风力涡轮塔架设系统的制作方法
【专利摘要】在某些实施例中，塔提升系统包括主要提升系统和辅助提升系统。所述主要提升系统包括：提升罩，所述提升罩用于支撑待提升的塔节，所述提升罩具有第一多个的提升机；和联接至所述提升罩的提升杆件，所述提升杆件具有用于提升所述提升罩、所述提升杆件和待从先前已提升的塔节内提升的所述塔节的提升机构。所述辅助提升系统包括第二多个的提升机，所述提升机用于将待提升的所述塔节从塔基础提高至所述提升罩。
【专利说明】风力涡轮塔架设系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请为于2012年I月20日提交的标题为“塔架设系统(Tower ErectingSystem) ”的美国临时申请N0.61/589，170的非临时美国专利申请，该申请通过引用结合与此。
【技术领域】
[0003]本发明整体上涉及风能系统，并且更具体地涉及用于建造风能塔系统的系统和方法。
【背景技术】
[0004]风能系统的塔存在有几种形式。一般而言，风塔包括具有风力蜗轮的塔结构，该风力蜗轮附接至该塔结构的顶部。因此，随着风塔高度增加，风力蜗轮被放置于更高的高程。一般而言，风速和一致性随高程而增加。因此，当被放置于更高的高程时，风力蜗轮通常可产生更多的电能以及更多的一致性，并且因而产生更多收益。然而，这些风塔的成本随着风塔高度增加而增加。此外，与产生额外收益的潜在性相比，对于一些塔类型，该塔成本、运输成本和建造成本以更快的速率随塔高度而增加。因此，在一些塔高度处，塔的增加成本使得所产生电能的净收益开始随塔高度增加而减少。另外，对于一些塔类型，可存在建造设备限制，诸如起重机高度。即，塔的高度可能受用于建造该塔的起重机的高度的限制。遗憾的是，这些制约因素限制了风力蜗轮的实际高程。
【发明内容】
[0005]在一个示例性实施例中，塔提升系统包括主要提升系统和辅助提升系统(secondary lifting system)。该主要提升系统包括构造为支撑待提升的塔节的提升罩和联接至该提升罩的提升杆件，该提升罩具有第一多个提升机，该提升杆件具有提升机构，其构造为提升该提升罩、提升杆件和从先前已提升的塔节内的待提升的塔节。该辅助提升系统包括第二多个提升机，该提升机构造为将待提升的塔节从塔基础提高至提升罩。
[0006]在另一个示例性实施例中，塔提升系统包括辅助提升系统和主要提升系统，该辅助提升系统构造为将多节塔的塔节提高至提升位置，该主要提升系统构造为将该塔节和该辅助提升系统和该主要提升系统提高至组装位置。
[0007]在又一个实施例中，一种架设塔的方法包括:将截头圆锥形塔节彼此嵌套并嵌套于截头圆锥形塔基座内，和将该截头圆锥形塔基座固定至塔基础。该方法还包括用提升设备从该截头圆锥形塔基座内提升每个截头圆锥形塔节，和将每个截头圆锥形塔节固定至该截头圆锥形塔基座或固定至先前已提升的截头圆锥形塔节。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]当参考附图阅读下文的详细说明时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更容易理解，所有附图中的相同标记表示相同零件，其中
[0009]图1为风能系统的图解图示；
[0010]图2A为具有截头圆锥形塔节的部分建造的风塔的图解图示；
[0011]图2B为具有截头圆锥形塔节的部分建造的风塔的图解图示；
[0012]图2C为具有截头圆锥形塔节的部分建造的风塔的图解图示；
[0013]图3为以嵌套布置方式搁置于塔基础上的未组装截头圆锥形塔节的透视图；
[0014]图4为风塔的提升设备的一个实施例的示意图，示出了该提升设备的提升罩和辅助提升系统；
[0015]图5为风塔的提升设备的一个实施例的示意图，示出了该提升设备的提升罩和主要提升系统；
[0016]图6为塔节的内部的局部剖视图，示出了该塔节的提升吊耳；
