塔的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明發(fā)展出一種塔(C)的制造方法，包含：一第一制造階段，其包含復數(shù)個步驟，用以將卷繞在一卷料(A)的一金屬板材(B)展開成平面狀態(tài)；在橫向方向上，以可變彎折半徑(d)彎折所述平面金屬板材(B)；以及將所述彎曲金屬板材(B′)卷繞成一圓錐狀卷材(A′)；以及制造所述塔的一最終制造階段，其包含復數(shù)個步驟，用以自所述圓錐形卷材(A′)松開所述金屬板材(B′)，將所述金屬板材(B′)進料到至少一收卷機(8)，以及沿著圍繞平行一第一表面(B1)的一中央彎曲軸(T)彎折且卷繞所述收卷機(8)內(nèi)的所述彎曲金屬板材(B′)，以使一預定義初始卷繞半徑和其長邊(B3)和所述中央彎曲軸(T)之間的角度保持恒定，且所述金屬板材的長邊(B3)被接合在其本身上方。
【專利說明】塔的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明關(guān)于一種應用于風力渦輪機塔的制造方法【背景技術(shù)】
[0002]化石燃料的減少和環(huán)境污染的增加使得清潔能源資源的需求成為趨勢。清潔能源資源是使用時不會排放含碳化合物的資源。其中最被廣泛知道且被喜愛的資源之一為風倉泛。
[0003]這種能源來源，即所謂的風能，基本上是通過渦輪機轉(zhuǎn)換風的動能轉(zhuǎn)換成可利用的形式而獲得(機械渦輪轉(zhuǎn)子)。通過發(fā)電機，機械能廣泛的被轉(zhuǎn)換成電能。所述渦輪機優(yōu)選的被設(shè)置在垂直于塔的一平面上。
[0004]由于風速隨著海平面的海拔升高而增加，而隨著塔的長度上升而能改善可獲得的風力能量總數(shù)。然而，由風力所產(chǎn)生機械效應同樣的影響攜帶渦輪機的塔?；谏鲜鲈颍峁┮粋€具有堅固耐用結(jié)構(gòu)的塔和使其能夠適應操作狀況變得非常重要。
[0005]不同結(jié)構(gòu)的塔已經(jīng)被使用于裝設(shè)渦輪機。其中最常用的塔是網(wǎng)格型塔(lattice-type tower)。在所述網(wǎng)格類型,塔由垂直或接近垂直的軸承構(gòu)件和支撐構(gòu)件連結(jié)在一起所組成。此種網(wǎng)格結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的空氣阻力較低，以及具有更輕和堅固塔身的優(yōu)點。另一方面，由于網(wǎng)格結(jié)構(gòu)提供了一個開放的結(jié)構(gòu)，任何設(shè)置于網(wǎng)格結(jié)構(gòu)內(nèi)裝置或設(shè)備將因此暴露而受到外部的影響。此外，由于網(wǎng)格結(jié)構(gòu)允許鳥類筑巢于其上，渦輪機的運轉(zhuǎn)通常會導致鳥類死亡。最后，如上文所述，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)是開放而受到外部影響的事實使得塔的維護工作變得困難，且延長了維護時間與增加維護風險。
[0006]因此，由于上文提到的缺點，封閉結(jié)構(gòu)的渦輪塔成為風力渦輪機中的首選。廣泛應用于密閉式塔之一的是圓錐形塔。在圓錐形塔，塔有一個圓形的橫截面因而遭受較低的空氣阻力。這種圓形的橫截面還可以確保作用于塔底部的拉力和壓力均勻分布。由于圓錐形塔有一個封閉的結(jié)構(gòu)，因而沒有網(wǎng)格塔所遇到的缺點。由于塔橫截面的半徑隨塔增加的長度而減少，所以塔的強度足以應付在較高海拔增加的風速。
[0007]圓錐形塔有各種不同形式的制造方式。已知在現(xiàn)有技術(shù)中最常用的方法包括，通過切割以適當?shù)姆绞筋A定義尺寸的金屬板材以及對其彎折和接合，而制造塔結(jié)構(gòu)的側(cè)表面。然而，全部這些操作不能在一個單一的制造現(xiàn)場進行。由于接合作業(yè)所制造的塔太大而無法運輸，不可避免的需要在安裝現(xiàn)場進行此作業(yè)。優(yōu)選的，塔被以水平上部組件和下部基座組件的形式制造，之后再于制造場所組裝所述組件。然而，以上述制造方法，幾乎一半所使用的金屬板材被裁切而廢棄。
