混合塔式結(jié)構(gòu)和用于建造該混合塔式結(jié)構(gòu)的方法
【專(zhuān)利摘要】一種混合塔式結(jié)構(gòu)（1），以及一種用于建造該混合塔式結(jié)構(gòu)的方法，該塔式結(jié)構(gòu)包括格子結(jié)構(gòu)（8、9）形式的下部（3）、具有連續(xù)外表面的上部（5）、以及在下部和上部之間的接合器結(jié)構(gòu)（4），其中塔式結(jié)構(gòu)（1）還包括連接至塔式結(jié)構(gòu)的多個(gè)斜纜（6），并且塔式結(jié)構(gòu)的下部（3）在其長(zhǎng)度上具有中空的橫截面，在橫截面處載荷承載格子結(jié)構(gòu)（8、9）僅在橫截面的外周上延伸，并且格子結(jié)構(gòu)由中空的鋼鐵剖面或橫截面形成。
【專(zhuān)利說(shuō)明】混合塔式結(jié)構(gòu)和用于建造該混合塔式結(jié)構(gòu)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及混合塔式結(jié)構(gòu)和用于建造這種混合塔式布置的方法。更具體地，本發(fā)明涉及混合塔式結(jié)構(gòu)，其中塔式結(jié)構(gòu)的下部形成為格子結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]混合塔式結(jié)構(gòu)和建筑通常被用于風(fēng)力渦輪機(jī)塔。這些用于風(fēng)力渦輪機(jī)的混合塔式結(jié)構(gòu)的多種示例包括鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu)、格子-圓錐混合結(jié)構(gòu)以及封閉式格子混合結(jié)構(gòu)。在鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu)中，塔式結(jié)構(gòu)的下部由混凝土形成，塔的上部通常是管狀鋼鐵結(jié)構(gòu)。在格子-圓錐混合結(jié)構(gòu)中，塔的下部被形成為格子結(jié)構(gòu)而塔的上部通常是管狀鋼鐵結(jié)構(gòu)。在封閉式格子混合結(jié)構(gòu)中，塔的內(nèi)部部分形成為格子結(jié)構(gòu)，并用例如金屬板覆蓋。在封閉式格子結(jié)構(gòu)中塔的內(nèi)部部分形成為格子結(jié)構(gòu)并且用例如金屬鍍層覆蓋。
[0003]在這些混合風(fēng)力渦輪機(jī)塔中，塔式結(jié)構(gòu)的上部的長(zhǎng)度通常是基于風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片的長(zhǎng)度，使得葉片的在其最低位置處的端部將在塔式結(jié)構(gòu)的上部的區(qū)域內(nèi)。因此，混合風(fēng)力塔的下部的高度通常是基于整個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的理想高度。并且，通常在合理的成本范圍內(nèi)，較高的風(fēng)力渦輪機(jī)塔式結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的，因?yàn)轱L(fēng)通常在較高的高度處更強(qiáng)。
[0004]在例如出版物W02012/024608和DE102004020480中公開(kāi)了用于風(fēng)力渦輪機(jī)的已知的格子-圓錐塔式結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在本發(fā)明中，一種混合塔式結(jié)構(gòu)包括格子結(jié)構(gòu)形式的下部和具有連續(xù)外表面的上部，以及下部和上部之間的接合器結(jié)構(gòu)(adapter construction),接合器結(jié)構(gòu)連接塔式結(jié)構(gòu)的下部和上部。多個(gè)斜纜(staycable)連接至塔式結(jié)構(gòu)，以便提供塔式結(jié)構(gòu)的支撐。塔式結(jié)構(gòu)的下部在其長(zhǎng)度上具有中空的橫截面，在橫截面上載荷承載格子結(jié)構(gòu)僅在橫截面的外周上延伸，并且格子結(jié)構(gòu)由中空鋼鐵剖面或橫截面(profile)形成。
[0006]在混合塔式結(jié)構(gòu)中使用斜纜允許通過(guò)調(diào)節(jié)斜纜的張緊狀態(tài)或張力而調(diào)節(jié)塔式結(jié)構(gòu)的特定頻率。優(yōu)選地，至少三個(gè)斜纜或成對(duì)的斜纜連接至塔式結(jié)構(gòu)的接合器結(jié)構(gòu)，并且每個(gè)斜纜由它們的外部或外側(cè)端部固定在分離的固定基部，每個(gè)固定基部彼此分離，并且與塔式結(jié)構(gòu)的下部的基部分離。斜纜和它們分離的固定基部還允許對(duì)于塔式結(jié)構(gòu)的下部使用比現(xiàn)有技術(shù)的構(gòu)造和方案更小且更輕的基部。
