CN106640545A - 过渡连接件、混凝土塔架、混凝土塔架建造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于风机塔架技术领域，公开了一种过渡连接件、混凝土塔架、混凝土塔架建造方法，过渡连接件上下端外径不同，可以实现外径不同的直筒段之间的过渡连接，塔架搭建可以使用大量的直筒段结构，大大缩减了锥形段的数量，且不会影响塔筒的高度和稳定性；用大量直筒段代替原来的锥形段，加工难度下降，施工速度快，成本下降；混凝土塔架的直筒段与过渡连接件均由混凝土制成，整个塔架无需采用钢结构段，塔架搭建成本低，且能保证塔架的整体性能；利用本发明所述混凝土塔架的建造方法可以搭建出以直筒段为主、过渡连接件为辅的混凝土塔架，锥形段用量少，加工难度小，效率高；模具数量少，制造成本低。

Description

过渡连接件、混凝土塔架、混凝土塔架建造方法

技术领域

本发明涉及风机塔架技术领域，特别涉及一种过渡连接件、混凝土塔架、混凝土塔架建造方法。

背景技术

对于风力发电机组塔架，当轮毂中心超过某一高度时，混凝土塔架比钢制塔架更具有优势。而追求高塔架是目前风电行业的发展趋势，更高的轮毂中心意味着更高的发电量收益。

由于在高塔架方面的成本优势，目前在全球范围内，混凝土塔架得到了广泛应用。现有的全锥形混凝土塔筒需要不同锥度的模具对每节进行浇筑，这就需要对每节塔筒都要对应的制造模具，各段模具之间没有通用性，塔架越高，模具用量大，前期模具成本十分高昂。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：为解决现有混凝土风机塔架各段均采用锥形结构，模具设计、铸造过程难度较大，生产效率低，制造成本高的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种过渡连接件，包括：圆台状的筒体，所述筒体的筒壁内设有沿所述筒壁的母线方向延伸的斜通道，所述斜通道贯穿所述筒体的上端面、下端面。

其中，在所述筒体的内侧且位于所述筒体的上端和/或下端处分别设有第一环梁。

其中，所述第一环梁的端面与所述筒体的上端面或下端面齐平，且与所述筒体的内壁形成第一过渡段。

其中，所述第一环梁与所述筒体的材质相同且为一体结构。

其中，所述筒体的筒壁内还设有沿所述筒壁的周向延伸的环向通道，所述环向通道内设有预应力索。

其中，所述环向通道与斜通道相互独立。

其中，所述环向通道为多个且相互独立。

其中，所述环向通道为一个，所述环向通道呈螺旋线状沿所述筒壁延伸。

其中，所述环向通道设置在所述筒体的上部。

本发明还公布了一种混凝土塔架，包括多个直筒段，相邻两个外径不同的所述直筒段之间通过如上所述的过渡连接件连接；所述直筒段、过渡连接件均为混凝土结构。

其中，在所述直筒段的内壁上且位于其上端、下端处分别设有第二环梁；所述第二环梁的端面与所述直筒段的上端面或下端面齐平，且与所述直筒段的内壁形成第二过渡段；所述第二环梁与所述直筒段材质相同且为一体结构。

其中，还包括混凝土基础，最下方的所述直筒段安装在所述混凝土基础上，所述直筒段内设有纵向通道，预应力索分别穿过多个所述直筒段的纵向通道、多个过渡连接件的斜通道，并分别在所述混凝土基础内、及所述塔架的顶端进行紧固。

本发明还公布了一种如上所述混凝土塔架的建造方法，包括以下步骤：

浇筑所述直筒段、过渡连接件；

现场浇筑混凝土基础；

将预应力索的底端固定在所述混凝土基础内；

将外径最大的直筒段安装在所述混凝土基础上，并将预应力索从所述直筒段的纵向通道内穿过；

安装下一直筒段：若直筒段之间外径不同，则用相匹配的过渡连接件进行过渡安装，再安装直筒段；每次安装直筒段或过渡连接件时，均须将所述预应力索从相应直筒段的纵向通道或过渡连接件的斜通道内穿过；

