用于风力发电设备的塔和用于架设风力发电设备的塔的方法

专利名称：用于风力发电设备的塔和用于架设风力发电设备的塔的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于风力发电设备的塔，其中塔的各壁至少部分地由经由连接装置相互连接的各个壁部分制造，并且本发明涉及一种用于架设这样的 塔的方法。
背景技术：
风力发电设备为用于产生电能的装置。风力发电设备设有基座、架设在基座上的塔和设置在塔上的吊舱。在吊舱上设有与转子叶片连接的用于产生能量的驱动单元。塔的结构基于由吊舱在塔上产生的静负荷和由转子的旋转叶片的旋转和吊舱的运动能力根据风的方向产生的动负荷校准。已知的塔由钢环或混凝土元件制成。已知的塔的基面在此为多边形或环形的圆弧。由WO 2003/069099A已知多边形的塔，其由混凝土制的各个区段制成。此外已知由木材架设这样的多边形塔(DE 10 2007 006 652A1)。在经济的观点下希望的是，经济地最大化地架设塔的高度，因为风力发电设备的产能取决于转子的轮毂高度并且该产能随着高度的增加而增大。同时增加因塔的较大高度产生的对静力学和塔的材料或材料消耗的要求。壁厚增加并因此塔的架设费用增加。在此对于由分段式设置的区段构成的塔的关键性的方面在于，上下叠置设置的各区段的水平的接触面对推力负荷或横向力是敏感的。这必须在塔的静力学设计中加以考虑，以便使其去掉额定断裂点，这导致加固材料的使用，并且特别是引起耗费的连接装置的使用。已表明用于风力发电设备的塔可由木材制造，利用木材可以成本低地、快速地和节省材料地架设塔。在此已证明特别有利的是，由多个单独构件现场制造这样的塔，这些单独构件分别直接经由连接装置与相邻的元件相连接。但在此作为架设方法已证明是值得改进的是，各个构件可以快速地并以高精度相连接，而不产生大的组装公差。

发明内容
因此本发明的目的是提供一种用于风力发电设备的塔，该塔可以以足够的精度组装。此外，本发明的目的是提供一种用于架设这样的塔的方法。按照本发明的关于塔的目的这样实现，即在塔内部至少部分地设置脚手架，各壁部分与该脚手架固定地连接。由此各个壁部分可以可靠地彼此叠置和组装。因而以简单的方式提高组装精度。同时还可以通过各壁元件承受总的静负荷。本发明的另一教导设定，脚手架由木材构成和/或是框架结构。在此逐步地以循序渐进的搭架进展实现架设。待使用的木材在此是成本低的并且可良好地加工。优选地，脚手架由各个部分构成。对此有利的是，各个部分在现场制造，因为以此降低运输费用。这优选通过使用木材来确保。此外有利的是，框架结构具有至少4个支架，这些支架与斜撑、横撑、顶木和底木相连接。本发明的另一教导设定，台架由至少两个部分构成。本发明的另一教导设定，各壁部分以相互形成螺旋线的方式位错地设置。通过这样的相互设置，推力负荷/横向力经由螺旋线导出并且不存在塔在预定位置被剥离的起始点。由于该原因可以减小壁厚，并且特别是可以选择较简单的并从而成本较低的连接装置。本发明的另一教导设定，螺旋线为单螺旋线或为由多个单螺旋线构成的多重螺旋线。对于多重螺旋线有利的是，构成多重螺旋线的单螺旋线的数量与各壁部分在塔的一水平平面内的数量相一致。优选地，在多重螺旋线的情况下，各壁部分设置为竖放的菱形。该菱形在此设置为圆弧或通过两个竖直地相互连接的三角形构成，其中各三角形的平面彼此成一角度设置，该角度等于360°除以单螺旋线的数量。此外有利的是，各个构件的上面的对接侧具有螺旋线、连续的线和/或台阶。由此在塔中改进负荷导出。