[0007]有利地，斜纜通過(guò)例如螺栓連接裝置可拆卸地連接至塔式結(jié)構(gòu)的接合器結(jié)構(gòu)。因此，在塔式結(jié)構(gòu)的建造和/或安裝或豎立期間不需要焊接或其他復(fù)雜的固定操作。此外，有利地，接合器結(jié)構(gòu)中的斜纜的連接點(diǎn)圍繞接合器結(jié)構(gòu)的外周基本上均勻地間隔，并且基本上位于相同的水平面中。
[0008]本發(fā)明中的塔式結(jié)構(gòu)的下部的格子結(jié)構(gòu)形成為使得格子結(jié)構(gòu)僅在下部的橫截面的外周上延伸。因此，在塔式結(jié)構(gòu)的下部?jī)?nèi)的中心區(qū)域可以空閑以被用于其他的用途。空閑的中心區(qū)域?yàn)椴煌?lèi)型的設(shè)備提供了空間，提供到塔式結(jié)構(gòu)的頂部的自由且更安全的通道，或至少提供到下部的頂部的自由且更安全通道，并(例如)防止故意破壞。
[0009]在本發(fā)明中，塔式結(jié)構(gòu)的下部的格子結(jié)構(gòu)由中空的鋼鐵剖面或橫截面形成。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中的格子結(jié)構(gòu)中使用的細(xì)長(zhǎng)的平板鋼鐵桿、鋼鐵L剖面或橫截面或組合的鋼鐵L型剖面或橫截面，中空的鋼鐵剖面或橫截面提供更好的載荷承載能力，因而允許在塔式結(jié)構(gòu)的下部?jī)?nèi)擁有空閑的空間。
[0010]優(yōu)選地，形成格子結(jié)構(gòu)的中空的鋼鐵剖面或橫截面由耐蝕鋼形成。使用耐蝕鋼作為格子型剖面的材料還取消了用合適的保護(hù)性材料涂覆格子結(jié)構(gòu)的表面的需要，尤其是中空的鋼鐵剖面內(nèi)部的表面。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的塔式結(jié)構(gòu)的上部包括連續(xù)的外表面并且有利地由鋼鐵形成，并且為中空的截?cái)噱F形的形式。上部可以是單個(gè)部件，或者上部可以由彼此連接的分離的分段或部分制造以形成單個(gè)管形的整體。這種類(lèi)型的上部提供與已有的管形塔式結(jié)構(gòu)具有的類(lèi)似的外觀，因?yàn)樗浇Y(jié)構(gòu)的上部是從更遠(yuǎn)處看到的塔的部分。這種類(lèi)型的上部還允許使用較小尺寸的上部，并且適于現(xiàn)有的動(dòng)力發(fā)電方案。
[0012]有利地，根據(jù)本發(fā)明的塔式結(jié)構(gòu)的下部的橫截面具有三個(gè)或更多的角部。這種類(lèi)型的帶有角的橫截面允許使用沿塔式結(jié)構(gòu)的下部的長(zhǎng)度向上延伸的角梁，這種角梁為在相鄰的角梁之間延伸的格子結(jié)構(gòu)提供支撐和固定點(diǎn)。
[0013]在本發(fā)明中，有利地，塔式結(jié)構(gòu)的下部的格子結(jié)構(gòu)由預(yù)制的格子結(jié)構(gòu)或部分形成。這種方式可以提高塔式結(jié)構(gòu)的實(shí)際的建造或安裝階段的速度。
[0014]此外，預(yù)制的格子部分有利地通過(guò)使用螺栓接頭或使用其他諸如保險(xiǎn)螺母、鉚釘?shù)群线m的可拆卸連接裝置連接至其它格子部分。這種方式可以在不需要諸如焊接的加熱工作的情況下迅速地且容易地執(zhí)行預(yù)制格子部分的連接。接合的連接還使得塔式結(jié)構(gòu)的拆解相對(duì)快且容易。
[0015]有利地，本發(fā)明的塔式結(jié)構(gòu)是用于風(fēng)力渦輪機(jī)的塔式結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的塔式結(jié)構(gòu)的其他合適應(yīng)用包括不同類(lèi)型的工業(yè)巧妙的結(jié)構(gòu)、電力輸送線(xiàn)路支撐結(jié)構(gòu)、通信塔以及桅桿、天線(xiàn)構(gòu)造和起重機(jī)架等。
