專利名稱：風機的塔筒基礎段，風機以及用于安裝塔筒的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及塔筒基礎段和風機，確切地說，涉及風機的塔筒基礎段以及用于將塔筒安裝到基礎的系統(tǒng)。
背景技術：
許多技術設備都需要塔筒或柱來將側向負載和重力負載的反作用轉移到支撐基礎。此類設備的非限定性實例為風機、用于廣播或移動通信的天線塔、用于橋梁工程的橋塔，以及電桿。通常，塔筒由鋼制成，且連接到由鋼筋混凝土制成的基礎。常見的技術解決方案是在塔筒基礎段的底部提供所謂的T型法蘭，該法蘭具有多個通孔。錨定螺栓被插入這些通孔中并緊固，以將塔筒基礎段連接到基礎。至少一些已知的風機包括塔筒和安裝在塔筒上的機艙。轉子以可旋轉方式安裝到機艙并通過軸連接到發(fā)電機。多片葉片從所述轉子延伸出。所述葉片經(jīng)過定向，以使通過葉片的風會使轉子轉動并使軸旋轉，從而驅動發(fā)電機發(fā)電。風機塔筒的最低的塔筒節(jié)被固定到基礎(例如，混凝土板或其它合適的基礎)，其中該最低的塔筒節(jié)在下文中也稱作塔筒基礎段。塔筒基礎段可在下端處形成為反向T型法蘭，其中該法蘭具有內(nèi)通孔和外通孔，這些通孔用于接納連接到嵌在基礎中的錨定環(huán)的錨定螺栓。每個塔筒節(jié)，尤其是基礎段的截面尺寸必須經(jīng)過大小調整以承受所有設計運行和環(huán)境負載(風、地震、冰、雪等)，并將這些負載轉移到支撐基礎結構。設計力的大小可能超過向下作用的2000kN，以及沿兩個相互垂直的方向同時作用于塔筒基部處的側向平面上的500kN/150kN。隨著風機塔筒的高度逐漸增大，塔筒基礎段，包括T型法蘭，的截面尺寸也逐漸增大，這就給卡車運輸或鐵路運輸?shù)鹊孛孢\輸造成各種困難，因為用于按照路線將這些塔筒節(jié)運送到它們的組裝目的地的道路、橋梁以及隧道存在各種大小限制?；蛘?，連續(xù)的塔筒基礎環(huán)可用在管狀最低塔筒節(jié)與基礎之間。兩行錨定螺栓周向分布于塔筒基礎環(huán)的反向T型法蘭處，這些錨定螺栓連接到嵌在基礎中的錨定環(huán)?？赏ㄟ^增大塔筒基礎環(huán)的直徑來在塔筒與基礎之間安全地傳遞更大的力，但這也可能導致相同的運輸問題。由于運輸和物流限制，水平位置上的最大可運輸直徑在許多國家是受限的，例如，在歐洲限于4. 3m以及在美國限于4. 556m。因此，通常要求對塔筒基礎環(huán)進行典型高度為約Im的垂直運輸。這增加了運輸成本。綜上所述，需要能夠對具有較大橫向截面尺寸的塔筒基礎段進行有成本效益的地面運輸和安裝的塔筒基礎段和塔筒轉接器。

發(fā)明內(nèi)容
—方面，本發(fā)明提供一種風機裝置的塔筒基礎段。所述塔筒基礎段包括管狀側壁和被配置成T型法蘭的法蘭部分。所述法蘭部分包括內(nèi)部部分和外部部分。所述內(nèi)部部分從管狀側壁徑向向內(nèi)延伸直到第一長度。所述外部部分從管狀側壁徑向向外延伸直到第二長度。所述第一長度大于所述第二長度。其中所述法蘭部分包括基本平行于所述管狀側壁延伸的通孔，且其中所述通孔僅穿過所述內(nèi)部部分成型。所述第一長度比所述第二長度大至少約1. 5倍。所述塔筒基礎段經(jīng)配置以承受約2000kN以上的負載，且其中所述法蘭部分包括等于或小于約4. 556m的最大外直徑。另一方面，本發(fā)明提供一種風機，包括塔筒基礎段，所述塔筒基礎段包括管狀側壁和法蘭部分，所述法蘭部分包括內(nèi)半徑和外半徑，且被配置成T型法蘭，所述管狀側壁到所述外半徑比到所述外半徑更近；以及轉接器，所述轉接器被布置在所述管狀側壁外，且包括從上方擠壓在所述法蘭部分上的第一底面。其中所述轉接器周向布置在所述塔筒基礎段的周圍。所述的風機，其中至少兩個轉接器布置在所述塔筒基礎段的周圍。所述至少兩個轉接器基本上形成為環(huán)形段。其中所述轉接器包括至少一個通孔，所述至少一個通孔從第一底面徑向向外布置，且其中所述轉接器被緊固到螺栓，所述螺栓延伸穿過所述至少一個通孔(299)進入布置在所述塔筒基礎段下方的基礎主體。所述的風機，其中所述法蘭部分布置在灌漿接合處上，所述灌漿接合處布置在所述基礎主體上。其中所述轉接器包括第二底面，所述第二底面從所述第一底面徑向向外布置且在所述第一底面下方，且其中在所述管狀側壁的軸向上，所述第一底面與所述第二底面之間的距離基本等于或小于所述法蘭部分的相鄰區(qū)域在所述軸向上的高度。其中所述風機包括垂直地延伸穿過所述轉接器中相應通孔的多個螺栓，且其中所述多個螺栓中的兩個螺栓之間的水平距離大于約4. 25m。