用于塔架安装设备的防冰罩的制作方法

1.本发明涉及一种塔架，例如风力涡轮机塔架，所述塔架具有用于保护安装在塔架上的设备以防掉落冰的防冰罩组件。安装在本发明的塔架上的防冰罩组件减小了对于塔架的冲击。本发明还涉及一种安装在这种塔架上的防冰罩组件。


背景技术：

2.风力涡轮机发电机和其它类型的高塔架，例如通信塔架和结构，可能位于寒冷气候中。在这种情况下，在上述结构的表面上可能形成大量的冰。冰可能重达几千克，并且从结构的表面脱落并落下。此外，这样的结构可以具有安装在其上的各种设备，诸如雷达、传感器和电子器件。大的掉落冰部分可能与塔架安装设备碰撞并对其造成损坏。
3.为了保护塔架安装设备抵抗掉落冰部分，风力涡轮机塔架先前已经设置有安装在塔架上位于设备上方的防冰罩。
4.因此，us 9,567,982公开了一种用于保护塔架安装设备的防冰罩组件。防冰罩组件使防冰罩能够竖直平移，使得当冰与防冰罩碰撞时，防冰罩组件将在竖直方向上运动。us 9,567,982的这种防冰罩组件还包括结合到防冰罩组件中的减震器。


技术实现要素：

5.本发明的实施方式的目的是提供一种具有防冰罩组件的塔架，其中与现有技术的塔架相比，减少了源自掉落冰的对塔架的冲击。
6.本发明的实施方式的另一个目的是提供一种安装在塔架上的防冰罩组件，其中与现有技术的防冰罩组件相比，减少了源自掉落冰的对塔架的冲击。
7.根据第一方面，本发明提供一种塔架，该塔架具有安装在其上的设备，该塔架还具有安装在其上的用于保护设备抵抗掉落冰的防冰罩组件，该防冰罩组件包括：
8.塔架固定装置，该塔架固定装置固定到塔架，
9.防冰罩，该防冰罩经由铰链连接到塔架固定装置，防冰罩被构造成在竖直方向上叠盖设备的水平延伸范围，以及
10.至少一个弹簧元件，该至少一个弹簧元件在一端处连接到防冰罩并且在相反端处连接到塔架，
11.其中，至少一个弹簧元件被构造成允许防冰罩在铰链处相对于塔架枢转，以便吸收来自与防冰罩碰撞的掉落冰的能量。
12.因此，根据第一方面，本发明提供了一种塔架。在本文中，术语“塔架”应当被解释为表示限定纵向方向的结构，纵向方向即在该方向上结构的尺寸大于在任何其它方向上的尺寸的方向。当塔架已被架设时，纵向方向通常将被布置在基本上竖直的方向上。
13.塔架可以是自立式的或者形成建筑物的一部分。这种塔架的示例是例如风力涡轮机塔架和电信塔架。
14.塔架具有安装在其上的设备，即设备附接到塔架的外表面。该设备可以是例如电
子设备，诸如雷达、天线、传感器或换能器，它们的目的是测量各种参数。
15.塔架还具有安装在其上的防冰罩组件。该防冰罩组件包括塔架固定装置、防冰罩和至少一个弹簧元件。
16.塔架固定装置固定到塔架。因此，在本上下文中，术语“塔架固定装置”应当被解释为是指为了允许将物品固定到塔架的外表面上而作为塔架的永久附件或作为结构部件而固定或附接到塔架的装置。这种塔架固定装置例如可以是或包括一个或多个环形金属带，所述环形金属带经由合适的夹具或紧固件围绕塔架固定。
17.防冰罩连接到塔架固定装置。因此，防冰罩经由塔架固定装置固定到塔架。此外，防冰罩经由铰链连接到塔架固定装置。由此，允许防冰罩经由铰链相对于塔架固定装置运动，并因此相对于塔架运动。
