CN105569415B - 格构式钢管混凝土风电塔架的节点连接器 - Google Patents

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    • E04H12/00—Towers; Masts or poles; Chimney stacks; Water-towers; Methods of erecting such structures
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Abstract

本发明涉及一种格构式钢管混凝土风电塔架的节点连接器。其中该节点连接器包括：能够可拆卸式安装在风电塔架的塔柱的卡箍套；以及可转动式连接在卡箍套的外壁上的能够可拆卸地连接风电塔架的腹杆的连接组件。本发明的格构式钢管混凝土风电塔架的节点连接器能够适用于风电塔架并且还可实现风电塔架结构多样化。

Description

格构式钢管混凝土风电塔架的节点连接器
技术领域
本发明属于风电塔架的技术领域，具体涉及一种格构式钢管混凝土风电塔架的节点连接器。
背景技术
随着风电产业的飞速发展，风力发电机组的容量也逐渐增加，使得各类风力发电设备的发电机组对风电塔架结构多样化的要求越来越高。在各类风电塔架中，格构式钢管混凝土风电塔架不仅可实现结构的多样化，而且还具有造价低、可靠性好、低周疲劳性能好、材料利用率高等诸多优点，工程应用前景十分广阔。
节点连接器属于格构式钢管混凝土风电塔架的关键构件，同时也是整个结构的薄弱地方。但在格构式钢管混凝土风电塔架的推广过程中，人们发现目前现有的节点连接器难以满足风电塔架结构多样化的要求，这一问题成为制约其大范围推广的瓶颈。国内外针对桁架、框架、输电塔架和格构式柱中的节点连接器进行了研究，并取得了一系列的研究成果，但由于它们的结构和受力与风电塔架的节点连接器的结构和受力有很大的差异性，使得它们的节点连接器无法直接应用于风电塔架中，导致目前还没有适用于风电塔架且可实现风电塔架结构多样化的节点连接器，因此亟需一种能够打破这个瓶颈的节点连接器。
发明内容
基于上述问题，本发明的目的是提供一种能够适用于风电塔架且可实现风电塔架结构多样化的节点连接器。
根据本发明的第一方面，提供了一种格构式钢管混凝土风电塔架的节点连接器，所述节点连接器包括：能够可拆卸式安装在所述风电塔架的塔柱的卡箍套；以及可转动式连接在所述卡箍套的外壁上的能够可拆卸地连接所述风电塔架的腹杆的连接组件。
所述连接组件包括通过水平转轴彼此连接的第一和第二转动件，其中所述第一转动件通过第一竖向转轴与所述卡箍套相铰接，所述第二转动件设有能够可拆卸式安装所述腹杆的装配结构。
所述第一转动件和第二转动件分别为第一竖向板和第二竖向板，所述水平转轴垂直地铰接第一竖向板和第二竖向板。
进一步地，所述装配结构为设置在所述第二竖向板上的通孔，使得所述腹杆能够通过螺栓固定在所述第二竖向板上。
进一步地，所述第一竖向转轴和连接组件的数量均为两个，两个所述第一竖向转轴沿着所述卡箍套的周向间隔开且具有相同的竖向位置。
进一步地，顺着所述卡箍套的轴线方向看，两个所述第一竖向转轴与卡箍套的轴线的连线形成的夹角为70度。
进一步地，所述卡箍套包括第一弧形板和第二弧形板，其中所述第二弧形板的一端通过第二竖向转轴与所述第一弧形板的一端相连，而所述第二弧形板的另一端与所述第一弧形板上的另一端通过固定组件可拆卸地连接在一起。
进一步地，在所述第一弧形板和第二弧形板的可分离端上均设有沿着径向向外延伸的且能够彼此接合的第一接合部和第二接合部，所述固定组件包括贯穿所述第一接合部和第二接合部的螺栓和与之配合的螺母。