另一方面，本發(fā)明提供一種用于將塔筒安裝到基礎的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括塔筒基礎段，所述塔筒基礎段在下端包括T型法蘭，所述T型法蘭包括外部部分；以及至少一個轉接器，所述至少一個轉接器包括主體，所述主體具有用于錨定螺栓的至少一個通孔；第一底面，所述第一底面經(jīng)配置以布置在所述T型法蘭的所述外部部分上；以及第二底面，所述第二底面在所述通孔的方向上布置在所述第一底面下方，且經(jīng)配置以布置在所述基礎上。其中所述主體基本上為環(huán)形或環(huán)段形。所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個通孔延伸穿過所述第二底面。其中所述至少一個通孔布置在所述第一底面與所述第二底面之間。其中所述第一底面和所述第二底面中的至少一者為凸面。所述的系統(tǒng)，其中所述主體包括大于約2. 27m的外半徑。所述的系統(tǒng)，其中在所述通孔的方向上，第一底面與所述第二底面之間的梯段高度略小于所述外部部分在所述方向上的伸長。所述的系統(tǒng)，進一步包括周向金屬板，所述周向金屬板緊固到所述基礎的主體，并大體延伸到所述基礎的上表面，且其中所述第二底面經(jīng)配置以布置在所述周向金屬板上。本發(fā)明的其它方面、優(yōu)點和特征在從屬權利要求、具體說明和附圖中顯而易見。


本說明書的其余部分參考附圖，針對所屬領域的一般技術人員，完整且可實現(xiàn)地詳細揭示了本發(fā)明，包括其最佳模式，其中圖1為示例性風機10的透視圖。圖2圖示了根據(jù)一項實施例的塔筒基礎段的垂直截面。圖3圖示了根據(jù)另一實施例的塔筒基礎段的垂直截面。
圖4圖示了根據(jù)實施例的塔筒轉接器的垂直截面。圖5圖示了根據(jù)另一項實施例的塔筒轉接器的垂直截面。圖6在圖示了根據(jù)一項實施例的包括基礎的塔筒基礎段的垂直截面。圖7圖示了根據(jù)一項實施例的塔筒基礎段和基礎的平面圖。圖8圖示了根據(jù)另一項實施例的塔筒轉接器的垂直截面。圖9圖示了根據(jù)一項實施例的塔筒基礎段和基礎的垂直截面。圖10圖示了根據(jù)另一項實施例的塔筒基礎段和基礎的垂直截面。圖11到圖16圖示了根據(jù)實施例的一種用于形成塔筒基礎、錨定系統(tǒng)以及塔筒基
部布局的方法。圖17圖示了根據(jù)實施例的用于形成塔筒基礎、錨定系統(tǒng)以及塔筒基部布局的流程圖。元件符號列表
I■考標號部件參考標號部件
10，102____12__^_
13^23^筒基礎(門)f 14■ 土地
\6____18___
0028__可旋轉輪轂__22__轉子葉片_
24__葉根部分__26__負載轉移區(qū)_
27，271，273 螺母__28__M_
~29丨塔筒轉接器I 30I旋轉軸
~32變槳調整系統(tǒng) 34變槳軸
36__控制系統(tǒng)__38__偏航軸_
__處理器__58__測風塔_
100, 200基礎__104, 204 錨定環(huán)_
110, 111,210,錨定螺栓201基礎主體
「 ， 211
「00291 ----
205__灌漿接合處__207___
208包括接地板的模209支撐工具
__%___
215用于灌漿接合處291-294 法蘭段
的凹處/凹槽
Tooo-1500 I方法、方法塊
具體實施例方式現(xiàn)將詳細參考各項實施例，這些實施例的一個或多個實例會在每幅附圖中進行圖示。各個實例用以解釋本發(fā)明而非限制本發(fā)明。例如，圖示或描述為一項實施例的一部分的特征可用于或結合其他實施例，從而得到另一項實施例。本發(fā)明意圖包括此類修改和變化。
本專利申請文件所述的實施例包括風機的塔筒基礎段，尤其是具有較大橫截面尺寸的塔筒基礎段；用于將塔筒基礎段緊固到基礎的轉接器；以及相應的風機。所述轉接器能夠替代較大的塔筒基礎環(huán)，因而能夠更具成本效益地將各部件地面運輸?shù)斤L機的架設點。此外，所安裝的轉接器的外直徑可相對于塔筒基礎環(huán)的外直徑增大。這樣，可減小基礎的灌漿應力和混凝土應力。但應了解，本發(fā)明并不限于風機，而是也可應用到用于其它技術領域中的塔筒結構。具體而言，本發(fā)明的各實施例也可應用到用于廣播或移動通信的天線塔，或應用到用于橋梁工程中的橋塔。因此，盡管本發(fā)明的各方面將參考風機來舉例說明，但本發(fā)明的范圍不應限于此。本專利申請文件所用術語“葉片”是指在相對于周圍流體運動時產(chǎn)生反作用力的任意裝置。本專利申請文件所用術語“風機”是指對源于風能的轉動能進行轉化，具體而言，將風的動能轉化成機械能的任意裝置。本專利申請文件所用的術語“風力發(fā)電機”是指從產(chǎn)生于風能的轉動能中產(chǎn)生電能，具體而言，將從風的動能中轉換得到的機械能轉換成電能的任意風機。圖1為示例性風機10的透視圖。在示例性實施例中，風機10為水平軸風機?；蛘?，風機10可以為垂直軸風機。在示例性實施例中，風機10包括從基礎100延伸出的塔筒12、安裝在塔筒12上的機艙16，以及連接到機艙16的轉子18。