CN104179381B - 一种钢管连接件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢管连接件，用于输电线路钢管塔的连接，钢管塔包括塔身和在塔身由上而下依次水平设置的地线支架、上导线横担、下导线横担；横截面为正方形的塔身包括分别设置在其四个顶点的主柱，主柱之间设有斜杆和横杆，主柱与横杆之间设有斜杆，斜杆与主柱之间设有辅杆，辅杆水平和/或倾斜设置；其改进之处在于：主柱通过在上段钢管与下段钢管连接端设置的钢管连接件固定连接；连接件包括设置在连接端外壁并与其同轴的金属连接管；连接端和连接管对应间隔设置垂直其轴心的通孔，通孔中设置紧固件。本发明提供的钢管连接件，不但保证了钢管连接的安全可靠，同时也大大降低了工程造价，具有广阔的市场前景。

Description

一种钢管连接件

技术领域

本发明涉及一种连接件，具体讲涉及一种输电线路钢管塔的钢管连接件。

背景技术

钢管塔输电线路较之角钢塔输电线路具有更好的延性和承载性能，但是，由于前者因其制造成本较高制约了在输电线路中的推广和应用。钢管塔的高成本的重要因素之一就是钢管连接件成本过高。

目前，钢管塔的钢管之间的连接件普遍采用法兰，法兰连接分为柔性法兰和刚性法兰。柔性法兰的法兰盘较薄，为了避免法兰盘的翘曲，需在法兰盘和钢管之间焊接大量的加劲肋，连接节点显得臃肿且不美观；刚性法兰盘较厚，不需要加劲肋，节点简洁美观。为减少焊接工作量，在输电线路的钢管塔中普遍采用锻造法兰，锻造法兰属于刚性法兰的一种，其结构形式美观，受力安全可靠，但制造成本比较高。而且法兰在整个钢管塔中的比重较大，据统计法兰重量占整个钢管塔重量的20％-30％。采用法兰连接的钢管塔的性价比较差，不利于钢管塔在输电线路中的推广应用。因此需要提供一种组装方便制造成本低、安全性能好的输电线路钢管连接件。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种钢管连接件，不但保证了钢管连接的安全可靠，同时也大大降低了工程造价，具有广阔的市场前景。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供的一种钢管连接节点，所述连接件用于输电线路钢管塔的连接，所述钢管塔包括塔身4和在所述塔身4由上而下依次水平设置的地线支架1、上导线横担2、下导线横担3；横截面为正方形的所述塔身4包括分别设置在其四个顶点的主柱5，所述主柱5之间设有斜杆6和横杆7，所述主柱5与横杆7之间设有斜杆6，所述斜杆6与主柱5之间设有辅杆8，所述辅杆8水平和/或倾斜设置；

其改进之处在于：所述主柱5通过在上段钢管12与下段钢管11连接端设置的钢管连接件固定连接；所述连接件包括设置在连接端外壁并与其同轴的金属连接管13；所述连接端和连接管13对应间隔设置垂直其轴心的通孔，所述通孔中设置紧固件14。

其中，所述上段钢管12连接端内壁设有与其同轴的套管16，所述套管16设有与上段钢管12相对应的通孔。

其中，所述套管16为铁管或铝合金管或钢管，所述套管16与上段钢管12通过焊接连接。

其中，所述上段钢管12的直径D₆小于等于下段钢管11的直径D₅；所述连接管13的厚度t₇＝max(t₅,t₆)+2，所述连接管13的直径D₇＝max(D₅,D₆)+2t₇，所述下段钢管11厚度为t₅，所述上段钢管12厚度为t₆。

其中，当所述上段钢管12的直径D₆小于下段钢管11的直径D₅，在所述连接管13与上段钢管12之间设置垫片15，所述垫片15设有与上段钢管12相对应的通孔，所述垫片的厚度 $t_9=\frac{D_7-{2t}_7-D_6}{2}.$

