專利名稱：塔架段以及用于塔架段的板坯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型通常涉及一種具有周向壁的管狀的塔架段，其包括處于周向壁上的開 口以允許進入塔架內(nèi)部，其中為了補償由所述開口所引起的削弱而加強開口周圍的區(qū)域。
背景技術(shù)：
大型的風(fēng)力渦輪機塔架通常是由一個或多個塔架段制成的。在塔架是由超過一個 塔架段組成的情況中，其通常是借助于通過端部的凸緣的螺栓固定來相互連接。各塔架區(qū) 可能依次由一個或幾個管狀的塔架段組成，其通常由圓形的橫截面形狀所形成。用于各塔 架區(qū)的管狀段可能具有大約3米的高度并且按適當?shù)臄?shù)量被相互焊接在一起以獲得所期 望高度的塔架區(qū)。管狀段可能是圓柱形的或者具有截錐形狀并且由扁平鋼板制造的，其被 冷軋成所期望的圓柱或者圓錐的形狀并且兩個短側(cè)邊緣通過垂直的對接焊被焊接在一起。在塔架的下部分中，靠近地面或者水平面處，其通常具有門形式的一開口以通向 塔架的內(nèi)部來用于修理和維護設(shè)備。為了補償由門洞所引起的削弱，通常的做法是以不同 的方法來加強圍繞門的區(qū)域。在W006/050723中公開的一種用于加強圍繞門周圍的區(qū)域的方法是提供一種專 門的鋼制的門部分，其裝備有門洞并且具有和鋼板坯相同的寬度，但是其具有與鋼板坯相 比增大的厚度。門部分以及鋼板坯被分別冷軋成精確的彎曲形狀并且其后通過對接接頭被 焊接在一起。即，在該情況下，管狀段將具有至少兩個垂直的對接焊縫。門部分可能優(yōu)選具 有可變的厚度以在門部分和塔架段的其余部分之間提供壁厚逐漸變化的過渡部分。該方案 的缺點是以該方式來制造管狀段是很費時的，由于好幾個制造步驟和必需的大量的焊接。在US 2007/0148004中公開了另一種加強具有門洞的塔架段的方法。在該文獻 中，在塔架段中切割出比實際的門更大的一開口。隨后，將由可焊接的鑄造材料制成的結(jié)構(gòu) 部件插入到門洞內(nèi)并且焊接到塔架段上。所述結(jié)構(gòu)部件被形成為其外部形狀匹配塔架段中 的開口并且內(nèi)部形狀匹配所討論的門的環(huán)。結(jié)構(gòu)部件優(yōu)選具有可變厚度的橫截面。所述塔 架段的一個缺點是將所述結(jié)構(gòu)部件定位到門洞內(nèi)并且將其焊接到塔架段上是費時的。此 外，將軋鋼和鑄鋼焊接在一起可能存在問題并且制造鑄鋼的結(jié)構(gòu)部件也是昂貴的。

實用新型內(nèi)容考慮到上述問題，本實用新型的目的是提供一種塔架段以及用于制造塔架段的板 坯。特別是，目的是提供一種塔架段以及用于制造塔架段的板坯，通過其可以容易地并且節(jié) 約成本地圍繞塔架段的開口制造出加強件。通過根據(jù)本發(fā)明的塔架段和板坯至少可以實現(xiàn) 該目的。本發(fā)明提供了一種具有周向壁的管狀形式的塔架段，其包括位于所述周向壁中用 于允許進入所述塔架內(nèi)部的開口，其中圍繞所述開口的部位是加強的以便補償由所述開口 所引起的削弱，并且其中所述塔架段是由板坯制成的，該板坯與在圍繞所述開口的部位中 的材料增大厚度的部分形成一個單件。[0008]本發(fā)明還提供了一種用于塔架段的板坯，其包括兩個長邊緣和兩個短邊緣，其中， 形成有在所述長邊緣之間延伸的材料增大厚度的部分。因此，基于對本實用新型的理解，可以通過由鋼板坯形成塔架段來實現(xiàn)該目的，該 板坯是與具有增大材料厚度的部分整體地形成為一件。所述板坯被成形為具有長度和寬度 尺寸為矩形或者長方形板，分別具有兩個長邊緣和兩個短邊緣，并且具有增大材料厚度的 部分從一個長邊緣到另一個長邊緣延伸過板坯的寬度。具有增大材料厚度的所述部分可以 選擇性地成形在一個短邊緣附近或者在板坯的中間部分處。具有增大材料厚度部分的鋼板坯可以優(yōu)選是通過在軋機上的熱軋來形成的。然 而，不排除還可以按其他合適的方法來形成該增大的材料厚度。在形成了具有增大的厚度部分的板坯之后，通過沿其長度尺寸彎曲板坯以使兩個 短邊緣相接觸來將板坯彎曲成所希望的形狀。通過借助于垂直焊縫將兩個短邊緣相互焊接 在一起，來固定塔架段的形狀。