CN103669967B - 混合塔式结构和用于建造该混合塔式结构的方法 - Google Patents

Abstract

一种混合塔式结构（1），以及一种用于建造该混合塔式结构的方法，该塔式结构包括格子结构（8、9）形式的下部（3）、具有连续外表面的上部（5）、以及在下部和上部之间的接合器结构（4），其中塔式结构（1）还包括连接至塔式结构的多个斜缆（6），并且塔式结构的下部（3）在其长度上具有中空的横截面，在横截面处载荷承载格子结构（8、9）仅在横截面的外周上延伸，并且格子结构由中空的钢铁剖面或横截面形成。

Description

混合塔式结构和用于建造该混合塔式结构的方法

技术领域

本发明涉及混合塔式结构和用于建造这种混合塔式布置的方法。更具体地，本发明涉及混合塔式结构，其中塔式结构的下部形成为格子结构。

背景技术

混合塔式结构和建筑通常被用于风力涡轮机塔。这些用于风力涡轮机的混合塔式结构的多种示例包括钢筋混凝土混合结构、格子-圆锥混合结构以及封闭式格子混合结构。在钢筋混凝土混合结构中，塔式结构的下部由混凝土形成，塔的上部通常是管状钢铁结构。在格子-圆锥混合结构中，塔的下部被形成为格子结构而塔的上部通常是管状钢铁结构。在封闭式格子混合结构中，塔的内部部分形成为格子结构，并用例如金属板覆盖。在封闭式格子结构中塔的内部部分形成为格子结构并且用例如金属镀层覆盖。

在这些混合风力涡轮机塔中，塔式结构的上部的长度通常是基于风力涡轮机的叶片的长度，使得叶片的在其最低位置处的端部将在塔式结构的上部的区域内。因此，混合风力塔的下部的高度通常是基于整个风力涡轮机的理想高度。并且，通常在合理的成本范围内，较高的风力涡轮机塔式结构是优选的，因为风通常在较高的高度处更强。

在例如出版物WO2012/024608和DE102004020480中公开了用于风力涡轮机的已知的格子-圆锥塔式结构。

发明内容

在本发明中，一种混合塔式结构包括格子结构形式的下部和具有连续外表面的上部，以及下部和上部之间的接合器结构（adapter construction），接合器结构连接塔式结构的下部和上部。多个斜缆（staycable）连接至塔式结构，以便提供塔式结构的支撑。塔式结构的下部在其长度上具有中空的横截面，在横截面上载荷承载格子结构仅在横截面的外周上延伸，并且格子结构由中空钢铁剖面或横截面（profile）形成。

在混合塔式结构中使用斜缆允许通过调节斜缆的张紧状态或张力而调节塔式结构的特定频率。优选地，至少三个斜缆或成对的斜缆连接至塔式结构的接合器结构，并且每个斜缆由它们的外部或外侧端部固定在分离的固定基部，每个固定基部彼此分离，并且与塔式结构的下部的基部分离。斜缆和它们分离的固定基部还允许对于塔式结构的下部使用比现有技术的构造和方案更小且更轻的基部。

有利地，斜缆通过例如螺栓连接装置可拆卸地连接至塔式结构的接合器结构。因此，在塔式结构的建造和/或安装或竖立期间不需要焊接或其他复杂的固定操作。此外，有利地，接合器结构中的斜缆的连接点围绕接合器结构的外周基本上均匀地间隔，并且基本上位于相同的水平面中。

本发明中的塔式结构的下部的格子结构形成为使得格子结构仅在下部的横截面的外周上延伸。因此，在塔式结构的下部内的中心区域可以空闲以被用于其他的用途。空闲的中心区域为不同类型的设备提供了空间，提供到塔式结构的顶部的自由且更安全的通道，或至少提供到下部的顶部的自由且更安全通道，并（例如）防止故意破坏。

在本发明中，塔式结构的下部的格子结构由中空的钢铁剖面或横截面形成。相对于现有技术中的格子结构中使用的细长的平板钢铁杆、钢铁L剖面或横截面或组合的钢铁L型剖面或横截面，中空的钢铁剖面或横截面提供更好的载荷承载能力，因而允许在塔式结构的下部内拥有空闲的空间。

优选地，形成格子结构的中空的钢铁剖面或横截面由耐蚀钢形成。使用耐蚀钢作为格子型剖面的材料还取消了用合适的保护性材料涂覆格子结构的表面的需要，尤其是中空的钢铁剖面内部的表面。

根据本发明的塔式结构的上部包括连续的外表面并且有利地由钢铁形成，并且为中空的截断锥形的形式。上部可以是单个部件，或者上部可以由彼此连接的分离的分段或部分制造以形成单个管形的整体。这种类型的上部提供与已有的管形塔式结构具有的类似的外观，因为塔式结构的上部是从更远处看到的塔的部分。这种类型的上部还允许使用较小尺寸的上部，并且适于现有的动力发电方案。

