[0001] 本发明描述了一种用于连接到互补凸缘的凸缘；以及一种操纵配备有这种凸缘的圆柱形塔架段的方法。

[0002] 诸如风力涡轮机塔架的高塔架通常通过将塔架段连接在一起而构造。为此，每个塔架段配备有凸缘。常见的凸缘形状是“L形凸缘”，并且互补的L形凸缘通过紧固件连接在一起，所述紧固件是诸如布置在螺栓圆中的螺栓。塔架段可制造成具有L形凸缘，L形凸缘具有内螺栓圆(即，凸缘延伸到塔架内部中)或外螺栓圆(即，凸缘从塔架向外延伸)。

[0003] 当前正在开发的类型的大型风力涡轮机具有非常长的转子叶片，因此需要更高的塔架。然而，通常使用的L形凸缘连接的有限的承载能力对塔架结构施加了约束。

[0004] 凸缘连接的强度取决于各种参数，例如钢的选择、壁厚、螺栓直径、螺栓圆中螺栓的数量、载荷路径等。为了增加塔架段之间的凸缘连接的强度，一种方法可以是替代地使用“T形凸缘”，其具有倒“T”形的形状，其中内凸缘延伸到塔架内部，而外凸缘从塔架向外延伸。T形凸缘可以具有L形凸缘的两倍强度，即，其可以承受的载荷是相当的L形凸缘所能承受的载荷的两倍。然而，T形凸缘的主要缺点是它需要从塔架外部接近以及从塔架内部接近。尽管T形凸缘由于其更大的承载能力而在一些情况下被视为一种解决方案，但是使用T形凸缘的多段式塔架的组装和使用寿命维护非常昂贵。

[0005] 因此，本发明的目的是提供一种克服上述问题的改进的凸缘连接。

[0038] 在附图中，相同的标号始终表示相同的物体。图中的物体不一定按比例绘制。

[0039] 图1、图2和图3示出了本发明的凸缘1的实施例。风力涡轮机的塔架段可以具有6‑8m量级的平均直径，并且本发明的凸缘1相应地确定尺寸。图1示出了(以横截面)本发明的凸缘1的实施例的一个实例，其连接到凸缘1的功能相同的实例。每个凸缘1具有第一主体段
10和第二主体段11，第一主体段10结合主螺栓圆1P，主螺栓圆1P包括倾斜开口10_thru、10_part的环形布置，以接收用于将凸缘1连接到互补凸缘1的一组紧固件10B。主螺栓圆1P的倾斜开口10_thru、10_part的特征在于，倾斜角度θ对向在其纵向轴线10A、10A'与凸缘连接面
1F的表面法线N之间。在图1中，通孔10_thru的“出口”开口的中心和盲孔10_part的“入口”开口的中心是沿着主螺栓圆1P的点。这在图3给出的透视图中更清楚地看到，其示出了形成主螺栓圆1P的通孔“出口”开口10_out和盲孔“入口”开口10_in的交替布置。

[0040] 图2示出了作为塔架段20A的一部分的本发明的凸缘1的实施例。该图指示主螺栓圆1P的直径D_1P和塔架段20A的平均直径D_20。

[0041] 理想地，主螺栓圆1P具有与塔架壳体20A的平均直径D_20相同的直径D_1P，即，主螺栓圆1P与塔架壳体20A的中平面成直线(即，重合) (如图3中所示)。然而，可能需要使主螺栓圆1P略微偏离塔架壳体中平面，例如以允许对凸缘1与塔架壳体20A之间的焊缝(凸缘与塔架壳体之间的焊缝接头靠近倾斜的贯通开口10_thru的外端)进行非破坏性测试。主螺栓圆1P和塔架壳体中平面之间的这种偏移优选地保持为最小，以便维持本发明的凸缘1的有利的高承载能力。

[0042] 每个第二主体段11结合具有环形布置的开口11的副螺栓圆1S，以接收用于将凸缘1连接到中间结构(未示出)的一组紧固件11B。图3表示由开口11限定的副螺栓圆1S，并且图
2表示副螺栓圆1S的直径D_1S。环形连接面1F的面积由凸缘1的外径D_1F_out和内径D_1F_in确定。