通常，風機10是近岸/岸上風機。基礎100的大部分通常布置在土地14中。塔筒12通過錨定螺栓110、111固定，其中所述錨定螺栓110、111延伸到嵌入基礎100中的錨定板104。通常，錨定螺栓110和錨定螺栓111分別布置在外環(huán)和內(nèi)環(huán)上?；A100必須足夠大，以抵制在運行期間作用于風機10上的力，和/或當風機10關閉時的高負載風況。機艙16還包括至少一座測風塔58，所述測風塔包括風向標和風速計(均未在圖1中圖示)。轉子18包括可旋轉輪轂20和至少一片轉子葉片22，所述至少一片轉子葉片連接到輪轂20且從所述輪轂向外延伸。在一項示例性實施例中，轉子18具有三片轉子葉片
22。在一項替代實施例中，轉子18包括三片以上或三片以下的轉子葉片22。在所述示例性實施例中，塔筒12是由鋼管制成的，以在基礎100與機艙16之間構成一個腔(圖1中未圖示)。在一項替代實施例中，塔筒12為具有任意合適高度的任意合適類型的塔筒。轉子葉片22圍繞輪轂20隔開，以促使轉子18旋轉，從而將風的動能轉化成可用的機械能，隨后轉化成電能。轉子葉片22通過在多個負載轉移區(qū)26處將葉根部分24連接到輪轂20來與輪轂20配合。負載轉移區(qū)26具有輪轂負載轉移區(qū)和葉片負載轉移區(qū)(圖1中均未圖示)。施加到轉子葉片22上的負載經(jīng)由負載轉移區(qū)26轉移到輪轂20。在一項實施例中，轉子葉片22具有從約15米(m)到約90m的長度?；蛘撸D子葉片22可具有使風機10能夠如本專利申請文件所述一般運行的任意合適長度。例如，葉片長度的其它非限制性實例包括IOm或以下、20m、37m，或大于90m的長度。隨著風從方向28接觸轉子葉片22，轉子18圍繞旋轉軸30旋轉。隨著轉子葉片22旋轉并受到離心力的作用，轉子葉片22也受到各種力和力矩的作用。因此，轉子葉片22可能從一個中性位置或非偏轉位置偏轉和/或旋轉至偏轉位置。此外，轉子葉片22的槳距角或葉片節(jié)距，即，決定轉子葉片22相對于風向28的角度的角，可通過變槳調整系統(tǒng)32來改變，以通過調整至少一片轉子葉片22相對于風矢量的角位置來控制風機10產(chǎn)生的負載和電力。圖示了轉子葉片22的變槳軸34。在風機10運行期間，變槳調整系統(tǒng)32可改變轉子葉片22的葉片節(jié)距，使轉子葉片22移到順槳位置，這樣至少一片轉子葉片22相對于風矢量的角度可以讓轉子葉片22的朝向風矢量的表面區(qū)域最小，這促使轉子18的轉速減小和/或促使轉子18失速。在示例性實施例中，每片轉子葉片22的葉片節(jié)距由控制系統(tǒng)36單獨控制?；蛘?，所有轉子葉片22的葉片節(jié)距可由控制系統(tǒng)36同時控制。此外，在示例性實施例中，隨著方向28改變，可圍繞偏航軸38控制機艙16的偏航方向，以相對于方向28對轉子葉片22進行定位。在示例性實施例中，控制系統(tǒng)36被圖示為處于機艙16的中心，但是，控制系統(tǒng)36可為分布于風機10各處、支撐系統(tǒng)14上、風場內(nèi)和/或遠程控制中心處的分布式系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)36包括處理器40，所述處理器經(jīng)配置以執(zhí)行本專利申請文件所述的方法和/或步驟。此外，本專利申請文件所述的許多其他部件包括處理器。本專利申請文件所用的術語“處理器”并不限于在所屬領域中稱為計算機的集成電路，而是廣泛地指控制器、微控制器、微型計算機、可編程邏輯控制器(PLC)、專用集成電路和其它可編程電路，且這些術語可在本專利申請文件中互換使用。應了解，處理器和/或控制系統(tǒng)還可包括存儲器、輸入通道和/或輸出通道。圖2在垂直截面中圖示了根據(jù)一項實施例的塔筒基礎段23。塔筒基礎段23具有延伸到上端243的管狀側壁231。在示例性實施例中，管狀側壁231形成為具有內(nèi)表面241、外表面242以及中心軸38的中空圓筒。中心軸38限定了軸向38以及與軸向38垂直的徑向238。塔筒基礎段23的軸向伸長可能相對較大，通常在約IOm到約20m的范圍內(nèi)。因此，塔筒基礎段23通常以水平位置進行運輸，以符合橋梁的最大凈空高度以及其它地面運輸約束。作為風機的一部分，塔筒基礎段23形成支撐機艙的風機塔筒的最低或底部部分。在該實施例中，中心軸38通常形成風機的偏航軸。塔筒基礎段23可包括門(圖2中未圖示)，用于近入風機塔筒，且因此也可稱作門部分。上端243通常形成為徑向向內(nèi)定向的L法蘭(圖2中未圖示)，用于安裝其它塔筒節(jié)。根據(jù)一項實施例，塔筒基礎段23在與上端243相對的下端處形成為T型法蘭230。T型法蘭230由管狀側壁231的最低部分和通常為環(huán)形的法蘭部分213形成。