[0017]图7为沿着图5的7-7线截取的局部剖面侧视图，示出了接合两个塔节的两个搭接焊缝；
[0018]图8为具有截头圆锥形塔节的完整风塔的示意图；
[0019]图9为风塔的提升设备的一个实施例的示意图，示出了齿条和小齿轮提升系统；
[0020]图10为风塔的提升设备的一个实施例的示意图，示出了漂浮提升系统；
[0021]图1lA为具有波纹或槽纹横截面的塔节的一个实施例的剖视图；
[0022]图1lB为具有波纹或槽纹横截面的塔节的一个实施例的透视图；
[0023]图12A为具有波纹或槽纹横截面的塔节的一个实施例的剖视图；
[0024]图12B为具有波纹或槽纹横截面的塔节的一个实施例的局部透视图；
[0025]图13为具有多边形横截面的塔节的一个实施例的剖视图。
【具体实施方式】
[0026]本发明描述了一种塔和用于架设此类塔的系统和方法而无需大型外部提升系统(诸如起重机)，该塔可支撑大型风力涡轮或其它重型部件。在某些实施例中，该塔包括多个截头圆锥形塔节，当从彼此内部提升时，这些截头圆锥形塔节以非常致密的间隙拟合在一起。具体地，提升的塔节的底部部分重叠在先前已提升的塔节的顶部部分内。换句话说，提升的该塔节的底部部分的外径和形状被设计成匹配先前已架设的塔节的顶部部分的内径和形状。这两个塔节小部分重叠配合，其中上塔节的外表面和其下方塔节的内表面之间基本上为零间隙。这两个塔节在重叠的顶部和重叠的底部处可焊接在一起。
[0027]如下文详细地讨论，在塔架设过程之前，这些塔节在塔基座处彼此嵌套。提升设备用于将每个塔节单独地提升到位。具体地，主要提升系统位于被提升的塔节的内部并且可在被提升塔节的底部下方延伸至少一个塔节长度。主要提升系统提升塔节和整个提升设备，直至该塔节出现在(emerges out of)先前已架设塔节的顶部。主要提升系统将塔节保持在原位，同时将该塔节固定(例如，焊接)至先前已提升的塔节。一旦将塔节焊接到位，则提升设备的辅助提升系统从塔基座处的其搁置位置提高下一个塔节并保持下一个塔节。此后，主要提升系统提升下一个塔节(由辅助提升系统保持)和整个提升设备，直至该下一个塔节焊接就位。
[0028]现转向附图，图1为包括风塔12的风能系统10的图解图示，风塔12可以利用提升设备来架设。风塔12支撑风力涡轮14，风力涡轮14用于将风能转换成电能。在所示的实施例中，风力涡轮14为水平轴线风力涡轮,但在其它实施例中，风力涡轮14可为垂直轴线风力涡轮。风力涡轮14包括联接至机舱18的转子16，机舱18容纳发电机20。转子16包括将风能转换成低速旋转能的桨毂22和叶片24。具体地，随着风26吹过叶片24，由此叶片24和桨毂22被驱动而旋转。转子16还联接至机舱18内的低速轴28。低速轴28联接至齿轮箱30，齿轮箱30将低速轴28的低速旋转转换成适于发电的高速旋转。具体地，齿轮箱30将低速轴28的旋转能传递至高速轴32。高速轴32还联接至发电机20，发电机20将旋转能转换成电能。在其它实施例中，风力涡轮14可包括其它部件，诸如直接驱动器或多个发电机20。
[0029]在某些实施例中，风能系统10可具有逆变器34。具体地，可将发电机20所产生的电力路由至逆变器34，逆变器34联接至风塔12。逆变器34将电力从直流(DC)转换成交流(AC)。通过逆变器34，将电力提供至电网36。通过电网36，可将该电力分布至家庭、建筑物和其它电力消费者。
[0030]在所示的实施例中，风塔12具有高度38。另外，风塔12由多个塔节40构成。每个塔节40具有截头圆锥形形状。如下文详细地讨论，可通过从彼此内部提升塔节40来架设风塔12。更具体地，提升设备用于单独地提升每个塔节40并将塔节40保持到位，同时将塔节40固定(例如，焊接)至其下方的先前已架设的塔节40。在某些实施例中，风塔12可包括约3至40个塔节40。此外，塔节40每一个具有高度42，高度42可为约40至100英尺或更大。因此，风塔12的高度38可为约150至1500英尺或更大。此外，随着风塔12的高度38增加，塔节40的直径可增加，从而增加风塔12的负载能力。因此，风塔12可以能够支撑具有较大发电机20(诸如I百万-1千万瓦发电机20)的机舱18。
