風輪機用的基座的製作方法

2023-05-27 11:41:26 1

本發明涉及風輪機用的基座以及鋪設風輪機用的基座的方法。

背景技術：

當鋪設風輪機用的基座時，常澆鑄加強混凝土元件，並隨後風輪機塔架定位在混凝土元件上並固定至此。將塔架固定至混凝土元件的簡單方式是將基本垂直的錨定杆錨定在混凝土元件中，並且將這些錨定杆附接至凸緣，凸緣附接至塔架壁。

由於塔架結構的重量，錨定杆與混凝土元件將在承載塔架的點處遭受大的壓力。雖然在定位風輪機塔架之前基座被調平，但是錨定杆遭受來自塔架的大的壓力。

通常，在起重機支撐塔架的同時最後調平塔架結構。在調平塔架結構後，添加附加澆鑄層(有時稱作水泥漿)以填充混凝土元件與調平的凸緣之間的間隙。此外，水泥漿可以固定調平的位置。在附加澆鑄層變硬時，起重機將塔架結構保持在正確位置。

由於風輪機的尺寸日益增大，支撐起重機的尺寸也日益增大，這進一步增大了相關成本以及時間消耗。

技術實現要素：

本發明的實施方式的目的是提供風輪機用的改進的基座以及鋪設基座的改進方法。

本發明的實施方式的另一目的是提供減少對支撐起重機的需求的基座以及鋪設基座的方法。

本發明的實施方式的另一目的是提供基座以及減少相關時間消耗的鋪設基座的方法。

根據第一方面，本發明提供風輪機用的基座，該基座包括籠狀結構。該籠狀結構包括豎向偏置的上應力分布凸緣和下應力分布凸緣，所述上應力分布凸緣與所述下應力分布凸緣藉助多個張緊的錨定螺栓連接並且藉助若干間隔元件分離。因為應力分布凸緣藉助間隔元件分離並藉助張緊的錨定螺栓連接，所以籠狀結構的形狀被固定，在本文中這意味著例如當籠狀結構嵌在混凝土中時形狀不變。

上應力分布凸緣可以用作承載風輪機用的平臺並由於具有固定形狀的籠狀結構，在澆鑄混凝土並且籠狀結構嵌在混凝土中之前可以在用於風輪機的正確水平面上完全調平上平臺。因此，可以更快地完成所有調平工作而不必等待混泥土變硬。當完成調平時，添加混凝土並使之能夠凝固，最後，通過利用大型起重機架設風輪機並將風輪機放置在已經處於水平的基座上。可以快速移除起重機，並且不需要等待混凝土變硬。

本文中，「錨定螺栓」是指任一類型的杆形元件，例如，在相對兩端具有螺紋的元件或者沿其全長具有螺紋的杆。錨定螺栓通常可以具有帶螺紋的端部，並且螺帽可以用於抵靠應力分布環的表面張緊錨定螺栓。

本文中，「應力分布凸緣」是指分布來自錨定螺栓的應力的元件。上應力分布凸緣的上表面可以特別地形成平臺，風輪機的塔架結構可以坐落在該平臺上。上應力分布凸緣可以例如具有圓形形狀，例如實心圓盤形狀或者環形狀(即，具有開放的中央部的盤)。上應力分布凸緣與下應力分布凸緣可以相同，並且可以是分段的，這在本文中是指應力分布凸緣由若干獨立片段構成。在一個實施方式中，各個片段均結合至相鄰的片段以形成一個部件，並且在另一實施方式中，片段僅經由錨定螺栓以及上應力分布凸緣結合。

特別地，間隔元件可以呈繞至少第一組錨定螺栓放置並且在上應力分布凸緣與下應力分布凸緣之間延伸的管形元件的形式。以此方式，間隔元件可以防止混凝土汙染錨定螺栓，並且間隔元件不僅提供間隔，而且還便於在澆鑄混凝土之後張緊錨定螺栓。

應理解，基座可以包括附加的加強結構，例如呈鋼杆形式的加強結構，這些鋼杆垂直地並且/或者水平地繞籠狀結構定位以及/或者定位在籠狀結構下方。這些附加杆可以布置在不同的水平面上。一些杆還可以相對於垂直並且/或者水平布置的杆以一角度布置。