[0016]在根據(jù)本發(fā)明的用于建造混合的塔式結(jié)構(gòu)的方法中，首先形成塔式結(jié)構(gòu)的基部，在塔式結(jié)構(gòu)的基部上形成并固定構(gòu)成塔式結(jié)構(gòu)的下部的格子結(jié)構(gòu)。通過(guò)在建造位置將預(yù)制水平格子模塊連接至相鄰的格子模塊以形成閉角格子部分(closed angular)而由預(yù)制水平格子模塊形成格子結(jié)構(gòu)。完成格子部分之后，第一個(gè)格子部分被升起并固定在基部上。然后由預(yù)制格子模塊形成另一格子部分，并且將該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頂部上。連續(xù)這個(gè)過(guò)程，直到足夠量的格子結(jié)構(gòu)被堆疊并固定在彼此的頂部，從而達(dá)到塔式結(jié)構(gòu)的下部的預(yù)定高度。然后，接合器結(jié)構(gòu)和管形上部被升起和/或構(gòu)建在塔式結(jié)構(gòu)的下部的頂部上，完成塔式結(jié)構(gòu)。
[0017]在根據(jù)本發(fā)明的方法中，有利地，通過(guò)當(dāng)格子模塊長(zhǎng)度方向沿水平取向時(shí)將兩個(gè)相鄰的格子模塊以一角度彼此連接、長(zhǎng)度方向沿垂直取向時(shí)升起成對(duì)的已連接的格子模塊、以及將相鄰的成對(duì)的已連接的格子模塊連接而形成多對(duì)已連接的預(yù)制格子模塊，以形成閉角格子部分。有利地，通過(guò)三對(duì)這樣已連接的格子模塊形成閉角格子部分。
[0018]有利地，在所述方法中，多個(gè)斜纜的一端可拆卸地連接至接合器結(jié)構(gòu)并且其另一端連接至分離的固定基部，斜纜的張緊狀態(tài)或張力可調(diào)節(jié)。[0019]有利地，通過(guò)使用螺栓接頭或通過(guò)使用其他合適的可拆卸連接裝置實(shí)現(xiàn)在所述方法中格子模塊的連接。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的方法提供快速，且因此成本有效的用于建造塔式結(jié)構(gòu)的方法。
[0021]在權(quán)利要求1中更加精確地限定根據(jù)本發(fā)明的混合塔式結(jié)構(gòu)的特征，并且在權(quán)利要求9中更加精確地限定根據(jù)本發(fā)明的用于建造混合塔式結(jié)構(gòu)的方法的特征。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]參照附圖并且以示例的方式將更加詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的示例性實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)，在附圖中:
[0023]圖1示意地示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的塔式結(jié)構(gòu)，
[0024]圖2示出了形成圖1的塔式結(jié)構(gòu)的下部的格子結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，
[0025]圖3示出圖1的塔式結(jié)構(gòu)的俯視圖，以及
[0026]圖4示意地示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法中的部分步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0027]圖1中示出的根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的塔式結(jié)構(gòu)I包括塔基部2、下部3、接合器結(jié)構(gòu)4、上部5以及斜纜6。圖1的實(shí)施例的塔式結(jié)構(gòu)I用于風(fēng)力渦輪機(jī)。
[0028]通常在將塔式結(jié)構(gòu)實(shí)際建造或安裝到預(yù)定位置之前由鋼筋混凝土形成塔基部2。塔基部2承載塔式結(jié)構(gòu)的重量并且因而需要被相應(yīng)地設(shè)計(jì)。
[0029]塔式結(jié)構(gòu)I的下部3形成為格子結(jié)構(gòu)。下部3建造或安裝在塔基部2上并固定在塔基部2上。
[0030]接合器結(jié)構(gòu)4固定在塔式結(jié)構(gòu)I的下部3的頂部上。接合器結(jié)構(gòu)4覆蓋下部3的上端并提供用于上部5的固定基部，上部5的下端處的直徑小于下部的上端的直徑。
