风力涡轮机的制作方法

1.本发明涉及一种风力涡轮机，其具有至少一个中空构造，该中空构造包括至少两个纵向中空元件，该纵向中空元件各自具有用于通过法兰连接或通过滑动接头连接来连接元件的连接接口，所述中空构造尤其是包括至少两个中空塔架元件的塔架。


背景技术：

2.现代风力涡轮机通常包括若干纵向中空构造，其中最突出的是由若干塔架元件或塔架段构成的相对高的塔架，当竖立塔架时这些塔架元件或塔架段在现场被叠置。为了将两个塔架元件固定到彼此，每个塔架元件都包括特定的连接接口。元件连接通过这些连接接口来实现。该连接可以是滑动接头连接。该连接接口是锥形的，其中一个锥形连接接口接合另一个锥形连接接口。该滑动接头连接是非常简单的连接类型，这是因为没有使用附加的螺栓或类似物。固定是基于摩擦的。另一种连接类型是法兰连接。这里，两个元件都包括相应的法兰，当元件被固定到彼此时，该法兰直接接触。每个法兰包括多个通孔，相应的固定螺栓被插入其中。这些类型的连接还可在风力涡轮机处的其他地方找到，这是因为包括两个或更多个纵向中空元件的中空构造被用于构建各种涡轮机部段。一个示例是涡轮机基础，其可由中空外壳构建。
3.通常在塔架或另一中空构造的外部处布置一个或多个特定的设备部件，该设备部件经由如线缆之类的连接装置连接到布置在塔架或相应的中空构造的内部中的另一部件。因此，如线缆之类的相应连接装置在塔架内被引导至过渡区域，在那里，连接装置从内部被引导至外部，并最终被引导至该部件。该部件例如可以是如闪光灯之类的照明装置、用于测量任何相对参数或任何其他外部部件的传感器装置，这些装置需要电供应或连接（electronic supply or connection）或者液体连接，如冷却装置或液压油或类似物的供应。
4.为了将相应的连接装置从中空构造或相应的塔架的内部引导至外部，中空元件或相应的塔架元件的壁通过直接在壁中钻出相应的孔而被穿透。因为该壁或相应的元件在该区域中由于钻出的孔而变弱，所以围绕该孔的如增强板之类的增强装置被附接到该壁，通常附接到中空元件壁的内侧，通常这是通过将其焊接到该壁。然而，对塔架元件的钢结构的任何焊接再次削弱了该结构，并且因此是不期望的。


技术实现要素：

5.因此，本发明的一个目的在于提供一种改进的风力涡轮机。
6.为了解决该问题，一种风力涡轮机具有至少一个中空构造，所述中空构造包括至少两个纵向中空元件，所述纵向中空元件各自具有用于通过滑动接头连接或通过法兰连接来连接所述元件的连接接口，所述中空构造尤其是包括至少两个中空塔架元件的塔架，所述风力涡轮机的特征在于，至少一个连接装置通过所述滑动接头连接或所述法兰连接从所述风力涡轮机的内部空间被引导到所述风力涡轮机的外部。
7.根据本发明，其中两个元件通过滑动接头连接或法兰连接来连接的连接区域不仅用作连接位置，而且还用作连接装置从中空构造或相应的塔架的内部被引导到该中空构造的外部的区域。在下文中，描述涉及塔架和塔架段，但是整个公开内容还涉及包括纵向中空构造元件的任何其他中空构造。由于相应的连接接口被布置在该区域中并且彼此相邻，或者两个连接接口用于实现滑动接头连接，或者两个接口用于实现法兰连接，因此该区域在机械上极其稳定，使得在不影响任何元件或相应的连接本身的稳定性的情况下，整合所述至少一个连接装置是可能的。即使在相应的连接中设置如通孔之类的任何机械布置结构（如将在下面解释的，这是没有必要的），这也将不会负面地影响机械稳定性，并且由于相邻或重叠的连接接口，在该区域中提供了非常高的稳定性。相应的滑动接头或法兰连接有利地允许在不钻出任何通孔的情况下布置连接装置，或者如果需要任何机械修改，则该修改在元件或相应的连接的稳定性方面可忽略不计。