通常，塔架段被形成為具有圓形橫截面，但是還可以想像到 其他形狀，例如橢圓形橫截面。此外，塔架段可以被形成為圓柱形狀，在該情況中，板坯被精 確地形成為矩形或者至少具有相互平行的長邊緣以及短邊緣，或者形成為截頭圓錐體，在 該情況中，短邊緣相互不是平行的。可以優(yōu)選通過冷軋來執(zhí)行將板坯彎曲成所希望的形狀?？梢栽阡摪迮鞅恍纬蔀楣軤钚螤钪盎蛘咴诎迮鞅粡澢晒軤钚螤钪笤谄渲?選擇性地執(zhí)行在增大的材料部分中的切割開口?？梢砸栽S多不同的方式來執(zhí)行切割開口， 例如通過氣割、激光切割或者水射流切割?？梢赃x擇性地完成增大厚度的部分以使變厚部分位于加工好的塔架段的器壁的 外面、里面或者兩側(cè)面上。通常，變厚部分最好位于內(nèi)部，在該情況中，塔架段的外表面可以 被制成與鄰接的塔架段的外表面齊平。對于單個門洞的塔架的增大厚度的部分可以覆蓋住塔架段的周邊的40° -80° 之間、優(yōu)選在50° -70°之間并且最優(yōu)選大約60°的角區(qū)域。相對于板坯，增大厚度的部分 可能總計達板坯總長度的10-20%、優(yōu)選12-18%并且最優(yōu)選大約15%。然而，塔架可能包 括多于一個穿過套壁的開口。例如，除了用于允許工作人員進入塔架內(nèi)部的門洞之外，其可 能還包括例如用于引入通過電纜等的開口。在所述情況中，彼此鄰近地定位所述開口是有 益的，并且增大厚度的部分可以在所述情況下覆蓋達到90°或者甚至180°的角區(qū)域。優(yōu) 選是，增大厚度的部分在各側(cè)面處聯(lián)接到具有逐漸變化厚度的過渡帶上，以便在所述增大 厚度的部分和器壁具有普通材料厚度的那部分之間實現(xiàn)平滑過渡。該過渡部分可能在塔架 段的圓周方向上具有關(guān)于厚度相對于長度的比例按13到15或大約14來逐漸變 化的厚度。然而，過渡帶的表面不必是扁平的但是例如可能是凸起和/或凹入地彎曲的。過 渡帶不但可以布置在各橫側(cè)面上而且還可以布置在用于平滑地過渡到上部塔架段和下部 安裝基座的壁厚的上、下側(cè)面上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，借助于本實用新型的板坯、塔架段，可能便于加強件在圍繞塔架 段中的開口或門的部位中的布置。在形成板坯的同時布置該加強件，其必須實現(xiàn)執(zhí)行達到 加強而無須額外的制造步驟。僅有的要求是更預(yù)先地形成板坯，例如通過熱軋。然而，在現(xiàn) 有技術(shù)的可能范圍內(nèi)，這樣的成形是良好的。雖然以下相對于陸基風(fēng)力渦輪機來描述并圖解了本實用新型，但是很清楚，本實 用新型還可以適用于海上風(fēng)力渦輪機。[0017]本實用新型的其他目的、特征和優(yōu)點在以下的詳細公開、權(quán)利要求以及附圖中將 顯而易見。通常，權(quán)利要求中所使用的所有術(shù)語按照技術(shù)領(lǐng)域中其普通意思來解釋，除非此 處有另外的明確定義。所有涉及“一/該[元件、設(shè)備、部件、裝置、步驟等]”將被不受限制 地解釋為所述元件、設(shè)備、部件、裝置、步驟等的至少一個實例，除非另外明確地說明了。此 處所公開的任何方法的步驟不必按所公開的準確順序來執(zhí)行，除非明確地說明了。

本實用新型的上述以及附加目標、特征和優(yōu)點最好通過以下參考附圖的本實用新 型的優(yōu)選實施例的說明性的和非限制性的詳細說明來理解，其中相同的附圖標記用于類似 的元件，其中圖1概略性地圖解了海上風(fēng)力渦輪機的前視圖；圖2概略性地圖解了本實用新型的塔架段的透視圖；圖3概略性地圖解了從用于形成圖2的塔架段的板坯的上面觀察時的視圖；以及圖4概略性地圖解了圖3的板坯的備選實施例。
具體實施方式
