塔结构及其组装方法技术

本发明专利技术是一种模块化塔结构（１００），本文描述了这种模块化塔结构（１００）。该模块化塔（１００）使用廉价、有效的设计，该设计减少用于风轮机（１０）的塔结构所必需的钢材量。该模块化塔（１００）由各节段（９０）构成。各节段由板片（５０）构成。各板片包括弯曲的或弓形形状。垂直连接（２００，２０１）在各板片（５０）的垂直边缘（５４）处将各板片（５０）连接或固定并形成各节段（９０）。各节段（９０）具有大致圆形形状。水平连接（４００）在板片（５０）的水平边缘（６０）处连接或固定各节段（９０）。垂直连接（２００，２０１）和水平连接（４００）各包括定位在相邻节段之间缝或间隙的内部摩擦板和定位在相邻节段之间缝或间隙的外部摩擦板。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种模块化塔和构件该模块化塔的方法。
技术介绍
构建模块化塔的现有技术使用凸缘连接或承载螺栓来将塔的各部分保持在一起， 但凸缘连接和承载螺栓会经受疲劳并可能失效。风轮机塔由于涡轮机的旋转经受几乎恒定 的力，这可能损坏凸缘连接或承载螺栓连接。此外，大型焊接件上的凸缘连接价格昂贵且制 造困难。凸缘连接的制造公差难以满足，并导致其商业可用性有限。构建塔的其它现有技术包括使用由金属制成的网格塔。但是，这种网格塔有多种 缺点，包括用于塔的安装和维护的昂贵的劳动力成本。网格塔还需要用于网格塔的基部或 地面基础区域的过度的空间区域。网格塔还往往吸引鸟类和其它野生动物，因为网格塔具 有总体敞开的结构，这为鸟类和动物提供了栖息地。此外，网格塔不能为技术人员提供封闭 的作业空间。网格塔在检查用于构建网格塔的螺栓的紧密性时还需要同时进行维护。其它塔在构建时使用混凝土板。但是，这种混凝土塔由于太重而不可行。
技术实现思路
本文描述一种模块化塔结构。该模块化塔使用成本低廉、有效的设计，该设计减少 用于风轮机的塔结构所必须的钢材量。该模块化塔由各节段构成。各节段由板片构成。该模块化塔结构包括多个节段，其中各节段包括多个板片。各板片包括弯曲的或 弧形形状。各板片包括垂直边缘和水平边缘。垂直连接在各板片的垂直边缘处将各板片固 定或连接并形成各节段。各节段具有大致圆形形状。垂直连接包括设置在相邻板片之间缝 上的内部垂直摩擦板和设置在相邻板片之间缝上的外部垂直摩擦板。水平连接在各板片的 水平边缘处将各节段连接或固定。水平连接包括设置在相邻节段之间缝上的内部摩擦板和 设置在相邻节段之间缝上的外部摩擦板。模块化塔和构建本文所述模块化塔的方法提供多个优点。该模块化塔可从塔结构 内侧进行组装和维护。这样，技术人员在组装和维护期间受到塔结构的保护，因此提供更安 全的作业环境。此外，不需要外部梯或其它机械提升设备来进行维护。模块化塔的各部件 成本更低且制造和/或采办更简单。更易于满足各部件所需要的公差。模块化塔的各部件 的尺寸降低运输成本，因为可使用标准长途运输卡车而无需护送车辆或专用许可。模块化 塔的设计提供更好的疲劳特性，能够更有效地使用钢和其它金属。由于与常规塔相比改进 了疲劳特性，在本文所述模块化塔的设计中可使用较少的钢和金属。与常规塔相比，本文所 述模块化塔设计所需要的较少的钢和金属可节约成本。附图说明图1是模块化塔结构的视图。图2是模块化塔的组装地点的平面图。图3-9示出板片的运送和各节段之一的组装。7图10示出板片的视图。图11示出将板片连接或固定在一起的垂直连接的第一实施例的分解图。图12示出将板片连接或固定在一起的垂直连接的第二实施例的剖视图。图13示出将板片连接或固定在一起的垂直连接的第二实施例的分解图。图14示出外部和内部垂直摩擦板片。图15示出水平连接的俯视图。图16示出水平连接的剖视图。图17示出将盖板附连到水平连接的细节图。图18(a)示出用于水平连接的摩擦板的侧视图。图18(b)示出用于水平连接的摩擦板的俯视图。具体实施例方式这里描述了一种模块化塔结构和组装该模块化塔结构的方法。该模块化塔结构包 括多个板片，该多个板片在构造或组装地点组装成多个节段，从而形成塔结构。板片之间的 垂直连接将各板片固定或连接在一起来形成每个节段。各节段彼此叠置并紧固或固定在一 起以形成模块化塔。各节段之间的水平连接将各节段紧固或连接在一起。