在最后安装的所述直筒段的上端面处，对所述预应力索进行紧固。

其中，所述过渡连接件的浇筑过程包括以下步骤：

将多根直管固定在模具中，以便在浇筑后构成所述斜通道；

将闭环的、或螺旋线状的弧形管材固定在所述模具中，以便在浇筑后构成环向通道；

所述弧形管材上设有延伸至所述模具内壁处、或伸至所述模具外的延伸部，以便在浇筑后在所述过渡连接件的表面形成用于穿入和紧固所述环向通道内的预应力索的开口。

(三)有益效果

上述技术方案具有如下优点：本发明一种过渡连接件，过渡连接件上下端外径不同，可以实现外径不同的直筒段之间的过渡连接，塔架搭建可以使用大量的直筒段结构，大大缩减了锥形段的数量，生产时只需要加工一些特定规格的直筒段与相应的过渡连接件，且不会影响塔筒的高度和稳定性；用大量直筒段代替原来的锥形段，加工难度下降，施工速度快，成本下降；本发明所述混凝土塔架的直筒段与过渡连接件均由混凝土制成，整个塔架无需采用钢结构段，塔架搭建成本低，且能保证塔架的整体性能；利用本发明所述混凝土塔架的建造方法可以搭建出以直筒段为主、过渡连接件为辅的混凝土塔架，采用少量的锥形结构的过渡连接件即可实现混凝土塔架的搭建，锥形段用量少，大大降低了塔筒段的加工难度，提高了加工效率；只要生产数量、种类极少的模具就可以满足施工进度需求，因此可以大大缩减模具的数量、降低模具的制造成本。

附图说明

图1是本发明所述过渡连接件的立体结构示意图；

图2是本发明所述过渡连接件的侧视剖面示意图；

图3是本发明所述过渡连接件的轴测剖面示意图；

图4是图3中A处的局部放大示意图；

图5是本发明所述混凝土塔架的连接示意图；

图6是本发明所述混凝土塔架的结构示意图。

其中，1、混凝土基础；2、直筒段；3、过渡连接件；31、第一环梁；311、第一过渡段；32、斜通道；33、环向通道；4、预应力索。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”的范围包括本数，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：

如图1至图4所示，本实施例公开了一种过渡连接件3，包括：圆台状的筒体，所述筒体的筒壁内设有沿所述筒壁的母线方向延伸的斜通道32，所述斜通道32贯穿所述筒体的上端面、下端面。斜通道32优选为多个且绕筒体的轴线均匀分布；这种过渡连接件3两端外径不同，可以实现对不同管径的塔筒段的连接，塔架搭建过程中可以使用大量的直筒段2结构，大大缩减了锥形段的数量，生产时只需要加工一些特定规格的直筒段2与相应的过渡连接件3，且不会影响塔筒的高度和稳定性；由于全锥形结构的塔架加工难度较大，生产加工效率低、成本高，导致施工进度慢、费用高，而采用本实施例所述的过渡连接件3连接直筒段2，用大量直筒段2代替原来的锥形段，加工难度下降，施工速度快，成本下降。

进一步的，如图2至图4所示，在所述筒体的内侧且位于所述筒体的上端和/或下端处分别设有第一环梁31。第一环梁31可以设置在筒体的上端或下端，但优选在上下两端同时设置；第一环梁31的设置增加了筒体端部处的厚度，可以分担一部分压力，增强所述筒体的承压能力。

进一步的，所述第一环梁31的端面与所述筒体的上端面或下端面齐平，且与所述筒体的内壁形成第一过渡段311。第一环梁31的端面与所述筒体的上端面或下端面齐平，与直筒段2连接时不会出现应力集中现象，第一过渡段311的设置使得第一环梁31上的压力传递较为平缓，保证安全。

优选的，所述第一环梁31与所述筒体的材质相同且为一体结构。比如两者直接由混凝土铸造而成，加工工艺简便，两者连接强度高。

进一步的，所述筒体的筒壁内还设有沿所述筒壁的周向延伸的环向通道33，所述环向通道33内设有预应力索4。环向通道33在筒体的表面设有开口，浇筑后预应力索由开口穿入环向通道33并在开口处进行紧固，以增强筒体的环向抗拉能力。