其中，所述紧固件14为螺栓，数量

其中，所述螺栓之间等距设置，所述螺栓为M12～M24，强度为4.8～8.8级，螺栓间距为40～80mm，螺栓与连接管13端部的最小端距为20mm～40mm。

其中，所述螺栓为M12、强度为4.8级、螺栓间距为40mm、螺栓与连接管13端部的最小端距为20mm；所述螺栓为M16、强度为5.8级、螺栓间距为50mm、螺栓与连接管13端部的最小端距为25mm；所述螺栓为M20、强度为6.8级、螺栓间距为60mm、螺栓与连接管13端部的最小端距为30mm；所述螺栓为M24、强度为8.8级、螺栓间距为80mm、螺栓与连接管13端部的最小端距为40mm。

其中，倾斜设置的所述主柱5的倾斜角度相等；所述主柱5底部设有与塔基连接的法兰10。

其中，所述斜杆6、横杆7和辅杆8的两端扁平并设有螺栓孔；所述主柱5、斜杆6、横杆7和辅杆8之间分别通过设置在其两端的插板9连接，并通过连接螺栓固定。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

1、本发明提供的钢管连接件，保证了钢管连接的安全可靠，比传统的钢管法兰连接的传力更加清晰。

2、本发明提供的钢管连接件，结构简单，安装方便。

3、本发明提供的钢管连接件，极大减轻了钢管塔的重量，大大降低了制造成本。

4、本发明提供的钢管连接件，通过设置套管有效提高了钢管连接端的受力能力。

5、本发明提供的钢管连接件，通过设置的垫片，加固了钢管连接端的连接强度。

6、本发明提供的钢管连接件，大大降低了施工难度，并且便于维护，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1是：输电线路钢管塔的结构示意图；

图2是：输电线路钢管塔塔身的俯视截面结构示意图；

图3是：输电线路钢管塔塔身的局部结构示意图；

图4是：本发明提供的钢管连接件的结构示意图；

图5是：上段钢管与下段钢管管径不相等时上段钢管与连接管连接的A-A剖面图；

图6是：上段钢管与下段钢管管径不相等时采用的垫片的结构示意图；

图7是：上段钢管与下段钢管管径不相等时的套管与上段钢管的连接剖面图；

图8是：上段钢管与下段钢管管径不相等时下段钢管与连接管连接的B-B剖面图；

图9是：上段钢管与下段钢管管径相等时上段钢管与连接管连接的A-A剖面图；

图10是：上段钢管与下段钢管管径相等时的套管与上段钢管的连接剖面图；

图11是：上段钢管与下段钢管管径相等时下段钢管与连接管连接的B-B剖面图；

其中：1、地线支架；2、上导线横担；3、下导线横担；4、塔身；5、主柱；6、斜杆；7、横杆；8、辅杆；9、插板；10、法兰；11、下段钢管；12、上段钢管；13、连接管；14、紧固件；15、垫片；16、套管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本实施例以钢管连接节点为例，如图4至图11所示，本发明实施例提供的钢管连接件包括：下段钢管11、上段钢管12、连接管13、紧固件14、垫片15、套管16。将套管16放置在上段钢管12连接端内壁并焊接，下段钢管11与上段钢管12同轴设置，在其连接端外壁安装连接管13，并用紧固件14将其连接为一体。当上段钢管12直径小于下段钢管11的直径时，可在上段钢管12连接端外壁安装垫片15，然后通过紧固件14固定。上段钢管12和下段钢管11连接后即构成输电线路钢管塔的主柱5。考虑运输、安装等因素的影响，上段钢管12和下段钢管11的长度均不超过12m，主柱5由4～5根钢管连接而成；连接管13和套管16为钢管、铁管或铝合金管。

输电线路钢管塔，如图1至图3所示，包括地线支架1、上导线横担2、下导线横担3、塔身4、主柱5、斜杆6、横杆7、辅杆8、插板9、法兰10。地线支架1、上导线横担2和下导线横担3由上而下依次设置在塔身4的顶部，横截面为正方形的塔身4包括分别设置在四个顶点的主柱5，主柱5沿同一角度向塔身4的中心倾斜；主柱5之间设有斜杆6和横杆7，主柱5与横杆7之间设有斜杆6、斜杆6与主柱5之间设有辅杆8；主柱5、斜杆6、横杆7和辅杆8之间分别通过插板9连接并用连接螺栓固定；主柱5的底部安装的法兰10与塔基连接。

其中，下段钢管11直径为D₅，厚度为t₅；上段钢管12直径为D₆，厚度为t₆；连接管13长度为L7，直径为D₇，厚度为t₇，单位mm，之间的关系为：t₇＝max(t₅,t₆)+2，D₇＝max(D₅,D₆)+2t₇。

