具有阻尼器的风轮机塔架的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风轮机塔架，具体涉及这样的塔架，该塔架具有在竖立塔架时且在将机舱安装在塔架的顶部之前使用的阻尼器，但是该阻尼器还可以用于减小塔架顶部或其它部分的振幅的其它方面。本发明还涉及用于减小风轮机塔架的振幅的方法。
【背景技术】
[0002]尤其是高且纤细的塔架在竖立时或完成竖立后易于以高振幅振动。人们认为高振幅是由穿过塔架四周的风产生的旋风引起的。显然，对于具有暴露至风的塔架更高部的高塔架而言，此问题更为严重。
[0003]早先已经提出了多种塔架阻尼器，但是没有提出过可以移除以重新用于下一个塔架中的塔架阻尼器。
【发明内容】
[0004]本发明的一方面涉及一种具有上部塔架结构及阻尼器的风轮机塔架，该风轮机塔架包括:
[0005]固定至所述上部塔架结构的无液阻尼器壳体，所述阻尼器壳体具有基本平坦的底部；
[0006]所述阻尼器壳体的圆筒形内表面；
[0007]阻尼器质量，该阻尼器质量的水平延展小于所述阻尼器壳体的所述圆筒形内表面的水平延展；以及
[0008]至少一个减振结构，
[0009]其中，所述阻尼器质量布置成当所述风轮机塔架振动时基本停留在停顿位置，由此所述风轮机塔架与所述阻尼器质量之间的相对运动会根据塔架振动的振幅大小使所述塔架质量与所述减振结构之间产生撞击。
[0010]由于所述阻尼器壳体是无液体的，无需移除液体用的栗送设备。而且，避免了任何可能的对环境有害的意外漏液。而且，阻尼器的设计不比公知阻尼器复杂。然而，主要技术进步在于:所述阻尼器无需精确地与塔架的固有频率一致。只要阻尼器质量足够大，就能用于阻尼一系列的塔架尺寸与高度。总地来说，经验法则是:结构质量的6%至8%被阻尼。要注意的是，这不是计算的整个塔架的质量，由于一端固定至地面，因而125米高的塔架仅具有50吨的有效振动质量，这已经验证由仅500kg的阻尼器质量充分阻尼，这仅是有效塔架质量的1%。
[0011 ] 充分阻尼是指振幅约0.05米至I米，该振幅被从0.5米至I米的无阻尼振幅阻尼，即，阻尼系数约为10。因此，获得质量的很大节约，这使得阻尼不那么麻烦及费时。
[0012]阻尼器质量可以包括球形阻尼器元件。据此获得一些摩擦以及高惯性。球形元件可以包括多个零件，这些零件在被放在一起时由例如螺丝固定而形成球形。
[0013]阻尼器质量可以包括多个质量元件，这使得操作容易并且危险较小。
[0014]风轮机塔架阻尼器的阻尼器元件可以是盘形的，并且包括中央孔。由于阻尼器应能够阻尼任何方向上的振动，阻尼器元件的盘形形状是有益的，因为盘形形状是旋转对称的。因此，适合任何水平方向上的撞击。而且，通过使阻尼器质量分开成盘形元件，这些盘形元件可以容易操作并且容易从起重机降下的位置向上移动到机舱中，包括若干盘形元件一起。
[0015]中央销可以居中固定至最下部的阻尼器元件，并且一叠盘形阻尼器元件布置在中央销上。由于可以添加更多的元件或者移除一些元件，这能够容易堆叠盘形阻尼器元件，以获得用于风轮机塔架的期望的总的阻尼器质量。
[0016]减振结构可以包括单个阻尼元件以及多个单体减振器。
[0017]阻尼元件也可以是盘形的，并且其直径大于阻尼器元件的直径。以此方式，减振器可以与盘形阻尼器元件一起安装在中央销上。由于减振器的直径大于阻尼器元件的直径，确保了在阻尼动作期间减振器会与阻尼器壳体撞击以吸收撞击并提供阻尼动作。
[0018]在本发明的另一方面中，阻尼器质量可以包括位于阻尼器壳体内侧的圆筒形容器，其中，圆筒形容器由选自包括沙子、金属颗粒、金属小球以及金属珠的组的一个或多个元件填充至预定量。由于可以添加更多的元件或者移除一些元件，这也能够容易提供阻尼器元件以获得用于风轮机塔架的期望的总的阻尼器质量。而且，在与阻尼器壳体撞击过程中由阻尼器元件之间的内部摩擦获得附加阻尼。
[0019]而且，减振结构可以沿阻尼器壳体的内表面布置，使得一叠盘形阻尼器元件或圆筒形容器可以与减振结构撞击。因此，阻尼器壳体可以用于具有盘形阻尼器元件的阻尼器结构，也可以用于具有由选自包括沙子、金属颗粒、金属小球以及金属珠的组的一个或多个元件填充至预定量的圆筒形容器的变体。
[0020]而且，在另一方面中，减振结构可以沿阻尼器质量的圆筒形容器的外侧布置。由于减振结构往往是弹性的并因此可以以略小于圆筒形内壳体直径的直径制成以允许弹性周向应力配合，因此通常更容易将类似减振结构的物件布置在圆筒形表面的外侧而非其内侧。