18.该防冰罩还被构造成在竖直方向上叠盖设备的水平延伸范围。因此，防冰罩在不平行于塔架的纵向方向的方向上从塔架延伸，即，该方向相对于纵向方向形成角度。此外，防冰罩在该方向上充分延伸，以确保其水平地覆盖塔架安装设备。在防冰罩安装在设备上方的情况下，防冰罩由此可以保护塔架安装设备以防落下物体，诸如掉落冰块。
19.因此，在本上下文中，术语“防冰罩”应当理解为能够为布置在防冰罩下方的物体提供保护例如以防掉落冰的护罩。平面防冰罩可以具有基本上平面的形状，例如具有基本上布置在平面内的表面。替代地，它可以具有弯曲形状。
20.防冰罩可由适于抵抗来自大且重的物体(例如来自塔架的掉落冰块)的冲击和力的材料制成。防冰罩可以具有带有任何合适的形状的圆周以用于保护，例如椭圆形、圆形或正方形。在考虑到防冰罩应能够覆盖塔架安装设备的同时，可以以尽可能容易制造的方式有利地选择防冰罩的形状。
21.至少一个弹簧元件在一端连接到防冰罩并且在相反端处连接到塔架。因此，至少一个弹簧元件将防冰罩和塔架互连。
22.在本上下文中，术语“弹簧元件”应当被解释为是指提供弹簧效应的元件，即，该弹簧元件在能够允许其互连的两个部件之间的相对运动的意义上是柔顺的，在这种情况下，所述两个部件分别是防冰罩和塔架。
23.因此，至少一个弹簧元件可以在与物体发生冲击期间减慢防冰罩的运动。因此，由于冲击，能量从防冰罩到塔架的传递逐渐发生，即，能量在一定时间间隔期间被传递，而不是如能量未经由弹簧元件被传递的情况那样瞬时地被传递。因此，与没有弹簧元件并且全部能量将瞬时地或者在非常小的时间间隔内被传递的情况相比，每单位时间从防冰罩传递到塔架的能量减少。换句话说，峰值能量传递减少。这减少了例如在峰值载荷和疲劳方面对塔架的冲击。
24.由于防冰罩经由铰链固定到塔架，所以允许防冰罩执行相对于塔架的枢转运动。此外，当防冰罩执行这种枢转运动时，(一个或多个)弹簧元件减慢该运动，如上所述。因此，在防冰罩与掉落物体(例如冰块)之间发生冲击的情况下，由于由(一个或多个)弹簧元件提供的弹簧效应，冲击的能量在一定时间间隔内被逐渐传递到塔架。因此，减少了到塔架的峰值能量传递。由此，保护塔架安装设备以防掉落物体，同时显著地减少了例如在峰值载荷和疲劳方面对塔架的冲击，由此增加了塔架的寿命。
25.至少一个弹簧元件可以是或形成可偏转杆的一部分。根据该实施方式，弹簧效应
作为杆的固有特性而被提供，在这个意义上，当杆受到载荷时，特别是当防冰罩执行如上所述的枢转运动时，杆将偏转。
26.作为替代，弹簧元件可以是弹簧的形式，例如可压缩弹簧，例如附接到将防冰罩和塔架互连的杆的端部，或者是可压缩材料的形式。作为另一替代，弹簧元件可包括液压缸等。
27.至少一个可偏转杆可以具有弯曲形状。根据该实施方式，杆由于弯曲形状而可偏转。这是一种简单可靠的方式，确保杆可充分地偏转以提供必要的弹簧效应来处理来自掉落物体的能量。
28.至少一个可偏转杆可以在杆和塔架之间的连接位置处相对于塔架基本切向地布置。因此，杆在其接触塔架的壁的点处连接到塔架，但是如果延伸的话，将不会与塔架的壁相交。这种相对于塔架定位杆的方式确保了源自来自掉落物体的载荷冲击的能量(该能量从杆被传递到塔架)沿着塔架的壁被引导，而不是直接且基本垂直地传递到塔架的壁中。这提供了对塔架的载荷冲击的显著减少。
