风力涡轮机塔架设系统技术方案

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。

【技术实现步骤摘要】
风力涡轮机塔架设系统本申请是申请日为2013年1月17日、国际申请号为PCT/US2013/021887、国家申请号为201380011160.X、专利技术名称为“风力涡轮机塔架设系统”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请为于2012年1月20日提交的标题为“塔架设系统(TowerErectingSystem)”的美国临时申请No.61/589,170的非临时美国专利申请，该申请通过引用结合与此。
本专利技术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。
技术介绍
风能系统的塔存在有几种形式。一般而言，风塔包括具有风力涡轮机(windturbine)的塔结构，该风力涡轮机附接至该塔结构的顶部。因此，随着风塔高度增加，风力涡轮机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，风力涡轮机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涡轮机的实际高程。
技术实现思路
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(secondaryliftingsystem)。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。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。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。附图说明当参考附图阅读下文的详细说明时，本专利技术的这些和其它特征、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，其中图1为风能系统的图解图示；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；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；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；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；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；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；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；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；图8为具有截头圆锥形塔节的完整风塔的示意图；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；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；图11A为具有波纹或槽纹横截面的塔节的一个实施例的剖视图；图11B为具有波纹或槽纹横截面的塔节的一个实施例的透视图；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；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；图13为具有多边形横截面的塔节的一个实施例的剖视图。具体实施方式本专利技术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机或其它重型部件。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。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(emergesoutof)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。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支撑风力涡轮机14，风力涡轮机14用于将风能转换成电能。在所示的实施例中，风力涡轮机14为水平轴线风力涡轮机，但在其它实施例中，风力涡轮机14可为垂直轴线风力涡轮机。风力涡轮机14包括联接至吊舱(nacelle)18的转子16，吊舱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还联接至吊舱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，风力涡轮机14可包括其它部件，诸如直接驱动器或多个发电机20。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。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种塔提升系统，所述塔提升系统包括：提升罩；主要提升系统，所述主要提升系统包括提升杆件；以及辅助提升系统，所述辅助提升系统包括联接至所述提升罩的多个提升机，其中，所述辅助提升系统被配置为在所述主要提升系统将多节塔的第一塔节、所述辅助提升系统和所述主要提升系统提升至第二位置之前，将所述第一塔节提升至第一位置，其中所述主要提升系统被设置为至少部分地在所述第一塔节的内部容积内，其中所述第一塔节的所述内部容积由所述第一塔节的壁限定，并且其中当所述第一塔节在所述第二位置时，所述第一塔节被固定至所述多节塔的第二塔节。

【技术特征摘要】
2012.01.20 US 61/589,170;2012.12.19 US 13/720,5351.一种塔提升系统，所述塔提升系统包括：提升罩；主要提升系统，所述主要提升系统包括提升杆件；以及辅助提升系统，所述辅助提升系统包括联接至所述提升罩的多个提升机，其中，所述辅助提升系统被配置为在所述主要提升系统将多节塔的第一塔节、所述辅助提升系统和所述主要提升系统提升至第二位置之前，将所述第一塔节提升至第一位置，其中所述主要提升系统被设置为至少部分地在所述第一塔节的内部容积内，其中所述第一塔节的所述内部容积由所述第一塔节的壁限定，并且其中当所述第一塔节在所述第二位置时，所述第一塔节被固定至所述多节塔的第二塔节。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述辅助提升系统的所述多个提升机被配置为将所述第一塔节...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰拉德·爱德华·琼斯，瓦莱丽·莉莎·罗迪斯，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US