用于连接相邻塔架区段的法兰辅助物制造技术

本发明专利技术描述了一种用于连接相邻塔架区段的法兰辅助物，其中，每个塔架区段包括塔架区段外壳、塔架区段法兰以及塔架区段外壳和塔架区段法兰之间的圆角过渡部；其中，法兰辅助物包括扩展部，扩展部被形成为补充圆角过渡部，使得法兰辅助物延伸到塔架区段的过渡区中。本发明专利技术还描述了一种用于连接相邻塔架区段的塔架区段连接装置，每个塔架区段包括塔架区段外壳、塔架区段法兰以及外壳和法兰之间的过渡区上的圆角过渡部，其中，所述塔架区段连接装置包括至少一个法兰辅助物和用以将法兰和法兰辅助物连接在一起的许多紧固件。本发明专利技术还描述了一种包括多个塔架区段的塔架，多个塔架区段中的至少两个相邻塔架区段与一个或多个此类法兰辅助物相连。

【技术实现步骤摘要】
用于连接相邻塔架区段的法兰辅助物
本专利技术描述了一种用于连接相邻塔架区段的法兰辅助物、塔架区段连接装置以及ο
技术介绍
诸如风力涡轮机的高层结构的塔架能够容易地达到115 m的高度。此类塔架通常由许多预制塔架区段构成，所述预制塔架区段被运输到岸上或离岸风力涡轮机地点并在那里组装。塔架区段包括本质上圆筒形的“外壳”，其朝着顶部略微逐渐缩减。塔架区段一般由钢制成，并且可具有10-30 m或更长的长度，对于其而言，典型的直径可能在2.0 m和7.0m之间。理想地，塔架区段将通过其外壳壁被竖直地连接，使得任何加载力将被从一个外壳直接传递至下一个外壳。然而，这不是切实可行的，并且通常用成对的法兰来连接塔架区段。通常，法兰被焊接到塔架区段的上端和下端，这取决于塔架区段在塔架中的位置。通常通过用螺栓插入穿过法兰中的匹配的成对孔或通孔，一个塔架区段的下法兰被连接到下面的塔架区段的上法兰。为了使此类法兰连接中的应力最小化，法兰被形成为与外壳基本成直角。孔通常在“螺栓圆”中绕着每个法兰的圆周均匀地间隔开。为了塔架区段之间的最佳载荷传递，螺栓圆直径(BCD)应尽可能接近于塔架区段直径。可以从制造地 点将塔架区段水平地运输到风力涡轮机地点。在运输期间出现的问题是塔架区段的重量促使外壳和法兰变形，并且它们的理想圆形截面可能会变成椭圆形，使得无法将该塔架区段彼此连接。为此，可将厚的稳健的法兰附接到塔架区段以便确保塔架区段在运输期间保持其形状。然而，此类厚的且刚性的法兰显著地增加制造成本，特别是由于风力涡轮机塔架变得越来越大，并且还与塔架组装期间的问题相关联。例如，难以修正由于法兰的固有刚性而引起的孔的任何不对准。此外，如果较厚的法兰在运输期间以任何方式变形，则不能矫正此类变形，并且整个塔架区段必须报废。使用较少材料的较薄或“软”的法兰能够显著地降低塔架的制造成本。在运输期间可以某种适当的方式来支撑此类“薄”或“软”法兰以避免外壳和法兰变形。然而，与使用厚法兰的法兰连接相比，使用这些薄或“软”法兰的塔架区段之间的法兰连接不那么可靠。为了改善“软”法兰的结构强度，在突出的水平法兰和竖直外壳之间的过渡区域中使用额外的材料。由于该额外的材料在从水平法兰到竖直外壳的平滑过渡中呈现为弯曲表面，所以可将其称为“圆角过渡部”。虽然圆角过渡部能够改善法兰的强度，从而使得可以减小塔架区段直径并从而降低运输成本，但其也与许多缺点相关联。垫圈或螺母要求与螺栓成直角的平的接触表面，使得必须将用于螺栓的通孔或孔布置在离此类圆角过渡部相当大的距离处。圆角过渡部的区域基本是其中不可放置螺栓的“禁止”过渡区，使得螺栓圆直径受到形成具有此类圆角过渡部的法兰的需要的约束。然而，塔架区段之间的法兰连接的稳定性随着螺栓和外壳之间的距离增加而减小。在解决此问题的一个方法中，通过使用附加的扁平环形段来加强薄法兰连接，扁平环形段被使用螺栓紧固到下法兰，以便通过减小下法兰的偏转量来减少焊接区中的应力。