专利名称：风轮机塔架、用于装配风轮机塔架的连接装置及其方法
技术领域：
本发明涉及如权利要求1的前序部分所述的风轮机塔架、如权利要求
15的前序部分所述的用于装配风轮机塔架的连接装置、如权利要求19的 的连:装置的螺母的方法。° " 、 ' 《
背景技术：
现有技术中已知的风轮机通常包括安放在基座上的风轮机塔架，该风 轮机塔架具有安放在该塔架顶部的风轮机引擎艙。在该引擎抢上通过低速 轴连接有包括三个风轮机叶片的风轮机转子，该低速轴在引擎抢前面伸出， 如图l所示。
风轮机塔架通常包括多个安装在彼此顶部的圆形塔架环，每个塔架环 都用钢板制成，所述钢板巻成圆形并焊接以构成闭合环。
当已经将构成风轮机塔架的不同段运输到竖立塔架的现场后，将各段 用凸缘式接头连接。所述凸缘具有通孔阵列，所述通孔阵列允许利用大量 螺栓和对应螺母将各段与基座或下 一段连接。
国际专利申请WO-A 03/100268中公开了 一种用螺栓和螺母装配风轮 机塔架的段的方法。
然而，风轮机塔架的高度近年来显著增加，并加大了对凸缘接头连接 的强度要求。因此在凸缘接头连接中所用的螺栓和对应螺母的数量也显著
增加o
本发明的目的是提供一种技术，所述技术能使用相同或更少的凸缘材料建立凸缘接头连接的更高强度。
发明内容
本发明提供一种风轮机塔架(塔筒)，其中连接装置包括至少一个螺 母，该螺母具有至少一个用于与装配工具相配合/相互作用的装配开口 。
因而能将螺母设置成十分接近阵列的周围螺母及更靠近塔架侧的内表 面。因此，可在凸缘式接头中使用更多组处于更有利位置的连接装置，并 由此建立更高强度的连接。
由于连接的强度更高，所以也可减少凸缘的长度和厚度，亦即4吏用较 少的凸缘材料。或者，可以使用有相同凸缘材料量的凸缘，但是凸缘材料 具有较低强度并因此降低成本。
术语"装配工具"应理解为可在与本发明有关的装配或拆卸操作中使 用的工具。
在本发明的一个方面中，所述螺母与螺栓形成一组连接装置。因而实 现了本发明的有利的实施例。
术语"螺栓，，应理解为具有外螺紋并且包括头部的紧固件，该外螺紋 可以满足精确而均匀的螺栓螺紋技术规格，以使它可接受非锥形的螺母。
在本发明的一个方面中，螺母的下部包括带内螺紋的开口，所述开口 与该连接装置组中螺栓的螺紋和长度相对应。通过建立在尺寸上相对应的 螺母和螺栓组，进一步增强了装配作业，并因此减少了装配风轮机塔架的 总时间。
在本发明的一个方面中，所述螺母包括一个用于与装配工具相配合的 装配开口 。
在本发明的一个方面中，所述一个开口i殳置在螺母的上部，并成形为 狭槽、方形、五角形、六角形、十字形、Torx (梅花槽)或任何类似形状 的用于与装配工具相配合的开口。
通过使用按上述一种方法成形的开口 ，能用已经研究开发出的工具而 不必专门研制装配工具，因为在这些连接中所需的工具已经有了。另一个优点是在这种装置方面可以使用在上述连接方法之前形成的经验。
在本发明的一个方面中，带内螺紋的开口的尺寸xb比装配开口的尺寸
Xa大。因而能制造穿过螺母的装配开口，并因此制造在螺母的部分中带内
螺紋的开口，即更有效的制造螺母的方法。
在本发明的一个方面中，所述螺母包括一个以上，例如两个或三个， 用于与一个装配工具相配合的装配开口 。因而能在满足装配工具的开口中
使用若干小开口，但这些小开口总体具有大的表面。
在本发明的一个方面中，所述一个以上的开口设置在螺母的上部，并
且是用于与装配工具相配合的圆形插口，例如"蛇眼(snake eye)"。圆 形插口是特别容易制造的装配开口 。
在本发明的一个方面中，所述塔架段利用 一个或多个连接装置组阵列 连接成凸缘式接头。
在本发明的一个方面中，所述连接装置组的螺母用所述装配工具拧紧。 另外，所述连接装置组的螺栓包括用于与保持工具相配合的装置。
因而能用保持工具保持螺栓，其中保持^Mt不需要相当大的工作空间。 因此，螺栓也可以具有内装配开口或者标准头部，例如适合于用标准扳手 保持的六角形头部，同时螺母用装配工具拧紧。