8.如上面提到的，一种类型的元件连接是滑动接头连接。这种具有通过滑动接头连接来连接的元件的风力涡轮机的特征在于，用于建立滑动接头连接的所述连接接口是锥形的连接接口，并且至少一个中间柔性垫状装置被布置在相邻的连接接口之间，所述连接装置被引导通过所述中间柔性垫状装置。如已经解释的，两个元件包括相应的锥形连接接口，其中一个连接接口接合到另一个连接接口中，该另一个连接接口径向地围绕内部的连接接口。根据本发明，至少一个中间柔性垫状装置被布置在两个相邻的连接接口之间。可为单件式锥形垫元件或者可包括布置成圆形布置结构的两个或更多个单独的垫的该柔性垫状装置被插入连接接口之间，以密封该连接和/或补偿待连结的两个部分之间的小的公差差异。因此，该垫状装置使连接接口在径向方向上略微间隔或隔开。该小的空间允许将连接装置整合在两个锥形连接接口或相应的表面之间，使得连接装置直接在这些接口之间从内部被引导到外部，而无需在这些连接部分或接口中钻任何孔。由于通常下部元件的锥形连接接口接合在上部元件的锥形连接接口中，因此在塔架的内部中被引导的如线缆或液体管之类的连接装置被引导至锥形环空间的上端部并被引导至该空间中。它通过该空间延伸到该锥形环空间的下端部，在那里它离开到达外部，并最终被引导至布置在塔架的外部处的部件。因此，这种连接或相应地引导连接装置的创造性方式不需要任何特定的机械适配，如设置孔等，这是因为处于连接接口之间的给定的小的环空间被用于在该连接区域中容纳连接装置。
9.该垫状装置，例如单件式的锥形和环形的垫元件，沿连接接口重叠的重叠区域的长度的至少一半延伸，至少优选地超过该重叠区域的三分之二，并且优选地，其沿整个重叠区域延伸。
10.如已经提到的，该垫状装置优选地围绕连接接口的周界延伸。它可以是单件式的垫状装置，该垫状装置已经被加工成闭合的锥形360
°
环形式，使得它可在锥形连接接口上滑动。它也可具有缝隙，使得在相邻边缘之间实现小的缝隙。在一种替代方案中，该垫状装置可包括围绕连接接口的周界等距布置的两个或更多个垫元件。在这种情况下，例如，在两个相邻的垫元件之间以30
°
的间隔将延伸大约60
°
的四个垫元件例如胶合到连接接口。
11.如果使用围绕周界延伸的垫状装置，则如所提及的，这优选地是锥形环形状的装置。在一种替代方案中，该垫状装置还可包括两个或更多个垫元件，这些垫元件在其边缘彼此邻接的情况下布置成环形式。
12.关于连接装置在相邻的锥形连接接口之间的空间中的整合，给出两种替代方案。根据第一替代方案，连接装置被整合到垫状装置中。这里，连接装置被直接布置或固定或嵌入在垫状装置中。在一种替代方案中，连接装置也可被布置在垫状装置或两个相邻垫元件的相邻端部之间的空间或缝隙中。如上面提到的，垫状装置可以具有缝隙，或者在相邻的垫元件之间可以设置缝隙。该缝隙或空间可用于容纳连接装置。因此，这里连接装置未被整合，即相应地不是垫状装置的一部分。
13.所述连接装置可包括线缆，该线缆可被直接插入垫状装置中，或者插入形成在垫状装置中的通道中，或者插入垫状装置或垫元件的两个相邻端部或边缘之间的空间或缝隙中。根据该实施例，可为电缆或者可为用于提供任何液体等的管状线缆的线缆被直接布置在垫状装置中或者布置在该空间或缝隙中。在一种替代方案中，也可以将中空管作为连接装置整合在垫状装置中或该空间中，线缆、在这种情况下优选为电缆或液体管被插入该管中。考虑到置于连接上的任何负载，该中空管作为用于保护插入的线缆或中空管的保护装置，该负载可能由于变化的风负载、波浪运动、振动等而在风力涡轮机的操作中产生。
14.优选地，所述连接装置的外径，尤其是所述线缆或管的外径，小于所述垫状装置的厚度。避免任何负面地影响连接装置的负载也是有利的。在这种状况下，线缆或管也可以由柔性材料制成或包括柔性材料，该柔性材料可被压缩到一定程度，而不会损伤它，并且不会以负面的方式影响其功能。
