专利名称：风力涡轮塔用的成套组合件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高度可在预定最小值和最大值之间的范围内变化的塔用成套组合件，特别是涉及一种风力涡轮塔用的成套组合件。
背景技术：
风力涡轮塔是风力发电厂中最花钱的部件之一。通常，这些塔是用通过突缘互相连接的钢管或预应力混凝土管制成。还知道可用网格结构来制风力涡轮塔。但用管段制成的塔优于网格塔，因为较易制造和装配。另外，随着高度的增加，网格塔需要较大的立足场地。
通常，风力涡轮塔包括数个塔段。这种塔需按不同的高度设计。这样就所需工程而言较为费钱。
因此需要有这样一套具有数个塔段的塔，利用这些塔段，高度可在一个最小值和一个最大值之间变化的塔可较容易地被装配起来，不需重新设计所需的静力结构。
发明概述本发明为高度在一最小值和一最大值之间的塔，特别是风力涡轮用的塔提供的成套组合件包括-第一圆锥塔段，该塔段为一具有预定长度的钢管，-第二圆锥塔段，该塔段为一具有预定长度的钢管，及-第一圆筒塔段，该塔段为一钢管，其长度在一预定的最小值和最大值之间，其中第一圆筒塔段的长度可被这样制定使它适合该塔在其最小高度和其最大高度之间的所需高度，最小高度为第一和第二圆锥塔段的预定长度与第一圆筒塔段的最小长度之和，而最大高度为第一和第二圆锥塔段的预定长度与第一圆筒塔段的最大长度之和。
按照本发明，成套组合件包括两个各有预定固定长度的圆锥塔段。另外，在按照本发明的成套组合件中包括至少一个圆筒塔段(以下被称为第一圆筒塔段)。根据需要可使这个第一圆筒塔段的长度适合塔的高度。第一圆筒塔段的长度在一预定的最小长度和最大长度之间。变动第一圆筒塔段的长度便可使塔高适合所需值。
按照本发明，取决于塔高，第一圆筒塔段可包括一个门孔。
使用按照本发明的成套组合件，如果要建一个比以前限定的最大高度还要高的塔时，那么可以使用第二圆筒塔段，该塔段如同第一和第二圆锥塔段以及第一圆筒塔段那样，也是一个钢管。第二圆筒塔段的钢管包括一个门孔并具有一定长度。将第二圆筒塔段包括在按照本发明的成套组合件内，凭藉其长度便可使塔的最大高度增加。
第二圆筒塔段的长度最好能在一个最小长度和一个最大长度之间的范围内选取。
按照本发明除了第一和第二圆锥塔段及第一圆筒塔段外，还可能再添加一个由预应力或其他方法增强的混凝土制成的塔段。这个添加塔段可具有固定长度或在其长度方向可变的尺寸。设有连接元件可用来使第一圆筒塔段与这添加塔段连接。
按照本发明一个较优的实施例，通常的作法是第一和第二圆锥塔段各有一个向其小端，即在塔的安装状态下向其上端递减的壁厚。而第一圆筒塔段通常在其整个长度上有一基本恒定的壁厚。第二圆筒塔段如果有的话，也是如此。
用作按照本发明的成套组合件中一个部件的塔段是一个能够用突缘或类似的机械连接设施连接到邻近塔元件上的塔元件。另外本发明的塔段基本上为管状。
第一和第二圆锥塔段的固定长度以及圆筒塔段的最大长度应被这样选择使它们在这样长的条件下仍能用正常的运送设施如载重汽车或类似物从制造工场运送到要建塔的位置。
本文所描述的圆锥塔段意为具有至少一个圆锥部分的塔段。因此这种意义的圆锥塔段可以具有一个或多个圆柱部分、数个圆锥角不同的圆锥部分(包括倒圆锥角)、球形部分、横截面为环形、椭圆形的部分以及这些部分的组合。而圆筒塔段可具有非圆形的横截面，例如方形或长方形横截面。这样，圆筒形这个术语应从数学意义上予以理解，即圆筒壁是由一条直线沿着一个封闭的环移动而形成的封闭的壁。圆筒塔段的横截面还可在圆筒塔段的整个长度上变化。因此，圆锥形和圆筒形都必须分别被理解为只是基本上为圆锥形和基本上为圆筒形。
附图简述本发明在上面指出的某些内容和其他一些更详细的内容将在下面的说明中描述并在附图中部分阐明。在附图中，遍及各图都使用相同的标号来指出本发明中相同的或相当的细节。
图1为按照本发明的成套中各个单独塔段的视图，利用这些塔段可装配成高度不同的风力涡轮用的塔，及图2至5为风力涡轮的视图，这些涡轮具有用本发明的成套组合件制成的高度不同的塔。