首先參照圖1，其中以一前視圖圖解了陸基風(fēng)力渦輪機。在該情況中，風(fēng)力渦輪機 的塔架被定位在地基1上，該地基位于地面2以下一距離處。在地面上面，風(fēng)力渦輪機包括 下部塔架區(qū)3、上部塔架區(qū)4、艙室5和轉(zhuǎn)子葉片6，其中下部塔架區(qū)3被連接到附著于地基 1上的安裝基座7上。各塔架區(qū)3、4是利用鋼制的周向壁所形成的管子并且是由幾個管狀塔架段所組 成的，所述塔架段被相互端對端地焊接在一起。此外，它們兩者還是稍微截短的圓錐形，其 中下部塔架區(qū)3比上部4更圓錐化。在地面2以上的一短距離處，塔架具有穿過套壁的門洞8以允許進入到塔架內(nèi)部。 在里面，塔架具有未顯示的梯子，借助于該梯子能夠到達位于頂部的艙室5以用于執(zhí)行設(shè) 備的維護和修理。然后參照圖2-4的組合。在圖2中圖解了包括門洞8的下部塔架區(qū)3的下部塔架 段9。為了加強塔架段并且補償由通過套壁10制造出的開口所引起的削弱，塔架段是由在 圍繞開口的部位處具有增大材料厚度的部分11所形成的。根據(jù)本實用新型，增大厚度的部 分11與塔架段9的其余部分以一個單件的形式整體地形成，S卩，使用單個鋼板來用于整個 塔架段。更確切地說，塔架段是由鋼板坯12所制成的，如在從圖3中的板坯的上面觀察時 的視圖中所圖解的，其在軋機中被熱軋成具有增大厚度的部分11，該部分在板坯的一個側(cè) 面上向外凸出。當形成塔架段9時，借助于冷軋來將板坯12彎曲成(如圖2中的)管狀， 并且將板坯的兩個短邊緣13、13'相互焊接在一起以形成垂直的焊縫14。兩個長邊緣15、 15'將形成為加工好的塔架段9的端部邊緣，其被焊接到鄰近的塔架段上以形成下部塔架 區(qū)3。在圖2所示的實施例中，彎曲板坯以使增大厚度的部分11向外凸出。然而，很清 楚，還可以彎曲板坯12以使增大厚度的部分向內(nèi)凸出。這可能是一優(yōu)點，因為隨后可能將鄰近的塔架段焊接到具有開口 8的塔架段9的上部和(只要合適)下部邊緣上，以便塔架 段的外表面相互齊平。為了實現(xiàn)板坯部分和具有普通厚度Tl的塔架段和具有增大厚度T2的增大厚度的 部分11之間的平滑過渡，在增大厚度的部分11的各側(cè)面上形成具有逐漸變化厚度的過渡 帶16。這樣，避免了厚度的急劇變化，厚度的急劇變化處可能是應(yīng)力集中部位，其在重負載 期間可能導(dǎo)致斷裂。此外，在鄰近的兩個長邊緣15、15'的增大厚度部分11的上側(cè)面以及 下側(cè)面上形成厚度逐漸變化的過渡帶17。這還提供了到未顯示的上部塔架區(qū)的壁厚和下部 安裝基座7的平滑過渡。過渡帶16和17的材料厚度在塔架段的圓周方向上關(guān)于厚度相對 于長度的比例按13到15或者優(yōu)選大約14來逐漸地變化。根據(jù)備選實施例，如圖4中所示，增大厚度的部分11可以被制成向外以及向內(nèi)凸 出。在該情況中，過渡帶16和17將形成在塔架段的內(nèi)表面和外表面處。所述結(jié)構(gòu)的優(yōu)點 是過渡帶16和17被制造得更短而維持塔架段表面的斜度。在圖3和4的實施例中，增大厚度的部分11位于中間部分中，更確切地說，位于各 鋼板坯12的中央。然而，很清楚，增大厚度的部分還可以關(guān)于板坯不對稱地設(shè)置，例如，鄰 近短邊緣13、13'中的一個。以上已經(jīng)參考幾個實施例來大體地描述了本實用新型。然而，如本領(lǐng)域的技術(shù)人 員容易認識到的，不同于以上所公開的其他實施例同樣可能在由權(quán)利要求所限定的本實用 新型的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種具有周向壁的管狀形式的塔架段(9)，其特征在于，包括位于所述周向壁(10)中用于允許進入所述塔架內(nèi)部的開口(8)，其中圍繞所述開口的部位是加強的以便補償由所述開口所引起的削弱，并且其中所述塔架段是由板坯(12)制成的，該板坯與在圍繞所述開口(8)的部位中的材料增大厚度(T2)的部分(11)形成一個單件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔架段，其特征在于，所述增大厚度(T2)的部分布置在所述 塔架段(9)的內(nèi)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔架段，其特征在于，所述增大厚度(T2)的部分布置在所述 塔架段(9)的外部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔架段，其特征在于，所述增大厚度(T2)的部分布置在所述 塔架段(9)的內(nèi)部以及外部。