本发明的格构式钢管混凝土风电塔架的节点连接器的卡箍套能够可拆卸式安装在格构式钢管混凝土风电塔架的塔柱上，同时与卡箍套可转动式连接的连接组件能够可拆卸式安装腹杆，使得塔柱和腹杆能够快速、便利地连接在一起。其中由于与卡箍套可转动式连接的连接组件能够允许腹杆相对于卡箍套和塔柱在一定范围内进行自由转动，使得其可通过自身的转动来适当放宽对自身位置和塔柱的布置位置的约束，进而可以允许由塔柱、腹杆和节点连接器形成的格构式钢管混凝土风电塔架的形状可以适当变化，从而满足格构式钢管混凝土风电塔架结构多样化的要求。因此，本发明的格构式钢管混凝土风电塔架的节点连接器不仅能够适用于风电塔架，而且可以实现风电塔架结构多样化，还具有安全可靠和拆装便利的优点。
另外，本发明的格构式钢管混凝土风电塔架的节点连接器凭借结构简单、制造容易、安全可靠和方便格构式钢管混凝土风电塔架结构多样化的优点，可跨越式推进格构式钢管混凝土风电塔架的发展。
此外，本发明的格构式钢管混凝土风电塔架的节点连接器由许多零散的零部件组成，运输零部件要比运输整体节点连接器方便，并且现场组装和拆卸也是极其方便快速的。
根据本发明的第二方面，提供了一种包括根据本发明的第一方面所述的节点连接器的格构式钢管混凝土风电塔架。
根据本发明的格构式钢管混凝土风电塔架借助节点连接器的功能和作用可轻松地实现本身结构多样化。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1示意性地显示了格构式钢管混凝土风电塔架，其包括了本发明的格构式钢管混凝土风电塔架的节点连接器；
图2显示了根据本发明的第一个实施例的格构式钢管混凝土风电塔架的节点连接器和塔柱；以及
图3显示了根据本发明的第一个实施例的格构式钢管混凝土风电塔架的节点连接器和塔柱。
在附图中相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详述说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语竖向、水平方向、轴向、径向和周向等指示的方位为基于附图所示的方位，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。其中，竖向是指卡箍套2的轴向，而水平方向是指与卡箍套2的轴向相垂直的方向。
图1为格构式钢管混凝土风电塔架100的结构示意图。如图1所示，格构式钢管混凝土风电塔架100主要塔柱30、腹杆20和节点连接器10组成。最为常见的格构式钢管混凝土风电塔架100中塔柱30的数量通常为三根或四根。下面以三根塔柱30的格构式钢管混凝土风电塔架100为例来介绍格构式钢管混凝土风电塔架100。格构式钢管混凝土风电塔架100由三根沿着垂直地面方向布置的塔柱30和把三根塔柱30固定在一起的多个根腹杆20。其中，多个根腹杆20中的一部分腹杆20与第一个塔柱30和第二个塔柱30相连，另一部分腹杆20与第二个塔柱30和第三个塔柱30相连，还有一部分腹杆20与第一个塔柱30和第三个塔柱30相连，通过这种方式使得三根塔柱30被腹杆20牢固地固定为一个整体。本发明的格构式钢管混凝土风电塔架100的节点连接器10主要用于将腹杆20与塔柱30快速地连接起来，详见图1。
