包括桅杆的塔架

摘要

提供了塔架，其包括具有上法兰和下法兰、塔架壁的第一塔架分段以及桅杆。桅杆包括梯子，并且桅杆不被附连到塔架壁。还提供了用于将桅杆安装在塔架中的方法。

说明书

本申请要求2018年10月9日提交的欧洲专利申请EP18382716的权益。

技术领域

本公开内容涉及塔架。本公开内容进一步涉及用于将桅杆安装在塔架中的方法。

背景技术

现代风力涡轮机通常用于向电网供电。风力涡轮机通常包括安装在风力涡轮机塔架的顶部上的转子，该转子具有转子毂和多个叶片。转子设定为在风的作用下在叶片上旋转。发电机的运行产生供应到电网中的电力。

塔架可以由安装在彼此顶部的圆柱形或截头圆锥形分段构成。在例如风力涡轮机的情况中，可以将多个连续堆叠的分段焊接在一起和/或通过法兰(或类似物)连接以形成整个塔架。钢和混凝土风力涡轮机塔架中都可以找到塔架分段。

典型地，风力涡轮机塔架包括内部，该内部具有部件，比如用于从发电机或向发电机传输电力和信号的电力和通信电缆。还可以提供具有刚性轨道或导丝的服务电梯、塔架内部的照明装置、服务平台和梯子。所有那些组件可以沿着分段的几个中间点处焊接或螺栓连接到塔架分段，这可降低塔架的抗疲劳性。因此，可能必须增加这些分段的壁的厚度以满足抗疲劳性要求。

此外，塔架部分可具有沿其长度的连接器以附连部件或辅助结构。连接器的存在既增加了复杂性又减慢了制造过程。

上述部件沿着塔架分段的内壁被附连到塔架。因此，即使塔架内部有坡度，部件也必须适应内壁的形状。这会影响梯子和服务电梯。电梯通常以这样的方式布置：从电梯到梯子的用于疏散目的的距离小于预定值。这样，在电梯发生故障的情况下，电梯内的人可以相对容易地离开电梯轿厢，走向梯子。

由于梯子安装在内壁上，因此即使壁有斜坡或倾斜，梯子也必须遵循塔架壁的轮廓。为了保持用于疏散目的的距离，在那些情况下，电梯路径必须适合于遵循梯子路径。后者可能暗示将电梯路径强制到一定程度，例如通过采用倾斜或扭曲构造，使电梯的导向元件(拉紧的电缆)在整个产品生命周期中可能变得不稳定且可靠性降低。

在一些已知的方案中，特别是当塔架壁具有斜坡时，可以通过在一系列平台之间限定的分段来安装梯子。这样，梯子的每个部分都可以保持竖直方向，即相对于塔架的轴向不倾斜，同时满足梯子和塔架壁之间的最小安全距离。然而，所得的梯子不是连续的，这意味着梯子不能提供笔直的且垂直的疏散路径。在每个平台上，必须提供一个活板门，并且用户必须在向下的途中将其打开。而且，沿着塔架的高度，电梯轿厢和梯子之间的距离可能变化，这可能导致更复杂的疏散或救援操作。

本公开内容提供了至少部分地解决了一些上述缺点的梯子、塔架和方法的实例。即使具体参考了风力涡轮机塔架，并且本文描述的系统可能特别适合于风力涡轮机塔架，但是应该清楚也可以预见其他塔架中的实施。

发明内容

在第一方面中，提供了塔架。塔架包括第一塔架分段，其具有上法兰和下法兰、塔架壁，和桅杆，其中桅杆包括梯子，并且桅杆不被附连到塔架壁。

塔架可包括具有上法兰、下法兰和塔架壁的第一塔架分段，以及桅杆。桅杆可包括梯子，并且桅杆可包括顶端和底端，顶端被连接到上法兰或服务平台，和底端被连接到下法兰，使得桅杆不被附连到塔架壁。

根据该方面，获得具有桅杆的塔架，该桅杆不需要与塔架分段的中间连接件，因此可以不影响塔架的抗疲劳性。

由于没有中间连接件，因此不需要塔架分段内壁上的连接器。与已知的方案相比，根据该方面的塔架分段可以更快地产生。特别是对于由钢制成的塔架分段，该分段可以从焊接辊站释放，并更早地移动到喷漆舱，这实现了更好地利用塔架工厂的生产能力。