法蘭部分213包括內(nèi)部部分232和外部部分233。內(nèi)部部分232分別從管狀側壁231和內(nèi)表面241徑向向內(nèi)延伸直到第一長度234。外部部分233分別從管狀側壁231和外表面242徑向向外延伸直到第二長度235。第一長度234大于第二長度235。通常，第一長度234比第二長度235大至少約1. 5倍，更典型的是大至少約2. 5倍。這樣，塔筒基礎段23的外直徑250僅略大于管狀側壁231的外直徑251，例如，最多大約0.1m或最多大約0. 2m。這與第二長度235的從約5cm到約IOcm的大小范圍相對應。因此，塔筒基礎段23的水平運輸能夠得到促進。假定水平運輸?shù)姆ㄌm部分213的外直徑250在美國和歐洲分別限于4. 556m和4. 3m，則這點對于塔筒基礎段23經(jīng)配置以承受約2000kN以上的負載的實施例而言就尤為重要。通常，法蘭外部部分233的大小的減小由法蘭內(nèi)部部分232的增大來補償。出于穩(wěn)定性的原因，塔筒基礎段23通常針對風機應用而由鋼制成。根據(jù)一項實施例，只有法蘭部分213的內(nèi)部部分232包括用于接納錨定螺栓的通孔239。通孔239分別以基本平行于管狀側壁231和軸向38的方向延伸。通常，通孔239的內(nèi)環(huán)形成穿過內(nèi)部部分232，用以經(jīng)由錨定螺栓而將塔筒基礎段23緊固到基礎(圖2中未圖示)。如果需要，通孔239的更多內(nèi)環(huán)可形成穿過內(nèi)部部分232。與此不同的是，外部部分233通常是整體的，不含任何通孔。因此，能夠確保外部部分233以及外部部分233與管狀側壁231之間的連接具有高機械強度。這使得能夠在外部部分233的上表面93上施加較大的力。因此，塔筒基礎段23可額外地或甚至僅通過在上表面93上施加足夠大的夾持力來緊固到基礎。例如，轉接器的下表面可周向擠壓上表面93。如將在下文更詳細地描述，這可以通過用螺母將轉接器固定到錨定螺栓的外環(huán)而實現(xiàn)，其中所述錨定螺栓的外環(huán)被緊固到基礎。圖3在截面圖中圖示了塔筒基礎段23的進一步實施例。T型法蘭230的通常為環(huán)形的法蘭部分213從內(nèi)半徑236延伸直到外半徑240，使得管狀側壁231相對于內(nèi)半徑236更接近外半徑240。例如，通常為徑向對稱的管狀側壁231的平均半徑237可能比外半徑240與內(nèi)半徑236的和的一半大，例如，大約IOcm到約20cm。這樣，塔筒基礎段23的外直徑250僅略大于管狀側壁231的外直徑，因此有助于塔筒基礎段23的水平運輸。圖4圖示了根據(jù)一項實施例的轉接器29的垂直截面，其中如上文參考圖2和圖3所述，所述轉接器29用于將塔筒基礎段緊固到基礎(圖4中未圖示)。轉接器29在下文中也稱作塔筒轉接器，具有主體290，所述主體290具有緊固部分209和維持部分291。根據(jù)一項實施例，維持部分291形成為肩狀凸出物，該肩狀凸出物形成特定形狀，以能夠布置在T型法蘭的外部部分上，如上文參考圖2和圖3所述，該T型法蘭形成塔筒基礎段的下端。用于接納錨定螺栓的至少一個通孔299延伸穿過緊固部分209。因此，塔筒轉接器29可用于將塔筒基礎段緊固到基礎。這樣，架設風機塔筒時就無需塔筒基礎環(huán)。因此，可以節(jié)省生產(chǎn)和運輸成本。此外，架設時間可以得到縮短，因為待擰在一起的法蘭對的數(shù)量通常得以減少。通常，肩狀凸出物291具有具有第一底面91，例如，可以布置在T型法蘭的外部部分的相應上表面上的平面。第二底面92沿通孔299的方向布置在第一底面91的下方，并經(jīng)配置以布置在所述基礎上。在用螺母將部分209緊固到錨定螺栓之間和/或之后，第一底面91通常擠壓外部部分的下表面。因此，T型法蘭且由此塔筒基礎段被夾持到基礎。因此，維持部分291在下文中也稱作夾持部分。根據(jù)一項實施例，塔筒轉接器29成環(huán)形，或者成形為環(huán)形段。通常，緊固部分209和夾持部分291都成環(huán)形或環(huán)段形，例如成形為圓環(huán)或者圓環(huán)段。因此，整體式環(huán)形塔筒轉接器，或者兩個或兩個以上環(huán)段形塔筒轉接器的分段式轉接器可周向布置在T型法蘭的環(huán)形外部部分周圍，并擠壓在所述環(huán)形外部部分上。這樣，可以提供塔筒基礎段的均勻夾持。例如，塔筒轉接器29可具有第一半徑292、大于第一半徑292的第二半徑293，以及大于第二半徑293的外半徑294。當塔筒轉接器29被成形為環(huán)形段時，第一半徑292、第二半徑293和外半徑294通常僅形成多個曲率半徑。第二半徑293與第一半徑292之間的差值分別決定了下表面92沿徑向238的延伸，以及夾持部分291的徑向向內(nèi)突出部分的延伸。通常，第二半徑293與第一半徑292之間的差值在從約5cm到約25cm的范圍內(nèi)，更為典型的是在從約IOcm到約20cm的范圍內(nèi)。外半徑294與第二半徑293之間的差值通常在從約20cm到約40cm的范圍內(nèi)，更為典型的是在從約25cm到約35cm的范圍內(nèi)。