15.最优选地，当连接装置被直接插入到柔性垫状装置中时，该连接装置被预安装在该垫状装置中。根据本发明的该实施例，使用预制的垫状装置，其已经包括整合的、例如嵌入的连接装置，如整合的线缆或中空管。该垫状柔性装置可由任何合适的弹性材料制成或包括任何合适的弹性材料，所述弹性材料优选为聚合物材料，尤其是热塑性或弹性体聚合物材料，如聚氨酯、橡胶聚乙烯、聚酰胺等，该列举不是限制性的，因为可使用具有耐久特性和良好耐磨性的任何合适的柔性或弹性材料。当尤其是使用聚合物材料来生产该垫状装置时，可以容易地整合或嵌入连接装置。该垫状装置或垫元件优选地包括至少一层弹性材料。术语“垫”包括任何种类的较大的扁平物件，其可由块状材料制成，但是也可由织造或编织或泡沫状的材料制成。该弹性材料可被设置为单层，这尤其在使用块状材料时是有利的，但是它也可以是多层布置结构，例如，当相应的层由织造或编织材料等制成时，该多层布置结构包括叠置在彼此上的若干层弹性材料。而且，各种类型的“垫”或垫构造的这些示例也不是限制性的。无论该垫状装置如何设置，该连接装置的整合总是可能的并且十分简单。
16.如上面提到的，在滑动接头连接的替代方案中，所述元件也可通过法兰连接来连接。在这种情况下，所述连接接口是相应的法兰，其布置在所述元件中的每一个处，优选地延伸到相应元件的内部中，其中该法兰中的至少一个设有用于容纳连接装置的通道。优选地沿径向方向延伸穿过法兰的该通道被布置成容纳连接装置，并且因此，对塔架的内部和外部敞开。由于该法兰是非常稳定、体积大的金属环元件，因此通道的布置决不会影响该法兰的稳定性，并且因此，不会影响连接或相应的元件本身的稳定性。它是很小的通道，这是因为它只需要容纳至少一个连接装置，该连接装置本身在其直径上很小。如果设置多于一个连接装置，则可调适通道宽度，或者可设置两个或更多个通道，这些通道例如围绕法兰周界均匀地分布。
17.所述通道本身优选地是槽，该槽对相邻的法兰敞开。根据该实施例，法兰中的至少
一个设有槽，该槽被相对的法兰覆盖。该通道或槽可容易地设置在法兰中，例如通过铣削设置，这可已经在工厂中完成，或者甚至在安装期间在现场（on side）完成。如果法兰是铸造件，则通道或槽也可在铸造过程中制备。
18.如果需要引导较大的连接装置通过法兰连接，或者如果需要引导两个或更多个连接装置通过法兰连接，则还有可能的是，不仅一个法兰设有槽，而是两个法兰都设有槽，而两个槽使彼此完整构成更大的通道。在这种情况下，法兰的相邻表面均设有槽，该槽完整构成（complete to）更大的通道或具有双倍尺寸的双槽，这允许容纳较大的连接装置或若干个连接装置。
19.优选地，无论连接装置如何设置，该连接装置都被嵌入密封装置中，该密封装置设置于在相邻的锥形连接接口之间设置的空间中，或者该密封装置设置于在法兰中设置的通道中。该密封装置例如可以是密封元件，或者是硬化的密封装置，如硅酮密封件或类似物。如果这是必要的，则该密封装置会收紧该空间或通道。
20.最后，如果连接装置不是包括滑动接头连接的实施例的垫状装置的组成部分，则连接装置，尤其是线缆或管，优选地通过胶来固定。通过胶来固定连接装置允许连接装置非常牢固并且持久地固定在相应的区域中，在那里，该连接装置被引导通过滑动接头连接或法兰连接。
附图说明
21.通过结合附图考虑的以下详细描述，本发明的其他目的和特征将变得显而易见。然而，附图仅是仅出于说明的目的而设计的原理图，并且不限制本发明。附图示出：图1示出了具有两种不同连接类型的相应塔架元件的本发明的风力涡轮机的原理图，图2示出了图1的区域ii的放大视图，其示出了法兰连接，该法兰连接具有通过该法兰连接引导的连接装置，图3示出了相邻塔架元件的两个法兰的透视图，图4示出了图3的区域iv的放大视图，图5示出了具有插入的连接装置的图4的法兰布置结构的侧视图，图6示出了具有滑动接头连接的图1的区域vi的放大视图，图7示出了具有整合的连接装置的中间柔性垫状装置的透视图，图8示出了图7的垫状装置在塔架元件的两个相邻的锥形连接接口之间的布置的原理图，该塔架元件具有整合的中空管和穿过该管引导的连接装置，以及图9示出了中间垫状装置的另一实施例，该中间垫状装置在其端部边缘之间具有缝隙，并且连接装置被引导通过该缝隙空间。