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的塔架段，其特征在于，所述增大厚度(T2)的部分 覆蓋了所述塔架段周邊40-80°之間的角區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的塔架段，其特征在于，所述增大厚度(T2)的部分 覆蓋了所述塔架段周邊的50-70°之間的角區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的塔架段，其特征在于，所述增大厚度(T2)的部分 布置在形成塔架段(9)的板坯的中間部位處。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的塔架段，其特征在于，所述增大厚度(T2)的部分 布置在形成所述塔架段(9)的板坯(12)的短邊緣(13、13’ )附近。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的塔架段，其特征在于，在所述增大厚度(T2)的部 分和具有材料厚度(Tl)的部分之間形成有逐漸變化厚度的過渡帶(16、17)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的塔架段，其特征在于，所述過渡帶(16、17)的材料厚度在所 述塔架段(9)的圓周方向上關(guān)于厚度相對于長度的比例按1 3到1 5來逐漸地變化。
11.一種用于塔架段(9)的板坯(12)，其特征在于，包括兩個長邊緣(15、15’ )和兩個 短邊緣(13、13’)，其中，形成有在所述長邊緣(15、15’ )之間延伸的材料增大厚度(T2)的 部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的板坯，其特征在于，所述增大厚度(T2)的部分位于所述板 坯(12)的中間部位處。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的板坯，其特征在于，所述增大厚度(T2)的部分位于所述板 坯(12)的短邊緣(13、13’ )附近。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中任一項所述的板坯，其特征在于，所述增大厚度(T2)的部分 構(gòu)成所述板坯(12)總長度的10%到20%之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-13中任一項所述的板坯，其特征在于，所述增大厚度(T2)的部分 構(gòu)成所述板坯(12)總長度的12%到18%之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求11-13中任一項所述的板坯，其特征在于，在所述增大厚度(T2)的部 分和具有材料厚度(Tl)的部分之間形成有逐漸變化厚度的過渡帶(16、17)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的板坯，其特征在于，所述過渡帶(16、17)的材料厚度在所述 板坯的縱向方向上關(guān)于厚度相對于長度的比例按13到15來逐漸地變化。
專利摘要該實用新型涉及一種具有周向壁(10)的管狀的塔架段(9)，其包括處于周向壁上的開口(8)以用于允許通向塔架內(nèi)部，其中為了補償由所述開口所引起的削弱而加固開口周圍的區(qū)域。所述塔架段(9)是由板坯(12)制成的，其與在圍繞開口(8)的部位中具有增大的材料厚度的一部分(11)形成一個單件。本實用新型還涉及一種板坯。
文檔編號F03D11/04GK201696236SQ200920274629
公開日2011年1月5日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月4日
發(fā)明者J·克里斯滕森 申請人:維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)集團公司