连接装置组一例如螺栓和对应螺母一的装配操作要求将至少一个装置 拧紧，例如对其中一个进行柠紧并将其中一个保持就位。正常的^作可以 包括对螺母进行柠紧，而将螺栓保持就位，因为相反的操作可能造成螺栓
头部的过度转动。
在本发明的一个方面中，将所述螺栓的杆部的长度U预先选定成与所 述凸缘式接头的尺寸Tf和所述螺母的内螺紋部分的长度Lnz之和基本对 应。因而能将凸缘式接头的连接组设计成在螺栓的末端和装配工具之间具 有最小距离，即在装配期间能有优选的力传递。
本发明还涉及连接装置，其中螺母还包括至少一个用于与装配工具相 配合的装配开口。
另外，本发明涉及一种用于装配风轮机塔架的方法，其中使用于柠紧连接装置组的装配工具进入所述连接装置组的螺母中的至少一个装配开 口，以开始固定。因而能减少装配时间，因为装配工具相对于螺母的定位 和使用的需求及精度要求较少。
另外，本发明涉及一种用于制造连接装置的螺母的方法，所述螺母用
于固定包括至少两个塔架段的风轮机塔架，所述方法包括以下步骤在所 述螺母中形成通孔(贯穿的孔)；在螺母中形成装配开口，以及在孔的下 部形成内螺紋，其中内螺紋的尺寸大于装配开口的尺寸。
下面将参照
本发明，在附图中 图l示出大型现代风轮机，
图2示出根据本发明的风轮机塔架段之间的凸缘式接头的一部分， 图3示出图2中所示的凸缘式接头的剖视图， 图4a和4b示出包括螺栓和螺母的连接组的优选实施例，以及 图5示出装配根据本发明的风轮机塔架的方法步骤。
具体实施例方式
图1示出安装在基座6上的现代风轮机1。该风轮机包括塔架2和安 放在该塔架2的顶部的风轮机引擎抢(吊舱)3,该塔架2包括多个塔架段， 例如塔架环。在引擎艙上通过^il轴连接有包括三个风l^机叶片5的风轮 机转子4，所述低速轴在引擎抢前面伸出。
风轮机的不同部件，例如不同的塔架段、引擎抢和风轮机叶片，通常 是分开运输到安装现场并在现场装配的。
图2示出在根据本发明的两个风轮机塔架段之间的凸缘接头的一部分。
塔架凸g常利用塔架段形成完整的圆形，但也可分成多个凸^， 所述多个凸缘段一起形成与塔架段相对应的完整圆形。
图2尤其示出上塔架段2的一部分，所述上塔架段2在其下边缘处通过焊缝14连接到第一凸缘8a。凸缘8a具有第一臂和第二臂，其中所述臂 一起形成一基本垂直的角。第一臂垂直连接到上塔架段，而第二臂水平伸 入塔架的内部。
下塔架段通过焊缝(图中未示出)连接到第二凸缘8b。第二凸缘8b 也具有第一臂和第二臂，其中所述第一和第二臂一起形成一基本垂直的角。 第一臂垂直连接到下塔架段，而第二臂水平伸入塔架的内部。第二凸缘围
绕水平线基本形成第一凸缘的镜像。
第一和第二凸缘8a、 8b通过它们的水平伸入塔架内部的臂会合。每个 凸缘包括多个通孔，所itif孔形成一个或多个，例如一个，在凸缘的整个 长度中用同样距离间隔开的孔阵列。所述凸缘通过一连接装置组的阵列17 相互固定，所述连接装置通过凸缘孔穿过凸缘，并由此建立两个风轮M 架段之间的凸缘接头。
图2尤其示出多个螺母9，所述螺母9是连接装置组的一部分。每个 螺母在其上表面中都具有一装配开口 13。开口 13使装配工具能从上面进 入，并拧紧或拧*>作为连接装置组的一部分的螺母。
图3和5示出凸缘接头中的连接装置组的优选实施例的剖视图。
两个凸缘8a、8b示出为分别具有焊接到下和上塔架段的焊缝14a、 14b。 然而，连接也可设置在基座与基座螺栓之间以及根据本发明的第一塔架段 与起始凸缘和螺母之间。
另夕卜，这两个凸缘8a、 8b示出为它们的臂完全接触并且带有通孔18。 该孔被螺栓10的杆部穿过，所述螺栓10在凸缘的一个表面处连接到螺母 9上，而螺栓头10a在相对的表面处，上述螺栓和和螺母形成一组接合凸 缘7的连接装置15。
螺母的装配开口 13示出为具有尺寸Xa,例如在一个六角形插口中从 一个内表面到对面的长度。该螺母的带螺紋部分示出为具有一与螺紋直径 相对应的尺寸Xb。该螺母最后还示出具有一外部尺寸Xc，其中螺母的外 部形状可以是圆形、六角形或任何其它合适的形状。
