风力涡轮机塔架的连接部.pdf

本发明涉及风力涡轮机塔架的连接部，这种风力涡轮机塔架(4)包括具有渐细缘(24)的第一大致管状的壁部(22)；大致与第一壁部共面布置的、具有用于抵着第一壁部(22)的渐细缘(24)就位的渐开缘(28)的第二大致管状的壁部(26)；和用于把第一壁部(22)的渐细缘(24)紧固到第二壁部(26)的渐开缘(28)上的至少一个紧固件(30)。

1.  一种风力涡轮机塔架(4)，其包括：
具有渐细缘(24)的第一大致管状的壁部(22)；
大致与所述第一壁部共面布置的、具有用于抵着所述第一壁部(22)的所述渐细缘(24)就位的渐开缘(28)的第二大致管状的壁部(26)；和
用于把所述第一壁部(22)的所述渐细缘(24)紧固到所述第二壁部(26)的所述渐开缘(28)上的至少一个紧固件(30)。

2.  根据权利要求1所述的风力涡轮机塔架，其特征在于，所述至少一个紧固件(30)包括穿过所述渐细缘(24)和所述渐开缘(28)延伸的螺栓(图3-9)。

3.  根据权利要求2所述的风力涡轮机塔架，其特征在于，所述螺栓(图3-9)大致与所述第一壁部和所述第二壁部的纵向轴线(32，34)垂直地布置。

4.  根据权利要求1，2或3所述的风力涡轮机塔架，其特征在于，所述至少一个紧固件(30)还包括焊接件(31)。

5.  根据权利要求1，2，3或4所述的风力涡轮机塔架，其特征在于，所述风力涡轮机塔架还包括布置在所述渐细缘(24)和所述渐开缘(26)中的至少一个缘的外围中的减压切口(36)。

6.  根据权利要求5所述的风力涡轮机塔架，其特征在于，所述减压切口(36)包括从所述渐细缘(24)和所述渐开缘(28)中的至少一个缘的外围延伸的狭槽(38)。

7.  一种风力涡轮机塔架(4)，其包括：
具有渐细缘(24)的第一大致管状的壁部(22)；
具有用于抵着所述第一壁部(22)的所述渐细缘(24)就位的渐开缘(28)的第二大致管状的壁部(26)；和
布置在所述渐细缘(24)和所述渐开缘(28)中的至少一个缘的外围中的减压切口(36)。