在一个实例中，桅杆可以被连接到塔架分段的上法兰和下法兰。在另一实例中，桅杆可以通过平台被连接到上法兰并连接到下法兰。因此，在桅杆不被附连到塔架壁的那些实例中。桅杆没有直接附连到塔架壁，也没有以任何方式支撑在塔架壁上。此外，塔架在桅杆和塔架壁之间不具有任何中间连接件。

塔架的桅杆可以沿着塔架基本上竖直布置，并且塔架的桅杆可以与服务电梯平行地集成，因此不需要电梯适应塔架壁的倾斜或扭曲整个路径。梯子可以基本竖直地布置，因此，服务电梯可以在基本完全垂直的方向上向上或向下行进，同时保持距离以用于疏散目的。电梯路径不必采用倾斜或扭曲的构造以与梯子保持适当的距离。因此包括例如拉紧的导向电缆的电梯系统可能更加稳定和可靠。

塔架的桅杆可以是连续的桅杆，因此将提供笔直的且垂直的疏散路径。平台地板中的活板门(trapdoor)可以用安装在桅杆中的护栏代替，从而消除了疏散路径中的障碍物。因此该疏散可以是更快且更安全的。

本公开内容的桅杆可用于混凝土和钢塔架或甚至用于其组合。

在塔架的一些实例中，桅杆可以由上法兰和下法兰(而不是沿着这些法兰之间的壁的任何点)支撑。因此，可以相对于塔架获得半浮式桅杆。

在一些实例中，塔架可以进一步包括将桅杆支撑到服务平台的多个支架，其中支架包括配置为至少部分地围绕梯子的横截面的主体。因此，支架可以承载来自桅杆的垂直载荷，而桅杆的最下部不必承受桅杆的所有重量。从而可减小桅杆的最下部的尺寸。

在一些实例中，塔架可为风力涡轮机塔架。

在另一个进一方面中，提供了用于将桅杆安装在根据本文公开的实例中的任一个的塔架的方法。该方法包括一个接一个地组装多个桅杆模块，和将桅杆连接到塔架的上法兰或下法兰。

用于将桅杆安装在塔架上的方法可以包括一个接一个地组装多个桅杆模块；将桅杆的顶端连接到上法兰或服务平台并将桅杆的底端连接到塔架分段的下法兰。

由于该方法，不需要在桅杆和塔架壁之间的中间连接件，因此可以获得比已知方案更容易的桅杆安装。因此，可以实现节省时间和成本的方法。

在其中塔架分段由钢制成的方法的一些实例中，该方法可以进一步包括：提供水平布置的塔架分段；将支撑梁可拆卸地连接到法兰和将桅杆模块可拆卸地连接到支撑梁。在这种情况下，操作员可以安装以水平布置比如在地面上安装桅杆。操作员不需要在高处工作，而需要将其抬高到这个高度，以便他们可以在更安全的条件下工作。

在一些实例中，该方法可以进一步包括：当模块处于折叠构造时将桅杆模块引入塔架分段中；使梯形梁彼此移开，使得桅杆模块可以采用扩展构造。由于桅杆模块是可折叠的，因此在其安装期间的组织和处理更容易。