另外，图5示出根据本发明的装配或拆卸风轮机塔架的方法步骤。装配工具16示出为带有六角形头部16a和柄16b的扳手。六角形头部 与螺母9的装配开口 13相对应，亦即本实施例的螺母包括六角形插口。
螺母9的插口部分具有深度Lnl，所述深度从螺母的顶表面延伸到螺 母的带螺紋部分的开始处。插口部分的内表面可以与装配工具的头部相配 合，并因使得螺母能从上面而非从侧面拧紧。
螺母9的带螺紋部分12具有深度Ln2，所述深度从螺母的顶表面延伸 到螺母的插口部分的开始处。深度L^至少与螺栓杆部10b的伸出凸缘孔 18的长度相对应。
深度L^和Ln2可自由选择，但优选的是它们尺寸相同。
包括带螺紋部分10c的螺栓杆部10b具有长度Lb，所述长度使得螺栓 能从凸缘孔18伸出必要的距离，以便与螺母9建立螺紋连接。
图3示出螺母具有一小于尺寸Xb的尺寸Xa，而图5示出两者之间的 相对关系。
图4a和4b以透视图示出包括螺栓10和螺母9的连接组15的优选实 施例。
螺母9的内螺紋部分12示出为与包括装配开口 13的部分直接连接。 然而，这两部分也可以通过一壁相互分开，以^更例如控制装配工具的头部 的进入。
连接装置组优选安放在风轮机塔架的内部，但也可以用于塔架外部的 凸缘式接头中或者其它类型的包括诸如螺栓和螺母的连接装置组的接头 中。另外，连接装置组可以包括两个螺母和一个带螺紋的杆，而不是一个 螺栓和一个螺母。
在装配风轮机塔架时，优选将螺母从上面拧紧，亦即将螺母安放在接 头上方，例如图2所示的。然而，螺母也可安放在接头下方，并因此从下 面拧紧。附图标记列表
1、风轮机
2 、包括至少两个塔架段的风轮机塔架
2a， 2b、诸如塔架环的塔架段
3、风轮机引擎抢
4、风轮机轮毂
5、风轮机叶片
6、用于风轮机塔架的基座
7、塔架段的凸缘式接头
8a， 8b、塔架段上、下凸缘
9、用于连接塔架段与基座的螺母
10、螺栓
10a、螺栓头部
10b、螺栓杆部
10c、螺栓杆的带螺紋部分
ll，lla，llb、锁紧垫圏
12、螺母的内螺玟部分
13、螺母的装配开口
14,14a, 14b、塔架段和凸缘间的焊接连接
15、连接装置组
16、装配工具例如扳手
16a、扳手的六角形头部
16b、扳手的柄
17、连接装置组的阵列
18、上、下凸缘中的孔
Lb、螺栓杆部的长度
Lf、凸缘伸入塔架内部的长度
包括装配开口的螺母部分的长度/深度Ln2 、 螺母的带螺紋部分的长度/深度
Tf 、 两个凸缘臂的伸入塔架内部的总厚度
Xa、 螺母的装配开口的尺寸
Xb、 螺母的带螺紋开口的尺寸
Xc、 螺母的外部尺寸
权利要求
1.风轮机塔架(2)，包括塔架基座(6)，和至少两个塔架段(2a、2b)，所述两个塔架段通过多组彼此紧邻地安放的连接装置(15)连接，其特征在于，所述连接装置(15)包括至少一个螺母(9)，所述螺母(9)具有至少一个装配开口(13)以用于与装配工具(16)相配合。
2. 按照权利要求1所述的风轮机塔架(2 ),其特征在于，所述螺母 (9)与螺栓(10)形成一组连接装置(15)。
3. 按照权利要求2所述的风轮机塔架(2)，其特征在于，螺母(9) 的下面部分包括一具有内螺紋(12 )的开口 ，该内螺紋与该组连接装置(15 ) 中螺栓(10)的螺紋(10c)相对应。
4. 按照权利要求1-3所述的风轮机塔架，其特征在于，所述螺母(9) 包括一个用于与装配工具(16)相配合的装配开口 (13)。
5. 按照权利要求4所述的风轮机塔架，其特征在于，所述一个开口 ( 13 ) 位于螺母(9)的上部，并成形为狭槽、方形、五角形、六角形、十字形、 Torx或任何类似形状的插口，以用于与装配工具(16)相配合。
6. 按照权利要求3-5之一所述的风轮机塔架，其特征在于，螺母的内 螺紋中开口的尺寸(Xb)大于装配开口 (13)的尺寸(Xa)。
7. 按照权利要求l-3之一所述的风轮机塔架，其特征在于，所述螺母 (9)包括一个以上的装配开口，例如两个或三个装配开口，以用于与一个装配工具相配合。