各塔可用于支承用来发电的风轮机。在塔结构上可设置2-5兆瓦的涡轮机或其它 涡轮机。尽管塔非常适合支承风轮机，但该模块化塔结构也可用于其它目的，诸如支承通信 设备、公用电线等。各板片通常由低碳钢或其它金属合金制成。50级钢是一种适于用于板片的钢。各 板片通常具有弯曲或弧形形状，从而使多个板片可连结以形成节段。各节段具有大致圆形 外径。各其它板片还连结形成各其它节段，这些节段叠置并紧固或固定到第一节段。多个 节段用于形成模块化塔结构。各板片可通过常规长途运输卡车而运输到作业地点。较佳的是，各板片具有不大 于约12英尺的宽度，从而可使用常规长途运输卡车来将各板片运送到作业地点而无需护 送车辆。可利用标准的长途运输卡车运输来将各板片运送到作业地点，通过使用模块化塔 结构和本文描述的方法，与需要使用专用卡车、卡车护送车辆和运输专用许可的其它塔相 比，可显著节省运输成本。本文所述的模块化塔结构提供一种成本低廉的塔，该塔超过当前的典型建筑高度 80米。该模块化塔结构可在80米高度上方运行。通常，涡轮机在塔顶上设置得越高，在涡 轮机处就有越多的风力可用于发电。在较高高度处，扰动较小，因为地面对风的扰动作用减 小。风轮机可更有效地运行，且在这些高度处有更大的输出。使用较高塔将使风能发电可 用在更多的对于用传统塔结构风能发电目前经济上尚不可行的更多地方。本文所述的模块 化塔满足目前的塔设计所不能满足的涡轮机制造商对用于大涡轮机(2兆瓦以上)的成本 有效的塔的要求。现将参照附图描述模块化塔和构建该模块化塔的方法。图1中示出完全组装好的 模块化塔100。模块化塔100显示为支承风轮机10。图2示出模块化塔100的组装地点的 平面图。图3-9中示出模块化塔100的组装工艺。卡车运载一个或多个板片50到达该构建地点。各板片50包括在工厂或其它组装/分配中心先前已附连到板片50的框架件70。各框架件70附连到各板片50的外表面。各板片50设置成运输捆55，以便于装载、运输、卸载和组装。各运输捆55包括两 个或多个板片50。各运输捆55包括叠置构造的多个板片50。各框架件70辅助将各板片 50堆叠成运输捆55。各运输捆55还提供两点装载和卸载。图2所示的模块化塔100的组装地点的平面图示出了各捆55。通过起重机20从 各捆55取出各板片50。起重机20将各板片50放置到部分构建好的现场组装架80，在该 组装架将各板片50组装成各节段90。图9示出完成的节段90。起重机20将各节段90放 置在用于塔结构100的地基35上。各框架件70辅助将各板片50组装成各节段90。起重机20或其它起重装置可抓 持框架件70来移动各板片50。这样，起重机20不直接接触各板片，可减少在构建和组装各 节段90期间对各板片50的损坏。在构建各节段90之后，从各节段90取下各框架件70并 返回到工厂重新使用在其它板片50上。各板片50设置在现场组装架80内，在各板片50组装成塔结构100的节段90时， 该组装架通过框架件70为各板片50提供支承。现场组装架80包括地面支承翼110。地面 支承翼110为现场组装架80的基部部件提供支承。地面支承翼110连接或附连到框架件 70，以在各板片50形成节段90时辅助定位各板片50。在节段90的组装期间将各板片50 组装到现场组装架80上时，将上部支承翼120加到框架件70来辅助完成节段90。上部支 承翼120在形成节段90期间还接纳另一框架件70。这样，各框架件70、各地面支承翼110、 以及各上部支承翼120形成组装架80。各板片50在现场组装架80通过垂直连接200而组装在一起。在完成节段90后， 起重机将节段90提升到用于塔结构100的地基35上或先前完成的节段90上。