[0031]图2A-2C为处于各个组装阶段的风塔12的示意图，示出了塔节40之间的接合部。如上文所提及，风塔12包括多个塔节40，每个塔节40具有截头圆锥形中空形状。图2A示出了第一塔节44，第一塔节44用作风塔12的基座。如图所示，第一塔节44搁置于风塔12的基础46上。在某些实施例中，基础46可由混凝土制成。第一塔节44通过基础锚固方法刚性地附接至基础46。例如，可将第一塔节44以复合材料固定至基础46。复合材料可包括与聚合物基的基体材料混合的岩石和砂石骨料。在该实施例中，基础46中的凹槽允许第一塔节44搁置成部分地低于基础46的顶部48。复合材料用于填充该凹槽，从而围绕第一塔节44并将第一塔节44结合至基础46。在另一个实施例中，可将第一塔节44栓固至基础46。具体地，第一塔节44可具有焊接至第一塔节44的底部的环件。该环件可具有围绕着该环件的圆周间隔开的孔。这些孔的位置使得这些孔接纳附接至基础46且从基础46突出的螺栓。由于基础46的螺栓延伸通过环件的孔，螺母被放置于螺栓的端部上并向下拧紧，从而将第一塔节44刚性地固定至基础46。
[0032]图2B示出了组装并固定至第一塔节44的第二塔节50。如上文所讨论，每个塔节具有截头圆锥形中空形状。因此，可将塔节40设计成以致密的间隙拟合在一起。具体地，将被提升的塔节40的底部部分的外径和形状设计成匹配先前已架设的塔节40的顶部部分的内径和形状。在所示的实施例中，第二塔节50在方向52上从第一塔节44内提升。在某些实施例中，第二塔节50可通过起重机或其它外部提升设备来提升。如附图标记54所指示，第二塔节50的底部部分56和第一塔节44的顶部部分58以非常致密的间隙拟合在一起以产生重叠60。换句话说，第二塔节50的底部部分56保持在第一塔节44的内部。随着第二塔节50提升在最终架设位置，完成两个搭接焊缝。第一搭接焊缝沿着第一塔节44的顶部部分58完成，从而将顶部部分58结合至第二塔节50的外部。第二搭接焊缝沿着第二塔节50的底部部分56完成，从而将底部部分56结合至第一塔节44的内部。
[0033]图2C示出了组装并固定至第二塔节50的第三塔节60。如上文类似地讨论，第三塔节60在方向52上从第一塔节44和第二塔节50内提升。第二塔节50和第三塔节60的截头圆锥形中空形状使第三塔节60的底部部分62能够重叠第二塔节50的顶部部分64以产生重叠66。以上文所讨论的方式，完成两个搭接焊缝以固定第二塔节50和第三塔节60。将理解，对于风塔12的所有塔节40而言，上文所描述的风塔12架设过程是重复的。下文的讨论描述了一种提升设备，该提升设备可用于完成该架设过程而无需大型外部提升系统，诸如起重机。
[0034]图3示出了开始风塔12架设过程之前的塔节40的嵌套布置。如上文所提及，在架设过程之前，将塔节40放置于地平面处的基础46上。更具体地，将塔节40 “嵌套”于彼此内部。换句话说，将每个塔节40放置于下一个最小的塔节40的外部。在所示的实施例中，这些塔节具有侧部68，侧部68具有圆形横截面。然而，在其它实施例中，塔节40的侧部68可具有多边形、圆形、椭圆形、波纹或槽纹的横截面，如下文关于图11至图13更详细地描述。
[0035]图4为风塔12的提升设备70的一个实施例的示意图，示出了提升设备70的提升罩72和辅助提升系统74。为了稳定提升设备70和被提升的塔节40，提升设备70包括提升罩72。具体地，在开始架设过程之前将提升罩72放置于嵌套塔节40的顶部上。可替代地，在某些实施例中，前几个塔节40可利用常规起重机来提升并固定(例如，焊接)。在该实施例中，可将提升罩72在使用提升设备70之前放置于最近已提升的塔节40的顶部上。在架设过程的过程中，提升罩72联接至当前被提升的塔节40。另外，将容纳发电机20和风力涡轮14的其它部件的机舱18放置于提升罩72的顶部上并附接至提升罩72。以这种方式，随着提升设备70提升每个塔节40，该提升设备还提高提升罩72和风力涡轮14的机舱18。