對于歐洲和美國，外半徑294可分別大于約2. 15m和2. 27m。憑借這些尺寸，整體式塔筒轉接器29通常能夠實現(xiàn)在許多國家的道路上進行非水平運輸。但是，由于塔筒轉接器29在軸向38上的尺寸279和通孔299的長度分別在地面運輸垂直限制以下，通常在0. 5m以下，更為典型的是在0. 25m以下，更為典型的是在0. 15m以下，運輸成本相對于沿徑向均等地設置大小的塔筒基礎環(huán)而得以降低。此外，使用兩個或兩個以上環(huán)段形塔筒轉接器段使得能夠進行水平運輸，即使是對于實質上較大的外曲率半徑294也是如此。這樣，錨定螺栓的外環(huán)的直徑以及所安裝塔筒轉接器的緊固部分209與基礎之間的接觸面可增大。這有助于減小機械應力。但應了解，塔筒轉接器29的形狀也可分別適于塔筒基礎段和T型法蘭的除圓形截面以外的其它截面，例如六邊形截面。出于穩(wěn)定性的原因，塔筒轉接器29通常由鋼形成。其它合適的材料也可用于制造塔筒轉接器29。但應了解，可使用其它合適的制造技術和方法來制造塔筒轉接器29。為了確保在合理重量下具有足夠高的機械穩(wěn)定性，維持部分291的最小高度792在方向38上，即在基本平行于通孔299的方向上具有在從約2cm到約25cm的范圍內(nèi)，更典型的是在從約5cm到約20cm的范圍內(nèi)，更典型的是在從約7cm到約IOcm范圍內(nèi)的最小高度 792。圖5在截面圖中圖示了塔筒轉接器29的另一實施例。在示例性實施例中，塔筒轉接器29具有大體為環(huán)形或環(huán)段形的主體290，該主體290具有外半徑294，該外半徑294超過塔筒基礎段的T型法蘭的最大外半徑，其中塔筒轉接器29環(huán)繞所述T型法蘭布置。凸出物219徑向向內(nèi)延伸以形成具有下表面92的肩形凸出物291，該肩形凸出物291可施加到T型法蘭的外部部分的上表面，以將塔筒基礎段夾持到基礎。通常，在基本平行于形成穿過主體290的徑向向外伸展的緊固部分209的通孔299的方向38上，肩形凸出物291具有梯段高度297，該梯段高度297在該方向上略小于T型法蘭的外部部分，例如小幾毫米到約1cm。因此，可將高夾持力施加給T型法蘭。 在示例性實施例中，兩個徑向隔開的通孔299延伸穿過塔筒轉接器29的各示出部分的第二底面92。因此，可將較高夾持力施加給塔筒基礎段。圖6圖示了根據(jù)一項實施例用于將塔筒安裝到基礎的系統(tǒng)的垂直截面。通常，該系統(tǒng)與包括該基礎200的風機102的下部相對應。塔筒基礎段23，通常為上文參考圖2和圖3所述的塔筒基礎段使用塔筒轉接器29，通常為使用上文參考圖4和圖5所述的塔筒轉接器而被緊固到基礎200。塔筒基礎段23包括限定軸向38的管狀側壁231。此外，塔筒基礎段23包括法蘭部分，以在塔筒基礎段23的最低部分中形成逆向T型法蘭。所述法蘭部分徑向延伸在內(nèi)半徑236與外半徑240之間。管狀側壁231相對于內(nèi)半徑236更接近外半徑240。塔筒轉接器29布置在管狀側壁231外部，并分別通過形成為肩狀凸出物和徑向向內(nèi)布置的凸出物的夾持部分來從上方擠壓法蘭部分的外部部分。通常，至少一個垂直通孔299在緊固部分中形成穿過塔筒轉接器29。所述至少一個垂直通孔299在徑向238上分別與肩狀凸出物和徑向向內(nèi)布置的凸出物隔開。塔筒轉接器29通過延伸穿過相應通孔的錨定螺栓210被緊固到布置在塔筒基礎段23下方的基礎主體201中。通常，螺母273用于將塔筒轉接器29固定到錨定螺栓210。分別對于塔筒和塔筒基礎段23的給定的額定機械負載,外半徑240可被選擇為大于塔筒基礎環(huán)的最大外半徑，而不提高運輸成本。因此，錨定螺栓210的外環(huán)的直徑以及塔筒轉接器29與基礎200之間的接觸面可增大。這通常減小了基礎200中的機械應力，也增大了塔筒基礎組件的穩(wěn)定性。例如，錨定螺栓的外環(huán)的直徑大于約4. 25m,或甚至大于約4. 5m。此外，塔筒基礎段23通常通過螺母274固定到錨定螺栓211。因此，塔筒基礎段23到基礎200的緊固通常得到進一步強化。基礎主體201通常由鋼筋混凝土制成。由于混凝土的表面可能非常粗糙，因此塔筒轉接器29和基礎塔筒節(jié)23通常布置在灌漿接合處205上，該灌漿接合處205分別形成在基礎主體201以及基礎主體201的凹處上。在這些實施例中，塔筒轉接器29將塔筒基礎段23向灌漿接合處205上擠壓。根據(jù)一項實施例，肩形凸出物的梯段高度在軸向38上略小于法蘭部分的相鄰下方部分的高度，例如小幾毫米到約Icm或甚至約2cm。