多个节段 90彼此叠置并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化塔结构（１００），包括：多个节段（９０），所述各节段（９０）包括多个板片（５０）；所述板片（５０）包括弯曲或弧形形状，并包括垂直边缘（５４）和水平边缘（６０）；垂直连接（２００），所述垂直连接（２００）在所述板片（５０）的所述垂直边缘（５４）处连接或固定所述板片（５０）并形成所述节段（９０），其中所述节段（９０）具有大致圆形形状；所述垂直连接（２００，２０１）包括设置在相邻板片（５０）之间缝（１６０）上的内部垂直摩擦板（２３１）和设置在所述相邻板片（５０）之间所述缝（１６０）上的外部垂直摩擦板（２３０）水平连接（４００），所述水平连接（４００）在所述板片（５０）的所述水平边缘（６０）处连接或固定所述节段（９０）；以及所述水平连接（４００）包括覆盖所述相邻节段（９０）之间的缝（４１５）的内部摩擦板（４１０）和覆盖所述相邻节段（９０）之间所述缝（４１５）的外部摩擦板（４２０）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-10-9 60/978,691一种模块化塔结构(100)，包括多个节段(90)，所述各节段(90)包括多个板片(50)；所述板片(50)包括弯曲或弧形形状，并包括垂直边缘(54)和水平边缘(60)；垂直连接(200)，所述垂直连接(200)在所述板片(50)的所述垂直边缘(54)处连接或固定所述板片(50)并形成所述节段(90)，其中所述节段(90)具有大致圆形形状；所述垂直连接(200，201)包括设置在相邻板片(50)之间缝(160)上的内部垂直摩擦板(231)和设置在所述相邻板片(50)之间所述缝(160)上的外部垂直摩擦板(230)水平连接(400)，所述水平连接(400)在所述板片(50)的所述水平边缘(60)处连接或固定所述节段(90)；以及所述水平连接(400)包括覆盖所述相邻节段(90)之间的缝(415)的内部摩擦板(410)和覆盖所述相邻节段(90)之间所述缝(415)的外部摩擦板(420)。2.如权利要求1所述的模块化塔结构(100)，其特征在于，所述垂直连接(200，201)形 成所述相邻板片(50)之间的抗滑动或摩擦连接，且所述水平连接(400)形成所述相邻节段 (90)之间的抗滑动或摩擦连接。3.如权利要求1所述的模块化塔结构(100)，其特征在于，所述多个节段(90)彼此叠 置，且所述相邻节段(90)通过所述水平连接(400)连接或固定在一起。4.如权利要求1所述的模块化塔结构(100)，其特征在于，所述板片(50)沿所述板片 (50)的所述竖直边缘(54)包括穿过其中的多个孔(40)。5.如权利要求4所述的模块化塔结构(100)，其特征在于，螺栓(210)穿过所述孔 (40)，从而所述螺栓(210)的第一端(212)在所述板片(50)的内侧，且所述螺栓(210)的 第二端(214)在所述板片(50)的外侧。6.如权利要求5所述的模块化塔结构(100)，其特征在于，所述内部和外部竖直摩擦板 (231，230)包括与所述板片(50)上的所述孔(40)对应的多个孔(232)，并安装在所述板片 (50)的内外两侧上的所述螺栓(210)上。7.如权利要求6所述的模块化塔结构(100)，其特征在于，所述板片(50)的所述外侧 上的凸缘螺母(220)接纳所述螺栓(210)。8.如权利要求1所述的模块化塔结构(100)，其特征在于，所述内部和外部垂直摩擦板 (231,230)是包括两组(234，236)相对布置的所述孔(232)的直线构件。9.如权利要求5所述的模块化塔结构(100)，其特征在于，所述内部和外部垂直摩擦 板(231，230)具有接纳所述螺栓(210)的多个孔(232)，所述内部和外部摩擦板(231，230) 上的所述多个孔(232)相对布置成使相对布置的孔(232)中的第一组(234)用于连接到第 一板片(50)，且相对布置的孔(232)中的第二组(236)用于连接到第二板片(50)，其中所 述内部和外部垂直摩擦板(231，230)上的所述第一组(234)孔(232)对应于所述第一板 片(50)的所述垂直边缘(54)上的所述孔(40)，所述内部和外部垂直摩擦板(231，230)上 的所述第二组(236)孔(232)对应于所述第二板片(50)的所述垂直边缘(54)上的所述孔 (40)。10.如权利要求9所述的模块化塔结构(100)，其特征在于，所述内部和外部垂直摩擦 板(231,230)上的所述第一组(234)孔(232)形成与所述第二组(236)孔(232)的一列孔 相对的一列孔。11.如权利要求5所述的模块化塔结构(100)，其特征在于，在所述板片(50)的外侧 上，支承板(240)放置在所述螺栓(210)上，托盘板(250)放置在所述螺栓(210)和所述支 承板(240)上，且所述托盘板(250)固定到所述支承板(240)。