有利地，根据本发明的塔式结构的下部的横截面具有三个或更多的角部。这种类型的带有角的横截面允许使用沿塔式结构的下部的长度向上延伸的角梁，这种角梁为在相邻的角梁之间延伸的格子结构提供支撑和固定点。

在本发明中，有利地，塔式结构的下部的格子结构由预制的格子结构或部分形成。这种方式可以提高塔式结构的实际的建造或安装阶段的速度。

此外，预制的格子部分有利地通过使用螺栓接头或使用其他诸如保险螺母、铆钉等合适的可拆卸连接装置连接至其它格子部分。这种方式可以在不需要诸如焊接的加热工作的情况下迅速地且容易地执行预制格子部分的连接。接合的连接还使得塔式结构的拆解相对快且容易。

有利地，本发明的塔式结构是用于风力涡轮机的塔式结构。根据本发明的塔式结构的其他合适应用包括不同类型的工业巧妙的结构、电力输送线路支撑结构、通信塔以及桅杆、天线构造和起重机架等。

在根据本发明的用于建造混合的塔式结构的方法中，首先形成塔式结构的基部，在塔式结构的基部上形成并固定构成塔式结构的下部的格子结构。通过在建造位置将预制水平格子模块连接至相邻的格子模块以形成闭角格子部分（closed angular）而由预制水平格子模块形成格子结构。完成格子部分之后，第一个格子部分被升起并固定在基部上。然后由预制格子模块形成另一格子部分，并且将该另一格子部分升起并固定在位于基部上的第一格子部分的顶部上。连续这个过程，直到足够量的格子结构被堆叠并固定在彼此的顶部，从而达到塔式结构的下部的预定高度。然后，接合器结构和管形上部被升起和/或构建在塔式结构的下部的顶部上，完成塔式结构。

在根据本发明的方法中，有利地，通过当格子模块长度方向沿水平取向时将两个相邻的格子模块以一角度彼此连接、长度方向沿垂直取向时升起成对的已连接的格子模块、以及将相邻的成对的已连接的格子模块连接而形成多对已连接的预制格子模块，以形成闭角格子部分。有利地，通过三对这样已连接的格子模块形成闭角格子部分。

有利地，在所述方法中，多个斜缆的一端可拆卸地连接至接合器结构并且其另一端连接至分离的固定基部，斜缆的张紧状态或张力可调节。

有利地，通过使用螺栓接头或通过使用其他合适的可拆卸连接装置实现在所述方法中格子模块的连接。

根据本发明的方法提供快速，且因此成本有效的用于建造塔式结构的方法。

在权利要求1中更加精确地限定根据本发明的混合塔式结构的特征，并且在权利要求9中更加精确地限定根据本发明的用于建造混合塔式结构的方法的特征。

附图说明

参照附图并且以示例的方式将更加详细地说明本发明的示例性实施例及其优点，在附图中：

图1示意地示出了根据本发明一个实施例的塔式结构，

图2示出了形成图1的塔式结构的下部的格子结构的侧视图，

图3示出图1的塔式结构的俯视图，以及

图4示意地示出根据本发明一个实施例的方法中的部分步骤。

具体实施方式

图1中示出的根据本发明一个实施例的塔式结构1包括塔基部2、下部3、接合器结构4、上部5以及斜缆6。图1的实施例的塔式结构1用于风力涡轮机。

通常在将塔式结构实际建造或安装到预定位置之前由钢筋混凝土形成塔基部2。塔基部2承载塔式结构的重量并且因而需要被相应地设计。

塔式结构1的下部3形成为格子结构。下部3建造或安装在塔基部2上并固定在塔基部2上。

接合器结构4固定在塔式结构1的下部3的顶部上。接合器结构4覆盖下部3的上端并提供用于上部5的固定基部，上部5的下端处的直径小于下部的上端的直径。

斜缆6从它们的上端连接至接合器结构1，并且从它们的外部的下端连接至自身的固定基础部（未示出），其固定基部与塔基部2是分离的并且位于离开塔基部合适的距离处。在图1的实施例中，存在三对斜缆3，这些对斜缆围绕接合器结构的外周的以相等的距离连接至接合器结构4。斜缆6还通过螺栓接头或使用其他合适的可拆卸装置连接至接合器结构4。斜缆6配备有合适的用于调节线的张紧状态或张力的装置，其可以用于调节塔式结构1的刚性，从而可以获得塔式结构想要的具体频率。

塔式结构1的上部5固定在接合器结构4的顶部。在本实施例中上部5为单个管状的钢铁部分。

在本发明的本实施例中，在塔式结构1的上部5的顶部连接有，例如，风力涡轮机（未示出）连同所需的传动装置台以及发电机连接在一起。

图2更近距离地示出图1的塔式结构1的下部3，所述下部通过连接点或连接面7被分成四个格子部分。

塔式结构1的下部3的每个格子部分包括六个角梁8，所述角梁在格子部分的角部处基本上垂直地沿格子部分的长度延伸。通过连接后面的格子部分的角梁8而连接格子部分以形成塔式结构的下部。