根据本发明，该节点连接器10包括能够可拆卸式安装在风电塔架100的塔柱30的卡箍套2，详见图2和图3。卡箍套2能够类似卡箍装卡似地安装到塔柱30上，卡箍套2的结构可选为常规卡箍的结构，但是其宽度尺寸h却需要大于常规的卡箍的宽度。在图2或图3所示的优选实施例中，卡箍套2包括第一弧形板21和第二弧形板22。其中第二弧形板22的一端通过第二竖向转轴23与第一弧形板21的一端相连，而第二弧形板22的另一端与第一弧形板21上的另一端通过固定组件24可拆卸地连接在一起。图2所示的卡箍套2的结构简单紧凑，易于加工制造，成本低廉。其中，固定组件24可选为卡接结构或螺栓固定结构等。
优选地，在第一弧形板21的可分离端(即与铰接端相对的端部)和第二弧形板22的可分离端(即与铰接端相对的端部)上均设有沿其径向向外延伸的第一接合部21a和第二接合部22a，固定组件24包括贯穿第一接合部21a和第二接合部22a的螺栓和与之配合的螺母。该卡箍套2的结构简单，使用方便安全，生产成本低。
同时，该节点连接器10还包括可转动式连接在卡箍套2的外壁上的连接组件3。其中，连接组件3能够可拆卸地连接风电塔架100的腹杆20，两者可通过螺栓连接、卡接等常规固定方式连接。连接组件3包括通过水平转轴33(与卡箍套2的轴线相垂直)彼此连接的第一转动件31和第二转动件32，详见图2。其中，第一转动件31通过第一竖向转轴5与卡箍套2相铰接，第二转动件32设有能够可拆卸式安装腹杆20的装配结构。其中，装配结构可选为螺栓孔或卡接结构等。在第一竖向转轴5的作用下，第一转动件31和第二转动件32及腹杆20能够相对于卡箍套2做水平转动；在水平铰轴33的作用下，第二转动件32及腹杆20能够相对于第一转动件31和卡箍套2做竖向转动，通过这种转动叠加，腹杆20相对于卡箍套2既可进行水平转动也可进行竖向转动，从而使腹杆20在一定范围内随意地调整所需的安装角度，使得腹杆20可通过自身的转动来适当放宽对自身位置和塔柱的布置位置的约束，进而可以允许由塔柱30、腹杆20和节点连接器10形成的格构式钢管混凝土风电塔架100的形状可以适当变化，从而满足格构式钢管混凝土风电塔架100结构多样化的要求，同时还可大大方便格构式钢管混凝土风电塔架100的组装。其中，第一转动件31和第二转动件32的形状可不作具体的限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行设定，唯一需要注意的是第一转动件31和第二转动件32的形状不应阻止其所要执行的转动。
在图2和图3所示的优选实施例中，第一转动件31和第二转动件32分别为第一竖向板和第二竖向板，水平转轴33垂直地铰接第一竖向板和第二竖向板。第一竖向板和第二竖向板的具体形状可大致选为圆形、矩形或者不规则图形。当第一转动件31和第二转动件32分别为第一竖向板和第二竖向板时，由第一竖向板和第二竖向板以及连接两者的水平转轴33而形成的连接组件3，具有结构简单、生产容易和成本低廉等优点。此外，腹杆20和/或塔柱30对第一转动件31和第二转动件32施加的载荷主要为竖向载荷，因此当第一转动件31和第二转动件32分别选为第一竖向板和第二竖向板时，连接组件3能够有效地承受来自腹杆20和/或塔柱30对其施加的载荷。其中，竖向板是指其板面的方向与竖向相同。
优选地，装配结构可选为设在第二转动件32上的螺栓通孔，使得腹杆20能够通过螺栓固定在第二转动件32上。当然装配结构也可选为常规的固定结构，例如具有锁定或固定功能的结构。在图2所示的实施例中，装配结构也为设在第二竖向板上的螺栓通孔。螺栓和通孔的配合能够把腹杆20简单、快速和稳定地固定在第二竖向板上。