优选的，所述环向通道33与斜通道32相互独立。环向通道33内预设由预应力索，以保证该过渡连接件3的承压能力；斜通道32用于穿设贯穿整个塔筒的预应力索4以实现各塔筒段之间的连接；即两个方向的预应力索独立工作，为避免预应力索拉动过程中相互摩擦造成磨损或导致拉动阻力过大，以此将环向通道33与斜通道32设置成相互独立的通道，比如斜通道32在外侧，环向通道33在内侧，或者两者位置互换等。

优选的，所述环向通道33为多个且相互独立。即多个环向通道33分层设置，各层之间相互独立；各环向通道33内的预应力索单独张紧，不会相互影响，保证筒体在各环向通道33处的强度。

优选的，所述环向通道33为一个，所述环向通道33呈螺旋线状沿所述筒壁延伸。环形通道是一个完整的螺旋线状通道，将一根预应力索从开口处穿入该螺旋线状通道内，并将预应力索的两端张紧，使得环向通道33内各处受力均匀，避免应力集中现象发生，增强筒体的环向承压能力。

进一步的，如图4所示，所述环向通道33设置在所述筒体的上部。由于筒体上部承压较大，最易发生损毁，因此将环向通道33设置在筒体的上部，以保证整个过渡连接件3的强度。

实施例二：

如图5及图6所示，本发明还公开了一种混凝土塔架，包括多个直筒段2，多个所述直筒段2由下到上顺次连接，且任意一个所述直筒段2的外径均大于或等于其上方的塔筒段的外径，相邻两个外径不同的所述直筒段2之间通过如实施例一所述的过渡连接件3连接；所述直筒段2、过渡连接件3均为混凝土结构。塔架整体是底部外径大、顶部外径小的塔状结构，因此能够保证整个塔架的稳定性；所以在组装时，整体上是底部的直筒段2外径大，上部的直筒段2外径小，外径不同的直筒段2通过相匹配的过渡连接件3连接；同时，对于塔架的较高处，可以根据需要设置多个外径相同的直筒段2直接连接；这样设置后，可以用大量的直筒段2代替原来的锥形段，大大缩减了锥形段的用量，降低了制造难度；在现有塔架结构中，对于每一个锥形段需要单独设置模具，导致模具成本高；同一塔架中，各段之间不能实现互换；本发明可以采用大量外径相同的直筒段2进行组装，只需要设置少量的模具即可完成直筒段2的制造，模具数量大大减少，外径相同的直筒段2之间可随意互换，方便塔架组装。直筒段2、过渡连接件3均为混凝土结构，整个塔架无需采用钢结构段，塔架搭建成本低，且能保证塔架的整体性能。

优选的，在所述直筒段2的内壁上且位于其上端、下端处分别设有第二环梁；所述第二环梁的端面与所述直筒段2的上端面或下端面齐平，且与所述直筒段2的内壁形成第二过渡段；所述第二环梁与所述直筒段2材质相同且为一体结构。直筒段2的第二环梁及第二过渡段的结构与实施例一所述的筒体两端的第一环梁31、第一过渡段311结构相似，只是设置在了直筒段2的两端；第二环梁的设置是为了增大接触面积、分担压力、使压力平稳传递、增强直筒段2两端的强度和直筒段2整体的承压能力。

进一步的，所述混凝土塔架还包括混凝土基础1，最下方的所述直筒段2安装在所述混凝土基础1上，所述直筒段2内设有纵向通道，预应力索4分别穿过多个所述直筒段2的纵向通道、多个过渡连接件3的斜通道32，并分别在所述混凝土基础1内、及所述塔架的顶端进行紧固。即混凝土基础1、过渡连接件3、直筒段2均通过预应力索4实现紧固连接，直筒段2上纵向通道的开设位置与过渡连接件3上斜通道32的开设位置相对应，其实只要保证纵向通道与斜通道32的总数和相邻通道间的圆心角相同就行。当然，如有必要，也可以在混凝土基础1与直筒段2之间连接相匹配的过渡连接件3。