为了有效，此类扁平环形段必须是相对厚且宽的。此外，它们的有效性受到必须将其放置在法兰和外壳之间的圆角过渡部外面的限制。结果，外壳仍可在焊接区域中遭受损坏。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是提供一种塔架区段之间的改善的法兰连接，其克服了上述问题。通过权利要求1的用于连接相邻塔架区段的法兰辅助物，通过权利要求10的塔架区段连接装置以及通过权利要求13的塔架来实现此目的。根据本专利技术，实现了一种用于连接相邻塔架区段的法兰辅助物，所述塔架区段每个包括塔架区段外壳、塔架区段法兰以及塔架区段外壳和塔架区段法兰之间的显著的圆角过渡部。根据本专利技术的法兰辅助物包括扩展部，扩展部被形成为补偿圆角过渡部，使得法兰辅助物延伸到塔架区段的过渡区中。短语“被形成为补充圆角过渡部”应被理解为指的是法兰辅助物扩展部被形成为以某种方式适应圆角过渡部，并且以某种方式与圆角过渡部进行物理接触。换言之，法兰扩展部材料能够延伸到禁止的“过渡区”中，禁止的“过渡区”在圆角过渡部的深度上延伸，并且必须被已知的加强装置的扁平环形段避开。在本专利技术的背景下，应将术语“圆角过渡部”理解为两个基本垂直的法兰和外壳壁之间的弯曲过渡部，其所具有的曲率由一个或多个半径限定。根据本专利技术的法兰辅助物的优点是允许将任何法兰紧固件(例如螺栓、垫圈和螺母)布置成更接近于外壳壁，从而增加法兰在使载荷应力远离焊缝区偏转时的有效性。此夕卜，由于该扩展部适应圆角过渡部，所以可以有较大的圆角过渡部，导致能够减小作用在法兰和/或焊接区上的应力。法兰通常可由高品质钢制成，诸如根据制造标准EN 10025-3的S355NL，其是在具有较少杂质的情况下生产的并且因此更加昂贵。用较少材料制成的“较薄”法兰制造起来更加便宜，并且在塔架组装期间呈现出较少的问题。法兰辅助物不需要由此类高品质钢制成。替代地，能够使用低等级材料，诸如根据制造标准EN 10025-2的S355J2和S355K2，其明显更便宜。法兰的材料厚度的减小与法兰辅助物的较便宜的材料品质一起降低了塔架的总成本。在本专利技术的背景下，应将“薄”法兰理解为这样的法兰，其厚度不以显著的量超过塔架区段外壳的厚度。“薄”法兰的厚度可以与外壳的厚度基本相同，并且通常不比外壳更薄。根据本专利技术，实现了一种用于连接相邻塔架区段的塔架区段连接装置，其中，每个塔架区段包括塔架区段外壳、塔架区段法兰以及该塔架区段的外壳和法兰之间的过渡区上的圆角过渡部。根本专利技术的塔架区段连接装置包括:至少一个法兰辅助物，该至少一个法兰辅助物包括扩展部，扩展部被形成为补充圆角过渡部，使得法兰辅助物延伸到该塔架区段的过渡区中；以及许多紧固件，所述紧固件安装在形成于法兰和法兰辅助物中的相应孔中，以将法兰和法兰辅助物连接在一起。根据本专利技术的塔架区段连接装置的优点是其制作起来相对直接且简单，同时确保了从圆角过渡部到法兰辅助物的有利的应力吸收或载荷传递。因此，能够延长塔架的寿命，因为显著地降低了塔架区段发生疲劳损坏的可能性，特别是在焊接区域中。根据本专利技术，一种塔架包括多个塔架区段，多个塔架区段中的至少两个相邻塔架区段与根据本专利技术的一个或多个法兰辅助物相连。根据本专利技术的塔架的优点是能够将每个法兰的圆角过渡部制造得相当大，因为法兰辅助物能够其作用以使任何有害加载力偏转远离法兰/外壳连接，即远离焊接区，使得在有利地降低塔架制造成本的同时有利地改善塔架的结构稳定性。如以下描述中所揭示的，本专利技术的特别有利的实施例和特征由从属权利要求给出。可以适当地将不同权利要求种类的特征组合以给出本文中未描述的其他实施例。