对于一个节点连接器10而言，卡箍套2可配备一个或多个连接组件3。当节点连接器10的卡箍套2配备一个连接组件3时，一个节点连接器10只能连接一个腹杆20；而当节点连接器10的卡箍套2配备多个连接组件3时，一个节点连接器10就可以连接多个腹杆20。在一个优选的实施例中，第一竖向转轴5和连接组件3的数量均为两个，两个第一竖向转轴5沿着卡箍套2的周向间隔开并且具有相同的竖向位置相同。当多个节点连接器10分别以同样高度安装到多根塔柱30上时，每个节点连接器10的两个连接组件3都可通过腹杆2与另外两个节点连接器10的一个连接组件3相连，使得多个节点连接器10通过腹杆20依次连接为环形体，并把多个塔柱30固定为一个相对稳定的整体。
在一个优选的实施例中，顺着卡箍套2的轴线方向看，这两个第一竖向转轴5与卡箍套2的轴线的连线L形成的夹角a为45-90度，易于多个节点连接器10通过腹杆20依次连接并形成环形体。
在整个格构式钢管混凝土风电塔架100的施工过程中，首先将多根塔柱30树立于地面、山顶或山腰上，然后通过腹杆20把多根塔柱30固定为一个整体。其中腹杆20与塔柱30之间的连接需要使用本发明的格构式钢管混凝土风电塔架100的节点连接器10。节点连接器10的卡箍套2可类似卡箍的安装方式而可拆卸地安装在风电塔架100的塔柱30上，然后把腹杆20与连接组件3相连接。由于安装到连接组件3上的腹杆20能够相对于卡箍套2进行转动，使得腹杆20可以在一定的范围内随意转动并与另一个塔柱30上的节点连接器10的连接组件3相连。与现有的节点连接器相比，本发明的节点连接器10能够允许与之相连的腹杆20相对于塔柱30进行一定转动，大幅度降低其对角度的要求，由此有效降低施工难度，满足风电塔架100的结构多样化的要求。
综上可知，本发明的格构式钢管混凝土风电塔架100的节点连接器10能够适用于风电塔架100并且还可实现风电塔架100结构多样化。同时，本发明的格构式钢管混凝土风电塔架100借助该节点连接器10的功能和作用可轻松地实现本身结构的多样化。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (6)

1.一种格构式钢管混凝土风电塔架的节点连接器，其特征在于，
所述节点连接器包括：能够可拆卸式安装在所述风电塔架的塔柱的卡箍套；以及可转动式连接在所述卡箍套的外壁上的连接组件，其中所述连接组件还能与所述风电塔架的腹杆可拆卸地连接；
所述连接组件包括通过水平转轴彼此连接的第一转动件和第二转动件，其中所述第一转动件通过第一竖向转轴与所述卡箍套相铰接，所述第二转动件设有能够可拆卸式安装所述腹杆的装配结构；
所述第一转动件和第二转动件分别为第一竖向板和第二竖向板，所述水平转轴垂直地铰接第一竖向板和第二竖向板。
2.根据权利要求1所述的节点连接器，其特征在于，所述装配结构为设置在所述第二竖向板上的通孔，使得所述腹杆能够通过螺栓固定在所述第二竖向板上。
3.根据权利要求1或2所述的节点连接器，其特征在于，所述第一竖向转轴和连接组件的数量均为两个，两个所述第一竖向转轴沿着所述卡箍套的周向间隔开且具有相同的竖向位置。
4.根据权利要求3所述的节点连接器，其特征在于，顺着所述卡箍套的轴线方向看，两个所述第一竖向转轴与卡箍套的轴线的连线形成的夹角为45-90度。
5.根据权利要求1或2所述的节点连接器，其特征在于，所述卡箍套包括第一弧形板和第二弧形板，其中所述第二弧形板的一端通过第二竖向转轴与所述第一弧形板的一端相连，而所述第二弧形板的另一端与所述第一弧形板上的另一端通过固定组件可拆卸地连接在一起。
6.根据权利要求5所述的节点连接器，其特征在于，在所述第一弧形板的可分离端和第二弧形板的可分离端上分别设有沿着径向向外延伸的第一接合部和第二接合部，所述固定组件包括贯穿所述第一接合部和第二接合部的螺栓和与之配合的螺母。
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