12.如权利要求7所述的模块化塔结构(100)，其特征在于，抗转螺母凸片(255)放置 在所述板片(50)外侧上的所述凸缘螺母(220)上，且因为所述抗转螺母凸片(255)的延伸 端(260)与相邻的凸缘螺母(220)接触，所以所述抗转螺母凸片(255)防止所述拧紧的凸 缘螺母(220)松开。13.如权利要求12所述的模块化塔结构(100)，其特征在于，所述抗转螺母凸片(255) 的底表面(262)支承抵靠托盘板(250)的顶表面(254)。14.如权利要求7所述的模块化塔结构，其特征在于，所述凸缘螺母(220)设有接纳卡 环(270)的沟槽(222)，且所述卡环(270)包括塑料垫圈或将所述抗转螺母凸片(255)推压 或固定在所述凸缘螺母(220)上的其它卡配合件。15.如权利要求1所述的模块化塔结构，其特征在于，所述垂直连接(201)包括止挡板 (300)，所述止挡板(300)包括在所述板片(50)外侧配装于所述凸缘螺母(220)上或与所 述凸缘螺母(220)配合的多个开口(310)。16.如权利要求15所述的模块化塔结构(100)，其特征在于，所述止挡板(300)固定所 述凸缘螺母(220)以防止其转动，且盖板(281)附连到所述止挡板(300)。17.如权利要求1所述的模块化塔结构(100)，其特征在于，所述模块化塔结构(100) 的高度约为80米或更高。18.如权利要求1所述的模块化塔结构(100)，其特征在于，所述水平连接(400)将第 一节段(90)连接或固定到所述第一节段(90)上方或下方的相邻节段(90)。19.如权利要求1所述的模块化塔结构(100)，其特征在于，所述水平连接(400)的所 述内部摩擦板(410)和所述外部摩擦板(420)具有与所述节段(90)的弯曲表面对应的弯 曲形状。20.如权利要求19所述的模块化塔结构(100)，其特征在于，所述水平连接(400)的 所述内部摩擦板(410)和所述外部摩擦板(420)包括第一组(433)多个孔(435)和第二组 (436)多个孔(437)，且所述第一组(433)多个孔(435)连接到上部节段(90)，而所述第二 组(436)多个孔(435)连接到下部节段(90)。21.如权利要求1所述的模块化塔结构(100)，其特征在于，螺栓(210)穿过所述板片 (90)的水平边缘(60)上的孔(45)，所述螺栓(210)的第一端(212)在所述节段(90)的内 侧上，且所述螺栓(210)的第二端(214)在所述节段(90)的外侧上，以及，凸缘螺母(220) 在节段(90)的所述外侧上接纳所述螺栓(210)的所述第二端(214)。22.如权利要求21所述的模块化塔结构(100)，其特征在于，抗转螺母凸片(255)放置 在所述凸缘螺母(220)上，包括多个开口(452)的止挡板(450)放置在所述凸缘螺母(220) 上。23.如权利要求22所述的模块化塔结构(100)，其特征在于，盖板(460)附连到所述止 挡板(450)。24.如权利要求1所述的模块化塔结构，其特征在于，框架件(70)附连到所述板片 (50)的外表面。25.如权利要求1所述的模块化塔结构(100)，其特征在于，还包括风轮机(10)。26.一种模块化塔结构(100)，包括多个节段(90)，其中所述多个节段(90)中的一个或多个节段(90)包括多个板片 (50)；所述板片(50)包括弯曲或弧形形状，且所述板片(50)包括垂直边缘(54)、顶部边缘 (60)和底部边缘(60)；垂直连接(200，201)，所述垂直连接形成抗滑动或摩擦连接，以在相邻板片(50)的所 述垂直边缘(54)处连接或固定所述板片(50)并形成所述节段(90)，其中所述节段(90)具 有大致圆形形状；所述节段(90)包括由所述板片(50)的所述底部边缘(60)形成的底部水平边缘，且所 述节段(90)包括由所述板片(50)的所述顶部边缘(60)形成的顶部水平边缘；以及水平连接(400)，所述水平连接形成抗滑动或摩擦连接，以将第一节段(90)...

【专利技术属性】
技术研发人员：JO威利斯，
申请(专利权)人：杰弗里O威利斯，
类型：发明
国别省市：US[美国]