[0036]将每个待提升的塔节40首先在风塔12的基座处从基础46上的其搁置位置提高。具体地，辅助提升系统74包括提升机76，提升机76用线缆78提高塔节40。例如，提升机76可为电动或液压绞盘。将待提升的塔节40在方向80上提高，直至塔节40抵靠提升罩72的底部。一旦塔节40已被向上提高至提升罩72，则利用吊耳和销钉将塔节40联接至提升罩72。在提升和焊接顺序期间，将塔节40保持在抵靠提升罩72的该位置。如下文详细地讨论，一旦待提升的塔节40通过辅助提升系统74来提高并联接至提升罩72，则主要提升系统用于提升塔节40、提升罩72和机舱18。
[0037]虽然通过主要提升系统将塔节40提升到位，但是塔节40可能经受由于风和其它负载而引起的不期望移动。为帮助减少塔节40在提升和焊接顺序过程中的不期望横向移动，提升罩72包括导向臂82，导向臂82沿着已架设并焊接的风塔12的一部分向下延伸。例如，在某些实施例中，提升罩72可包括多个结构构件，诸如工字梁，这些结构构件从塔节40的一侧延伸至塔节40的相对侧，其中这些结构构件的每一端联接至相应导向臂82。同样地，因为将导向臂82位于塔节40的相对侧上，所以它们通常彼此相反地牵引并在相对侧之间保持均匀受力。可使用任何偶数个的相对导向臂82。例如，在某些实施例中，可使用六个或十二个相对导向臂82。一般来讲，导向臂82的数量可取决于被架设的塔12的具体构造。
[0038]导向臂82抵靠风塔12的架设和焊接部分搁置，从而防止导向臂82、提升罩72和联接至提升罩72的塔节40的水平运动。另外，每个导向臂82包括导向机构84，导向机构84提供了导向臂82和提升罩72相对于风塔12的焊接部分的相对垂直运动。例如，导向机构84可包括轮86 (如图所示)、轨道机构，或构造为允许导向臂82相对于风塔12架设部分的垂直运动的其它机构。
[0039]图5为风塔12的提升设备70的一个实施例的示意图，示出了提升设备70的提升罩72和主要提升系统88。在所示的实施例中，主要提升系统88包括线缆提升系统90。如下文详细地讨论，线缆提升系统90操作用于在方向92上向上推动提升罩72，从而将机舱18提升于提升罩72和塔节40的顶部上，塔节40保持为抵靠着提升罩72的底部。在所示的实施例中，将已通过辅助提升系统74提升的塔节94通过吊耳96和螺栓98联接至提升罩72的底部。线缆提升系统90继续使提升罩72、机舱18和塔节94提升，直至塔节94的底部部分100的外部向上抵靠着先前已架设的塔节40的顶部部分102的内部。一旦塔节94就位，则将塔节94的底部部分100和先前已架设的塔节40的顶部部分102利用双搭接结合部焊接在一起。
[0040]线缆提升系统90包括提升杆件104。在某些实施例中，提升杆件104可约为塔节40的长度的两倍长。例如，提升杆件104的长度可为约60、70、80、90、100英尺或更大。由于提升杆件104的长度大于单个塔节40的长度，可将第一单个塔节40或前几个塔节40通过常规起重机或其它外部提升设备提升并保持在用于焊接的地方，如上文所讨论。类似地，尽管所示的实施例未示出联接至桨毂22的转子16的叶片24，但是还可用常规起重机或其它外部提升设备将叶片24提高并附接至桨毂22。例如，在某些实施例中，在已将2、3、4或5个塔节40提升并焊接到位之后，可将叶片24提高并附接至桨毂22。