8. 按照权利要求7所述的风轮机塔架，其特征在于，所述一个以上的 装配开口位于螺母的上部，并且是用于与装配工具相配合的圆形插口，例 如"蛇眼"。
9. 按照权利要求1所述的风轮机塔架，其特征在于，所述塔架段(2a、 2b)通过一个或多个连接装置组(15)的阵列以凸缘式接头(7)连接。
10. 按照权利要求1-9之一所述的风轮机塔架，其特征在于，所述连 接装置组的螺母(9)用所述装配工具拧紧。
11. 按照权利要求2-10之一所述的风轮机塔架，其特征在于，所述连 接装置组的螺栓包括用于与保持工具相配合的装置。
12. 按照权利要求1所述的风轮机塔架，其特征在于，所述螺栓包括 螺栓头部(10a)和/或用于与所述保持工具相配合的内部开口。
13. 按照权利要求9-12之一所述的风轮M架，其特征在于，所述螺 栓(10)的杆部(10b)的长度(Lb)预先选定成基本与所述凸缘式接头(7) 的尺寸(Tf)及所述螺母(9)的内螺紋部分(12)的长度(Ln2)的总和 相对应。
14. 按照权利要求1-13之一所述的风轮机塔架，其特征在于，所述螺 母(9)的内螺紋部分(12)的长度(U2)与所述螺母(9)的装配开口 (13) 的长度(Lnl)相似。
15. 用于装配风轮机塔架(2)的连接装置(15)，所述装置包括 具有螺纹部分(10c)的螺栓(10)，以及螺母(9)，所述螺母(9)具有与所述螺栓的螺紋相对应的内螺紋部 分(12 )，其特征在于，所述螺母(9)还包括至少一个装配开口 (13)，以用于 与装配工具(16)相配合。
16. 按照权利要求15所述的连接装置(15)，其特征在于，所述至少 一个装配开口 (13)与一包括内螺紋(12)的下部相关地i史置在螺母(9) 的上部。
17. 按照权利要求15或16所述的连接装置(15),其特征在于，所 述螺栓(10 )包括用于与保持工具相配合的装置，例如螺栓头部(10a)和 /或内部开口。
18. 按照权利要求15-17之一所述的连接装置(15)，其特征在于， 所述一个开口 (13)位于螺母(9)的上部，并成形为狭槽、方形、五角形、 六角形、十字形、Torx或任何类似形状的用于与装配工具(16)相配合的插口。
19. 用于在风轮机现场装配包括至少两个塔架段的风轮机塔架的方法， 所述方法包括以下步骤建立基座，在基座上安放第一塔架段，并通过连接装置组将所述第一塔架段固定 到该基座上，在该第一塔架段上安放另 一塔架段，并通过连接装置组将所述第 一塔 架段固定到基座上，依此类推直至建立塔架，其特征在于，所述固定通过一拧紧连接装置组的装配工具开始，该装 配工具进入所述连接装置组的螺母中至少一个装配开口内。
20. 按照权利要求19所述的用于装配的方法，其特征在于，通过所述 装配工具拧紧所述连接装置组的螺母。
21. 按照权利要求19或20所述的用于装配的方法，其特征在于，通 过保持工具将所述连接装置组的螺栓至少保持就位。
22. 用于制造连接装置的螺母的方法，该连接装置用于固定包括至少 两个塔架段的风轮机塔架，所述方法包括以下步骤在所述螺母中建立通孔， 在螺母中建立装配开口，以及在孔的下部建立内螺紋，其中该内螺紋的尺寸大于装配开口的尺寸。
全文摘要
本发明涉及一种风轮机塔架(2)，所述塔架(2)包括塔架基座(6)和至少两个塔架段(2a、2b)，所述塔架段(2a、2b)通过多组彼此十分接近地设置的连接装置(15)连接。连接装置(15)包括至少一个螺母(9)，所述螺母(9)具有至少一个用于与装配工具(16)相配合的装配开口(13)。本发明还涉及一种用于装配风轮机塔架的方法和一种制造连接装置的螺母的方法，所述连接装置用于固定包括至少两个塔架段的风轮机塔架。
文档编号F03D11/04GK101317006SQ200580052164
公开日2008年12月3日 申请日期2005年11月24日 优先权日2005年11月24日
发明者J·克斯腾森 申请人:维斯塔斯风力系统有限公司