8.  根据权利要求7所述的风力涡轮机塔架，其特征在于，所述减压切口(36)包括从所述渐细缘(24)和所述渐开缘(28)中的至少一个缘的外围延伸的狭槽(38)。

9.  根据权利要求8所述的风力涡轮机塔架，其特征在于，所述狭槽(38)在一个端部处包括大致圆形的孔(图9)。

10.  根据权利要求9所述的风力涡轮机塔架，其特征在于，在不同的平面中布置所述第一壁部(22)和所述第二壁部(26)。

风力涡轮机塔架的连接部
技术领域
这里所描述的主旨大致涉及包括刚性部件的静态结构，该刚性部件具有有限闭合的外围并且相对于任何横向尺寸而言很长，并且本发明更特别地涉及用于风力涡轮机的壁部的连接部(joint)。
背景技术
风力涡轮机是一种用于把风中的动能转变成机械能的机器。如果直接通过机器装置使用该机械能，比如抽吸水或者碾磨小麦，那么该风力涡轮机可以被称作风车。相似地，如果把该机械能进一步转变成电能，那么该涡轮机可以被称作风力发电机或风电场。
风力涡轮机使用呈“叶片”形式的一个或多个翼状物，以从移动的空气产生提升动量和捕获动量(capture momentum)，其随后被施加到转子上。典型地，把每一个叶片都紧固在它的“根”端处，然后径向“向外侧”“跨越”到自由的“顶”端。叶片的前部或“前缘”连接叶片的首先接触空气的最前点。叶片的后部或“后缘”是已经被前缘分离的气流在叶片的抽吸表面和压力表面上方经过后再次会合的地方。“弦线”在横穿叶片的典型气流的方向上连接叶片的前缘和后缘。简单地，弦线的长度是“弦”。
典型地，根据竖直轴线或水平轴线来分类风力涡轮机，叶片绕着该轴线旋转。在图1中示意性显示了一个所谓的水平轴线的风力发电机，并且该风力发动机可以从美国乔治亚州的GE Energy of Atlanta获得。用于风力涡轮机2的这种特定构造包括支撑带有转子8的传动系6的塔架4，该转子8由被指代为“机舱”的保护封闭物来覆盖。在机舱外侧把叶片10布置在转子8的一个端部处，以用于驱动被连接到发电机14上的变速箱12，在传动系6的另一个端部处的该发动机14与控制系统16一起被布置在机舱内侧。还把风速计18提供在机舱上，以用于给控制系统16提供信息。
典型地，风力涡轮机塔架4由在彼此的顶部上堆叠的几个管状、截头锥形部形成。例如，由Ronald Cairo共同拥有的共同未决的美国专利申请序列号No.11/399,829(与律师签号No.140789对应)公开了“Methods and Apparatus for Assembling Wind Turbine Towers”。在该说明书中，部件包括在底端处径向且沿圆周向外延伸的突起，以限定用于接收第二塔架部件的顶端的环形槽口。为了增加由第一塔架部件和第二塔架部件互锁而形成的连接部的结构完整性，至少一个螺栓可以穿过第二塔架部件的突起和第一塔架部件的顶端延伸。塔架部件也可以配有大致对准的竖直凸缘以形成连接部。
其它的风力涡轮机塔架构造已经配有通常被焊接到外围壁部上的内凸缘或外凸缘。例如，由Wolfgang Fuelhaas和Holger 共同拥有的且共同未决的美国专利申请序列号No.10/517585(与律师签号No.133326对应)公开了“Method for Generating a SubstantiallyUninterrupted Connection of the Peripheral Wall Portions”，并且由MarcSeidel的德国专利申请No.DE10152018的英文摘要公开了“Componentarrangement for manufacturing tower for wind power system hascomponents with boundary surfaces bounding test channel enablingtesting of contact between components”。
然而，带有这种凸缘连接的风力涡轮机塔架会因各种缺点而受损。例如，凸缘需要额外的材料、焊接、检查和人力资源来安装和检查。凸缘还可能引起定位问题和弯曲问题，尤其是在运输和存储期间，在该期间突出的凸缘会干扰其它结构的堆叠并且会撞击在其它结构上。
发明内容
这里通过在各个实施例中提供一种风力涡轮机塔架来提出这种传统方法的这些方面和其它方面，该风力涡轮机塔架包括具有渐细缘(tapered edge)的第一大致管状的壁部；大致与第一壁部共面布置的、具有用于抵着第一壁部的渐细缘就位的渐开缘(flared edge)的第二大致管状的壁部；和用于把第一壁部的渐细缘紧固到第二壁部的渐开缘上的至少一个紧固件。
附图说明
现在将通过参考下列附图(图)来描述本技术发明的各个方面，不必按比例绘制下列附图，但是遍及几个视图中的每一个视图使用相同的标号来指代对应的零件。
图1是传统的风力涡轮机的示意性侧视图。
图2是用于图1中所示的风力涡轮机塔架的连接部的分解正投影视图。
图3是用于图1中所示的风力涡轮机塔架的连接部的局部正投影视图。
图4是图3中所示的用于风力涡轮机的连接部的截面图。
图5是图3中所示的用于风力涡轮机的连接部的可选截面图。
图6是图3中所示的用于风力涡轮机的连接部的可选截面图。
图7是图3中所示的用于风力涡轮机的连接部的可选截面图。
图8是图3中所示的用于风力涡轮机塔架的连接部的放大局部正投影视图。
图9是图3中所示的用于风力涡轮机塔架的连接部的可选放大局部正投影视图。
具体实施方式
图2和图3是用于连接图1中所示的风力涡轮机塔架4的两个壁部的连接处或连接部20的局部正投影视图。然而，可以与任何其它的风力涡轮机塔架一起使用该连接部20。这里所描述的壁部典型地由轧制钢形成；然而，也可以使用其它的材料和制造过程。不像传统的风力涡轮机塔架，所图解的连接部20不必需要传统的凸缘，该传统的凸缘会因上面所讨论的各种缺点而受损。