29.铰链可以是球形接头。球形接头在角运动中提供了更多的自由度，更具体地说，它可以绕一点自由地枢转。由此，允许防冰罩响应于掉落物体与防冰罩之间的冲击而在多个方向上枢转。因此，该防冰罩能够处理源自在不同位置处冲击防冰罩的掉落物体的不均匀载荷。
30.作为替代，铰链可以是另一种铰链类型的形式，例如仅限定一个旋转轴线的铰链，例如门铰链。
31.该防冰罩组件可包括至少两个弹簧元件，每个弹簧元件在一端处连接到防冰罩，并且在相反端处在塔架上的不同位置处连接到塔架。因此，根据该实施方式，至少两个弹簧元件不在相同位置处连接到塔架。因此，从弹簧元件传递到塔架的载荷分布在塔架处的至少两个位置之间。因此，塔架上没有单个点承受总载荷，并且因此最小化了塔架上弱点的风险。
32.至少两个弹簧元件可以例如在防冰罩的相反两侧沿着基本水平的方向连接到塔架。在这种情况下，防冰罩组件将能够更容易地处理源自在各个位置处冲击防冰罩的掉落物体的不均匀载荷，因为弹簧元件能够减慢防冰罩沿着各个方向和从防冰罩的各个位置的运动。此外，改善了防冰罩组件的稳定性。
33.例如，至少两个弹簧元件可以连接在塔架的相反两侧。
34.作为替代，至少两个弹簧元件可以在防冰罩的相同侧在不同位置处连接到塔架。
35.至少一个弹簧元件可以经由铰链连接到所述防冰罩。根据该实施方式，将弹簧元件和防冰罩互连的铰链便于防冰罩和弹簧元件之间的运动。这为防冰罩组件提供了增加的柔性，从而允许对不均匀载荷的改善处理。
36.使防冰罩与弹簧元件互连的铰链可以是球形接头，从而以角运动提供更多的自由度。如上所述，球形接头的使用是确保铰链可允许在多于一个角度方向上的相对运动的简单且可靠的方式。
37.作为替代，如上所述，可以使用其它铰链类型。
38.防冰罩可以是可偏转的。根据该实施方式，防冰罩能够响应于例如源自掉落物体如冰块的载荷而偏转。因此，防冰罩本身能够吸收源自掉落物体的载荷，从而减少传递到塔
架的载荷。
39.塔架可以是风力涡轮机塔架。根据该实施方式，塔架形成风力涡轮机的一部分。因此，在这种情况下，塔架通常将承载机舱，该机舱承载转子和安装在其上的一组风力涡轮机叶片。机舱可以安装在塔架的顶部上，但是也可以安装在塔架的其它部分上，例如在风力涡轮机是包括两个或更多个转子的多转子风力涡轮机的情况下。
40.作为替代，塔架可以是电信塔架或任何其它合适类型的塔架。
41.该设备可以是或者包括雷达。替代地或附加地，设备可以是天线、传感器、换能器或可以安装在塔架上并且需要保护以防掉落物体的任何其它合适种类的设备的形式。
42.根据第二方面，本发明提供一种用于保护塔架安装设备抵抗掉落冰的防冰罩组件，该防冰罩组件被构造成安装在根据本发明第一方面的塔架上，该防冰罩组件包括：
43.塔架固定装置，该塔架固定装置固定到塔架，
44.防冰罩，该防冰罩被构造成经由铰链连接到塔架固定装置，该防冰罩被构造成在竖直方向上叠盖设备的水平延伸范围，以及
45.至少一个弹簧元件，该至少一个弹簧元件被构造成在一端处连接到防冰罩并且在相反端处连接到塔架，
46.其中，至少一个弹簧元件被构造成允许防冰罩在铰链处相对于塔架枢转，以便吸收来自与防冰罩碰撞的掉落冰的能量。
47.根据本发明的第二方面的防冰罩组件被构造成安装在根据本发明的第一方面的塔架上。因此，上面参照本发明的第一方面阐述的评论在这里同样适用。