实施例三：

本发明还公布了一种如实施例二所述混凝土塔架的建造方法，包括以下步骤：

浇筑所述直筒段2、过渡连接件3；直筒段2与过渡连接件3可预先浇筑后运输到现场以保证直筒段2与过渡连接件3的质量，也可以在现场直接浇筑以降低运输难度；

现场浇筑混凝土基础1；混凝土基础1需要与地面连接，因此一般在现场浇筑；

将预应力索4的底端固定在所述混凝土基础1内；待混凝土基础1强度达标后，即可将预应力索4的底端固定在混凝土基础1内；当然也可以在浇注混凝土时将预应力索4的底端直接浇筑到混凝土基础1内；

将外径最大的直筒段2安装在所述混凝土基础1上，并将预应力索4从该直筒段2的纵向通道内穿过；

安装下一直筒段2：若直筒段2之间外径不同，则用相匹配的过渡连接件3进行过渡安装，再安装直筒段2；每次安装直筒段2或过渡连接件3时，均须将所述预应力索4从相应直筒段2的纵向通道或过渡连接件3的斜通道32内穿过；安装时可以将多个外径相同的直筒段2直接用预应力索4连接，只有当两个直筒段2外径不同时才需要用过渡连接件3进行过渡连接；

在最后安装的所述直筒段2的上端面处，对所述预应力索4进行紧固。预应力索4在最后安装的直筒段2上端面处紧固后，混凝土塔架组装完成，即整个混凝土塔架都是通过一次穿过直筒段2与过渡连接件3的预应力索4实现连接的，预应力索4两端固定后即可保证整个混凝土塔架的稳定性。

利用本发明所述混凝土塔架的建造方法可以搭建出以直筒段2为主、过渡连接件3为辅的混凝土塔架，采用少量的锥形结构的过渡连接件3即可实现混凝土塔架的搭建，锥形段用量少，大大降低了塔筒段的加工难度，提高了加工效率；外径相同的直筒段2可用同一模具进行浇筑，浇筑后的直筒段2可互换；因此只要生产数量、种类极少的模具就可以满足施工进度需求，因此可以大大缩减模具的数量、降低模具的制造成本。

具体的，所述预应力索4的底端通过锁具固定在混凝土基础1中，预应力索4的顶端通过锚具固定。

具体的，所述过渡连接件3的浇筑过程包括以下步骤：

将多根直管固定在模具中，以便在浇筑后构成所述斜通道32；该直管可以是钢管或塑料管，只要其具有一定的强度，保证过渡连接件3凝固后可以形成斜通道32即可；浇筑后直管可以留在过渡连接件3内；

将闭环的、或螺旋线状的弧形管材固定在所述模具中，以便在浇筑后构成环向通道33；弧形管材的材质、强度要求、浇筑后是否取出等均与直管类似，因此不再赘述；

所述弧形管材上设有延伸至所述模具内壁处、或伸至所述模具外的延伸部，以便在浇筑后在所述过渡连接件3的表面形成用于穿入和紧固所述环向通道33内的预应力索的开口。延伸部可以是短管，浇筑后留在过渡连接件3内；也可以是实心物件，浇筑后将该延伸部取出以形成开口。对于螺旋线状的弧形管材，应该在弧形管材的两端分别预留开口；对于闭环的弧形管材，其开口可以是一个，或者距离较近的两个。

本发明公开的过渡连接件3两端外径不同，可以实现对不同管径的塔筒段的连接，塔架搭建过程中可以使用大量的直筒段2结构，大大缩减了锥形段的数量，且不会影响塔筒的高度和稳定性；采用该过渡连接件3连接直筒段2，用大量直筒段2代替原来的锥形段，塔筒加工难度下降，施工速度快，成本下降。本发明公开的混凝土塔架整体是底部外径大、顶部外径小的塔状结构，稳定性好；可以用大量的直筒段2代替原来的锥形段，大大缩减了锥形段的用量，降低了制造难度；只需要设置少量的模具即可完成直筒段2的制造，模具数量大大减少，外径相同的直筒段2之间可随意互换，方便塔架组装；直筒段2、过渡连接件3均为混凝土结构，整个塔架无需采用钢结构段，塔架搭建成本低，且能保证塔架的整体性能。利用本发明的混凝土塔架的建造方法可以搭建出以直筒段2为主、过渡连接件3为辅的混凝土塔架，采用少量的锥形结构的过渡连接件3即可实现混凝土塔架的搭建，锥形段用量少，大大降低了塔筒段的加工难度，提高了加工效率和塔架搭建的速度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种过渡连接件，其特征在于，包括：圆台状的筒体，所述筒体的筒壁内设有沿所述筒壁的母线方向延伸的斜通道(32)，所述斜通道(32)贯穿所述筒体的上端面、下端面。