本发明的另一教导设定，各壁部分至少部分地在对接部中具有开缝，该开缝横向于对接方向和/或沿对接方向设置。优选地，连接装置插入到该开缝中，其中连接装置优选为金属板、特别优选为带孔板，其优选粘结。另外，对接开口可以利用带或有机玻璃粘结。优选地，胶粘剂的注入通过向构件与连接元件之间的空间喷射实现。可替代地，当各构件为木 材元件时，可以使用木制零件或木制拉销。即使当这些连接装置为成本低的元件时，其仍提供关于在各个构件之间的推力或推力负荷的需要的强度。除作用到塔上的操作负荷以外，气候负荷也作用到塔上。对于钢塔，气候负荷通过将涂料涂覆到塔上抵制。在使用钢筋混凝土时，钢构架承受塔的拉力负荷。混凝土覆盖部承受压力负荷并同时用于保护钢结构免受由周围大气引起的形式为湿气和化学反应的环境影响。混凝土的厚度必须确保钢构架免受这些负荷的影响。对于木结构，相应的气候负荷通过涂料抵制。同时允许室外使用的木材才可以用于木制塔的结构。本发明的另一教导因此设定，在塔的外表面上至少部分地涂覆涂层，其中该涂层优选这样涂覆，即该涂层承受作用到塔的外表面上的拉力负荷，并且该涂层密封所述外表面而使其免受从外部作用到塔的表面上的环境影响、特别是湿气。关于木制塔，通过涂层可以使用仅允许用于内部建筑的木材及其连接装置。本发明的另一教导设定，涂层在整个面上涂覆在塔的涂层部分中，并包围该涂层部分。对此有利的是，该涂层为层压材料、薄膜、织物、纺织物或板。特别优选地，其为由塑料制成的薄膜、板、织物和/或纺织物，其中特别优选地，聚丙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚酯、聚碳酸酯或聚乙烯用作材料。这样的材料能够承受拉应力并同时针对作用到塔表面上的环境影响提供封闭并从而提供密封。同时这样的材料比例如在塔的表面上的涂料具有较小的单位面积重量，从而在该结构中关于静压力负荷可以减小重量，由此该塔结构还可以更细高地构成。同时这些材料的成本例如比涂料低。本发明的另一教导设定，在架设塔的不同时刻涂覆涂层。作为第一方案，在塔架设以后涂覆涂层。这可以从下面或从下面实现。可替代地，涂层可以部分地在架设塔期间涂覆或在架设塔之前已涂覆到各个构件上。如果在架设塔之前涂覆涂层，则已证明有利的是，在建造地点现场涂覆涂层。借此降低涂层的成本并同时可以确保在各个元件的运输过程中不损坏涂层。接着相互连接涂层的各个部分，其中特别优选地通过粘结或焊接各对接部实现连接。本发明的另一教导设定，涂层直接涂覆到塔的各构件上。优选地在整个面上通过粘结实现涂覆。可替代地，可以在构件的表面上实现部分地粘结。通过粘结确保通过涂层实现静负荷的承受。
本发明的另一教导设定，塔至少部分地由钢、混凝土、特别是钢筋混凝土和/或木材或木基材料架设。优选地，木材或木基材料为木板胶合板和/或木材复合材料。本发明的另一教导设定，在木材的情况下，涂层比木材具有较小的蒸汽渗透性。按这种方式扩散颠倒，亦即塔的蒸汽渗透性不向外部较大，而向内部较大。在塔的内部还优选设置发热器，其中其优选为风力发电设备的功率电子装置。在此热是功率电子装置的发出的损耗功率。通过发热向上排出处于塔内部的湿气，并且从木材中排出的湿气向塔内部运动并同样被一起排出。在涂层损坏时确保向内输出湿气。通过处于湿气中的粒子和材料，逐渐消除涂层的损坏并同时还确保湿气向内部逃逸。本发明的另一教导设定，塔的支承结构至少部分地由不适用于室外使用的材料制造。在这方面涉及仅允许在楼房的结构中的室内使用的材料。通过涂覆涂层可以将这些材料以及连接装置用于风力发电设备的塔的支承结构，因为涂层确保材料的室内使用的状态。本发明的另一教导设定，塔由各个构件在现场组装。