[0031]斜纜6從它們的上端連接至接合器結(jié)構(gòu)1，并且從它們的外部的下端連接至自身的固定基礎(chǔ)部(未示出)，其固定基部與塔基部2是分離的并且位于離開(kāi)塔基部合適的距離處。在圖1的實(shí)施例中，存在三對(duì)斜纜3，這些對(duì)斜纜圍繞接合器結(jié)構(gòu)的外周的以相等的距離連接至接合器結(jié)構(gòu)4。斜纜6還通過(guò)螺栓接頭或使用其他合適的可拆卸裝置連接至接合器結(jié)構(gòu)4。斜纜6配備有合適的用于調(diào)節(jié)線(xiàn)的張緊狀態(tài)或張力的裝置，其可以用于調(diào)節(jié)塔式結(jié)構(gòu)I的剛性，從而可以獲得塔式結(jié)構(gòu)想要的具體頻率。
[0032]塔式結(jié)構(gòu)I的上部5固定在接合器結(jié)構(gòu)4的頂部。在本實(shí)施例中上部5為單個(gè)管狀的鋼鐵部分。
[0033]在本發(fā)明的本實(shí)施例中，在塔式結(jié)構(gòu)I的上部5的頂部連接有，例如，風(fēng)力渦輪機(jī)(未示出)連同所需的傳動(dòng)裝置臺(tái)以及發(fā)電機(jī)連接在一起。
[0034]圖2更近距離地示出圖1的塔式結(jié)構(gòu)I的下部3，所述下部通過(guò)連接點(diǎn)或連接面7被分成四個(gè)格子部分。
[0035]塔式結(jié)構(gòu)I的下部3的每個(gè)格子部分包括六個(gè)角梁8，所述角梁在格子部分的角部處基本上垂直地沿格子部分的長(zhǎng)度延伸。通過(guò)連接后面的格子部分的角梁8而連接格子部分以形成塔式結(jié)構(gòu)的下部。
[0036]通過(guò)格子結(jié)構(gòu)9連接相鄰的角梁8，格子結(jié)構(gòu)9由多個(gè)相互連接的中空的耐蝕鋼鐵剖面或橫截面(profile)構(gòu)成。角梁8也是中空的耐蝕鋼剖面或橫截面(profile),并設(shè)置有凸緣，通過(guò)凸緣可以用螺栓接頭連接格子結(jié)構(gòu)9。
[0037]圖3提供圖1的塔式結(jié)構(gòu)I在沒(méi)有斜纜6的情況下的俯視圖，示出了塔基部2、下部3、接合器結(jié)構(gòu)4以及上部5。
[0038]圖4示意地示出根據(jù)本發(fā)明的用于在建造和安裝或豎立(erect)根據(jù)本發(fā)明的塔式結(jié)構(gòu)的過(guò)程中形成格子部分的方法的步驟。
[0039]在根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例中，制造兩種不同類(lèi)型的預(yù)制水平格子模塊10、11，并運(yùn)輸至塔式結(jié)構(gòu)的建造位置。第一預(yù)制模塊10包括與格子結(jié)構(gòu)9連接的兩個(gè)角梁8，另一預(yù)制模塊11由格子結(jié)構(gòu)9構(gòu)成。
[0040]通過(guò)將僅由格子結(jié)構(gòu)9形成的格子模塊11以一角度連接至第一格子模塊10的角梁8中的一個(gè)而在兩個(gè)模塊10、11的長(zhǎng)度方向沿水平取向時(shí)連接兩個(gè)預(yù)制格子模塊10、11，如圖4所示。在本實(shí)施例中使用三個(gè)這種類(lèi)型的格子模塊10、11的對(duì)12形成一個(gè)格子部分。
[0041]隨后格子模塊10、11的多個(gè)對(duì)12在長(zhǎng)度方向沿垂直取向被升起并彼此連接以形成塔式結(jié)構(gòu)的下部的閉角格子部分13。
[0042]隨后，這些格子部分13被堆疊并固定成一個(gè)在塔基部上另一個(gè)在頂部上，形成塔式結(jié)構(gòu)的下部，在下部的頂部升起并固定接合器結(jié)構(gòu)，張線(xiàn)(brace wire)連接至接合器結(jié)構(gòu)，將上部升起并固定在接合器結(jié)構(gòu)的頂部，從而建造或安裝或豎立根據(jù)本發(fā)明的塔式結(jié)構(gòu)。
[0043]圖中示出并上面的討論的本發(fā)明的特定示例性實(shí)施例不應(yīng)該解釋為限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在所附權(quán)利要求的范圍以許多明顯的方式修改和修正上述的示例性塔式結(jié)構(gòu)以及方法。因而，本發(fā)明不僅限于上述的實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種混合塔式結(jié)構(gòu)(1)，包括格子結(jié)構(gòu)(8、9)形式的下部、具有連續(xù)外表面的上部、下部和上部之間的接合器結(jié)構(gòu)(4)，其中塔式結(jié)構(gòu)的下部(3)在其長(zhǎng)度上具有中空的橫截面，在所述橫截面處載荷承載格子結(jié)構(gòu)(8、9)僅在橫截面的外周上延伸，并且格子結(jié)構(gòu)由中空的鋼鐵剖面或橫截面形成，其特征在于，塔式結(jié)構(gòu)(I)還包括多個(gè)斜纜(6)，所述斜纜連接至塔式結(jié)構(gòu)，用于為塔式結(jié)構(gòu)獲得特定的頻率。
