CN107975459A - 风力发电机塔架与机舱的连接装置及其混凝土塔架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风力发电机塔架与机舱的连接装置，包括内筒、外筒和机舱法兰，内筒和外筒之间连接有加强肋板，机舱法兰连接在外筒的顶部，机舱法兰开有法兰连接通孔。本发明还公开了一种格构式钢管混凝土塔架。本发明能够实现塔架与机舱的可靠连接，将机舱的荷载可靠地传递给格构式钢管混凝土塔架，且满足强度、刚度的要求。

Description

风力发电机塔架与机舱的连接装置及其混凝土塔架
技术领域
本发明涉及一种风力发电设备，具体说，涉及一种风力发电机塔架与机舱的连接装置及其混凝土塔架。
背景技术
随着风力发电产业的迅猛发展，风电技术对塔架结构的要求与依存度越来越高。塔架是风力发电机组的主要支承装置，除了要支撑风力机的重量，还要承受吹向风力机和塔架的风荷载。塔架是一种典型的“高鸡腿哑铃式”高耸结构，受力特点与设计方法有一定的特殊性。近年来随着塔架逐渐趋于大型化，其工作环境严酷，受荷形式复杂，它的设计水平将直接影响风力发电机组的工作性能和可靠性。
目前国内外风电市场上普遍采用的锥台型钢结构塔筒技术成熟，但变形大，制造运输成本大，并且由于这种型式塔筒属于空间薄壁壳体，使其结构由刚度和稳定性控制，材料的强度利用率低。为了加快该种新型塔架在工程中的推广应用，塔架与顶部机舱的连接成为制约其推广的瓶颈，至今仍没有一种合理、可靠的设计方案。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种风力发电机塔架与机舱的连接装置及其凝土塔架，能够实现塔架与机舱的可靠连接，将机舱的荷载可靠地传递给格构式钢管混凝土塔架，且满足强度、刚度的要求。
技术方案如下：
一种风力发电机塔架与机舱的连接装置，包括内筒、外筒和机舱法兰，内筒和外筒之间连接有加强肋板，机舱法兰连接在外筒的顶部，机舱法兰开有法兰连接通孔。
进一步：内筒包括多个内筒连接板，加强肋板分别连接在内筒连接板与外筒上。
进一步：加强肋板包括加强纵肋和加强横肋，加强纵肋和加强横肋交叉连接。
进一步：加强纵肋的形状为单斜边梯形，加强横肋的形状为弧形。
一种格构式钢管混凝土塔架，包括顶层节间与机舱，在顶层节间与机舱之间连接有连接装置，连接装置包括内筒、外筒和机舱法兰，内筒和外筒之间连接有加强肋板，机舱法兰连接在外筒的顶部，机舱法兰开有法兰连接通孔。
优选的：柱肢在顶部开有连接槽，外筒插接在连接槽内。
优选的：内筒包括多个内筒连接板，内筒连接板的两端分别连接在两根柱肢上，加强肋板连接在内筒连接板与外筒上。
优选的：加强肋板包括加强纵肋和加强横肋，加强纵肋和加强横肋交叉连接，加强横肋分别连接在内筒、外筒和柱肢上。
优选的：外筒两端直径不同，上部的直径小于下部的直径。
优选的：柱肢内浇筑有混凝土。
与现有技术相比，本发明技术效果包括：
本发明能够实现塔架与机舱的可靠连接，将机舱的荷载可靠地传递给格构式钢管混凝土塔架，且满足强度、刚度的要求。
格构式钢管混凝土塔架的柱肢之间采用交叉斜腹杆和水平腹杆连接在一起，以传递和承受风轮中心的推力和塔顶扭矩；对于固定输出功率的风力发电机组，机舱底部的偏航轴承与多边形塔架的连接需要经过一个转换层才能实现。本发明将格构式钢管混凝土塔架的顶层节间进行改造，在格构式塔架的顶层节间，连接柱肢的斜腹杆和顶端水平腹杆采用连接板代替，作为转换层的内筒，保留节间下端的水平腹杆，外筒、内筒之间采用纵横向加强肋板连接，既避免了外层连接筒和内层连接板出现局部屈曲，又可以将塔架顶部机舱、风轮的重量以及风轮中心的推力经由连接筒可靠地传递给格构式钢管混凝土塔架。这种连接方式能实现塔顶荷载首先传递至外筒，与目前主流风电塔架顶部的荷载传递相似，再经由内筒传递至格构式塔架。
附图说明
图1是本发明中格构式钢管混凝土塔架的立体结构示意图；
图2是本发明中格构式钢管混凝土塔架的上平面结构图；
图3是本发明中1-1向剖面图；
图4是本发明中2-2向剖面图；