在整篇公开内容，表达比如上面、下面、之下、下方、上、顶部、底部、下等应结合在操作条件中的电梯等的构造作为参考来理解。

附图说明

下面将参考附图描述本公开内容的非限制性实例，其中：

图1示意性地图解了风力涡轮机的一个实例的视图；

图2示意性地图解了根据一个实例具有桅杆的一部分的图1中的风力涡轮机的塔架分段的透视的纵向截面图；

图3从不同视角示意性地图解了图2中的塔架分段的局部视图；

图4示意性地图解了图2中的塔架分段的侧视图；

图5A-5C示意性地图解了具有桅杆和电梯的不同的相对布置的塔架分段的横截面图；

图6A-6G示意性地图解了根据实例从扩展构造到折叠构造的塔架的桅杆模块的几个位置；

图7示意性地图解了图2中具有平台和桅杆的塔架分段的局部视图；

图8示意性地图解了图2中具有桅杆和支撑梁的塔架分段的局部视图；

图9从不同视角示意性地图解了图8中具有桅杆和支撑梁的塔架分段的局部视图；

图10-14示意性地图解了根据实例用于将桅杆的一部分安装在塔架分段上的几个步骤；

图15示意性地图解了根据进一步实例被引入塔架分段中的桅杆的一部分；和

图16示意性地图解了根据又另一个实例穿过两个不同塔架分段设置的桅杆的局部视图。

具体实施方式

在这些附图中，相同的附图标记用于表示匹配元件。为清楚起见，一些部件未被图解。

图1示意性地图解了风力涡轮机100的一个实例的视图。如所显示的，风力涡轮机100包括塔架101、安装在塔架101上的吊舱103、连接到吊舱103的毂104和连接到毂104的一些叶片102。如对本领域技术人员显而易见的，发电机可以在吊舱103内部产生电能。用于从发电机或向发电机传输电力和信号的电力和通信电缆可以穿过塔架101的内部运行。

图2示意性地图解了根据一个实例具有桅杆2的一部分的图1中的风力涡轮机100的塔架分段105的透视的纵向截面图。图3从不同视角示意性地图解了图2中的塔架分段105的局部视图。

图4示意性地图解了图2中的塔架分段105的侧视图。

塔架101可以由在彼此顶部的多个塔架分段105制成。塔架分段105可以是圆柱形、截头圆锥形或大致环形的。

根据一方面，提供了塔架101的实例。塔架101包括第一塔架分段105和桅杆2，第一塔架分段105具有上法兰113和下法兰106、塔架壁114。桅杆2包括梯子24、25(参见例如图6)。并且桅杆2不附连到塔架壁114。

塔架101可包括第二塔架分段112，其中第二塔架分段112可以在法兰106、113处连接到第一塔架分段105，参见例如图16。

如图2和图3中可见，上法兰113和下法兰106分别设置在塔架分段105的相对端。在一个实例中，桅杆2可以由上法兰和下法兰113、106支撑。

在进一步的实例中，塔架分段105可包括服务平台4，并且桅杆2可以至少部分地由服务平台4支撑。在附图2、4、7中，可以看到实例，其中桅杆部分地由服务平台4支撑。

塔架可包括由上法兰或下法兰支撑的服务平台。

平台4可包括其中桅杆2可穿过的桅杆开口41。在图7中，清楚地显示了桅杆开孔41的实例。

在图2、4、7中的实例中，服务平台4沿着塔架101的长度位于由塔架壁114的内侧限定的腔107中。此外，在图2、4、7中可以看到实例，其中桅杆2以使得在使用中桅杆2的至少一部分可以从平台4悬挂的方式被连接到平台4。

在一些未图解的实例中，服务平台4可以由上法兰或下法兰113、106支撑。可选地，服务平台4可以被附连到塔架壁114。

在进一步的实例中，平台4基本上可以被定位在塔架101的顶部，并且可以与桅杆2连接的法兰基本上可以被定位在塔架的底部。与桅杆连接的法兰不一定属于平台所位于的相同塔架分段。例如，在未图解的实例中，桅杆可以被连接到最上面的塔架分段的平台和最下面的塔架分段的法兰二者。

在图2和图3中的实例中，平台4基本上位于塔架分段105的顶部，并且桅杆2被连接到基本上位于塔架分段105的底部的下法兰106。

如图2和图3中可见，法兰106、113设置在腔107内部。

在一些实例中，塔架101可以进一步包括将桅杆2支撑到服务平台4的多个支架3，其中支架3可包括配置为至少部分地围绕梯子24、25的横截面的主体。在图7中可以看见后者，其中还显示了支架3设置在平台3的顶部，具体而言连接到每个梯子24、25。支架3可以承载来自梯子24、25的垂直载荷，并将载荷传递到平台4和塔架分段105(参见例如图2)。因此，桅杆的最低模块21不必承受桅杆2的所有重量。