2.如权利要求1所述的过渡连接件，其特征在于，在所述筒体的内侧且位于所述筒体的上端和/或下端处分别设有第一环梁(31)。

3.如权利要求2所述的过渡连接件，其特征在于，所述第一环梁(31)的端面与所述筒体的上端面或下端面齐平，且与所述筒体的内壁形成第一过渡段(311)。

4.如权利要求3所述的过渡连接件，其特征在于，所述第一环梁(31)与所述筒体的材质相同且为一体结构。

5.如权利要求1所述的过渡连接件，其特征在于，所述筒体的筒壁内还设有沿所述筒壁的周向延伸的环向通道(33)，所述环向通道(33)内设有预应力索(4)。

6.如权利要求5所述的过渡连接件，其特征在于，所述环向通道(33)与斜通道(32)相互独立。

7.如权利要求5所述的过渡连接件，其特征在于，所述环向通道(33)为多个且相互独立。

8.如权利要求5所述的过渡连接件，其特征在于，所述环向通道(33)为一个，所述环向通道(33)呈螺旋线状沿所述筒壁延伸。

9.如权利要求5-8任一项所述的过渡连接件(3)，其特征在于，所述环向通道(33)设置在所述筒体的上部。

10.一种混凝土塔架，其特征在于，包括多个直筒段(2)，相邻两个外径不同的所述直筒段(2)之间通过如权利要求1-8任一项所述的过渡连接件(3)连接；所述直筒段(2)、过渡连接件(3)均为混凝土结构。

11.如权利要求10所述的混凝土塔架，其特征在于，在所述直筒段(2)的内壁上且位于其上端、下端处分别设有第二环梁；所述第二环梁的端面与所述直筒段(2)的上端面或下端面齐平，且与所述直筒段(2)的内壁形成第二过渡段；所述第二环梁与所述直筒段(2)材质相同且为一体结构。

12.如权利要求11所述的混凝土塔架，其特征在于，还包括混凝土基础(1)，最下方的所述直筒段(2)安装在所述混凝土基础(1)上，所述直筒段(2)内设有纵向通道，预应力索(4)分别穿过多个所述直筒段(2)的纵向通道、多个过渡连接件(3)的斜通道(32)，并分别在所述混凝土基础(1)内、及所述塔架的顶端进行紧固。

13.一种如权利要求10-12任一项所述混凝土塔架的建造方法，其特征在于，包括以下步骤：

浇筑所述直筒段(2)、过渡连接件(3)；

现场浇筑混凝土基础(1)；

将预应力索(4)的底端固定在所述混凝土基础(1)内；

将外径最大的直筒段(2)安装在所述混凝土基础(1)上，并将预应力索(4)从所述直筒段(2)的纵向通道内穿过；

安装下一直筒段(2)：若直筒段(2)之间外径不同，则用相匹配的过渡连接件(3)进行过渡安装，再安装直筒段(2)；每次安装直筒段(2)或过渡连接件(3)时，均须将所述预应力索(4)从相应直筒段(2)的纵向通道或过渡连接件(3)的斜通道(32)内穿过；

在最后安装的所述直筒段(2)的上端面处，对所述预应力索(4)进行紧固。

14.如权利要求13所述的建造方法，其特征在于，所述过渡连接件(3)的浇筑过程包括以下步骤：

将多根直管固定在模具中，以便在浇筑后构成所述斜通道(32)；

将闭环的、或螺旋线状的弧形管材固定在所述模具中，以便在浇筑后构成环向通道(33)；

所述弧形管材上设有延伸至所述模具内壁处、或伸至所述模具外的延伸部，以便在浇筑后在所述过渡连接件(3)的表面形成用于穿入和紧固所述环向通道(33)内的预应力索(4)的开口。