人員避開從上方平臺(tái)可能掉落的物體。上平臺(tái)16"設(shè)置成在上、下塔架段4，5之間連接 處下方短距離處，從而允許人員以距離連接處合適距離站立并且當(dāng)將上塔架段5安裝到下 塔架段4上時(shí)拉動(dòng)螺栓連接18。 在每個(gè)拉伸載荷承載元件14， 14'的下端設(shè)置有繃緊螺栓19，從而使得每個(gè)拉伸 載荷承載元件能夠在下凸緣9與上凸緣10之間被預(yù)加應(yīng)力。由此，拉伸載荷承載元件14， 14'以及從它們懸掛的設(shè)備在一定程度上在水平方向被穩(wěn)定。為了進(jìn)一步防止平臺(tái)16， 16'， 16"的水平移動(dòng)，它們至少在繞著平臺(tái)周邊分布的三個(gè)不同位置在平臺(tái)與套壁6內(nèi)表面之 間的區(qū)域設(shè)置有緩沖元件20。 隨后參照?qǐng)D3，其中以縱截面圖顯示了塔架段4，該塔架段4與圖2中顯示的塔架 段相同，除了圖3中僅設(shè)置有兩個(gè)平臺(tái)16，16"，另外還設(shè)有梯子21。梯子被安裝到上平臺(tái) 和下平臺(tái)上，并且能夠緊鄰套壁6或者相對(duì)于平臺(tái)在更加處于中心的位置任意地定位。這 些位置都需要在上平臺(tái)上形成足夠尺寸的開口(未示出)以允許人員穿過。
為了在水平方向上穩(wěn)定梯子21，兩個(gè)另外的橫向拉伸載荷承載元件22,22'在兩 個(gè)垂直拉伸載荷承載元件14， 14'之間對(duì)角地延伸并且連接到梯子21上。應(yīng)當(dāng)理解的是， 這種橫向拉伸載荷承載元件可以任意數(shù)目設(shè)置并且能夠具有相對(duì)于垂直方向的任意角度， 由此甚至可以是嚴(yán)格水平的。 已經(jīng)參照幾個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解 的是，除了上面公開之外的其它實(shí)施例同樣落入權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架，包括一個(gè)或更多個(gè)管狀塔架段和設(shè)置在塔架內(nèi)的至少一個(gè)平臺(tái)，所述塔架段具有套壁和在其下端及上端的向內(nèi)凸緣，其中，所述塔架還包括支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)包括至少三個(gè)細(xì)長的拉伸載荷承載元件，每個(gè)所述拉伸載荷承載元件在上端安裝到所述塔架段的上凸緣并且在下端安裝到所述塔架段的下凸緣，并且支撐懸掛在所述塔架內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)平臺(tái)。
2. 如權(quán)利要求1所述的塔架，其特征在于，所述拉伸載荷承載元件通過上凸緣與下凸 緣之間的張力被預(yù)加應(yīng)力。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的塔架，其特征在于，所述拉伸載荷承載元件借助于螺栓連接 被安裝到凸緣上。
4. 如前述任一權(quán)利要求所述的塔架，其特征在于，所述拉伸載荷承載元件是柔韌性的。
5. 如前述任一權(quán)利要求所述的塔架，其特征在于，兩個(gè)或更多個(gè)平臺(tái)被設(shè)置在所述塔 架段內(nèi)。
6. 如權(quán)利要求5所述的塔架，其特征在于，所有拉伸載荷承載元件共同地支撐所述塔 架段內(nèi)的所有平臺(tái)。
7. 如權(quán)利要求5所述的塔架，其特征在于，不同的拉伸載荷承載元件支撐不同的平臺(tái)。
8. 如前述任一權(quán)利要求所述的塔架，其特征在于，所述一個(gè)或更多個(gè)平臺(tái)借助于摩擦 連接被安裝到所述拉伸載荷承載元件上。
9. 如前述任一權(quán)利要求所述的塔架，其特征在于，在所述平臺(tái)與所述套壁的內(nèi)表面之 間設(shè)置有緩沖件。
10. 如前述任一權(quán)利要求所述的塔架，其特征在于，所述一個(gè)或更多個(gè)平臺(tái)通過所述拉 伸載荷承載元件被懸掛，同時(shí)至少一個(gè)梯子被安裝到所述平臺(tái)上。
11. 如前述任一權(quán)利要求所述的塔架，其特征在于，所述至少一個(gè)梯子通過橫向拉伸載 荷承載元件在水平方向被穩(wěn)定，所述橫向拉伸載荷承載元件從梯子延伸到垂直地設(shè)置在上 凸緣與下凸緣之間的所述拉伸載荷承載元件。
12. —種在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架內(nèi)設(shè)置平臺(tái)和梯子的方法，所述塔架包括一個(gè)或更多 個(gè)管狀塔架段，所述塔架段具有套壁和在其下端及上端的向內(nèi)凸緣，所述凸緣用于將塔架 段彼此相互連接、以及用于將機(jī)艙安裝到塔架上端，所述方法包括如下步驟將至少三個(gè)拉伸載荷承載元件的上端安裝到所述塔架段的上凸緣上； 將所述至少三個(gè)拉伸載荷承載元件的下端安裝到所述塔架段的下凸緣； 在所述拉伸載荷承載元件上懸掛至少一個(gè)平臺(tái)。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括步驟 通過上凸緣與下凸緣之間的張力使所述拉伸載荷承載元件被預(yù)加應(yīng)力。
14. 如權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，還包括步驟借助于橫向拉伸載荷承載元件使至少一個(gè)梯子在水平方向穩(wěn)定，所述橫向拉伸載荷承 載元件從所述梯子延伸到垂直地設(shè)置在上凸緣與下凸緣之間的所述拉伸載荷承載元件。
15. —種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括如權(quán)利要求1到11任一所述的塔架。
全文摘要
本發(fā)明設(shè)計(jì)一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架，包括一個(gè)或更多個(gè)管狀塔架段(4)以及設(shè)置在塔架內(nèi)的至少一個(gè)平臺(tái)(16，16’)，所述塔架段具有外套壁(6)和在其下端及上端的向內(nèi)凸緣(9，10)，所述平臺(tái)用于接近塔架內(nèi)部以及機(jī)艙以便進(jìn)行維護(hù)和修理。塔架還包括支撐結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括至少三個(gè)細(xì)長的拉伸載荷承載元件(14，14’)，每個(gè)所述拉伸載荷承載元件在其上端安裝到塔架段的上凸緣(10)以及在其下端安裝到塔架段的下凸緣(9)，并且支撐懸掛在塔架內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)平臺(tái)(16，16’)。本發(fā)明還涉及一種用于在塔架內(nèi)設(shè)置平臺(tái)的方法。
文檔編號(hào)F03D9/00GK101737273SQ200910206418
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月17日
發(fā)明者J·克里斯滕森 申請(qǐng)人:維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)集團(tuán)公司