[0043] 图2中所示的结构可以是由几个堆叠的圆柱形元件制成的塔架部分的一端。塔架部分的两个外端均终止于本发明的凸缘1的实例。圆柱形元件之间的接合部可以使用传统的L形凸缘或使用本发明的X‑L型凸缘来实现。

[0044] 如图3中所示，凸缘具有连接面1F，该连接面1F将抵靠互补凸缘的连接面。该图还示出了一种可能的变型，示出了在凸缘1的下部面处的凹部14。因此环形凸缘连接面1F的内径D_1F_in超过副螺栓圆1S的直径D_1S。在该实施例中，连接面1F的总面积小于图1中所示实施例的连接面面积，但是来自上塔架段的载荷仍有效地传递到下塔架段的主体中。凹部14可便于更容易地连接到中间设备(未示出)。

[0045] 图4示出了通过接合本发明的凸缘1的两个实例而制成的永久凸缘连接10_perm。该连接在其可以在结构的寿命期间承受的意义上是“永久的”。这里，每个凸缘1都形成为具有对准特征15A，其成形为与互补凸缘1的反向对准特征15B接合。对准特征15A、15B用于校正当塔架段堆叠时凸缘中可能存在的任何轻微的椭圆化。该图示出了延伸穿过上凸缘1中的通孔10_thru并进入下凸缘1的盲锥形开口10_part的紧固件10B。该图还示出了延伸穿过下凸缘1中的通孔10_thru并进入上凸缘1的盲锥形开口10_part的另一相对倾斜的紧固件
10B。

[0046] 图5示出了本发明的凸缘1的另一实施例。这里，凸缘1实现为具有第一主体段10和单独的第二主体段11的两部分式凸缘。用于紧固件的水平开口由第二主体段中的贯通开口12_thru和第一主体段中的部分或盲开口12_part提供。盲开口可具有内螺纹以接收插入穿过第二主体段的金属螺钉的螺纹端。在该示例性实施例中，贯通开口12_thru、12_part平行于凸缘连接面1F延伸。这种螺栓接头的替代方案可以是将第二主体段11焊接到第一主体段
10。

[0047] 图6示出了本发明的凸缘1的呈到中间结构的临时连接11_temp的实施例。这里，塔架段2的上端20A处的凸缘1连接到起重机3的提升配件31，并且塔架段2的下端20B处的凸缘1连接到另一起重机3的翻转工具（upending tool）32。起重机3被控制，使得塔架段2“翻转”，即，从水平存储取向移动到竖直安装取向。在中间结构31、32将从凸缘1再次断开的意义上，这些连接11_temp是“临时的”。在塔架段2的每个端部20A、20B处的凸缘1将在塔架组装过程的稍后阶段永久地连接到互补凸缘1，如上面借助于图4所解释的。

[0048] 塔架部分通常在制造和最终安装之间的多个阶段进行操纵，并且因此副螺栓圆1S用于将塔架段的任一端处的凸缘连接到支承结构的托架或支架、防椭圆化工具、运输车辆的适配器等。

[0049] 图7示出了诸如风力涡轮机塔架的塔架2，其包括“堆叠”在彼此顶部上并且使用L形凸缘LF以现有技术方式连接的塔架段20。紧固件被插入到内部的螺栓圆中，通孔LF_H在图8中所示的放大部分中示出。螺栓圆和塔架壁之间的偏移意味着这种类型的连接易受过大的弯曲力矩的影响。因此，塔架2的总高度可受到凸缘连接的承载限制的约束。为了克服这些约束，替代的现有技术结构使用T形凸缘来连接塔架段20与内部和外部螺栓圆，但这种解决方案与显著更高的成本相关联，如上文所解释。

[0050] 尽管已经以优选实施例及其变型的形式公开了本发明，但是将理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行许多附加的修改和变型。

[0051] 为了清楚起见，应当理解，在本申请中通篇使用的“一”或“一个”不排除多个，并且“包括”不排除其他步骤或元件。