[0041]一旦将塔节94联接至提升罩72，则将线缆106联接至位于先前已架设的塔节40的底部的提升吊耳108。然后将线缆106被向下引导至提升杆件104的底部处的下滑轮110。将线缆106向上路由至提升杆件104的顶部处的上滑轮112并然后连接至提升机114。在所示的实施例中，将提升机114设置于提升罩72的臂82的外部上。在其它实施例中，可将提升机114定位于臂82的内部上或提升罩72的另一部分上。例如，提升机114可为电动或液压绞盘。此外，线缆提升系统90可包括3至20个提升机114，其中将每个提升机114连接至相应的线缆106。一旦将线缆106连接至提升机114，则线缆106通过提升机114牵引(即，卷绕)直至紧绷，此时提升杆件104、提升罩72、机舱18和塔节94由线缆106支撑。以这种方式，提升机114和线缆106在方向92上提高了提升杆件104、提升罩72、机舱18和塔节94。
[0042]提升设备70还包括控制系统116，控制系统116联接至提升机114并联接至调平传感器118。如图所示，调平传感器118联接至提升罩72。某些实施例可包括多个调平传感器118。调平传感器118用于监测提升罩72的角度。更具体地，调平传感器118监测提升罩72是否为水平的或倾斜的。利用调平传感器118的反馈，控制系统116协调拖拉提升机114来提升塔节94和机舱18的速率。具体地，控制系统116操作提升机114以卷绕线缆106来使提升杆件104提升，从而提高机舱18和塔节94。将理解，机舱18内发电机20的重量和位置可造成提升罩72上重量分布不均匀。因此，一些提升机114可能需要具有比其它提升机114更大的提升能力，取决于相应提升机114相对于发电机20的位置。另外，随着提升机114卷绕线缆106，重量分布不均匀可造成某些提升机114比其它提升机114更快地卷绕线缆。调平传感器118检测提升罩72的不均匀提高并将不均匀度通信至控制系统116。作为响应，控制系统116将控制信号发送至一些或所有提升机114以相应地调整每个提升机114的操作。例如，控制系统116可停止一些提升机114的操作同时继续其它提升机114的操作(根据需要)以将提升罩72带回水平方向。
[0043]如上文所提及，提升杆件104可具有塔节40的约两倍的长度。将理解，随着提升机114卷绕线缆106，每个线缆106所形成的角度120将增加，线缆106围绕着下滑轮110从提升吊耳108向上延伸至上滑轮112。然而,角度120可通过增加提升杆件104的长度而减小。例如，在用提升杆件104的提升过程中，角度120可增加不超过15、20、25或30度，提升杆件104具有塔节94的约两倍的长度。因此，随着提升机114卷绕线缆106，通过线缆106在水平方向上施加至提升吊耳108的力可减小。
[0044]图6为塔节40的内表面122的局部剖视图，示出了塔节40的提升吊耳108。如上文所提及，用于使提升杆件104、提升罩72和单独塔节40提升的线缆106被连接至提升吊耳108。每个提升吊耳108大体上从塔节40的内表面122垂直地延伸并具有孔124，相应线缆106插入穿过孔124并固定至提升吊耳108。在某些实施例中，提升吊耳108可由钢制成并可焊接至塔节40的内表面122。将理解，每个塔节40可具有至少与线缆提升系统90所使用的线缆106 —样多的提升吊耳108。
[0045]图7为上塔节128和下塔节130的沿着图5中的7_7线截取的局部剖面侧视图，示出了接合上塔节128 (即，被提升的塔节40)和下塔节130(即，先前已架设的塔节40)的两个搭接焊缝132。一旦主要提升系统88 (例如，线缆提升系统90)已提高上塔节128以使得上塔节128的底部部分已接触下塔节130的顶部部分，则两个塔节128和130用两个搭接焊缝132来结合。具体地，内搭接焊缝134和外搭接焊缝136形成于两个塔节128和130之间。在某些实施例中，首先完成外搭接焊缝136，其次完成内搭接焊缝134。如图所示，内搭接焊缝134沿着上塔节128的底部边缘138完成并结合至下塔节130的内表面140。类似地，外搭接焊缝136沿着下塔节130的顶部边缘142完成并结合至上塔节128的外表面143。将理解，内搭接焊缝134和外搭接焊缝136分别沿着上塔节128的底部边缘138和下塔节130的顶部边缘142的整个圆周完成。