在现场组装的各构件为面状 元件。通过由各个面状元件组成塔确保显著地降低各个塔的运输费用。按照本发明的关于方法的目的这样达到，即设置以下步骤将脚手架的第一部分安装在基座上；设置第一壁部分；将各第一壁部分安装在基座上；将各第一壁部分与脚手架的第一部分固定；将脚手架的下一部分叠置在先前的脚手架部分的上侧；将下一壁部分安装到处于下面的部分上并形成与已安装的各壁部分和与脚手架的固定的连接；重复这些步骤直到安装脚手架的最上面的部分并且固定各最后的壁部分。此外利用该方法架设具有上述各特征的塔。


以下借助各优选的实施例结合附图更详细地说明本发明。其中图I示出按照本发明的塔的空间视图，图2示出第一实施形式中的图I的视图A3-A3，图3示出第一实施形式中的图I的视图Al-Al，图4示出第一实施形式中的图I的视图A2-A2，图5示出第一实施形式中的图4的视图X，图6示出第二实施形式中的图I的视图A3-A3，图7示出第二实施形式中的图I的视图Al-Al，图8示出第二实施形式中的图I的视图A2-A2，图9示出第二实施形式中的图8的视图X，图10示出按照本发明的塔的空间剖视图，图11示出图10的细节图Al，图12示出图10的细节图A2，图13示出图10的细节图B，图14示出图10的细节图Cl，图15示出图10的细节图C2，图16示出按照本发明的塔的吊舱转接器的空间剖视图，
图17示出按照本发明的方法的第一组装步骤的示意图，图18示出按照本发明的方法的第二组装步骤的示意图，和图19示出按照本发明的方法的第三组装步骤的示意图。
具体实施例方式图I示出一种木制的塔10，具有例如100米的轮毂高度。该塔具有基座11形式的地基、塔体12和用于接纳风力发电设备的吊舱(未示出)的连接件13。木制塔10的地基11通过基座11、优选具有钢筋混凝土支座的钢筋混凝土基座、特别优选地以现浇混凝土的形式实现。钢筋混凝土支座的几何形状适配于木制塔结构的几何形状，其中在这里优选该支座用混凝土浇灌构成为八边形的空心体。优选地，在作为基座支座的空心体中例如安置用于向电网输出电流所需的变流器系统和变压器系统。通过基座支 座实现接近该设备并由此能够实现木制塔10的均质的构造。塔10的主部分构成塔部分12，该塔部分由采用木板形式的各个壁部分14组成，这些壁部分构成八边形的空心体。各个板14在这里以螺旋式结构A设置。在当前示出包括两个螺旋线A和B的双螺旋式结构。各木板14中的每一个均由相互粘结的实木元件构成。在水平和竖直的连接中考虑燕尾槽39或带孔板15作为连接装置。此外也可使用嵌入间隙中并优选粘结的螺纹杆20。各个木板14借助于钢制燕尾槽39悬挂到已设立的木板14中。各燕尾槽39与粘入的各螺纹杆20 —起固定在各木板14上。为了通过将各木板14组装成螺旋式结构A或双螺旋式结构A、B而架设作为塔体的空心体12，架设作为组装辅助装置的脚手架48。该脚手架包括部分36、37、38并优选构成为框架结构。在框架的上端设置台架31，其在木制塔12中起加固平面31的作用。在基座支座11与木制塔12之间设有例如双T字支承部21，支承部21与基座11的连接经由多个螺纹杆24实现。在木制塔与作为脚支点构造的双T字支承部之间的连接通过偏压各粘入的螺纹杆(图15)或通过各带孔板(图14)形成。在风能设备的木制塔12与吊舱之间的连接件13构成截圆锥形状的钢管转接器13 (见图16)。该塔包括在整个面上粘结的纺织表面(未示出)，该纺织表面在现场在各板14接合以后安装，并且在矫正工作结束以后叠盖地在整个面上包围塔10。塔的进口处于基座支座中并经由外部楼梯与台架实现。