風輪機包括塔架結構，該塔架結構可以包括通常錐形化的圓塔架分段，這些塔架分段上下疊置地安裝。每個塔架分段可以由這樣的鋼板形成，該鋼板軋製成形並且通過焊接相對的自由端部而裝配從而構成閉合環。每個分段可以由裝配以形成塔架分段的若干板形成。也可以不利用塔架分段而製成塔架，例如，塔架可以由具有最終塔架高度的若干板裝配。

在塔架結構的底部，塔架通常形成基部凸緣，塔架藉助此基部凸緣連接至基座。

在一個實施方式中，錨定螺栓成對並排隔開，從而形成繞混凝土元件的中央的兩個環，錨定杆的內環的直徑稍小於錨定杆的外環的直徑。在此實施方式中，應力分布凸緣同樣可以包括繞該中央隔開的兩組通孔。

另一實施方式包括四組並排隔開的錨定螺栓，從而形成繞基座的中央的四個環，應力分布凸緣同樣可以包括繞中央隔開的若干通孔，這些通孔的數量與錨定螺栓的數量相等。另選的是，可以應用另一數量的錨定螺栓，從而允許錨定螺栓與應力分布凸緣的另一構造。在簡單的實施方式中，錨定螺栓可以僅形成一個環。

錨定螺栓可以具有表面處理，該表面處理允許基本在不具有影響混凝土的摩擦力的情況下張緊錨定螺栓。表面處理可以呈塗層或者套管的形式。就一個實施例而言，錨定螺栓可以覆蓋有例如塑料的中空管，纏繞塑料膠帶或者塗覆有適當的潤滑油，從而允許錨定螺栓在基本上不與混凝土相互作用的張緊力的作用下伸展。

為了將塔架壁固定至基座，錨定螺栓可以延伸穿過位於基部凸緣中的孔。

錨定螺栓與間隔元件的至少一部分可以嵌在第一混凝土元件中。從而籠狀結構形成第一混凝土元件的強化。

籠狀結構的固定形狀使得能夠在澆鑄混凝土之前調平上應力分布凸緣。應理解，第一混凝土元件可以是基座的唯一的混凝土元件。然而，本發明可以包括例如為了將塔架結構的下部分嵌在混凝土的本體中或者為了進一步調平的目的而澆鑄附加混凝土元件的步驟。第一混凝土元件以及另外的混凝土元件可以由相同類型的混凝土或者不同類型的混凝土製成。

下應力分布凸緣可以特別地完全嵌在第一混凝土元件中。

可以在兩個或者多個步驟中執行調平操作，例如，在布置附加的加強結構之前的第一調平步驟以及當布置附加的加強結構時的隨後的第二調平步驟。因此，調平操作的第二步驟可以是為了調平籠狀結構的精細調節。

錨定螺栓可以通過利用抵靠上應力分布凸緣的上表面張緊的第一螺帽而張緊。

基座還可以包括仿形夾具，該仿形夾具垂直布置在上應力分布凸緣上方並且具有多個孔，錨定螺栓延伸穿過這些孔。仿形夾具可以形成籠狀結構的垂直延伸部，並因此便於更精確地調平上應力分布凸緣。仿形夾具可以包括測量對準用的工具，例如呈水位表的形式等。

為了提供應力分布凸緣的上表面與仿形夾具的下表面之間的接觸，用於張緊錨定螺栓的前述第一螺帽可以被接納在位於仿形夾具的下表面中的凹陷中，並且仿形夾具的下表面可因此抵靠上應力分布凸緣的上表面布置。仿形夾具可以在澆鑄混凝土之前附接至籠狀結構，並且仿形夾具可因此便於調平籠狀結構並且特別便於調平上應力分布凸緣。一旦籠狀結構嵌在混凝土中，或者至少一旦混凝土變硬，就可以移除仿形夾具並且重新用於製作新的基座。

下應力分布凸緣的下表面可以布置在多個這樣的調平結構上，每個調平結構的高度均可獨立調節。以此方式，可以為了調平上應力分布凸緣而調平整個籠狀結構。調平結構可以嵌在混凝土中，例如嵌在第一混凝土元件中，或者嵌在模製第一混凝土元件之前模製的單獨的混凝土元件中。

調平結構可以包括至少兩個伸縮布置的頂杆以使得能夠調節下應力分布凸緣與可供布置調平結構的地面或間隙層之間的間隔。頂杆可以包括鎖定元件以便在調節至所需高度時鎖定頂杆。還可以設置基板以及頂板或者相似結構以便保護頂杆。