本发明的优选实施例说明图1为按照本发明的成套不同的塔段的侧视图。如图所示，该成套包括一个由钢管制成、具有预定长度l1的圆锥形的第一塔段10，和一个由钢管制成、具有比l1小的预定长度l2的圆锥形的第二塔段12。这两个塔段的壁厚都具有向一端倾斜的斜度，在装配时，这个塔段的小端都被放在上面，而且第一塔段在其下端的直径等于第二塔段在其上端的直径。
该创新成套的第三塔段14为一圆筒形钢管，其长度l3可以变化。最后，该创新成套还包括一个第四塔段16，该塔段亦由圆筒形钢管构成并在其上制有一个门孔18。而且这个第四塔段的长度l4亦可变化。
如图2到4所示，使用上述四个塔段可以建成三种高度不同的塔。从最小一个高度算起，这三个风力涡轮的轮毂高度或塔高的变化可达50％。分别说明如下。图2中的风力涡轮的塔20包括两个圆锥塔段10和12及设有门孔18的塔段16。塔段10被布置在塔段12之上，而塔段12又有塔段16布置在其下。整个塔支承在塔基22上。
与上述布置不同，图3中的风力涡轮的塔20′在圆锥形的第二塔段12和设有门孔的第四塔段16之间增添了一个第三塔段14。塔段16也可作为塔段14的一个整体部分提供而将门孔18在第三塔段14上制出。
图4中的风力涡轮的塔20″也是由上述四个塔段10、12、14、16构成，只是与图3中的风力涡轮的塔20′相比，塔段14和16具有不同的长度。
使用由钢筋混凝土制成的第五塔段24(见图1)，能与两个圆锥塔段10和12及圆筒形的第三塔段14组合，进一步提高风力涡轮塔的高度。第五塔段24的长度l5也是可变的。由预应力混凝土制成、作为塔底提供的第五塔段24具有非常的抗弯曲能力，因此由这个塔段及第二和第三塔段装配而成的塔可保持在许可的固有频率之内。该预应力混凝土塔段24设有一个门孔26。
图5示出的风力涡轮具有一个由第一、第二、第三和第五塔段装配而成的塔20。塔20另外包括一个连接段28(参阅图1)，其作用为在第三钢管塔段14和预应力混凝土塔段24之间充当适配器。
在上述能在很大程度上确定有关塔总体高度的成套五个塔段的基础上能够构造成高度从60m到100m的塔。圆锥形的第一和第二塔段10和12的长度例如可分别为30m和25m，圆筒形的第三塔段的最大长度可为18.5m。设有门孔的第四塔段的长度可在3.8m和8.8m之间，而第五(预应力混凝土)塔段的长度可为22m。其中第三塔段和第五塔段的长度能由制造商变化。在这范围内可以看到这些塔段仍能用平底载重车或类似车辆运输。这样，一般地说，根据各该所需的塔高，第三、第四并且如果需要还有第五塔段的长度应能由制造商调节。
按照本发明的成套组合件可作为完全能制成标准组件的系统提供，这时须满足下列限制条件为了具备模件性(制成标准组件的可能性)，第三和第四塔段须是圆筒形的；可被装配的最小的塔在其下端的直径可选择为4.3m以便运输。
门孔18被设置在第四塔段16上。这样，在第四塔段16以上的塔段在选择钣金的厚度时就可根据静力和动力判据予以优化而可不管在局部由于安装门需要较大的厚度。
上述完全能制成标准组件的系统具有下列优点由于在转变到邻近较小的壁厚时并无任何限制，因此门区域内的壁厚实际上可根据需要而定。这样，一个较大的门就可另行计划，从而可保留将变压器设置在塔内而不设置在变压器小棚内的选择权。
所有塔都可使用相同的基础部。
可以不需采用昂贵的混凝土塔基。
塔高到约85m时(在本例中)，该塔可全部用钢管制成。在此高度以上的较高的塔可采用混合结构，将上部塔段(第一、第二和第三塔段)制成钢管塔段，而将下部塔段(第五塔段)制成预应力的混凝土塔段。这种设计可以制成高达100m的塔。
对于不同的塔高，总是可以用到长度能部分适应的统一的塔段。这对装配、处置和维护都是有利的。
钢管塔段可与预应力的混凝土塔段组合使这样建成的塔能保持在其许可的固有频率的范围之内。
由于采用圆筒形的钢管塔段，因此能用少量费用来实现可变的塔高而可不需改变连接用的突缘。
设有门孔的塔段较易实现，可以避免出现生硬的壁厚转变区域。