在基座支座内安装各低压部件。对此包括用于操作该设备的控制柜、功率柜以及可选的远程监控装置和独立的供电装置(USV)。为了排出变压器的热，在台架下方安装轴流式通风机。向塔顶的攀升经由梯子引导的升降系统41或经由爬梯与一升降保护装置组合地实现。在梯子长度大于IOm时以最多IOm的间距安装休息平台。在木制塔中每3. 75m设置一中间台架31,这些中间台架用于静力地加固塔结构。脚手架48用作组装辅助装置并用于确保各个木板14的正确的位置固定。各个加固平面31包括木板42、43。脚手架48的各个加固平面31中的每一个通过设置支架25、28受到四重地支承，以确保加固平面31的位置并在基座11中去除自重和组装负荷。各支架
25、28在此与各横撑26和各斜撑27以及各顶木和各底木29、30相互连接作为框架(图13)。加固平面21的各个部分42、43利用板条34稳定地彼此在其接触端面上相互连接。脚手架本身包括第I脚手架部分，其具有基础支架25，这些基础支架支承在脚手架基座22上，该脚手架基座是基座元件11的组成部分并连接于塔基座。各基础支架25相互对置地设置，从而在其设置有顶木29或托梁35 (见图4、8、14、15)的上端，可以设置脚手架48的具有本身所需宽度的下一脚手架部分37。在加固平面31中设置例如电缆竖井40和用于升降装置或梯子系统的竖井41。加固平面31的各边缘用方木32或封头板33密封(图11、12)。利用这些元件也在各加固平面31与塔的各壁元件14之间形成加固的连接。脚手架48终止于上面的脚手架部分38，该上面的脚手架部分小于最后的塔壁部分14，从而在转接器13与脚手架48之间未形成连接。为了架设塔10，将各已完成接合的木板14运到设立地点。接着通过在基座11、22上设立脚手架48的最下面的第一部分36开始架设脚手架48。将最下面的八个木板14与第一脚手架部分36并彼此借助于螺纹连接形锁合和力锁合地相连接。对此涉及各带孔板15或各燕尾槽39。接着该结构抬升到已完成的基座支座22上。在木制塔12与基座22之间的脚支点连接借助于各粘入的螺纹杆24在各板中实现，各螺纹杆与各个双T字型材21通过螺母连接并已预组装。在下面的塔区段降低以后实现与基座支座的螺纹连接。在沿木制塔方向向前推进的同时形成各木板14的竖直对接部19的连接。各竖直对接部19的连接通过粘入各实木楔形件19实现。在借助于燕尾槽39连接时，在组装过程中通过在接合 各板14时的几何形状的结构而在水平对接部中实现板结构的高配合精度。各到来的木板14放置在相应的上面的木板端部上并借助于螺纹装置锁合地旋紧。在矫正过程中，通过与脚手架的螺纹连接实现在这里也实现搭架状态。可替代地，设置带孔板15代替燕尾槽39。用各粘入的实木楔形件19实施各竖直对接部(图5、9)。在连接各木板的水平对接部的区域内的形锁合和力锁合的连接经由各螺纹杆实现，各螺纹杆与金属的燕尾槽螺纹连接并被偏压。在木与木或钢与木之间的拉力传递可以经由各带孔板连接器实现。各带孔板连接器是各钻孔的钢板。图2至图5示出带孔板的实施形式，图6至9示出燕尾槽的实施形式。转接器13由可能圆锥形的钢元件构成，该钢元件包括用于连接到塔12上的底法兰44和用于连接到吊舱上的顶法兰45。在顶法兰45上设置孔47，用于插入吊舱的螺纹杆以便形成固定连接。在底法兰44上也设置孔或设置螺纹杆46。为了组装塔12(图17至19)，在基座11上设立下面的脚手架部分36，各第一壁部分14固定在该下面的脚手架部分上，其中这些第一壁部分设置成竖立在基座11上。接着下一壁部分37放置在加固平面31上并与位于下方的部分36连接。