如上提及的，調平結構可以布置在從由混凝土、硬核以及相似材料組成的組選擇的材料的間隙層上以提供便於支撐調平結構並因此便於支撐籠狀結構的表面。

至少一個調平結構可以大體垂直地布置在間隔元件下方。在一個實施方式中，每個調平結構可以大體垂直地布置在相應的間隔元件下方。

在一個實施方式中，至少一個調平結構可以例如通過利用一個或者多個錨定螺栓(特別藉助布置在管狀間隔結構內的錨定螺栓)附接至籠狀結構。以此方式，籠狀結構由直接布置在間隔結構下方的調平結構承載，籠狀結構在所述間隔結構下方處的硬度高。調平結構與籠狀結構的附接便於在一個或者多個調平結構被偏移的低風險情況下籠狀結構的至少一部分嵌在混凝土中的這樣的處理。

在另選的實施方式中，調平結構包括多個楔子。調平結構可以包括兩個鋼楔，這兩個鋼楔上下疊置，使得從一個楔子的鈍端到尖端的方向與另一個楔子的鈍端到尖端的方向相反。這允許楔子相對於彼此滑動直到達到調平結構的所需高度。調平結構還可以包括可相互附接的鋼基部與鋼頂部，從而當調節至所需高度時能夠將楔子鎖定在一起。

由於風輪機的尺寸日益增大，上應力分布凸緣與下應力分布凸緣中的至少一者可以包括多個凸緣片段以便於將應力分布凸緣運輸至構建場所。上應力分布凸緣與下應力分布凸緣的片段的數量可以相同或者不同。

凸緣片段可以藉助諸如鳩尾榫之類的幾何鎖定結構相互固定，或者藉助配合到兩個相鄰的凸緣片段中相應形狀的開口中的單獨的鎖定構件相互固定。鎖定結構在兩個相鄰片段中的相應形狀無需相同。在另選的實施方式中，兩個相鄰凸緣片段藉助對接接頭結合而無需附加固定，從而兩個相鄰凸緣片段僅經由錨定螺栓以及上應力分布凸緣與下應力分布凸緣結合。

可以有利地確保，應力分布凸緣的每個凸緣片段與其他片段處於同一水平面。特別地，這樣的對準對於上應力分布凸緣可能是重要的，從而上表面變平並因而更好地適於承載塔架結構的基部凸緣。為了便於對準應力分布凸緣的片段，基座可以包括對準結構，該對準結構可以布置成與兩個相鄰凸緣片段的上表面與下表面同時接觸並因而用於按壓彼此處於同一水平面的相鄰凸緣片段。在一個實施方式中，對準結構可以包括具有螺栓頭與螺帽的螺栓或者具有兩個螺帽的螺栓。兩個螺帽或者螺栓頭與螺帽可以擠壓兩個相鄰凸緣分段的相對的上表面與下表面。為此目的，相鄰凸緣的相鄰邊緣可以形成用於這樣的螺栓的空間。

根據本發明的基座還可以包括垂直布置在上應力分布凸緣上方的支撐結構。特別地，支撐結構是可調節的以使得能夠進一步調平塔架結構的基部凸緣並因此用於進一步提高塔架結構的調平。支撐結構可以包括布置在上應力分布凸緣的上表面上的多個可單獨調節的元件。支撐結構可以固定至上應力分布凸緣。支撐結構可以與前述調平結構結合。