通过格子结构9连接相邻的角梁8，格子结构9由多个相互连接的中空的耐蚀钢铁剖面或横截面（profile）构成。角梁8也是中空的耐蚀钢剖面或横截面（profile），并设置有凸缘，通过凸缘可以用螺栓接头连接格子结构9。

图3提供图1的塔式结构1在没有斜缆6的情况下的俯视图，示出了塔基部2、下部3、接合器结构4以及上部5。

图4示意地示出根据本发明的用于在建造和安装或竖立（erect）根据本发明的塔式结构的过程中形成格子部分的方法的步骤。

在根据本发明的方法的实施例中，制造两种不同类型的预制水平格子模块10、11，并运输至塔式结构的建造位置。第一预制模块10包括与格子结构9连接的两个角梁8，另一预制模块11由格子结构9构成。

通过将仅由格子结构9形成的格子模块11以一角度连接至第一格子模块10的角梁8中的一个而在两个模块10、11的长度方向沿水平取向时连接两个预制格子模块10、11，如图4所示。在本实施例中使用三个这种类型的格子模块10、11的对12形成一个格子部分。

随后格子模块10、11的多个对12在长度方向沿垂直取向被升起并彼此连接以形成塔式结构的下部的闭角格子部分13。

随后，这些格子部分13被堆叠并固定成一个在塔基部上另一个在顶部上，形成塔式结构的下部，在下部的顶部升起并固定接合器结构，张线（brace wire）连接至接合器结构，将上部升起并固定在接合器结构的顶部，从而建造或安装或竖立根据本发明的塔式结构。

图中示出并上面的讨论的本发明的特定示例性实施例不应该解释为限制。本领域技术人员可以在所附权利要求的范围以许多明显的方式修改和修正上述的示例性塔式结构以及方法。因而，本发明不仅限于上述的实施例。

Claims (9)

1.一种用于风力涡轮机的混合塔式结构(1)，包括格子结构(8、9)形式的下部、具有连续外表面的上部、下部和上部之间的接合器结构(4)，其中塔式结构的下部(3)在其长度上具有中空的横截面，在所述横截面处载荷承载格子结构(8、9)仅在横截面的外周上延伸，其特征在于，塔式结构(1)的上部(5)由钢铁制成并且是中空的截顶锥的形式，格子结构由中空的钢铁剖面或横截面形成，并且塔式结构(1)的下部(3)由预制部分(10、11)形成，并且塔式结构(1)还包括至少三个斜缆(6)，所述斜缆在所述上部(5)下方连接至塔式结构的接合器结构(4)并配备有用于调节斜缆的张紧状态或张力的装置，以用于为塔式结构获得特定的频率；每个斜缆(6)在它们的外端部处具有它们自身的固定基部，其中该固定基部与塔式结构(1)的下部(3)的基部(2)是分离的。

2.如权利要求1所述的塔式结构(1)，其中格子结构(8、9)的中空的钢铁剖面或横截面由耐蚀钢铁制成。

3.如权利要求1或2所述的塔式结构(1)，其中斜缆(6)可拆卸地连接至塔式结构(1)。

4.如权利要求1所述的塔式结构(1)，其中塔式结构(1)的下部(3)的横截面包括3个或更多个角部，并且在每个角部延伸基本上垂直的角梁。

5.一种用于建造用于风力涡轮机的混合塔式结构(1)的方法，在所述方法中形成用于塔式结构的基部(2)，在该基部上形成并固定形成塔式结构的下部(3)的格子结构(8、9)，在下部的顶部升起并固定接合器结构(4)，在接合器结构的顶部升起并固定具有连续外表面的上部(5)，其中塔式结构(1)的上部(5)由钢铁制成并且是中空的截顶锥的形式，其特征在于，该下部(3)由通过在塔建造位置处将预制水平格子模块连接至邻近的格子模块以形成闭角格子部分(13)而得到的预制水平格子模块(10、11)形成，该格子部分随后被升起在基部上或之前的格子部分的顶部上并固定在其上，执行格子部分的形成和升起，直到达到塔式结构(1)的下部的预定高度，至少三个斜缆(6)在所述上部(5)下方被连接至塔式结构(1)的接合器结构(4)，用于为塔式结构获得特定的频率，并且每个斜缆从它们的外端部处固定在固定基部中，其中该固定基部与塔式结构的下部的基部是分离的。

6.如权利要求5所述的方法，其中通过在格子模块长度方向沿水平取向时将两个相邻的格子模块以一角度彼此连接、在长度方向沿垂直取向时升起成对的已连接的格子模块、以及将相邻的成对的已连接的格子模块连接，以形成多对连接(12)的格子模块(10、11)，从而形成闭角格子部分(13)。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述闭角格子部分(13)由三对(12)已连接的格子模块(10、11)形成。

8.如权利要求5-7中任一项所述的方法，其中多个斜缆(6)从一端可拆卸地连接至塔式结构(1)，并且从另一端连接分离的固定基部，并且调节斜缆的张力或张紧状态。

9.如权利要求5所述的方法，其中预制格子模块(10、11)通过使用螺栓接头或其他合适的可拆卸连接装置连接至相邻的格子模块。