[0046]图8为具有截头圆锥形中空塔节40的已完成风塔12的示意图。一旦每个塔节40已通过提升设备70提升，则将支撑机舱18的提升罩72焊接至顶部塔节40，如箭头144所指示。另外，提升罩72的导向臂82与提升罩72分离并向下降低至风塔12的基座。类似地，提升杆件104降低至风塔12的底座。随着风塔12完全架设并且机舱18就位于风塔12的顶部，风塔12可准备进行操作。
[0047]图9为风塔12的提升设备70的一个实施例的示意图，其中主要提升系统88包括齿条和小齿轮提升系统146。在所示的实施例中，待提升的塔节40通过辅助提升系统74以上文所描述的方式来提高并固定至提升罩72的底部。此后，联接至提升罩72的提升杆件(即，刚性构件)148向外旋转并联接至机动式小齿轮驱动器150，小齿轮驱动器150在具有齿轮齿154的导轨152上运行。在操作中，小齿轮驱动器150接合导轨152上的齿轮齿154并向上驱动刚性构件148，从而提升了提升罩72、机舱18和塔节40。正如上文所讨论的提升设备70的其它实施例，齿条和小齿轮系统146也可包括控制系统116和调平传感器118。将理解，利用调平传感器118的反馈，控制系统116可协调小齿轮驱动器150在导轨152上的向上运动的速率，以维持提升罩72、机舱18和待提升的塔节40的均匀提升速率。
[0048]图10为风塔12的提升设备70的一个实施例的示意图，其中主要提升系统88包括漂浮提升系统156。漂浮提升系统156包括联接至提升罩72和漂浮装置160的提升杆件158。例如，漂浮装置160可为填充有空气的封闭容器。可替代地，漂浮装置160可为高于罐162的开放容器。漂浮装置160部分地环绕罐162且设置于罐162内，罐162具有开放顶部164。罐162由线缆166支撑，线缆166联接至罐162的底部和先前已架设的塔节40的提升吊耳108。
[0049]在操作中，待提升的塔节40通过辅助提升系统74以上文所描述的方式来提高并固定至提升罩72的底部。当将水或其它合适液体通过泵送入罐162中时，漂浮提升系统156提升了提升罩72、机舱18和塔节40。水或液体对漂浮装置160产生向上浮力，该浮力向上推动提升杆件158、提升罩72、机舱18和塔节40。为了维持提升罩72的均匀提升速率，将线缆168联接至提升罩72并降低至塔基础46，线缆168在塔基础46附接至提升机170，提升机170固定至塔基础46。更具体地，随着将水通过泵送入罐162中并且漂浮装置160的向上浮力向上推动提升杆件158和提升罩72，维持线缆168的平衡张力以使得提升罩72不会倾斜，从而为机舱18提供了水平平台。在某些实施例中，漂浮提升系统156可包括控制系统116和调平传感器118。将理解，利用调平传感器118的反馈，控制系统116可控制提升机170的操作以维持线缆168之间的平衡张力。
[0050]一旦提升附接至提升罩72的塔节40并且提升到位以进行焊接，可停止将水通过泵送入罐162中和/或提升机170可将线缆168保持到位，从而将提升罩72和塔节40保持到位。由于提升罩72和塔节40到位，以上文所描述的方式用两个搭接焊缝126将塔节40焊接至先前已架设的塔节40。在将塔节40焊接到位之后，可将待提升的下一个塔节40利用辅助提升系统74提高至提升罩72。另外，漂浮装置160的阀172可打开并且罐162可提高。具体地，可将线缆166联接至先前已架设的塔节(B卩，刚刚已焊接到位的塔节)的提升吊耳108。随着罐162升高，罐162内的水将通过阀172进入漂浮装置160，从而造成漂浮装置160下沉至罐162的底部。此后，将阀172关闭并且漂浮装置160内的泵174可将水泵出漂浮装置160并进入罐162，如箭头176所指示。随着将水泵出漂浮装置160并进入罐162，如上文所描述，排出的水将对漂浮装置160才产生向上浮力，从而向上推动提升杆件158、提升罩72、机舱18和塔节40。