在第二方面中，本發明提供一種鋪設風輪機用的基座的方法，該方法包括步驟：

提供上應力分布凸緣以及下應力分布凸緣；

提供多個錨定螺栓以及若干間隔元件；

將上應力分布凸緣與下應力分布凸緣布置成上應力分布凸緣經由間隔元件被下應力分布凸緣承載；

使至少第一組錨定螺栓張緊以在上應力分布凸緣與下應力分布凸緣之間施加壓力從而防止上應力分布凸緣與下應力分布凸緣分離並且因而形成具有固定形狀的籠狀結構；並且

將錨定螺栓與間隔元件的至少一部分嵌在混凝土中。

應理解，技術人員會容易意識到，結合本發明的第一方面描述的任何特徵也可以與本發明的第二方面結合，反之亦然。

當鋪設根據本發明的第一方面的基座時，根據本發明的第二方面的方法是非常合適的。因此，上文關於基座闡明的論述可等同應用於相關的所述方法。

上應力分布凸緣與下應力分布凸緣可以設置有多個孔，並且錨定螺栓可以布置成穿過位於上應力分布凸緣與下應力分布凸緣中的孔。

間隔元件可以設置成管形形狀，並且第一組錨定螺栓布置在間隔元件內部。第一組錨定螺栓可以例如構成錨定螺栓的總量的10％至30％。

所述方法可以包括步驟：在將錨定螺栓與間隔元件的至少一部分嵌在混凝土中之前，通過使第一螺帽抵靠所述上應力分布凸緣的上表面張緊而張緊第一組錨定螺栓的至少部分錨定螺栓。

所述方法還可以包括調平步驟：抵靠所述上應力分布凸緣的上表面布置仿形夾具的下表面，並且穿過位於仿形夾具中的孔布置錨定螺栓，在將錨定螺栓與間隔元件的至少一部分嵌在混凝土中之前執行所述調平步驟。

可以通過利用在仿形夾具上操作的調平儀器而調平上應力分布凸緣與下應力分布凸緣。這樣的儀器可以固定至仿形夾具或者形成仿形夾具的一部分。

附圖說明

現在將參照附圖進一步描述本發明的實施方式，在附圖中：

圖1示出了籠狀結構與仿形夾具的一個實施方式；

圖2示出了如圖1處指示的剖面A-A；以及

圖3示出了調平結構的一個實施方式。

具體實施方式

應理解，儘管詳細描述與具體實施例表示本發明的實施方式，但是僅以示例的方式給出詳細描述與具體實施例，因為對於本技術領域中的那些技術人員而言，根據此詳細描述，本發明的實質與範圍內的多種變更以及變型會變得顯而易見。

圖1示出了風輪機用的基座的籠狀結構1與仿形夾具2。籠狀結構1包括上應力分布凸緣3與下應力分布凸緣4，上應力分布凸緣與下應力分布凸緣豎向偏置，並且藉助多個張緊的錨定螺栓5連接並藉助若干間隔元件6隔開。籠狀結構1的形狀藉助螺栓5的張緊以及間隔元件6的壓縮固定。

間隔元件6具有管形形狀並且繞第一組錨定螺栓5放置。未示出此第一組錨定螺栓5，因為間隔元件6布置成整個間隔元件圍繞著這些第一組錨定螺栓5。

在最後調平籠狀結構後，錨定螺栓5、間隔元件6以及下應力分布凸緣4將嵌在第一混凝土元件(未示出)中。

如圖2中所示，通過利用抵靠上應力分布凸緣3的上表面8張緊的第一螺帽7而張緊第一組錨定螺栓5中的一些錨定螺栓5』。

仿形夾具2布置在上應力分布凸緣3的豎向上方，並且具有多個孔9，錨定螺栓5延伸穿過孔9。仿形夾具2形成籠狀結構1的豎向延伸部，並因此便於更精確的調平上應力分布凸緣3。仿形夾具2包括測量對準用的水位標尺10。

此外，仿形夾具2包括四個吊耳11，這些吊耳構造成當籠狀結構被調平並且準備好接納仿形夾具時將仿形夾具2提升到籠狀結構1上。

用於張緊若干錨定螺栓5的螺帽7接納在位於仿形夾具的下表面13中的凹陷部分12中，仿形夾具的下表面抵靠上應力分布凸緣3的上表面8布置。

如圖3中所示，下應力分布凸緣4的下表面14布置在多個調平結構15上，各個調平結構15均具有可單獨調節的高度。在所示的實施方式中，調平結構15布置在間隙層16上，調平結構15包括一對伸縮布置的頂杆15a、15b以使得能夠調節下應力分布凸緣4與間隙層16之間的距離。上頂杆15a包括至少布置在內表面的下部上的螺紋，而下頂杆15b包括至少布置在外表面的上部上的螺紋以使得能夠調節距離。此外，調平結構附加地包括基板17，下頂杆15b布置在該基板上。

如圖1中所示，上應力分布凸緣2與下應力分布凸緣3包括多個凸緣片段。下凸緣片段3』藉助呈鳩尾榫形式的幾何鎖定結構18相互固定。未示出上凸緣片段的相應的鎖定結構。