图7中图解的支架3的实例包括具有大致U形横截面的主体以至少部分地包围梯子24、25。

在图2、3和4中的实例中，桅杆2包括在顶部彼此堆叠和/或彼此组装的多个桅杆模块21。模块21的实例将结合图6A-6G说明，其中桅杆2包括第一纵向梯形梁24、第二纵向梯形梁25和连接第一梯形梁和第二梯形梁24、25的撑臂22、23。梯形梁可以被视为梯子。

撑臂22、23可以以使梯形梁24、25可相对于彼此移动的方式枢转地连接到梯形梁24、25。例如在图6A-6G中可以看见后者。图6A-6G示意性地图解了根据实例从扩展或展开构造到折叠构造的桅杆2的模块21的几个位置。

模块21的扩展构造可以指其中梯形梁24、25彼此分开最多的构造，并且折叠构造可以指其中梯形梁24、25最靠近在一起的构造。图6A是扩展的(或“未折叠的”)构造的模块21的实例，并且图6F、6G显示了折叠构造的模块21的实例。

从图6A开始，倾斜撑臂22可以按照图6B中的方向A1和A2旋转。在这种情况下，倾斜撑臂22的一端是松弛的以便允许其旋转。在使用中，倾斜撑臂可以在这一端固定到梯形梁25。方向A1、A2可以是顺时针方向或逆时针方向。当倾斜撑臂22到达按照图6C的末端位置时，梯形梁24、25可以开始彼此靠近移动。梯形梁24、25之间的相对接近可以由竖直撑臂23引导，该竖直撑臂23可以旋转地或枢转地连接到框架。可以提供合适的铰链。

该接近可以按照包括两个分量的旋转：一个垂直分量和一个水平分量。梯形梁24、25可以实现这样的构造，其中梯形梁24、25水平地集合在一起并相对于彼此垂直地移位，参见例如图6F和6G。

上文描述的过程涉及折叠过程的实例。相反，可以按照相同的步骤获得伸展或扩展过程。在使用中，撑臂基本上可以锁定在展开构造中。

撑臂22、23可以以这样的方式连接梯形梁24、25，使得模块21在使用中，特别是在扩展构造中具有四边形的横截面。当模块21处于扩展构造时，用于操作员的笔直的且垂直的路径可以由撑臂和梯形梁24、25限定。操作员O可以沿着图2-5中可见的桅杆2的路径爬升或下降，即在桅杆内部。

通过非限制性实例，模块21的横截面可以为约800×800mm，并且因此梯形梁可以具有约800mm的宽度。撑臂22、23和梯形梁24、25可以由钢和/或铝和/或复合材料制成。

在图7中图解的进一步的实例中，梯形梁24、25可包括在桅杆2的纵向方向上布线的电缆108的保持部分26。保持部分26可以是用作托盘的梯形梁分段。同样在图7中可见梯形梁24、25可包括轨道27(参见例如图7)和/或救生索。刚性轨道27或柔性救生索可以以使得它们不被支架3阻碍的方式定位在梯形梁24、25上。因此，尽管具有支架3，操作员O可使用轨道或救生索。

图8示意性地图解了图2中的桅杆2和支撑梁5的局部视图。图9从不同视角示意性地图解了图8中的桅杆2和支撑梁5的局部视图。

在图8和图9中的实例中，塔架101进一步包括用于桅杆2的支撑梁5，其中支撑梁5可以横向地设置在塔架分段105、112并且可以可拆卸地连接到法兰106、113(例如在法兰的径向相对侧)和桅杆2。分段105、112的桅杆2的部分可以借助于支撑梁5和与法兰106、113的连接件例如将桅杆2连接到平台4的支架3保持固定在分段105、112的两端。支撑梁5可以连接到上法兰113或下法兰106。

支撑梁5可以被附连到便携式塔架分段105、112，比如由钢等制成的那些。支撑梁5可以是临时工具包以在运输和安装任务期间帮助操作员，如将在后面说明的。

在一些实例中，塔架101可以进一步包括与桅杆相关联的服务电梯，其中电梯轿厢110可相对于桅杆2横向并与桅杆2的长度相同或基本上相同的方向运行。本文中横向应该被理解为由桅杆2所限定的空间之外的电梯路径，并且在描绘的实例中为由梯形梁24、25和撑臂22、23之间所限定的空间。