48.因此，根据第二方面，本发明提供了一种防冰罩组件，该防冰罩组件包括塔架固定装置、防冰罩、铰链和至少一个弹簧元件。这已经在上面详细描述。
附图说明
49.现在将参照附图更详细地解释本发明，其中
50.图1至图5示出了从各个方向观察的根据本发明的实施方式的具有防冰罩组件的塔架的一部分。
具体实施方式
51.图1至图5示出了根据本发明的实施方式的塔架1的一部分。图1至图4是塔架1的侧视图，图5是塔架1的俯视图。塔架1具有防冰罩组件2和安装在其上的雷达形式的设备3。防冰罩组件2包括防冰罩4，该防冰罩被布置在设备3上方的位置处并且以叠盖设备的方式水平地延伸，从而覆盖和保护设备3以防掉落物体，如图4和图5中最佳所示。
52.防冰罩4经由环形金属带形式的塔架固定装置5和铰链6连接到塔架1。在图1至图5的实施方式中，铰链6是球形接头。由此，允许防冰罩4执行相对于塔架1的枢转运动。
53.呈可偏转杆7的形式的两个弹簧元件在一端处连接到防冰罩4并且在相反端处经由塔架固定装置5连接到塔架1。杆7具有弯曲形状，这确保了杆7是可偏转的。因此，杆7能够响应于由冲击防冰罩4的掉落物体(例如冰块)引起的防冰罩4的运动而偏转，这提供了弹簧效应。因此杆7能够响应于冲击而减慢防冰罩4的枢转运动，从而减少传递到塔架1的峰值能量，并且减少例如在峰值载荷和疲劳方面对塔架1产生的冲击。
54.因此，由于防冰罩4经由铰链6和两个可偏转杆7连接到塔架1，所以防冰罩组件2能够确保源自掉落物体与防冰罩4之间的冲击的能量逐渐传递到塔架1，因为防冰罩4能够在铰链6处枢转，并且枢转运动由于可偏转杆7提供的弹簧效应而减慢。
55.杆7经由铰链9连接到防冰罩4，如图4中最佳示出的。铰链9便于防冰罩4和杆7之间的运动，这为防冰罩组件2提供了增加的柔性，从而允许对不均匀载荷的改善处理，不均匀载荷由在防冰罩4的各个位置处冲击防冰罩4的掉落物体引起，因为这改善了防冰罩4在多个角度方向上运动的能力。
56.两个杆7在两个不同的连接位置8处连接到塔架1。在图1至图5的实施方式中，两个连接位置8沿着基本水平的方向被布置在防冰罩4的相反两侧，如图3和图5中最佳地示出的。通过这样做，防冰罩组件2将能够更容易地处理源自在各个位置处冲击防冰罩4的掉落物体的不均匀载荷。这是由于杆7能够沿着各个方向以及从防冰罩4的各个位置减慢防冰罩4的运动。此外，改善了防冰罩组件2的稳定性。
57.杆7在杆7和塔架1之间的连接位置8处相对于塔架1基本上切向地布置，如图3和图5中最佳地示出的。由此确保源自来自从杆7传递到塔架1的掉落物体的载荷冲击的能量沿着塔架1的壁被引导，由此减少了对塔架1的载荷冲击。
58.具有基本上线性形状的杆10在塔架1(在布置在塔架1上的连接位置11处)与防冰罩4之间互连。该杆10由于其基本上线性的形状而为防冰罩组件2增加了进一步的稳定性，从而加强了结构。
59.在防冰罩4和掉落物体之间发生冲击的情况下，防冰罩4在铰链6处枢转，并且枢转运动由于杆7提供的弹簧效应而减慢。从而逐渐发生从防冰罩4到塔架1的能量传递，并且峰值能量传递减少。这减少了例如在峰值载荷和疲劳方面对塔架1的冲击。能量从杆7传递并分布在塔架1的多个连接位置8之间。从而在塔架上没有单个点承受总载荷，并且损坏塔架1和产生弱点的风险被最小化。