在图2和图3中所图解的实例中，第一壁部22配有渐细缘24，而第二壁部26配有渐开缘28。然而，渐细缘24和渐开缘28的位置可以颠倒，并且/或者可以把渐细缘24和/或渐开缘28装配在壁部22和壁部26中的每一个壁部的相反端上。尽管在这些实例中把第一壁部22和第二壁部26图解成闭合的且大致是圆柱形，但是也可以使用其它非圆柱形的和/或圆锥形的风力涡轮机塔架的形状，包括开放或局部开放的形状。
如在图2中所最佳图解的，第一壁部22滑动到第二壁部26中，以便渐开缘28抵着渐细缘24就位。如在图3中所最佳图解的，可以进一步通过紧固件30把第一壁部22的渐细缘24紧固到第二壁部26的渐开缘28上，该紧固件30包括，但不限于，所图解的穿过渐细缘和渐开缘延伸的螺栓。例如，紧固件30也可以包括铆钉、螺钉、销、夹具、吊耳、焊接或铜焊、粘合剂和/或任何这些材料的组合。紧固件30可以位于绕着连接部20的周长延伸的单排或多排中。
图4-7是沿着图3中的剖面线IV-IV选取的用于连接部20的各种构造的截面图解。这些实施例中的每一个实施例都额外地配有两个备选的方网眼焊接部31，一个部件的壁部在该方网眼焊接处接触另一个部件的渐细缘或渐开缘。例如，所示的焊接或铜焊图案可以绕着塔架4的外围连续地或间断地延伸。然而，也可以使用其它的焊接图案。可以用其它的材料来填充和/或密封在配对壁部之间的任何间隙。
在图4中，虚线显示了在抵着渐开缘28摩擦配合之前渐细缘24的位置。其它实施例中的每一个实施例也可以配有相似的用于渐细缘24和/或渐开缘28的摩擦配合构造。可选地，各个实施例将提供不松动的配合。
在图4和图5中所示的实例中，为了提供对地面的良好载荷路径，把第一壁部22和第二壁部26大致布置成共面。在这些实例中，第一壁部22的轴线32与第二壁部26的轴线34对准，以便渐细缘相对于轴线32和轴线34形成角α。例如，锥形角/展开角α可以是在1度和10度之间。可选地，取决于各种因素，比如结构挠度、表面处理、跳动和圆度，锥形角/展开角α可以小于1度或者大于10度。
在图5中所示的实例中，已经修剪了对准壁部22和壁部26的表面的暴露表面，以移去由虚线所示的材料。因此，紧固件30大致与第一壁部和第二壁部的纵向轴线32，34垂直地延伸。
在图6和图7中所示的实例中，把第一壁部22和第二壁部26布置在不同的平面中，这导致在壁部之间的较少的直接载荷路径。在这些实例中，第一壁部22的轴线32从第二壁部26的轴线34间隔。尽管在这些实例中把轴线32和轴线34布置成大致平行，但是也可以布置这些轴线以致不是平行的。在图6中所图解的实例中，在不弯曲对应壁部22和壁部26的情况下可以形成在第一壁部22中的渐细缘24和第二壁部26中的渐开缘28。
图8和图9显示了在图3中所示的用于风力涡轮机塔架的连接部20的可选的放大局部正投影视图。在这些实例中，把减压切口(reliefcut)36布置在渐细缘24的外围中。然而，也可以把相似的减压切口布置在渐开缘28的外围中和/或壁部22和壁部26中的别处。也可以对上面所讨论的各个其它实施例提供相似的减压切口36。
在连接部20的组装期间，减压切口36提供增强的柔韧性并且容纳渐细缘24和/或渐开缘28的局部变形。减压切口36还有助于避免破裂以及另外便于连接部20的过盈配合。在图8中所示的实例中，减压切口在形状上是半圆形。然而，也可以使用其它的形状，包括椭圆形、狭槽形、I形、V形、U形、五角形、六角形和/或它们的组合。例如，图9显示了减压切口36包括从渐细缘的外围延伸的狭槽38，该狭槽在一个端部处具有大致圆形的孔40。
可以沿着配对塔架部中的两个塔架部的自由缘设置减压切口36和/或狭槽38。例如，可以绕着外围在绕着第一壁部22和/或第二壁部26中的任一壁部或两个壁部的交替三十度的弧形中相等地或不等地分布减压切口36和/或狭槽38。也可以径向向外或向内弯曲在减压切口36或狭槽38之间的材料，以便提供相对于对应塔架段的配对表面的过盈配合。在这些构造或其它构造中，减压切口36尤其有益于配对的大直径部，比如使用于风力涡轮机塔架4的那些大直径部，否则在上述情形中将难于获得需要用于接触表面的良好配对的紧密度容限。
相对传统的方法而言上述技术提供了各种优点。例如，可以把塔架4的各个管状部轧有配对的锥形端和展开端，最小化对于凸缘的需要，否则该凸缘将需要被焊接到那些部的壁上。对传统凸缘的消除导致了明显的对人工、材料、焊接、检查和重量的成本节约。在没有从每一个壁延伸的凸缘的情况下，可以在较大的管状部内侧滑动较小的管状部，以用于改进物流布置和存储。
比起当使用传统的凸缘时，在配对壁部的共面构造中的对地面的载荷路径更直接，因此引起较小的板弯曲。然而，对不同大小的配对壁部也可以提供有壁部22和壁部26的在连接部20中的非共面布置。为了获得各种设计参数，比如摩擦配合的紧密度，也可以易于变化锥形角/展开角α。
在组装期间，减压切口36有助于容纳渐细缘24和/或渐开缘28的局部变形以及它们与配对壁部的过盈配合，以便增强在部之间的结合。取决于连接部20抵抗各种类型载荷的需要，连接部20也可以配有单排或多排的径向和/或倾斜的螺栓连接布置。然后把塔架平台和/或其它特征螺栓连接到连接部20上，并且为了进一步加强连接部可以稍后加入焊接。
应该强调的是上述实施例，尤其是任何“优选的”实施例仅仅是各种执行方案的实例，已经在这里提出了该各种执行方案以提供对本技术各个方面的清晰理解。在大致不偏离保护范围的情况下对许多这些实施例做出改变将是可能的，仅仅由所附权利要求的正确结构来限定该保护范围。