电梯并且特别是电梯轿厢110可以以以不同的方式相对于桅杆2布置。举例来说，图5A-5C示意性地图解了具有不同的相对布置的桅杆2和电梯轿厢110的塔架分段105、112的横截面图。图5A-5C中的实例仅是一些可能的布置，应该清楚许多其他布置是可能的。

如图7中可见，电梯可以按照电梯路径通过平台中的电梯开孔42。

在一些实例中，桅杆2可包括具有金属丝固定件(wirefix)29的臂28(参见例如图2)以固定服务电梯的导丝109。在图2中，桅杆2包括一对侧臂28，其分别具有连接到电梯轿厢110的金属丝固定件29。臂28可以被附连到梯形梁24、25。

在一些实例中，电梯的导丝111可以用作用于约束桅杆2的水平移动的稳定元件。然而，在一些其他实例中，桅杆2连接到平台4和法兰106、113二者的布置可以在没有任何辅助元件的情况下充分约束桅杆1。

在一些进一步的实例中，可以提供另外的线(wire)(未图解)以相对于塔架101具体地约束桅杆2。

根据进一方面，提供了用于将桅杆2安装在根据本文公开的实例中的任一个的塔架101的方法。将结合图10-16说明该方法。该方法包括一个接一个地组装多个桅杆模块21。参见例如图10-14，其中模块21是手动组装地。然后可以将桅杆2连接到塔架101的上法兰或下法兰106、113。

可选地，桅杆2的一端，比如顶端，可以被连接到塔架101的平台4和桅杆2的另一端，比如底端，可以被连接到塔架101的下法兰106。平台4可以被事先装入塔架101中并安装到塔架101。

在塔架的一个实例中，桅杆可以仅通过上法兰和下法兰被连接到塔架分段，使得桅杆不被附连到塔架壁。在塔架的另一个实例中，桅杆可以仅通过服务平台和下法兰被连接到塔架分段，使得桅杆不被附连到塔架壁。在两个实例中，塔架在基本上沿着塔架的内壁并且从上法兰到下法兰或者从服务平台到上法兰和下法兰之一限定的区域中，在桅杆和塔架壁之间可以没有中间连接件。

图10-14示意性地图解了根据实例用于将桅杆2的一部分安装在塔架分段105中的几个步骤。该实例对应于其中分段105可以是便携式的情况，例如由钢制成。在该情况中，该方法可以进一步包括提供水平布置的塔架分段105。当竖立时该水平布置可基本上垂直于塔架101的长度，并且塔架分段105可以铺设在地面上。然后，支撑梁5可以以可拆卸方式被连接到法兰106。之后，桅杆模块21可以以可拆卸方式连接到支撑梁。模块21可以与梁5具体而言通过梯形梁24、25连接。在图14中，可以看到将支撑梁5可拆卸地连接到下法兰106和模块21的示例性方式。

支撑梁5可以被装入塔架工厂中并在处理、运输和提升操作期间使用。可以在塔架竖立之后除去梁。在卸载梁5之前，上模块21可以被连接到下模块21，该下模块21可以被集成在先前竖立的塔架分段105中，从而在模块21之间产生结构上的连续性。支撑梁5因此可以被视为一种“运输工具包”。

在其中模块21是可折叠的实例中，该方法可以进一步包括当模块105处于折叠构造时将桅杆模块21引入塔架分段105中。这可以在例如图10中看到。然后可以将模块展开。梯形梁24、25可以彼此移开，使得桅杆模块可以采用扩展构造。这可以在例如图11和12中看到。图11中的箭头A5图解了当彼此分开移动时梯形梁24、25所遵循的方向。扩展或展开过程可以与上文描述的相同。