再次环绕地安装各壁部分14，同时形成与先前安装的各壁部分的固定连接。与脚手架部分的连接有助于更好的可组装性。在完成各壁部分14的组装以后安装下一脚手架部分。在此可以现场实现脚手架部分36、37、38的预组装。在螺旋式组装时各脚手架部分在高度上小于各个壁部分14，从而各脚手架部分的组装可以与各下一壁部分交替地实现。附图标记清单10 塔30 底木11 基座31 加固平面12 塔部分32 方木13 用于吊舱的转接器 33 封头板14 壁部分34 板条15 带孔板35 托梁
16连接部分36第I脚手架部分17孔37脚手架部分18塔内腔38最上面的脚手架部分19楔形板条39燕尾槽20螺纹杆40电缆竖井21双T字支承部41 升降装置竖井22脚手架基座42第I部分加固平面23塔基座43第2部分加固平面
24螺纹杆44底法兰25基础支架45顶法兰26横撑46螺纹杆27斜撑47孔28支架A第一螺旋线29顶木B第二螺旋线
权利要求
1.用于风力发电设备的塔，其中塔的壁至少部分地由木材制的各个壁部分制造，所述壁部分经由连接装置相互连接，其特征在于，在塔内部至少部分地设置脚手架，各壁部分与该脚手架固定地连接。
2.按照权利要求I所述的塔，其特征在于，脚手架由多个部分组成，其中一个部分优选在其上端具有台架，各壁部分与所述台架相连接，其中该台架优选是塔的加固平面。
3.按照权利要求I或2所述的塔，其特征在于，脚手架由木材构成和/或是框架结构。
4.按照权利要求3所述的塔，其特征在于，框架结构具有至少4个支架，所述支架与斜撑、横撑、顶木和底木相连接。
5.按照权利要求I至4之一项所述的塔，其特征在于，台架由至少两个部分构成。
6.按照权利要求I至5之一项所述的塔，其特征在于，各壁部分以相互形成螺旋线的方式位错地设置，其中优选地螺旋线为单螺旋线或为由多个单螺旋线构成的多重螺旋线。
7.按照权利要求6所述的塔，其特征在于，构成多重螺旋线的单螺旋线的数量与各壁部分在塔的一水平平面内的数量相一致。
8.按照权利要求7所述的塔，其特征在于，角度等于360°除以单螺旋线的数量。
9.按照权利要求I至8之一项所述的塔，其特征在于，各个构件的上面的对接侧具有螺旋线、连续的线和/或台阶。
10.按照权利要求I至9之一项所述的塔，其特征在于，各个壁部分由木材制造。
11.按照权利要求10所述的塔，其特征在于，木材为木板胶合板和/或木材复合材料。
12.按照权利要求I至11之一项所述的塔，其特征在于，该塔能由各个壁部分在现场组装。
13.按照权利要求I至12之一项所述的塔，其特征在于，该塔的外侧的表面设有涂层，其中涂层优选承受作用到该塔的表面上的拉力负荷的至少一部分，并密封该塔的外侧的表面免受从外部作用到该表面上的环境影响、特别是湿气。
14.按照权利要求13所述的塔，其特征在于，涂层至少部分地在整个面上涂覆到该塔的外侧的表面上，和/或涂层为层压材料、薄膜、织物、板和/或纺织物。
全文摘要
本发明涉及一种用于风力发电设备的塔，其中塔的各壁至少部分地由经由连接装置相互连接的各个壁部分制造。因此本发明的目的是提供一种用于风力发电设备的塔，该塔可以以足够的精度组装。此外本发明的目的是提供一种用于架设这样的塔的方法。按照本发明的关于塔的目的这样实现，即在塔内部至少部分地设置脚手架，各壁部分与该脚手架固定地连接。
文档编号E04H12/06GK102782319SQ201080050796
公开日2012年11月14日 申请日期2010年8月17日 优先权日2009年9月11日
发明者P·格雷戈尔 申请人:木材塔有限公司