在其区段之间具有过渡系统的风力涡轮塔架结构的制作方法

本公开大体上涉及一种用于风力涡轮的塔架结构，并且更特别地涉及一种用于在塔架的混凝土基部区段与塔架的上部钢区段之间过渡的系统。

背景技术：

1、可再生功率被认为是目前可用的最清洁、对环境最友好的能源中的一种，并且包括可再生功率资产的功率生成设施在这方面已得到越来越多的关注。这样的可再生功率资产的一个示例是风力涡轮。现代的风力功率生成系统典型地采取具有多个这样的风力涡轮发电机的风电场的形式，这些风力涡轮发电机可操作以将功率供应到向电网提供功率的传输系统。

2、随着风力涡轮在尺寸和生产能力上不断增长，它们相应的塔架结构也必须发展。在该方面，混合塔架构造已被证明是特别有益的，其中，下部塔架区段或基部塔架区段典型地由混凝土制成，并且上部塔架区段由钢制成。出于总体稳定性的目的，混凝土基部区段典型地具有增加的直径。混合塔架在制造成本、物流(例如，将塔架运输到现场)、在现场架设塔架的容易性等方面提供了益处。

3、上部钢塔架区段与基部混凝土塔架区段的连接是关键的考虑因素，特别是关于连接点处在混凝土中诱发的拉应力。工业中已提出多种过渡组件来解决该问题。

4、例如，美国专利no.9243418提出一种在塔架区段之间的适配器件，该适配器件由环形混凝土元件组成，该环形混凝土元件具有与混凝土元件一起铸造的上部环形钢凸缘。钢元件包括在其内部周边上的开口，张紧线缆通过这些开口插入并紧固到凸缘。线缆延伸通过混凝土元件中的套管，并且在塔架的管状混凝土区段内延展。

5、美国专利no.7694473提出一种具有管状混凝土基部节段和上部管状钢节段的风力涡轮塔架。混凝土节段包括一体形成的头部部分，该头部部分容纳通过其的锚定螺栓，以用于将钢节段的脚部安装到混凝土节段。预应力线缆元件延展通过头部部分的径向向内突出部分，并且在混凝土节段内延伸并延伸到混凝土节段的基部。

6、de 10230273描述了在下部管状混凝土部分与上部管状钢部分之间的连接件，该连接件在竖直壁的上端和下端处具有圆形凸缘，上部凸缘形成t形部件。塔架的管状钢部分安装到上部凸缘的径向向内的凸缘构件，并且张紧筋延伸通过下部凸缘并锚定到上部凸缘的径向向外的凸缘构件。筋延展通过塔架的下部管状混凝土部分的壁中的套筒。

7、因此，本领域不断地寻求用于越来越大的塔架、特别是风力涡轮塔架的新的且改进的过渡系统，其中，过渡系统有效地管理塔架节段之间的连接点处的诱发应力。

技术实现思路

1、本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或根据描述可为显然的，或可通过本发明的实践来了解。

2、在一个方面中，本公开针对一种特别地非常适合作为风力涡轮塔架的塔架结构。然而，应当认识到，该塔架结构不限于与风力涡轮一起使用。塔架结构包括由混凝土形成的下部塔架区段和由钢形成的上部塔架区段。过渡系统将上部塔架区段连接到下部塔架区段，并且包括具有管状壁的混凝土构件，该管状壁具有固定在下部塔架区段上的基部部分和连接到上部塔架区段的头部部分。头部部分径向向外延伸超过上部塔架区段。多个第一张紧筋至少部分地纵向延伸通过管状壁，并且在上部塔架区段的径向外侧的位置处在头部部分的顶面处锚定到混凝土构件。

3、在特定实施例中，混凝土构件的头部部分径向向外延伸超过基部部分，其中第一张紧筋纵向延伸通过头部部分并且在基部部分和下部塔架区段的径向外侧延伸。在该实施例的情况下，混凝土构件可包括在头部部分与基部部分之间延伸的第一成角度面，其中，第一张紧筋通过第一成角度面延伸到头部部分的顶面。