可选地，模块21可以以扩展构造引入分段105中。然后可以将模块彼此附连，使得当塔架竖立时模块在顶部彼此堆叠。

图15示意性地图解了根据进一步实例被引入塔架分段112，特别适合于混凝土塔架分段中的桅杆2。根据该实例的方法可以进一步包括提供竖立布置的塔架分段112，并将多个组装的桅杆模块21引入塔架分段112的腔107中。模块21可以在地面上被组装并且然后被吊起。可以通过平台的桅杆开孔41引入模块21。之后，桅杆2可以通过支架3被连接到平台4。

图16示意性地图解了根据又另一个实例的穿过两个不同塔架分段105、112设置的桅杆2的局部视图。在图16的顶侧上的分段105可以是便携式的，例如由钢制成，而在图16的底侧上的分段112可以不是便携式的，例如由混凝土制成。在图16中的实例中，混凝土分段112可以以竖直布置设置。如上所述，一批组装的桅杆模块21可以被连接到平台4。然后可以将钢分段105与另一批已经组装桅杆模块21布置在混凝土分段112的顶部。可以将钢分段105的最低模块21附连到混凝土分段112的最上模块21。然后可以除去钢分段105的支撑梁5。在图16中的实例中，可以将桅杆2的顶部连接到另一个上平台4。

尽管本文仅公开了许多实例，但是其他替代、修改、用途和/或等同方案也是可能的。此外，还覆盖了所描述的实例的所有可能的组合。因此，本公开内容的范围不应由特定实例限制，而应仅由对所附权利要求的公正阅读来确定。如果与附图相关的附图标记放在权利要求的括号中，则它们仅用于试图增加权利要求的可理解性，并且不应被说明为限制权利要求的范围。

出于完整性的原因，本发明的各个方面在以下编号的条款中列出：

条款1.一种塔架，其包括：

第一塔架分段，其具有上法兰和下法兰、塔架壁；和

桅杆，其中桅杆包括梯子；并且

桅杆不被附连到塔架壁。

条款2.根据条款1所述的塔架，其中桅杆由上法兰和下法兰支撑。

条款3.根据条款1-2所述的塔架，其中塔架分段包括服务平台，并且其中桅杆至少部分地由服务平台支撑。

条款4.根据条款3所述的塔架，其中服务平台由上法兰或下法兰支撑。

条款5.根据条款3所述的塔架，进一步包括将桅杆支撑到服务平台的多个支架，其中支架包括配置为至少部分地围绕梯子的横截面的主体。

条款6.根据条款1-5中任一项所述的塔架，其中塔架包括第二塔架分段，其中第二塔架分段在法兰处连接到第一塔架分段。

条款7.根据条款1-6中任一项所述的塔架，其中桅杆包括在顶部彼此堆叠或彼此组装的多个桅杆模块。

条款8.根据条款1-7中任一项所述的塔架，其中桅杆包括第一纵向梯形梁、第二纵向梯形梁和连接第一梯形梁和第二梯形梁的撑臂。

条款9.根据条款8所述的塔架，其中撑臂以使梯形梁可相对于彼此移动的方式枢转地连接到梯形梁。

条款10.根据条款1-9中任一项所述的塔架，进一步包括用于桅杆的支撑梁，其中支撑梁横向地设置在塔架分段并且可拆卸地连接到法兰和桅杆。

条款11.根据条款10所述的塔架，进一步包括与桅杆相关联的服务电梯，其中电梯轿厢相对于桅杆横向并且在与桅杆的长度相同的方向上运行。

条款12.一种用于将桅杆安装在根据条款1-11中任一项所述的塔架的方法，包括：

一个接一个地组装多个桅杆模块；

将桅杆连接到塔架的上法兰或下法兰。

条款13.根据条款12所述的方法，其中塔架分段由钢制成，所述方法进一步包括：

提供水平布置的塔架分段；

将支撑梁与法兰可拆卸地连接；

将桅杆模块与支撑梁可拆卸地连接。

条款14.根据条款13所述的方法，进一步包括：

当模块处于折叠构造时将桅杆模块引入塔架分段中；

使梯形梁彼此移开，使得桅杆模块采用扩展构造。

条款15.根据条款12所述的方法，其中塔架分段由混凝土制成，该方法进一步包括：

提供竖直布置的塔架分段；

将多个组装的桅杆模块引入塔架分段的腔中。