紧固件14为螺栓规格为M12、M16、M20、M24，强度可为4.8级、5.8级、6.8级、8.8级。数量并且均匀分布。螺栓间距不小于下列值：当螺栓为M12时，间距为40mm；当螺栓为M16时，间距为50mm；当螺栓为M20时，间距为60mm；当螺栓为M24时，间距为80mm。螺栓端距即螺栓距离连接管13端部的距离，不小于下列值，当螺栓为M12时，端距为20mm；当螺栓为M16时，端距为25mm；当螺栓为M20时，端距为30mm；当螺栓为M24时，端距为40mm。

连接管13的长度L₇根据紧固件14的规格、数量、间距和端距而得到。

当下段钢管11的直径大于上段钢管12的直径，即D₅>D₆，如图5至图8所示，连接管13与上段钢管12之间需要增加垫片15，垫片15的厚度垫片15为弧形钢片或为相同厚度的钢管。为了便于上段钢管12与连接管13连接，需要根据紧固件14的规格，先在工厂将套管16与上段钢管12进行焊接，然后在施工现场，将连接管13套在下段钢管11外侧，紧固件14从钢管内侧穿过下段钢管11和连接管13，并在钢管外侧拧紧紧固件14；然后，将上段钢管11与下段钢管12中心线对齐，并插入连接管13内，将垫片15放置于上段钢管12和连接管13之间，将坚固件14穿过连接管13、垫片15和上段钢管12，与套管16连接。

当下段钢管11与上段钢管12的直径相等，即D₅＝D₆，如图9至图11所示，上段钢管12与连接管13直接通过紧固件14连接；根据紧固件14的规格，先在工厂中将套管16焊接于上段钢管12中相应的位置，然后在施工现场将连接管13套在下段钢管11外侧，紧固件14从钢管内侧穿过下段钢管11和连接管13，并在钢管外侧拧紧紧固件14；然后，将上段钢管12与下段钢管11中心线对齐，并插入连接管13内，紧固件14穿过连接管13和上段钢管12，并与套管16连接。

实施例1

当下段钢管11的直径大于上段钢管12的直径时，即D₅>D₆，上段钢管12的规格为Φ480×12，下段钢管11的规格为Φ508×14，连接端的压力为5933.76kN，连接管13采用钢管，紧固件14选用规格为M24的螺栓。

下段钢管11、上段钢管12和连接管13的化学成分，按质量百分比计为，C：0.18％，Si：0.55％，Mn：1.68％，p：0.025％，s：0.017％，TA1：0.044％，Nb：0.043％，V：0.066％，余量为Fe。通过上述材料制备的钢管具有较高的强度，良好的抗疲劳性能；高韧性和低的脆性转变温度；良好的冷成型性能和焊接性能；具有较好的搞腐蚀性能和一定的耐磨性能，使用寿命也大大提高。

单个螺栓承受的最大剪力为135.72kN，孔壁承压力为161.28kN，需要螺栓的个数为上段钢管12与连接管13之间以及下段钢管11与连接管13之间布置3排螺栓，每排螺栓的个数为16个，螺栓14的总数为48个，满足要求。

上段钢管12的螺栓间距为满足要求，下段钢管5的螺栓间距为 $S=\frac{\mathrm{\π}\·508}{16}=99.746\mathrm{mm}>80\mathrm{mm},$ 满足要求。

连接管13的长度为L₇＝(40+80×2+40)×2＝480mm，厚度t₇＝14+2＝16mm，直径D₇＝508+16×2＝540mm；垫片15的厚度为

实施例2

当上段钢管12与下段钢管11直径相同时，即D₅＝D₆，上段钢管12规格为Φ508×12，下段钢管11规格为Φ508×14，节点压力5933.76kN，连接管13采用钢管，紧固件14选用规格为M24的螺栓。

下段钢管11、上段钢管12和连接管13的化学成分，按质量百分比计为，C：0.18％，Si：0.55％，Mn：1.68％，p：0.025％，s：0.017％，TA1：0.044％，Nb：0.043％，V：0.066％，余量为Fe。通过上述材料制备的钢管具有较高的强度，良好的抗疲劳性能；高韧性和低的脆性转变温度；良好的冷成型性能和焊接性能；具有较好的搞腐蚀性能和一定的耐磨性能，使用寿命也大大提高。