因此，塔筒基礎段23可通過將螺母273擰緊到錨定螺栓210以固定塔筒轉接器29而被強有力地夾持。通常，錨定板，例如示出的錨定環(huán)204嵌入基礎主體201中，以強有力地將錨定螺栓210和/或錨定螺栓211錨定到基礎主體201中。錨定螺栓210和/或錨定螺栓211可通過螺母27固定到錨定環(huán)204。根據(jù)本專利申請文件所述的典型實施例，錨定螺栓210、211可從約Im到約3m，例如約2m。錨定螺栓210、211也可稱作拉緊螺栓或強化螺栓。圖7在塔筒基礎段23上的平面示意圖中，分別圖示了根據(jù)一項實施例的系統(tǒng)和包括基礎200的風機102。出于簡明性的考量，圖7中未圖示錨定螺栓和螺母。相反，圖示了塔筒基礎段23的T型法蘭的內(nèi)通孔239和塔筒轉接器29的通孔299。塔筒轉接器29周向環(huán)繞塔筒基礎段23。因此，高夾持力可均勻地施加到塔筒基礎段23的逆向T型法蘭的最外部分。通常，提供多個通孔239、299以確保夾持力足夠高。塔筒轉接器29可以是整體的，或者可包括若干個塔筒轉接器段129、239、429、492，如虛線所示。作為對示出的四個塔筒轉接器段129、239、429、492的替代，可使用兩三個或其它任何數(shù)目的塔筒轉接器段。在圖7所示的實施例性實施例中，提供了 36個通孔299。應根據(jù)具體應用來確定段數(shù)，其中每段具有一個、兩個或兩個以上通孔。通常，塔筒轉接器段129、239、429、492大體上形成為環(huán)形段。因此，塔筒轉接器段129、239、429、492可彼此鄰接。這提高了穩(wěn)定性。此外，組裝可得到促進。根據(jù)進一步實施例，通孔299的用于接納錨定螺栓的一個以上圓圈可形成穿過塔筒轉接器29。例如，通孔299的第一環(huán)的直徑略小于通孔299的用于接納錨定螺栓的外環(huán)。因此，可提供兩環(huán)外錨定螺栓。因此，所組裝的風機塔筒的穩(wěn)定性甚至可得到進一步提高。例如，總共36個錨定螺栓可提供成兩個環(huán)。根據(jù)其它實施例，可提供36個以上的錨定螺栓，例如，總共72個或者甚至96個錨定螺栓。根據(jù)其它不同實施例，螺栓的環(huán)可具有適當?shù)馗糸_的直徑，例如隔開幾厘米。圖8在截面圖中圖示了塔筒轉接器29的另一實施例。在示例性實施例中，塔筒轉接器29具有大體為環(huán)形或環(huán)段形的主體290，該主體290具有外半徑294，該外半徑294超過塔筒基礎段的T型法蘭的最大外半徑，其中塔筒轉接器29環(huán)繞所述T型法蘭布置。用于接納錨定螺栓的通孔299形成穿過塔筒轉接器29的主體290。主體290包括第一底面91，該第一底面91經(jīng)配置以布置在T型法蘭的外部部分上。主體290包括第二底面92，該第二底面92沿通孔299的方向布置在第一底面92的下方，且可布置在基礎上。因此，塔筒基礎段，例如風機的塔筒基礎段可被夾持到基礎。盡管上文參考圖4、圖5所述的轉接器的通孔延伸穿過第二底面，圖8所示轉接器
29的通孔299被布置在第一底面91與第二底面92之間。在示例性實施例中，第一底面91和第二底面92不平，而是向下伸出。通常，第一底面91和第二底面92是凸起的。分別使用向下伸出的底面91、92和凸起的底面91、92能夠與下方布置的表面強有力地接觸，即使下方布置的表面不平和/或它們的標高與設計標高不同。通常，至少第二底面92是凸起的。圖9圖示了根據(jù)一項實施例用于將塔筒安裝到基礎200的系統(tǒng)的垂直截面。通常，該系統(tǒng)與包括該基礎200的風機102的下部相對應。塔筒基礎段23，通常為上文參考圖2和圖3所述的塔筒基礎段23使用塔筒轉接器29，通常為上文參考圖4、圖5和圖8所述的塔筒轉接器29而緊固到基礎200。塔筒基礎段23被布置在基礎200的灌漿接合處205上，且在下端處包括具有外部部分233和內(nèi)部部分的T型法蘭。只有內(nèi)部部分包括通孔，這些通孔用于通過內(nèi)錨定螺栓211將塔筒基礎段23緊固到基礎200。轉接器29被布置成使得第一底面91和第二底面92在外部部分23和嵌入灌漿接合處201中的周向鋼板96上。至少一個通孔，通常為多個通孔在第一底面91與第二底面92之間形成穿過轉接器29的主體。至少一個外錨定螺栓210，通常為多個外錨定螺栓210用于通過相應的螺母273將轉接器29緊固到基礎200。因此，塔筒基礎段23得以安全地固定到基礎200。通常，轉接器29的第一和第二底面是凸起的，如上文參考圖8所述。因此，轉接器29與外部部分23之間，以及轉接器29與嵌入的鋼環(huán)96之間可能形成強有力的接觸，其中鋼環(huán)96在下文中也稱作周向金屬板。在示例性實施例中，鋼環(huán)96嵌入灌漿接合處205中，以增大夾持力而不損壞灌漿接合處205。