由于各个塔段的构造合适，所以建成的塔能够胜任，在只有一部分塔段受到例如由风引起的极高应力时也能适应。就这一点而言，高度较低的塔在构造上一般具有较大的储备。
虽然本发明已就具体的实施例描述并阐明，但并不要把本发明限于这些说明的实施例。业内行家当会认识到在不背离由下列权利要求书所限定的本发明的实际范围的情况下可作出各种变化和修改。因此要将凡落在所附权利要求书和其等同物范围内的所有这些变化和修改包括在本发明内。
权利要求
1.高度范围在一最小值和最大值之间的塔，特别是风力涡轮塔所用的成套组合件包括-第一圆锥塔段(10)，该塔段为一具有预定长度(l1)的钢管，-第二圆锥塔段(12)，该塔段为一具有预定长度(l2)的钢管，及-第一圆筒塔段(14)，该塔段为一钢管，其长度在一预定的最小值和最大值之间，其中第一圆筒塔段(25)的长度可适合于该塔在其最小高度和其最大高度之间的所需高度，该最小高度为第一和第二圆锥塔段(10、12)的预定长度(l1、l2)与第一圆筒塔段(14)的最小长度之和，其最大高度为第一和第二圆锥塔段(10、12)的预定长度(l1、l2)与第一圆筒塔段(14)的最大长度之和。
2.权利要求1的成套组合件，其特征在于第一圆筒塔段(14)包括一个门孔(18)。
3.权利要求1的成套组合件，其特征在于还包括一个第二圆筒塔段(15)，该塔段为一钢管，包括一个门孔并具有一定长度，其中该塔的最小高度为第一和第二圆锥塔段(10、12)的预定长度(l1、l2)、第一圆筒塔段(14)的最小长度与第二圆筒塔段(16)的长度之和，其中该塔的最大高度为第一和第二圆锥塔段(10、12)的预定长度(l1、l2)、第一圆筒塔段(14)的最大长度与第二圆筒塔段(16)的长度之和。
4.权利要求3的成套组合件，其特征在于第二圆筒塔段(16)的长度可在一个预定的最小值和最大值之间选用，其中该塔的最小长度为第一和第二圆锥塔段(10、12)的预定长度(l1、l2)及第一和第二圆筒塔段(14、16)的最小长度之和，其中该塔的最大长度为第一和第二圆锥塔段(10、12)的预定长度(l1、l2)及第一和第二圆筒塔段(14、16)的最大长度之和。
5.权利要求1的成套组合件，其特征在于，包括另外一个有一门孔(26)并有一长度的增强混凝土的另一塔段(24)，和一个用于使第一圆筒塔段(14)和另一混凝土塔段(24)连接的并有一长度的连接元件(28)，其中该塔的最小高度为第一和第二圆锥塔段(10、12)的预定长度(l1、l2)、第一圆筒塔段(14)的最小长度及另一混凝土塔段(24)和连接元件(28)的长度之和，并其中该塔的最大高度为第一和第二圆锥塔段(10、12)的预定长度(l1、l2)、第一圆筒塔段(14)的最大长度及另一混凝土塔段(24)和连接元件(28)的长度之和。
6.权利要求5的成套组合件，其特征在于混凝土塔段(24)的长度可在一个预定的最小值和最大值之间选用，其中该塔的最小高度为第一和第二圆锥塔段(10、12)的预定长度(l1、l2)、第一圆筒塔段(14)的最小长度和另一混凝土塔段(24)的最小长度及连接元件(28)的长度之和，其中该塔的最大高度为第一和第二圆锥塔段(10、12)的预定长度(l1、l2)、第一圆筒塔段(14)的最大长度和另一混凝土塔段(24)的最大长度及连接元件(28)的长度之和。
7.权利要求1至6中任一项的成套组合件，其特征在于另一混凝土塔段(24)具有圆锥形构形。
8.权利要求1至7中任一项的成套组合件，其特征在于第一和第二圆锥塔段(10、12)在该塔的安装状态下分别具有向其上端递减的壁厚。
9.权利要求1至8中任一项的成套组合件，其特征在于第一圆筒塔段(14)，若有的话，及/或第二圆筒塔段(16)，在其长度上各有一基本不变的壁厚。
全文摘要
高度在一最小值和最大值之间的塔，特别是风力涡轮塔所用的成套组合件包括分别由具有预定长度(l
文档编号F03D11/00GK1688809SQ03823608
公开日2005年10月26日 申请日期2003年9月30日 优先权日2002年10月1日
发明者M·赛德尔, M·冯穆蒂乌斯, U·乌普赫斯 申请人:通用电气公司