[0051]如上文所讨论，本发明的实施例包括风塔12的提升设备70。具体地，提升设备70用于通过从其它已组装塔节40内提高截头圆锥形中空塔节40来架设风塔12。以这种方式，可架设风塔12而无需使用外部提升设备，诸如常规起重机。这能够建造更大更高的风塔12，因为风塔12的架设不受限于用于架设风塔12的起重机的可用性或高度。例如，利用提升设备70，可建造并架设风塔12以站立约400、500、600、700、800、900英尺高或更高。因此，将位于风塔12的顶部的风力涡轮14放置于更高的高程，风速和风一致性两者在该高程可为更高的，从而使风能系统10能够产生更多的电能。
[0052]如上文所描述，塔节40的侧部68可具有圆形、椭圆形、多边形、波纹或槽纹横截面，该横截面有利于现场组装，以及为塔节40提供了额外强度。图13示出了多边形的多侧横截面，具有多达20个侧部的多边形可导致近似圆形的横截面，但是可以单独弯曲件来建造。在其它实施例中，侧部的数量可为3至30个或更多。
[0053]图11至图12示出了具有波纹或槽纹侧部68的塔节40。如图1lA和图1lB中所示，侧部68包括多个包括相对尖锐过渡的交替凸部和凹部。不同于多边形形状，弯曲件不是都在一个方向上。如图12A和图12B中所示，侧部68包括多个包括相对平滑过渡的交替凸部和凹部。将理解，关于图11至图12，当将相邻塔节40组装在一起时，在将相邻塔节40焊接在一起之前，邻接侧部68的交替凸部和凹部将对齐。应当理解，图11至图12中示出的波纹或槽纹侧部68仅为可能使用的示例性类型的塔节侧部68。可使用具有不同横截面的其它类型的塔节侧部68，诸如上文所提及的多边形、圆形或椭圆形横截面。
[0054]虽然本文已示出和描述了本发明的仅某些特征，但是本领域的技术人员将想到多种修改和变更。因此，应当理解，所附的权利要求旨在覆盖属于本发明的真正精神范围内的所有此类修改和变更。
【权利要求】
1.一种塔提升系统，所述塔提升系统包括: 主要提升系统，所述主要提升系统包括: 提升罩，所述提升罩构造为支撑待提升的塔节，所述提升罩具有第一多个的提升机；和 联接至所述提升罩的提升杆件，所述提升杆件具有提升机构，所述提升机构构造为提升所述提升罩、所述提升杆件和从先前已提升的塔节内待提升的所述塔节；以及 辅助提升系统，所述辅助提升系统包括第二多个的提升机，所述提升机构造为将所述待提升的塔节从塔基础提高至所述提升罩。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述提升罩构造为支撑具有风塔系统的风力涡轮转子和风力涡轮发电机的机舱，并且其中所述主要提升系统构造为提升所述提升罩，其中所述机舱在所述提升罩上。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述提升机构包括多个滑轮和线缆，其中所述多个线缆中的每一个的第一端用于联接至所述先前已提升的塔节的提升吊耳，并且所述多个线缆中的每一个的第二端构造为联接至所述第一多个的提升机的相应提升机。