单个螺栓承受的最大剪力为135.72kN，孔壁承压力为161.28kN，需要螺栓个数为上段钢管12与连接管13之间以及下段钢管11与连接管13之间布置3排螺栓，每排螺栓个数为16个，螺栓总数为48个，满足要求。

上段钢管12的螺栓间距为满足要求，下段钢管11的螺栓间距为 $S=\frac{\mathrm{\π}\·508}{16}=99.746\mathrm{mm}>80\mathrm{mm},$ 满足要求。

连接管13的长度为L₇＝(40+80×2+40)×2＝480mm，厚度t₇＝14+2＝16mm，直径D₇＝508+16×2＝540mm。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢管连接件，连接件用于输电线路钢管塔的连接，所述钢管塔包括塔身(4)和在所述塔身(4)由上而下依次水平设置的地线支架(1)、上导线横担(2)、下导线横担(3)；横截面为正方形的所述塔身(4)包括分别设置在其四个顶点的主柱(5)，所述主柱(5)之间设有斜杆(6)和横杆(7)，所述主柱(5)与横杆(7)之间设有斜杆(6)，所述斜杆(6)与主柱(5)之间设有辅杆(8)，所述辅杆(8)水平和/或倾斜设置；

其特征在于：所述主柱(5)通过在上段钢管(12)与下段钢管(11)连接端设置的钢管连接件固定连接；所述连接件包括设置在连接端外壁并与其同轴的连接管(13)；所述连接端和连接管(13)对应间隔设置垂直其轴心的通孔，所述通孔中设置紧固件(14)。

2.如权利要求1所述的钢管连接件，其特征在于，所述上段钢管(12)连接端内壁设有与其同轴的套管(16)，所述套管(16)设有与上段钢管(12)相对应的通孔。

3.如权利要求2所述的钢管连接件，其特征在于，所述套管(16)为铁管或铝合金管或钢管，所述套管(16)与上段钢管(12)通过焊接连接。

4.如权利要求1所述的钢管连接件，其特征在于，所述上段钢管(12)的直径D₆小于等于下段钢管(11)的直径D₅；所述连接管(13)的厚度t₇＝max(t₅,t₆)+2，所述连接管(13)的直径D₇＝max(D₅,D₆)+2t₇，所述下段钢管(11)厚度为t₅，所述上段钢管(12)厚度为t₆。

5.如权利要求4所述的钢管连接件，其特征在于，当所述上段钢管(12)的直径D₆小于下段钢管(11)的直径D₅，在所述连接管(13)与上段钢管(12)之间设置垫片(15)，所述垫片(15)设有与上段钢管(12)相对应的通孔，所述垫片的厚度

6.如权利要求1所述的钢管连接件，其特征在于，所述紧固件(14)为螺栓，数量

7.如权利要求6所述的钢管连接件，其特征在于，所述螺栓之间等距设置，所述螺栓为M12～M24，强度为4.8～8.8级，螺栓间距为40～80mm，螺栓与连接管(13)端部的最小端距为20mm～40mm。

8.如权利要求7所述的钢管连接件，其特征在于，所述螺栓为M12、强度为4.8级、螺栓间距为40mm、螺栓与连接管(13)端部的最小端距为20mm、所述螺栓为M16、强度为5.8级、螺栓间距为50mm、螺栓与连接管(13)端部的最小端距为25mm、所述螺栓为M20、强度为6.8级、螺栓间距为60mm、螺栓与连接管(13)端部的最小端距为30mm或所述螺栓为M24、强度为8.8级、螺栓间距为80mm、螺栓与连接管(13)端部的最小端距为40mm。

9.如权利要求1所述的钢管连接件，其特征在于，倾斜设置的所述主柱(5)的倾斜角度相等；所述主柱(5)底部设有与塔基连接的法兰(10)。

10.如权利要求9所述的钢管连接件，其特征在于，所述斜杆(6)、横杆(7)和辅杆(8)的两端扁平并设有螺栓孔；所述主柱(5)、斜杆(6)、横杆(7)和辅杆(8)之间分别通过设置在其两端的插板(9)连接，并通过连接螺栓固定。