具体实施方式
22.图1示出了本发明的风力涡轮机1的原理图，该风力涡轮机1包括这里呈单桩3的形式的基础元件2，该基础元件也可替代性地为三脚架、吸力桶或重力基础。
23.风力涡轮机1还包括塔架4，该塔架4包括附接到彼此的两个塔架段5、6。塔架4还包括塔架适配器7，该塔架适配器7被附接到上部塔架元件6，机舱8被附接到该适配器7，该机
舱8包括具有相应的叶片10的转子9。
24.在图1中所示的实施例中，实现了两个连接区11、12。在两个塔架元件5、6之间实现了第一连接区11。在上部塔架元件6和塔架适配器之间实现了第二连接区12。在两个连接区11、12中，实现了不同的连接类型。连接区11通过法兰连接13实现，而连接区12通过滑动接头连接14实现。连接装置15、16被引导通过每个连接区11、12，相应地直接通过法兰连接13或滑动接头连接14，该连接装置例如为线缆或中空管。相应的连接装置提供从塔架4的内部到塔架4的外部的连接，使得在塔架4的内部中被引导至该连接的连接装置，相应地例如线缆，通过该连接区域被引导至外部。在所示实施例中，例如两个照明装置18、19被布置在塔架4的外部处，相应的连接装置或相应的电缆被引导至该照明装置18、19。
25.图2示出了图1的区域ii的放大视图。该图示出了第一连接区11或相应的法兰连接13，下部塔架元件5通过该第一连接区11来连接到上部塔架元件6。如图2清楚地示出的，这里呈线缆20的形式的连接装置15被直接引导通过该接口，即通过相应的法兰连接，在那里两个塔架元件5、6彼此邻接。
26.为了实现连接装置15或相应的线缆20的从塔架4的内部到外部的转移，布置在塔架元件5、6的相应端部处的法兰中的至少一个设有通道，连接装置15或相应的线缆20被引导通过该通道。
27.图3示出了下部塔架元件5的上端部和上部塔架元件6的下端部。每个端部设有法兰21、22，该法兰21、22设有多个相应的孔23、24，这些孔23、24容纳相应的螺栓连接。
28.当安装时，法兰21、22彼此邻接或彼此紧密相邻。
29.为了提供引导连接装置15或相应的线缆通过该法兰接口的可能性，在所示实施例中，法兰21设有呈径向延伸的槽26的形式的通道25，也参见图4，该槽26对相邻的法兰22敞开。该布置结构在图4中详细示出，其中，如利用虚线所示，法兰22也可设有呈相应的槽28的形式的通道27，该槽28对槽26敞开，使得它们两者彼此互补，以构建包括这两个槽26和28的较大通道，以便容纳较大的连接装置15或若干个连接装置15。
30.通道25（或与通道27一起）向塔架4的内部和外部提供径向引导或开口，使得可以通过该通道来引导连接装置15。
31.图5示出了优选为由弹性材料制成的中空管29插入槽26中并借助于密封装置或胶30固定在那里的可能性。该中空管充当用于连接装置的引导装置，并且使得能够实现插入管29中的连接装置15或相应的线缆20的紧密密封，该管29引导并保护线缆20。因此，可以将线缆20从塔架4的内部引导至外部，在那里该线缆20被连接到照明装置19，或者连接到布置在塔架4的外部处的任何其他部件。在内部中，线缆20被连接到相应的其他部件，无论该部件可能是什么以及处于何处。
32.尽管上面提到的实施例描述了电缆20，但是线缆20当然也可能是用于将例如冷却液体或液压液体的液体从布置在塔架4的内部中的部件引导至处于塔架的外部处的部件的中空线缆或中空管。
33.图5还示出了第二法兰22也设有如虚线所示的相应的槽27的可能性，另一中空管31被插入该槽27中，从而容纳呈另一线缆20的形式的另一连接装置15。该实施例表明，可以容易地通过相对应的槽26和28来扩大所得通道。
34.除了所示实施例之外，如果需要将若干个连接装置15从塔架4的内部引导至外部，
则当然也可以设置仅围绕一个法兰21或22的周界分布的若干个通道25或相应的槽26，或者在两个法兰21、22处均设置若干个通道或槽。
35.如关于图2