[0021]代替塔架仅相对于阻尼器质量振动(这实际上可以认为是阻尼器质量在阻尼器壳体中从一侧到另一侧)，阻尼器质量可以由至少三个固定的球形滚轮支撑，从而允许阻尼器质量以低摩擦沿任一水平方向移动。低摩擦可以使阻尼器更快起作用，并因此仅阻尼较小的塔架振动。另一方面，使阻尼器质量从一侧滑动至另一侧的设计由于阻尼器质量与阻尼器壳体的内底部之间的摩擦而增加了阻尼功能。
[0022]根据下文所述的变型，本发明的其它方面会显而易见，将参照下文所述的变型阐明本发明的其它方面，在这些变型中向本发明的核心添加特征和/或利用另选特征替换。
【附图说明】
[0023]现在将参照附图更详细地描述具有带根据本发明的风塔阻尼器的风塔的风轮机。附图示出实施本发明的一种方式，但是不应解释成对落入所附权利要求的范围内的其它可能的实施方式构成限制。
[0024]图1展示了一种公知类型的现有技术风轮机I。该风轮机被展示成面朝逆风方向。
[0025]图2展示了用于一种现有技术风轮机的塔架2。
[0026]图3展示了根据本发明的塔架振动阻尼器5的剖面。
[0027]图4展示了根据本发明的塔架振动阻尼器5的剖面，此塔架振动阻尼器中使用了另一类型的阻尼布置。
[0028]图5展示了根据本发明的塔架振动阻尼器5的剖面，该塔架振动阻尼器中使用了另一类型的阻尼质量。
[0029]图6与图7展示了具有不同类型的减小阻尼布置的塔架振动阻尼器5的根据图4的剖面A-A的剖面。
[0030]图8展示了可能需要阻尼振动的具有相对小的直径的相对高的塔架的细长度的比例(直径约5米，并且高度约150米)。
[0031]图9展示了根据本发明的使用另一类型的阻尼布置的塔架振动阻尼器5的剖面，所述阻尼布置中结合了摩擦环。
[0032]图10展示了根据本发明的使用另一类型的阻尼布置的塔架振动阻尼器5的剖面，所述阻尼布置中的阻尼质量是球形的。
【具体实施方式】
[0033]图1展示了一种公知类型的现有技术风轮机I。该风轮机具有塔架2，塔架的主要目的是支撑机舱3并且提供利用布置在塔架内部的梯子或电梯(未示出)出入机舱的通道。而且没示出沿平台(未示出)布置在塔架2内部的电力电缆等。叶片4连接至机舱3以产生电力。
[0034]图2展示了安装或拆卸过程中具有塔架2的风轮机I。在该状态下，可能不存在机舱并且叶片也可能不存在，此时具有圆柱形塔架部分20以及圆锥形塔架部分21的长而细的塔架(如图8中所示)发生风引起的塔架高幅振动的风险增大。这意味着在试图安装机舱3时，可能不能进行。反之拆卸机舱3时，塔架2可能会开始振动，从而对移除使机舱3连接至塔架2的最后的螺栓的人员产生危险。移除机舱3后，随后移除一个或多个塔架上部的操作也会因塔架2的大振幅振动而引起危险。
[0035]图3示出塔架阻尼器5的剖面，该剖面大体是旋转对称的。阻尼器5包括下壳体7的底部10。下壳体具有位于其上边缘的环元件22，该环元件具有V形剖面，在该处下壳体7与环元件22提供用于接纳上壳体8的接收口。由于壳体对于人力装卸而言可能太重，下壳体7与上壳体8这两者都包括提升孔18。塔架阻尼器5固定在塔架2的塔架最上部24(参见图8)中。
[0036]下壳体7与上壳体8内部存在质量元件23以及由橡胶或类似橡胶材料制成的阻尼元件11用的空间，可以以多种另选方式构造该质量元件。在所示的构造中，质量23包括若干具有中央孔的盘15，这样盘15可由中央轴12布置并固定并借助锁14固牢。轴12可以焊接或栓接至最下部的盘15。盘15优选由如下质量制成:一个或两个人可以操作盘以便装配以及拆卸塔架阻尼器5。而且，阻尼元件11可以在盘15之间布置在轴12上。在另一构造中，一些盘可以具有较小的直径，这样阻尼元件11可以具有环形形式，具有较小直径的盘15可以提供用于接收环形阻尼元件的凹口。
[0037]尽管未示出，但是也可以将类环形形状的阻尼元件11固定至底部壳体7。
[0038]最下部的盘15被示出为具有球形滚轮16的构造，使得当塔架与壳体一起振动时，质量元件23可以在壳体7、8内部沿任一水平方向自由移动。在另选构造中，可以省除滚轮16，使得质量元件23滑动而不是在轮上滚动。
[0039]在第一振动中，当塔架2最初向西移动时，最初在阻尼器壳体中居中放置的阻尼质量23会在东侧与阻尼器壳体碰撞。当稍后塔架2开始向东移动时，阻尼器壳体会与塔架2 —起向东移动。然而，到那时，质量元件与阻尼元件11会向西与阻尼壳体碰撞，并且质量元件23的惯性能量会限制塔架2向东移动，反之亦然。而且，一些塔架2的振动能量会因阻尼元件11的变形而被吸收。阻尼器5会继续工作，并且提供塔架2振动的某一最小振幅。借助这样的塔架阻尼