4.根据权利要求1所述的系统，所述系统包括用于监测并调整所述提升罩的角度的调平系统。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述调平系统包括调平传感器和控制系统，所述调平传感器设置于所述提升罩上，所述控制系统联接至所述调平传感器并联接至所述第一多个的提升机，其中所述控制系统构造为基于来自所述调平传感器的数据而调整所述第一多个的提升机的操作。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述提升罩包括从所述提升罩向下延伸的导向臂，所述导向臂构造为接触先前已提升的塔节并随着所述提升罩通过所述主要提升系统来提升而减少所述提升罩的横向移动。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述提升杆件为所述待提升的塔节的至少两倍的高度。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述提升机构包括漂浮系统，所述漂浮系统具有设置于相对于所述提升罩的所述提升杆件的一端上的漂浮装置，所述漂浮装置设置于用于保持液体的灌内。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述提升机构包括齿条和小齿轮系统，所述齿条和小齿轮系统具有联接至所述提升杆件的小齿轮驱动器，所述小齿轮驱动器用于接合导轨的齿轮齿，所述导轨沿着所述先前已提升的塔节设置。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二多个的提升机的至少一个为所述第一多个的提升机的一部分。
11.一种塔提升系统，所述塔提升系统包括: 辅助提升系统，所述辅助提升系统构造为将多节塔的塔节提高至提升位置；和 主要提升系统，所述主要提升系统构造为将所述塔节和所述辅助提升系统和所述主要提升系统提高至组装位置。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述辅助提升系统包括第一提升机和底座，所述第一提升机构造为将所述塔节从塔基础提高至所述提升位置，所述底座构造为将所述塔节固定于所述提升位置。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述主要提升系统包括提升杆件和多个线缆，其中所述提升杆件构造为随着通过第二提升机卷绕所述多个线缆而提升所述塔节。
14.根据权利要求11所述的系统，其中所述主要提升系统用于支撑并提升所述塔的机舱，其中所述机舱包括风力涡轮转子、风力涡轮发电机，或两者。
15.根据权利要求11所述的系统，所述系统包括联接至控制系统的调平传感器，其中所述控制系统构造为基于所述调平传感器的反馈而调节所述主要提升系统的操作。
16.一种架设塔的方法，所述方法包括: 将截头圆锥形塔节彼此嵌套并嵌套于截头圆锥形塔基座内； 将所述截头圆锥形塔基座固定至塔基础； 以提升设备从所述截头圆锥形塔基座内提升每个截头圆锥形塔节；和将每个截头圆锥形塔节固定至所述截头圆锥形塔基座或固定至先前已提升的截头圆锥形塔节。
17.根据权利要求16所述的方法，所述方法包括将具有风力涡轮的机舱固定至所述提升设备。
18.根据权利要求16所述的方法，所述方法包括以调平传感器监测所述提升设备的角度，和基于所述调平传感器的反馈以控制系统调整所述提升设备的所述角度，所述控制系统联接至所述调平传感器和所述提升设备。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述提升设备包括辅助提升系统和主要提升系统，所述辅助提升系统构造为将每个塔节提高至提升位置，所述主要提升系统构造为将每个塔节和所述提升设备提高至组装位置。
20.根据权利要求16所述的方法，其中每个截头圆锥形塔节的横截面具有多边形、圆形、椭圆形、波纹或槽纹形状，所述每个截头圆锥形塔节的横截面在一个平面中平行于每个截头圆锥形塔节的基座。
【文档编号】F03D11/04GK104136773SQ201380011160
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年1月17日 优先权日:2012年1月20日
【发明者】杰拉德·爱德华·琼斯, 瓦莱丽·莉莎·罗迪斯 申请人:伊利诺斯工具制品有限公司