[0008]因而有必要形成一卷筒金屬板材，例如:金屬板材卷材，在其被裁切之前，以避免材料的浪費和制造的障礙。在專利文件日本第58/70918A號中，連續(xù)圓錐形結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)被揭露，當一卷筒金屬板材被彎曲滾壓機所滾壓后，通過改變金屬板材移動方向的指示線和塔基座的法線間之間的夾角，將產(chǎn)生一個圓錐形的形式。然而，在所述制造方法中，這是不可能以較厚的材料制造風力渦輪機。[0009]基于上述原因，本發(fā)明的目的是開發(fā)一種制造方法，以消除所有上述的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明發(fā)展出一種塔的制造方法，包含:一第一制造階段，其包含復數(shù)個步驟，用以將卷繞在一卷料的一金屬板材展開成平面狀態(tài)；在橫向方向上，以可變彎折半徑彎折所述平面金屬板材；以及將所述彎曲金屬板材卷繞成一圓錐狀卷材；以及制造所述塔的一最終制造階段，其包含復數(shù)個步驟，用以自所述圓錐形卷材松開所述金屬板材，將所述金屬板材進料到至少一收卷機，以及沿著圍繞平行一第一表面的一中央彎曲軸彎折且卷繞所述收卷機內(nèi)的所述彎曲金屬板材，以使一預定義初始卷繞半徑和其長邊和所述中央彎曲軸之間的角度保持恒定，且所述金屬板材的長邊被接合在其本身上方。
[0011]通過所述制造方法的發(fā)展，所述塔，特別是圓錐塔，的制造階段被一分為二，先在工廠進行預制造構(gòu)成塔的材料。第一階段之后，通過變成一卷材的所述材料將更容易且以較低的成本的被輸送到最后制造的現(xiàn)場，在現(xiàn)場進行最終制造階段以完成塔的制造過程。因此，既能制造較大尺寸的塔且能降低制造成本。
[0012] 本發(fā)明的目的是發(fā)展出一種用于圓錐形塔的制造方法。
[0013]本發(fā)明的另一目的是發(fā)展出一種使用一卷筒金屬板材(例如:金屬板材卷材)的塔的制造方法。
[0014]本發(fā)明的又一目的是發(fā)展出一種塔的制造方法，將提供實現(xiàn)一連續(xù)制造制程。
[0015]本發(fā)明的再一目的是發(fā)展出一種塔的制造方法，防止因運輸產(chǎn)生的相關(guān)困難。
[0016]本發(fā)明的再一目的是發(fā)展出一種塔的制造方法，將能夠制造具有較高機械強度的+?
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[0017]本發(fā)明的再一目的是發(fā)展出一種塔的制造方法，能夠?qū)U棄的材料減至最少。
[0018]本發(fā)明的再一目的是發(fā)展出一種價錢低廉的塔的制造方法，使其容易制造、運送和組裝。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]一系統(tǒng)，其中根據(jù)本發(fā)明發(fā)展出使用于一種塔的制造方法，以及根據(jù)所述方法制造所述塔的代表性實施例，簡要描述如以下附圖所示:
[0020]圖1是一系統(tǒng)的俯視圖，根據(jù)本發(fā)明發(fā)展出所述塔的制造方法，其被使用于第一制造階段。
[0021]圖2是一系統(tǒng)的俯視圖，根據(jù)本發(fā)明發(fā)展出所述塔的制造方法，其被使用于最終制造階段。
[0022]圖3是一彎曲金屬片的透視圖，通過本發(fā)明發(fā)展出所述塔的制造方法用于一塔中。
[0023]圖4是通過本發(fā)明發(fā)展出所述塔的制造方法，其半成品塔的透視圖。
[0024]所述部件在所述圖中各自代表如下:
[0025]卷材(coil)A
[0026]圓錐形卷材A'
[0027]未加工卷筒(web)金屬板材B[0028]彎曲卷筒金屬板材B'
[0029]大面積表面BI
[0030]金屬板材寬度w
[0031]短邊B2
[0032]長邊B3
[0033]半徑線段d
[0034]塔C
[0035]卷繞角α
[0036]切線K
[0037]中央彎曲軸T
[0038]放卷(unwinding)單兀 I
[0039]垂直切割和接合單元2
[0040]壓制單元3
[0041]噴砂單元4
[0042]垂直彎曲單元5
[0043]邊緣切割機6
[0044]存儲器(accumulator)7
[0045]收卷(winding)機8
【具體實施方式】