確保兩個平面之間良好接觸一般需要高精確度。使用凸起的第一和/或第二底面一般能夠節(jié)省成本。接下來參見圖10來描述一項實施例。圖10分別圖示的用于將塔筒安裝到基礎200的系統(tǒng)以及風機十分類似于上文參考圖9所述的示例性實施例。但圖10所示的鋼環(huán)97直接嵌入基礎主體201中。因此，可以施加甚至更高的夾持力。鋼環(huán)97可以與基礎主體20的加強件接觸。這能夠獲得十分高的夾持力，且還能夠分別促進基礎200的形成以及風機102的架設。圖11到圖16在截面圖中圖示了根據(jù)實施例的用于形成塔筒基礎200和風機的方法。在第一步驟中，形成包括底板的框架208。通常，框架208至少部分布置在土地14中。內(nèi)錨定螺栓211和外錨定螺栓210安裝到錨定環(huán)204，通常通過螺母27、271完成該安裝。模板207安裝到內(nèi)錨定螺栓211和/或外錨定螺栓210。包括內(nèi)錨定螺栓211、外錨定螺栓210和模板207的錨定環(huán)204被布置在框架208內(nèi)，例如布置在支撐件215上，以使內(nèi)錨定螺栓211和外錨定螺栓210向框架208外伸出。所得的塔筒基礎200如圖11所示。之后，通常將加強件安裝在框架208中。此外，上文參考圖10所述的可任選的周向鋼板(圖12中未圖示)可布置在框架208內(nèi)并緊固到所述加強件。在這之后通常是將混凝土傾注到框架208中，并使所述混凝土固化以形成基礎主體201。所得的塔筒基礎200如圖12所示。之后，可移除模板207，如圖13所示。因此，能夠接近基礎主體201的通常為環(huán)形的凹處215。特別地，凹處215經(jīng)形成以使錨定螺栓210、211從凹處215的底面延伸，也就是說，凹處210位于錨定環(huán)204上方，且與錨定環(huán)204對齊。之后，上文參考圖2和圖3所述的塔筒基礎段23通常在凹處215上方，以使內(nèi)錨定螺栓211穿過塔筒基礎段23的逆向T型法蘭的內(nèi)部部分中的通孔伸出。所得的塔筒基礎200如圖14所示。通常，塔筒基礎段23置于多個隔離片(圖14中未圖示)上以與凹處215跨接。此外，上文參考圖9所述的可任選的周向鋼板(圖14中未圖示)可布置在凹處215中的多個隔離片上。通常，基礎的混凝土表面相對粗糙。因此，通常將灌漿傾注到凹處215中以形成灌漿接合處205。固化之后，可將上文參考圖4、圖5和圖8所述的塔筒轉接器29置于基礎塔筒節(jié)23和灌漿接合處205上，以使外錨定螺栓210穿過塔筒轉接器29的夾持部分中的通孔伸出。例如，塔筒轉接器29可以是整體式環(huán)形塔筒轉接器，或環(huán)段形塔筒轉接器的分段式轉接器。因此，塔筒轉接器29可周向環(huán)繞塔筒基礎段23。所得的塔筒基礎200如圖15所示。之后，用螺母274將塔筒基礎段23緊固到內(nèi)錨定螺栓211，且用螺母273將塔筒轉接器29固定到外錨定螺栓210。通常，塔筒轉接器29通過擰緊螺母273而擠壓塔筒基礎段
23。由于塔筒轉接器29的梯段高度通常略小于塔筒基礎段23的T型法蘭的下方部分的高度，因此可通過擰緊螺母273來將較大夾持力施加到錨定螺栓210。所得的塔筒基礎200如圖16所示。之后，可將其它塔筒節(jié)分別安裝到塔筒基礎段23和彼此，以形成風機塔筒。在這之后通常是將機艙安裝到最上方的塔筒節(jié)；將齒輪箱、發(fā)電機和逆變器等電氣和機械部件安裝在機艙中；以及將導流罩安裝到機艙，并將轉子葉片安裝到導流罩。圖17圖示了根據(jù)實施例用于形成塔筒基礎和風機的方法100的流程圖。通常，方法1000與上文參考圖8到圖13所述的步驟相對應。在第一塊1100中，形成基礎主體以使內(nèi)錨定螺栓和外錨定螺栓從位于基礎主體的上表面上的凹處伸出。這通常如上文參考圖8到圖10所述而完成。在接下來的塊1200中，將在最低部分中形成為逆向T型法蘭的塔筒基礎段布置在所述凹處上方，以使內(nèi)錨定螺栓延伸穿過T型法蘭的通孔。這通常如上文參考圖11所述而完成，之后是在凹處中形成灌漿接合處。在接下來的塊1300中，將塔筒轉接器布置在T型法蘭上和外部，以使外錨定螺栓延伸穿過塔筒轉接器的通孔。這通常如上文參考圖11所述而完成。在接下來的塊1400和1500中，用螺母將塔筒轉接器緊固到外錨定螺栓，從而對T型法蘭施加夾持力，并用螺母將T型法蘭緊固到內(nèi)錨定螺栓。上文詳細描述了用于架設塔筒，尤其是風機塔筒的系統(tǒng)和方法的示例性實施例。所述系統(tǒng)和方法還可應用于其他類型的塔筒，例如用于廣播或移動通信的天線塔、用于橋梁工程的橋塔，以及電桿。此外，所述系統(tǒng)和方法并不限于本專利申請文件所述的具體實施例，然而系統(tǒng)的各部件和/或方法的各步驟可獨立于本專利申請文件所述的其它部件和/或步驟單獨使用。