2.如權(quán)利要求1所述的塔式結(jié)構(gòu)(I)，其中格子結(jié)構(gòu)(8、9)的中空的鋼鐵剖面或橫截面由耐蝕鋼鐵制成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的塔式結(jié)構(gòu)(1)，其中斜纜(6)可拆卸地連接至塔式結(jié)構(gòu)(1)，并且優(yōu)選連接至塔式結(jié)構(gòu)的接合器結(jié)構(gòu)(4 )。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的塔式結(jié)構(gòu)(1)，其中塔式結(jié)構(gòu)(I)的上部(5)由鋼鐵制成并且是中空的截頂錐的形式。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的塔式結(jié)構(gòu)(1)，其中塔式結(jié)構(gòu)(I)的下部(3)的橫截面包括3個(gè)或更多個(gè)角部，并且在每個(gè)角部延伸基本上垂直的角梁。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的塔式結(jié)構(gòu)(1)，其中塔式結(jié)構(gòu)(I)包括至少三個(gè)斜纜(6)，每個(gè)斜纜在它們的外端部處具有它們自身的固定基部，其中該基部與塔式結(jié)構(gòu)(I)的下部(3)的基部(2)是分離的，每個(gè)斜纜的張緊狀態(tài)或張力是可調(diào)節(jié)的。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的塔式結(jié)構(gòu)(1)，其中塔式結(jié)構(gòu)(I)的下部(3)由預(yù)制部分(10、11)形成。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的塔式結(jié)構(gòu)(I)，其中塔式結(jié)構(gòu)(I)是用于風(fēng)力渦輪機(jī)的塔式結(jié)構(gòu)。
9.一種用于建造混合塔式結(jié)構(gòu)(I)的方法，在所述方法中形成用于塔式結(jié)構(gòu)的基部(2)，在該基部上形成并固定形成塔式結(jié)構(gòu)的下部(3)的格子結(jié)構(gòu)(8、9)，在下部的頂部升起并固定接合器結(jié)構(gòu)(4)，在接合器結(jié)構(gòu)的頂部升起并固定具有連續(xù)外表面的上部(5)，該下部(3)由通過(guò)在塔建造位置處將預(yù)制水平格子模塊連接至鄰近的格子模塊以形成閉角格子部分(13)而得到的預(yù)制水平格子模塊(10、11)形成，該格子部分隨后被升起在基部上或之前的格子部分的頂部上并固定在其上，執(zhí)行格子部分的形成和升起，直到達(dá)到塔式結(jié)構(gòu)(I)的下部的預(yù)定高度，其特征在于，多個(gè)斜纜(6)被連接至塔式結(jié)構(gòu)(I )，用于為塔式結(jié)構(gòu)獲得特定的頻率。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中通過(guò)在格子模塊長(zhǎng)度方向沿水平取向時(shí)將兩個(gè)相鄰的格子模塊以一角度彼此連接、在長(zhǎng)度方向沿垂直取向時(shí)升起成對(duì)的已連接的格子模塊、以及將相鄰的成對(duì)的已連接的格子模塊連接，以形成多對(duì)連接(12)的格子模塊(10、11)，從而形成閉角格子部分(13)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述閉角格子部分(13)由三對(duì)(12)已連接的格子模塊(10、11)形成。
12.如權(quán)利要求9-11中任一項(xiàng)所述的方法，其中多個(gè)斜纜(6)從一端可拆卸地連接至塔式結(jié)構(gòu)(1)，優(yōu)選連接至接合器結(jié)構(gòu)(4)，并且從另一端連接分離的固定基部，并且調(diào)節(jié)斜纜的張力或張緊狀態(tài)。
13.如權(quán)利要求9-12中任一項(xiàng)所述的方法，其中預(yù)制格子模塊(10、11)通過(guò)使用螺栓接頭或其他合適的可拆卸連接裝置連接至相鄰的格子模塊。
【文檔編號(hào)】F03D11/00GK103669967SQ201310430106
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月21日
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