[0046]由于不同于已知技術(shù)中塔的制造方法，本發(fā)明發(fā)展出的所述塔制造方法包括:一第一制造階段，其中未經(jīng)處理的一金屬板材B的一卷材A被形成平面狀，所述平面狀金屬板材B沿著橫向的方向上被彎折，以產(chǎn)生一彎曲金屬材B'，并卷繞成一圓錐形卷材A';以及一最終制造階段C，其中一圓錐形卷材A'被松開，通過卷繞在一圓錐形螺旋C的形式而產(chǎn)生一塔C。所述第一制造階段中，其中所述金屬板材B被彎折和形成一圓錐形卷材A'優(yōu)選的被實行于一制造工廠。所述圓錐形卷材A'接著被運到所述塔C將被興建的現(xiàn)場，并卷繞所述圓錐形卷材于該站點以形成所述塔C。由于以這種方式形成一圓錐形螺旋塔C，其負載均勻地分布在接合所述卷繞金屬板材B'的邊緣，如此可以增加所述塔的機械強度，即使一塔C制造所使用的金屬板材B厚度較低也能具有高的機械強度。.根據(jù)所述發(fā)展的方法，所述金屬板材B在橫向方向上被彎折，如在圖3所示。隨著彎折制程，所述金屬板材B被形成為具有一固定或可變半徑的一弧形。當所述金屬板材B以恒定的半徑彎折，一圓柱形管將由彎曲的金屬板材B'所產(chǎn)生。通過改變彎折半徑，利用所述彎曲金屬片B'可以形成一圓錐形結(jié)構(gòu)。通過以適當?shù)陌霃较鄬τ谝粋€恒定的軸彎折所述卷繞金屬板材B'，一圓柱狀管和一圓錐形結(jié)構(gòu)的形成作業(yè)被實行。在一卷繞半徑不同于彎曲金屬板材B'的彎曲半徑時，這種卷繞作業(yè)可以被進行。因此，具有不同的進口寬度的管狀和/或圓錐形結(jié)構(gòu)可以被制造。
[0047]在所述彎折作業(yè)中，當所述金屬板材B被卷繞時，通過彎折所述金屬板材以使一圓錐形螺旋塔被形成。由于圓錐形螺旋塔的螺旋間距是固定的，通過彎折一金屬板材其具有一固定的短邊B2以形成一圓錐狀螺旋而制造一圓錐狀結(jié)構(gòu)，其中所述金屬板材B的所述長邊B3鄰接其本身上方，以使彼此之間沒有保留空隙。為了形成一圓錐狀螺旋，沿著橫向方向彎折所述金屬板材B，其優(yōu)選的彎折等式f如下:
【權(quán)利要求】
1.一種塔(C)的制造方法，其特征在于:包含:一第一制造階段，其包含復數(shù)個步驟用以: 將卷繞在一卷料(A)的一金屬板材(B)展開成一平面狀態(tài)； 沿著一橫向方向，以可變彎折半徑(d)彎折所述平面金屬板材(B);以及 將所述彎曲金屬板材(B')卷繞成一圓錐狀卷材(A');以及一最終制造階段，其包含復數(shù)個步驟用以: 將由所述圓錐形卷材(λ')松開的所述金屬板材(B')進料到至少一收卷機(8)； 沿著圍繞平行一第一表面(BI)的一中央彎曲軸(T)彎折且卷繞在所述收卷機(8)內(nèi)的所述彎曲金屬板材(B')，以使一預定義初始卷繞半徑和其長邊(Β3)和所述中央彎曲軸(T)之間的角度保持恒定，且所述金屬板材(B')的長邊(Β3)被接合在其本身上方，以制作所述塔(C)。
2.如權(quán)利要求1所述塔(C)的制造方法，其特征在于:所述可變彎折半徑(d)依照下列等式所計算，
3.如權(quán)利要求1所述塔(C)的制造方法，其特征在于:所述第一制造階段包含下述步驟:結(jié)合第一金屬板材(B)到另一金屬板材(B)，以使其所述短邊(B2)沿著所述金屬板材(B)的寬(w)彼此端對端的焊接結(jié)合。
4.如權(quán)利要求1所述塔(C)的制造方法，其特征在于:所述第一制造階段包含下述步驟:線性的裁切所述金屬板材(B)的長邊(B3)。
5.如權(quán)利要求1所述塔(C)的制造方法，其特征在于:所述第一制造階段包含下述步驟:在所述金屬板材(B)的至少一長邊(B3)上產(chǎn)生一焊接熔池。
6.如權(quán)利要求1所述塔(C)的制造方法，其特征在于:所述第一制造階段包含下述步驟:在所述金屬板材(B)受到彎折作業(yè)后，對所述金屬板材(B)進行噴砂。
7.如權(quán)利要求6所述塔(C)的制造方法，其特征在于:所述第一制造階段包含下述步驟:在噴砂作業(yè)之后，對所述金屬板材(B)進行涂漆。
8.如權(quán)利要求1所述塔(C)的制造方法，其特征在于:所述第一制造階段包含下述步驟:在所述彎曲金屬板材(B')卷繞成所述圓錐狀卷材(A')前，將所述彎曲金屬板材(B')卷繞在一存儲器(7)周邊。
9.如權(quán)利要求1所述塔(C)的制造方法，其特征在于:在所述最終制造階段將所述金屬板材(B')進料至所述收卷機(8)的步驟中，所述金屬板材(B')相對于所述收卷機(8)的位置根據(jù)不同的彎曲半徑而改變。
10.如權(quán)利要求1所述塔(C)的制造方法，其特征在于:在所述最終制造階段，其包含下述步驟:接合一金屬板材(B')到另一金屬板材(B')，以使所述金屬板材(B')的所述短邊端對端焊接結(jié)合。
11.如權(quán)利要求10所述塔(C)的制造方法，其特征在于:包含下述步驟:通過端對端焊接結(jié)合，以接合復數(shù)個不同厚度的金 屬板材(B')。
【文檔編號】F03D1/00GK103492094SQ201180070480
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月27日
【發(fā)明者】杰夫德·尤那尼 申請人:烏茲特工業(yè)設(shè)施建設(shè)制造有限公司