4、某些实施例可包括嵌入混凝土构件中并且从头部部分的顶面延伸的连接螺栓，其中，上部塔架区段经由连接螺栓栓接到混凝土构件。连接螺栓可位于上部塔架区段的周向壁的径向内侧。

5、在其它实施例中，钢部件可设置在头部部分的顶面与上部塔架区段之间，其中，第一张紧筋延伸通过钢部件。钢部件可为固定到头部部分的顶面的环部件，该环部件具有限定在其中以适应张紧筋和连接螺栓的通过的通路或孔。在另一实施例中，钢部件可为圆柱形部件，该圆柱形部件具有抵靠头部部分的顶面的脚部凸缘和相反的顶部凸缘，其中，第一张紧筋延伸通过脚部凸缘并锚定到脚部凸缘，并且上部塔架区段栓接到顶部凸缘。

6、塔架结构的再一些其它实施例可包括多个第二张紧筋，所述多个第二张紧筋至少部分地纵向延伸通过管状壁并且在第一张紧筋的径向内侧的位置处在头部部分的顶面处锚定到混凝土构件。在该实施例的情况下，头部部分可从基部部分径向向内延伸，其中，第二张紧筋的在头部部分的顶面处的锚定位置从下部塔架区段的管状壁径向向内，使得第二张紧筋在下部塔架区段内延伸。该实施例还可包括在头部部分与基部部分之间延伸的第二成角度面，其中第二张紧筋通过第二成角度面延伸到头部部分的顶面。

7、过渡系统的混凝土构件可进行多种构造和制造。例如，构件可具有圆柱形横截面的基部部分，其中头部部分从基部部分径向向外延伸。头部部分还可在基部部分的径向内侧延伸。

8、在包括第一张紧筋和第二张紧筋的备选实施例中，混凝土构件的头部部分和基部部分可从下部塔架区段径向向外和径向向内延伸。例如，混凝土构件可形成为恒定直径或渐缩直径的圆柱体，其中，该混凝土构件的外壁和内壁相对于下部塔架区段分别径向向外和径向向内延伸。混凝土构件可包括：限定在混凝土构件的外壁中的多个通道，第一张紧筋延展通过其中；以及限定在混凝土构件的内壁中的多个通道，第二张紧筋延展通过其中。通道可为闭合的(例如，隧道)，或可为沿着其纵向长度开放的(例如，凹槽)。在该实施例的情况下，诸如板或凸缘的钢部件可设置在头部部分的顶面与上部塔架区段之间，其中，第一张紧筋和第二张紧筋延伸通过钢部件中的与混凝土构件中的通道对齐的孔，并且在头部部分的顶面处(经由钢部件)锚定到混凝土构件。

9、在多种实施例中，下部塔架区段和混凝土构件中的一者或两者是3d打印的混凝土结构。

10、本发明还包含一种风力涡轮，其利用本文中所体现的塔架结构的实施例中的任一个。

11、参考以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书中并构成本说明书的部分的附图图示本发明的实施例，并且与描述一起用来解释本发明的原理。

技术特征：

1.一种塔架结构，包括：

2.根据权利要求1所述的塔架结构，其中，所述混凝土构件的所述头部部分径向向外延伸超过所述基部部分，所述第一张紧筋纵向延伸通过所述头部部分并在所述基部部分和所述下部塔架区段的径向外侧延伸。

3.根据权利要求2所述的塔架结构，进一步包括在所述头部部分与所述基部部分之间延伸的第一成角度面，所述第一张紧筋通过所述第一成角度面延伸到所述头部部分的所述顶面。

4.根据权利要求1所述的塔架结构，进一步包括嵌入所述混凝土构件中并从所述头部部分的所述顶面延伸的连接螺栓，所述上部塔架区段经由所述连接螺栓栓接到所述混凝土构件。

5.根据权利要求4所述的塔架结构，其中，所述连接螺栓在所述上部塔架区段的周向壁的径向内侧。

6.根据权利要求4所述的塔架结构，进一步包括在所述头部部分的所述顶面与所述上部塔架区段之间的钢部件，所述第一张紧筋延伸通过所述钢部件。

7.根据权利要求6所述的塔架结构，其中，所述钢部件包括固定到所述头部部分的所述顶面的环部件。

8.根据权利要求6所述的塔架结构，其中，所述钢部件包括圆柱形部件，所述圆柱形部件具有抵靠所述头部部分的所述顶面的脚部凸缘和相反的顶部凸缘，所述第一张紧筋延伸通过所述脚部凸缘，并且所述上部塔架区段栓接到所述顶部凸缘。