盡管本發(fā)明各實施例的具體特征可能在某些附圖中圖示，但并未在其他附圖中圖示，這僅僅是出于方便的考量。根據(jù)本發(fā)明的原則，附圖中的任何特征可結合其它任何附圖中的任何特征進行參考和/或提出權利主張。本說明書使用了各種實例來揭示本發(fā)明，包括最佳模式，同時也讓所屬領域的任何技術人員能夠實踐本發(fā)明，包括制造并使用任何裝置或系統(tǒng)，以及實施所涵蓋的任何方法。雖然上文已揭示了各項具體實施例，但所屬領域的技術人員應認識到，權利要求的精神和范圍允許對本發(fā)明進行同等有效的修改。特別是，上述實施例的并不相互排斥的特征可以彼此組合。本發(fā)明的保護范圍由權利要求書限定，并可包括所屬領域的技術人員想出的其他實例。如果其他此類實例的結構要素與權利要求的字面意義相同，或如果此類實例包括的等效結構要素與權利要求的字面意義無實質差別，則此類實例也在權利要求的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種風機(102)的塔筒基礎段(23)，包括 管狀側壁(231);以及 被配置成T型法蘭的法蘭部分(213)，所述法蘭部分(213)包括內(nèi)部部分(232)和外部部分(233)，所述內(nèi)部部分(232)從所述管狀側壁(231)徑向向內(nèi)延伸直到第一長度(234)，所述外部部分(233)從所述管狀側壁(131)徑向向外延伸直到第二長度(235)，所述第一長度(234)大于所述第二長度(235)。
2.根據(jù)權利要求1所述的塔筒基礎段，其中所述法蘭部分(213)包括基本平行于所述管狀側壁(231)延伸的通孔(239)，且其中所述通孔(239)僅穿過所述內(nèi)部部分(232)成型。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的塔筒基礎段，其中所述第一長度(234)比所述第二長度(235)大至少約1.5倍。
4.一種用于將塔筒安裝到基礎(200)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 塔筒基礎段(23)，所述塔筒基礎段在下端包括T型法蘭，所述T型法蘭包括外部部分(233);以及 至少一個轉接器(29)，所述至少一個轉接器包括主體(290)，所述主體包括用于錨定螺栓(210)的至少一個通孔(299);第一底面(91)，所述第一底面經(jīng)配置以布置在所述T型法蘭的所述外部部分(233)上；以及第二底面(92)，所述第二底面在所述通孔(299)的方向上布置在所述第一底面(91)下方，且經(jīng)配置以布置在所述基礎(200)上。
5.根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個通孔(299)延伸穿過所述第二底面(92)，或者其中所述至少一個通孔(299)布置在所述第一底面(91)與所述第二底面(92)之間。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的系統(tǒng)，其中所述主體基本上為環(huán)形或環(huán)段形。
7.根據(jù)權利要求4到6中任一權利要求所述的系統(tǒng)，其中所述主體(290)包括大于約2.15m的外半徑。
8.根據(jù)權利要求4到7中任一權利要求所述的系統(tǒng)，其中所述塔筒基礎段(23)包括限定軸向(38)的管狀側壁(291)，且其中在軸向(38)上，所述第一底面(91)與所述第一底面(92)之間的梯段高度略小于所述外部部分(233)在軸向(38)上的伸長。
9.根據(jù)權利要求4到8中任一權利要求所述的系統(tǒng)，進一步包括周向金屬板(96、97)，所述周向金屬板緊固到所述基礎(201)的主體(201)，并延伸到所述基礎的上表面，且其中所述第二底面(92)經(jīng)配置以布置在所述周向金屬板(96、97)上。
10.根據(jù)權利要求4到9中任一權利要求所述的系統(tǒng)，其中所述塔筒基礎段(23)是風機(102)的塔筒基礎段。
全文摘要
本發(fā)明涉及并提供一種塔筒基礎段，一種塔筒轉接器，以及一種具有所述塔筒基礎段和所述塔筒轉接器的風機。所述塔筒基礎段包括管狀側壁和法蘭部分。所述法蘭部分具有內(nèi)半徑和外半徑，且被配置成T型法蘭。所述管狀側壁到所述外半徑比到所述內(nèi)半徑更近。所述轉接器被布置在所述管狀側壁外，且包括從上方擠壓在所述法蘭部分上的底面。
文檔編號F03D11/04GK102996370SQ20121034224
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權日2011年9月16日
發(fā)明者H.卡拉卡, W.熱弗斯, N.克里斯特瓦 申請人:通用電氣公司