下面，在不以任何方式限制本专利技术的情况下，可以假设塔架是风力涡轮机塔架，并且塔架区段由钢预制而成。此外，可以假设塔架区段包括具有基本圆形截面的外壳。在风力涡轮机的操作期间，塔架可能在一定程度上振荡或摇摆。塔架区段之间的结合部必须能够承受加载应力，并且使这些应力从外壳和法兰之间的固有较弱焊接区域偏转。根据本专利技术的法兰辅助物能够确保实现此功能，因为扩展部与圆角过渡区域进行物理接触，并且因此能够使应力从圆角过渡区传递到法兰辅助物中并从那里传递到法兰，使得法兰能够实现其功能。在根据本专利技术的法兰辅助物的特别优选实施例中，扩展部包括弯曲边缘表面，该弯曲边缘表面被成形为抵靠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于连接相邻塔架区段（2）的法兰辅助物（1），其中，每个塔架区段（2）包括塔架区段外壳（20）、塔架区段法兰（21_int、21_ext）以及所述塔架区段外壳（20）和所述塔架区段法兰（21_int、21_ext）之间的圆角过渡部（22）；其中，所述法兰辅助物（1）包括扩展部（10），所述扩展部（10）被形成为补充所述圆角过渡部（22），使得所述法兰辅助物（1）延伸到塔架区段（2）的过渡区（TZ）中。

【技术特征摘要】
2013.02.19 EP 13155820.71.一种用于连接相邻塔架区段(2)的法兰辅助物(1)，其中，每个塔架区段(2)包括塔架区段外壳(20)、塔架区段法兰(21_int、21_ext)以及所述塔架区段外壳(20)和所述塔架区段法兰(21_int、21_ext)之间的圆角过渡部(22);其中，所述法兰辅助物(I)包括扩展部(10)，所述扩展部(10)被形成为补充所述圆角过渡部(22)，使得所述法兰辅助物(I)延伸到塔架区段(2)的过渡区(TZ)中。2.根据权利要求1所述的法兰辅助物，其中，所述扩展部(10)包括弯曲边缘表面(11)，所述弯曲边缘表面(11)被成形为抵靠塔架区段(2)的圆角过渡部(22)。3.根据权利要求1或权利要求2所述的法兰辅助物，其中，所述扩展部(10)包括凹陷(12)，所述凹陷(12)的尺寸被确定为适应所述塔架区段(2)的外壳(20)和法兰(21_int、21_ext)之间的焊缝(23)。4.根据前述权利要求中任一项所述的法兰辅助物，其中，所述扩展部(10)被形成为仅与所述圆角过渡部(22)的表面进行表面接触。5.根据前述权利要求中任一项所述的法兰辅助物，其中，所述法兰辅助物(I)包括对应于所述塔架区段法兰(21_int、21_ext)中的孔(24)的许多孔(14)，其中，至少一个此类法兰辅助物孔(14)被形成为使得布置在该孔(14)中的紧固件(3、30、31)延伸到所述过渡区(TZ)中。6.根据前述权利要求中任一项所述的法兰辅助物，被实现为在减小的螺栓圆直径(BCD_lo)的情况下连接相邻塔架区段(2)的外部法兰(21_ext)。7.根据前述权利要求中任一项所述的法兰辅助物，被实现为在增大的螺栓圆直径(BCD_hi)的情况下连接相邻塔架区段(2)的内部法兰(21_int)。8.根据前述权利要求中任一项所述的法兰辅助物，其中，所述法兰辅助物(I)的厚度包括其所安装到的法兰(21、21_int、21_ext)的厚度的至少100%、更优选地至少120%、最优选地至少140%。9.根据前述权利要求中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：JS拉姆，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE