具有塔架支撑系统的风力涡轮机和相关构造方法技术方案

本发明专利技术涉及具有塔架支撑系统的风力涡轮机和构造的相关方法。风力涡轮机具有安装在塔架顶上的机舱，并具有围绕塔架的基座部分构造的支撑系统。支撑系统包括围绕基座部分径向分隔开的多个支撑翅。每个支撑翅具有固定到塔架的连续头部构件、和从头部构件朝向地面径向向外并向下延伸的连续面构件。支撑翅包括在头部构件和面构件之间延伸的腹板。支撑翅从塔架以相对于塔架的纵轴线的延伸锐角延伸一长度，以围绕塔架的圆周提供竖直和横向支撑。

【技术实现步骤摘要】
具有塔架支撑系统的风力涡轮机和相关构造方法
本专利技术一般地涉及风力涡轮机领域，更具体地涉及用于风力涡轮机塔架的支撑系统。
技术介绍
兆瓦范围的现代陆基(“陆上”)风力涡轮机变得功率越来越大并相应地尺寸越来越大。支撑这些风力涡轮机的发电组件的塔架的高度会远超过60米。例如，GEWindEnergy提供具有75米、85米和100米的标准可用毂高度的2.5MW风力涡轮机。毂高度超过100米的更大风力涡轮机变得越来越普遍。这些大型风力涡轮机的塔架结构(特别是在塔架的基座部分(baseportion)处)巨大，其中需要显著的占地面积和重量以实现塔架支撑设计标准。在这方面，塔架的制造、运输和架设变得越来越昂贵。在很多情况下，下部塔架部分的尺寸是对于地点选择和将塔架部分运输到该地点的限制因素。例如，塔架部分不能超过当地管辖对于火车和卡车运输的最大尺寸和重量限制。相应地，本行业将受益于改进的塔架结构，该塔架结构能够在显著的毂高度下支撑更大的风力涡轮机，而不存在常规塔架的尺寸、重量和成本问题。
技术实现思路
本专利技术的各个方面和优点将在下面的描述中部分地阐明，或者可以从说明书明显得出，或者可以通过实施本专利技术而得知。根据本专利技术的各个方面，风力涡轮机具有安装在塔架顶上的机舱。机舱用任意方式的风力涡轮机发电组件构造。塔架具有基座部分，基座部分构造为在任意方式的适合地面水平基础上用于支撑。塔架支撑系统具有围绕塔架的基座部分径向分隔开的多个支撑翅(Supportfin)。每个支撑翅具有固定到塔架的连续头部构件(Headermember)、和从头部构件朝向地面径向向外并向下延伸的连续面构件(Facemember)。例如，面构件可以从头部构件的顶端延伸，以使得支撑翅具有整体上大致三角形形状。每个支撑翅还包括在头部构件和面构件之间延伸的腹板(web)结构。支撑翅从塔架以相对于塔架的纵轴线的延伸锐角延伸一长度，以围绕塔架的圆周提供竖直和横向支撑。支撑系统用于减小塔架基座部分的重量和占地面积。在这方面，塔架可以是从支撑翅的位置到塔架的底端具有基本恒定直径的管状构件，并且塔架还可以沿着这个区段具有基本恒定的每单位长度质量。在具体实施例中，支撑翅可以围绕塔架的圆周在尺寸和延伸角方面改变，以适应围绕塔架的不平坦地面地形或任何其他因素。头部构件可以以各种方式固定到塔架基座部分。例如，在具体实施例中，多个竖直定位并间隔开的轴承座在支撑翅的位置处固定到基座部分，头部构件固定到轴承座。因此，头部构件处于与塔架相距一隙距处，并间断地由轴承座支撑。在替换实施例中，头部构件可以沿着头部构件的长度被固定而直接抵靠塔架的外圆周表面。例如，头部构件可以具有被直接螺栓连接到塔架的法兰。支撑系统可以包括对准结构，对准结构构造在头部构件和基座部分之间以确保支撑翅围绕塔架的精确布置和定位。该对准结构可以是例如设置在头部构件或基座部分中的一者上的一个或多个突起，该突起与限定在基座部分或头部构件中的另一者中的凹口接合。支撑翅腹板也可以改变。在一个实施例中，腹板是在头部构件和面构件之间延伸的、具有多个支架的开口网格结构。这些支架可以稳固地固定到头部构件，或者在不同的实施例中，这些支架可以相对于头部构件具有一定程度的相对移动或“浮动”，以适应塔架或支撑翅中的任意设计的挠曲。在其他实施例中，腹板可以是在头部构件和面构件之间延伸的大致连续板状构件。任意图案的孔或通道可以限定为穿过板状构件，以减小重量。可望对塔架和头部构件之间的某些或全部连接点增加结构刚性和强度。例如，通过焊接、粘结、粘合化合物或任意其他适合手段，可以将加强支撑环在连接位置处固定到基座部分。支撑环可以固定为围绕基座部分的外圆周或抵靠塔架基座部分的内圆周表面。在头部构件经由轴承座固定到基座部分的实施例中，轴承座可以固定到支撑环。进一步的，所述的风力涡轮机的所述塔架包括多个堆叠分段，在相邻分段之间具有接头，至少一些所述轴承座在所述接头处固定到所述基座部分。进一步的，所述风力涡轮机还包括至少一个支撑环，所述支撑环在所述头部构件连接到所述基座部分的位置处固定到所述基座部分。进一步的，所述支撑环围绕所述基座部分的外圆周固定。进一步的，所述风力涡轮机还包括多个竖直定位并间隔开的轴承座，所述轴承座固定到所述基座部分，所述轴承座中的至少一个固定到所述支撑环，所述头部构件固定到所述轴承座。本专利技术还包括用于围绕风力涡轮机塔架的基座部分架设塔架支撑系统的各种方法实施例。围绕基座部分的圆周限定用于连接支撑翅的位置。在每个位置，各个支撑翅的连续头部构件固定到基座部分。支撑翅具有连续面构件、和在头部构件和面构件之间延伸的腹板。在具体方法实施例中，通过在每个支撑翅位置处固定多个间隔开并竖直定位的轴承座、并将头部构件固定到轴承座，而将头部构件间断地固定到基座部分。可望将支撑环固定到基座部分，并将每个支撑翅位置处的至少一个轴承座固定到支撑环。可替换地，头部构件可以沿着头部构件的纵向长度被固定为直接抵靠基座部分。当完成时，支撑翅可以是开口网格结构，其中通过将面构件连接到头部构件、并在头部构件和面构件之间固定多个支架，而将支撑翅构造在风力涡轮机地点处。可替换地，支撑翅可以预组装并被运送到风力涡轮机地点，其中通过将头部构件固定到塔架上的限定位置，而将支撑翅构造在塔架上。本专利技术还包括一种用于风力涡轮机的塔架支撑系统，所述塔架支撑系统包括：多个支撑翅，其构造成围绕风力涡轮机塔架的基座部分径向隔开；每个所述支撑翅包括连续头部构件和连续面构件，所述连续头部构件具有固定到所述风力涡轮机塔架的构造，所述连续面构件从所述头部构件朝向地面径向向外并向下延伸；以及每个所述支撑翅包括在所述头部构件和所述面构件之间延伸的腹板；其中，当组装到所述风力涡轮机塔架时，所述支撑翅从所述塔架以相对于所述塔架的纵轴线的延伸锐角延伸一长度，以围绕所述塔架的圆周提供竖直和横向支撑。进一步的，所述的塔架支撑系统的所述腹板包括开口网格结构或大致连续板状构件中的一者，所述开口网格结构具有在所述头部构件和所述面构件之间延伸的多个支架，所述大致连续板状构件在所述头部构件和所述面构件之间延伸。参考下列描述和所附权利要求书，可以更好地理解本专利技术的这些及其他特征、方面和优点。附图结合于本说明书中并组成本说明书的一部分，这些附图示出本专利技术的实施例，并且附图与说明书一起用于说明本专利技术的原理。附图说明参照附图，在说明书中阐明本专利技术针对本领域技术人员的完全和能够实现的公开(包括本专利技术的最佳实施方式)，其中：图1是根据本专利技术的各个方面的具有塔架支撑系统的风力涡轮机的透视图；图2是具有围绕塔架的基座部分设置的多个支撑翅的风力涡轮机塔架的顶视剖面图；图3是支撑翅的实施例的顶视剖面图；图4是支撑翅的替换实施例的顶视剖面图；图5是具有＝构造有支撑翅的另一实施例的塔架的侧视图；图6是图5的支撑翅的透视图；以及图7是塔架和支撑翅之间的对准结构的实施例的顶视剖面图。36轴承座附图标记列表：38螺栓10风力涡轮机40延伸部分12塔架42塔架分段13基座部分43法兰14机舱44接头16叶片45螺栓18转子毂46对准结构20地面水平基础48突起24塔架支撑系统50凹口26支撑翅52腹板28头部构件54支架30法兰56空间32螺栓孔58本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力涡轮机(10)，其包括：机舱(14)；塔架(12)，所述机舱安装在所述塔架的顶上，所述塔架具有基座部分(13)；塔架支撑系统(24)，所述塔架支撑系统还包括：径向围绕所述基座部分间隔开的多个支撑翅(26)；每个所述支撑翅包括连续头部构件(28)和连续面构件(34)，所述头部构件固定到所述塔架，所述面构件从所述头部构件朝向地面径向向外并向下延伸；并且每个所述支撑翅包括在所述头部构件和所述面构件之间延伸的腹板(52)；其中，所述支撑翅从所述塔架以相对于所述塔架的纵轴线的延伸锐角延伸一长度，以围绕所述塔架的圆周提供竖直和横向支撑。

【技术特征摘要】
2011.05.17 US 13/1095191.一种风力涡轮机(10)，其包括：机舱(14)；塔架(12)，所述机舱安装在所述塔架的顶上，所述塔架具有基座部分(13)；塔架支撑系统(24)，所述塔架支撑系统还包括：径向围绕所述基座部分间隔开的多个支撑翅(26)；每个所述支撑翅包括连续头部构件(28)和连续面构件(34)，所述头部构件固定到所述塔架，所述面构件从所述头部构件朝向地面径向向外并向下延伸；并且每个所述支撑翅包括在所述头部构件和所述面构件之间延伸的腹板(52)；其中，所述支撑翅从所述塔架以相对于所述塔架的纵轴线的延伸锐角延伸一长度，以围绕所述塔架的圆周提供竖直和横向支撑，所述风力涡轮机还包括至少一个支撑环(62)，所述支撑环在所述头部构件(28)连接到所述基座部分的位置处固定到所述基座部分(13)。2.根据权利要求1所述的风力涡轮机(10)，其特征在于，所述风力涡轮机还包括多个竖直定位并间隔开的轴承座(36)，所述轴承座固定到所述基座部分，所述头部构件(28)固定到所述轴承座。3.根据权利要求1所述的风力涡轮机(10)，其特征在于，所述头部构件(28)沿着所述头部构件的大致整个纵向长度被固定为直接抵靠所述基座部分(13)。4.根据权利要求3所述的风力涡轮机(10)，其特征在于，所述风力涡轮机还包括在所述头部构件(28)和所述基座部分(13)之间构造的接合对准结构(46)，其中，所述对准结构包括接合在凹口(50)中的突起(48)，所述突起位于所述头部构件或所述基座部分中的一者上，所述凹口限定在所述基座部分或所述头部构件中的另一者中。5.根据权利要求1所述的风力涡轮机(10)，其特征在于，所述腹板(52)是具有在所述头部构件(28)和所述面构件(34)之间延伸的多个支架(54)的开口网格结构，其中，所述支架构造在所述头部构件上、并在所述头部构件的横向方向上相对于所述头部构件具有浮动度。6.根据权利要求1所述的风力涡轮机(10)，其特征在于，所述支撑环(62)围绕所述基座部分(13)的外圆周固定，所述风力涡轮机还包括多个竖直定位并间隔开的轴承座(36)，所述轴承座固定到所述基座部分，所述轴承座的至少一个固定到所述支撑环，所述头部构件固定到所述轴承座。7.一种用于围绕风力涡轮机塔架(12)的基座部分(13)架设塔架支撑...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·B·约翰逊，郑大年，B·哈里达苏，W·F·格弗斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：