9.根据权利要求1所述的塔架结构，进一步包括多个第二张紧筋，所述多个第二张紧筋至少部分地纵向延展通过所述管状壁，并在所述第一张紧筋的径向内侧的位置处在所述头部部分的所述顶面处锚定到所述混凝土构件。

10.根据权利要求9所述的塔架结构，其中，所述头部部分从所述基部部分径向向内延伸，所述第二张紧筋的在所述头部部分的所述顶面处的锚定位置从所述下部塔架区段的管状壁径向向内，使得所述第二张紧筋在所述下部塔架区段内延伸。

11.根据权利要求10所述的塔架结构，进一步包括在所述头部部分与所述基部部分之间延伸的第二成角度面，所述第二张紧筋通过所述第二成角度面延伸到所述头部部分的所述顶面。

12.根据权利要求1所述的塔架结构，其中，所述混凝土构件的所述头部部分径向向外延伸超过所述基部部分并且从所述基部部分径向向内延伸，所述混凝土构件包括在所述基部部分与所述头部部分之间延伸的外部成角度面和在所述头部部分与所述基部部分之间延伸的相反的内部成角度面，所述第一张紧筋在所述基部部分和所述下部塔架区段的径向外侧纵向延伸通过所述头部部分和所述外部成角度面，并且所述塔架结构进一步包括多个第二张紧筋，所述多个第二张紧筋在所述基部部分的径向内侧并在所述下部塔架区段内纵向延伸通过所述头部部分和所述内部成角度面。

13.根据权利要求12所述的塔架结构，其中，所述混凝土构件的所述基部部分包括沿着其纵向长度的圆柱形横截面。

14.根据权利要求9所述的塔架结构，其中，所述头部部分和所述基部部分从所述下部塔架区段径向向外和径向向内延伸，并且所述塔架结构进一步包括：限定在所述混凝土构件的外壁中的多个通道，所述第一张紧筋延展通过其中；以及限定在所述混凝土构件的内壁中的多个通道，所述第二张紧筋延展通过其中。

15.根据权利要求14所述的塔架结构，其中，所述通道沿着其纵向长度是开放的。

16.根据权利要求14所述的塔架结构，进一步包括在所述头部部分的所述顶面与所述上部塔架区段之间的钢部件，所述第一张紧筋和所述第二张紧筋延伸通过所述钢部件中的孔并在所述头部部分的所述顶面处锚定到所述混凝土构件。

17.根据权利要求14所述的塔架结构，其中，所述混凝土构件包括恒定直径或渐缩直径的纵向横截面轮廓中的一种。

18.根据权利要求1所述的塔架结构，其中，所述下部塔架区段和所述混凝土构件中的一者或两者是3d打印的混凝土结构。

19.根据权利要求1所述的塔架结构，其中，所述塔架结构是风力涡轮塔架。

20.一种风力涡轮，包括根据权利要求1所述的塔架结构。

技术总结一种特别地适合用于风力涡轮(10)的塔架结构(30)包括由混凝土形成的下部塔架区段(32)和由钢形成的上部塔架区段(34)。过渡系统(36)将上部塔架区段(34)连接到下部塔架区段(32)，该过渡系统包括具有管状壁的混凝土构件，该管状壁具有固定在下部塔架区段上的基部部分(42)和连接到上部塔架区段的头部部分(44)。头部部分径向向外延伸超过上部塔架区段。多个第一张紧筋(46)至少部分地纵向延伸通过管状壁，并在上部塔架区段的径向外侧的位置处在头部部分的顶面(48)处锚定到混凝土构件。技术研发人员：P·迈耶,方飙,N·A·特恩奎斯特,李晓鹏,G·E·库珀,C·J·肯尼受保护的技术使用者：通用电气可再生能源西班牙有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13