‑
5所述的法兰连接的稳定性不会由于设置相应的通道或槽而受到负面影响。法兰21、22是非常稳定的金属件，这些金属件在其稳定性上不会受到设置小的槽的影响，所述槽具有适于将容纳在该槽中的管或线缆的厚度的直径或方形表面。因此，可实现对任何种类的连接装置的从塔架的内部到塔架的外部的非常简单但有效的引导。
36.图6示出了图1的区域iv的放大视图。其示出了上部连接区12，该上部连接区12以滑动接头连接14的形式实现。它包括处于上部塔架元件6处的锥形连接接口32以及处于塔架适配器7处的第二锥形连接接口33。
37.如图6示出的，连接装置16或相应的线缆39在该滑动接头连接14的下端部处离开滑动接头连接15并延伸到照明装置19，而在这里，除照明装置以外的任何其他部件也可经由电缆或中空液体引导线缆39来连接。
38.线缆39被直接引导通过在设置在塔架元件6处的锥形接口34与设置在塔架适配器7处的锥形接口35之间实现的空间，当塔架适配器7被放置在塔架元件6上时，随着锥形接口34接合到外部锥形接口35中，该接口34、35彼此相邻，参见图8。
39.在两个接口34、35之间布置有中间柔性垫状装置36，该垫状装置36在图7中详细示出。在该实施例中，该柔性垫状装置以预制锥形环元件37的形式实现，该锥形环元件37例如由单层弹性聚合物制成，所述弹性聚合物如聚氨酯或聚酰胺等。当竖立塔架时，该垫状装置36在连接接口34上滑动，于是连接接口35在该布置结构上滑动。
40.如图7示出的，通过虚线示出的中空管38被整合在或相应地嵌入柔性的或相应的弹性的垫状装置36中。它几乎竖直延伸，并且对锥形垫元件37的上端部和下端部敞开，如图7所示。该中空管38适于容纳连接装置16或相应的线缆39。线缆39在塔架4的内部中被引导，如图8中所示。它例如从布置在塔架4的下部区域中的部件向上延伸，并且在中空管38的上端部处进入中空管38，参见图8。它延伸穿过中空管38，并在管38的下端部处离开，并且最后延伸到照明装置19。如图8清楚地示出的，线缆39被直接引导通过垫状装置36，并且因此通过两个接口34和35之间的空间，该空间通过中间垫状装置36实现，该中间垫状装置36在两个接口34和35之间提供一定的径向距离。由于线缆使用在接口34和35之间设置的相应空间来直接引导通过滑动连接区，因此无需在任何连接的元件中设置通孔或类似物。
41.管38的直径优选地小于垫元件37的厚度，使得它完全嵌入弹性垫材料中。这确保了没有更大的力作用在管38上，并且因此作用在于管38中引导的线缆39上。然而，管38可由柔性材料制成，该柔性材料可在不损伤该管的情况下被压缩，而线缆39也可设有弹性覆盖件或护套。
42.最后，图9示出了具有滑动接头连接14的另一实施例，该滑动接头连接14连结塔架元件6和塔架适配器7，该适配器仅通过虚线示出。此外，此处还布置有呈垫元件40的形式的中间垫状装置36，该垫元件40设有缝隙41。该缝隙几乎竖直延伸，使得线缆39被引导通过该缝隙，如图9所示。它在缝隙41的上端部处进入缝隙41，并在缝隙41的下端部处离开缝隙41，并且最后延伸到照明装置19。
43.在该实施例中，线缆39被直接布置在两个连接接口34和35之间的锥形圆形空间中，它不在中空管中被引导，但是它肯定可被容纳在中空管中，该中空管随后也将被布置在
缝隙41中。尽管未示出，但是可以借助于胶或密封将线缆39直接固定在缝隙41中。
44.同样，这里，线缆39被直接引导通过连接区，或相应地被直接引导通过接口34和35之间的空间。不需要钻孔等来将连接装置或相应的线缆从内部引导至外部。该滑动接头连接的稳定性不会由于连接装置15引导通过连接区域而以负面的方式受到影响，这是因为连接元件没有被用于提供任何引导孔或通道等。
45.尽管参考优选实施例详细地描述了本发明，但本发明并不受所公开的示例限制，在不脱离本发明的范围的情况下，本领域技术人员能够从所公开的示例得到其他变型。