图5是本发明中3-3向剖面图。
具体实施方式
下面参考示例实施方式对本发明技术方案作详细说明。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
如图1所示，是本发明中格构式钢管混凝土塔架的立体结构示意图；如图2 所示，是本发明中格构式钢管混凝土塔架的上平面结构图；如图3所示，是本发明中1-1向剖面图；如图4所示，是本发明中2-2向剖面图；如图5所示，是本发明中3-3向剖面图。
格构式钢管混凝土塔架的结构包括：柱肢1和连接装置2；连接装置2连接在柱肢1的顶层节间。
连接装置2又称之为塔架与机舱的转换层，连接在顶层节间与机舱之间，采用筒中筒结构，其结构包括：内筒21、外筒22和机舱法兰23，内筒21和外筒22之间采用加强肋板24相连接(焊接)，机舱法兰23连接(焊接)在外筒 22的顶部。
内筒21包括多个内筒连接板211，内筒连接板211的数量根据格构式塔架截面多边形的边数的数量确定，内筒连接板211的两端分别连接(焊接)在两根柱肢1上，内筒连接板211将数根柱肢1连接在一起；加强肋板24连接在内筒连接板211与外筒22上，加强肋板24加强了内筒21和外筒22之间的连接强度。本优选实施例中，包括三块内筒连接板211、三根柱肢1，内筒连接板211 的两端分别连接在两根柱肢1上。
外筒22两端直径不同，上部的直径小于下部的直径，以适应格构式塔架的形状。外筒22插接在多根格构式塔架的柱肢1上。
机舱法兰23开有法兰连接通孔，通过法兰连接通孔实现连接装置2与机舱偏航轴承的连接。
加强肋板24包括：加强纵肋241和加强横肋242，加强纵肋241和加强横肋242交叉连接，加强纵肋241连接(焊接)在内筒21、外筒22上，加强横肋 242分别连接(焊接)在内筒21、外筒22、柱肢1上。加强纵肋241的形状为单斜边梯形，加强横肋242的形状为弧形板。加强纵肋241的底部与混凝土塔架的横腹杆3相连接。
柱肢1在顶部开有连接槽，外筒22插接在连接槽内，然后焊接，混凝土11 浇筑在柱肢1内，使柱肢1与外筒22形成一个整体，既加强了连接强度，又可以使多根柱肢1的形心位于外筒22的圆周上。插接后，增加了结构的整体强度，保证将机舱的载荷可靠地传递给格构式钢管混凝土塔架，且满足强度、刚度的要求。
或者，外筒22的外壁或者内壁直接连接(焊接)在柱肢1上。
本发明所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种风力发电机塔架与机舱的连接装置，其特征在于：包括内筒、外筒和机舱法兰，内筒和外筒之间连接有加强肋板，机舱法兰连接在外筒的顶部，机舱法兰开有法兰连接通孔。
2.如权利要求1所述风力发电机塔架与机舱的连接装置，其特征在于：内筒包括多个内筒连接板，加强肋板分别连接在内筒连接板与外筒上。
3.如权利要求1所述风力发电机塔架与机舱的连接装置，其特征在于：加强肋板包括加强纵肋和加强横肋，加强纵肋和加强横肋交叉连接。
4.如权利要求3所述风力发电机塔架与机舱的连接装置，其特征在于：加强纵肋的形状为单斜边梯形，加强横肋的形状为弧形。
5.一种格构式钢管混凝土塔架，包括顶层节间与机舱，其特征在于：在顶层节间与机舱之间连接有连接装置，连接装置包括内筒、外筒和机舱法兰，内筒和外筒之间连接有加强肋板，机舱法兰连接在外筒的顶部，机舱法兰开有法兰连接通孔。
6.如权利要求5所述格构式钢管混凝土塔架，其特征在于：柱肢在顶部开有连接槽，外筒插接在连接槽内。
7.如权利要求5所述格构式钢管混凝土塔架，其特征在于：内筒包括多个内筒连接板，内筒连接板的两端分别连接在两根柱肢上，加强肋板连接在内筒连接板与外筒上。
8.如权利要求5所述格构式钢管混凝土塔架，其特征在于：加强肋板包括加强纵肋和加强横肋，加强纵肋和加强横肋交叉连接，加强横肋分别连接在内筒、外筒和柱肢上。
9.如权利要求5所述格构式钢管混凝土塔架，其特征在于：外筒两端直径不同，上部的直径小于下部的直径。
10.如权利要求5至9任一项所述格构式钢管混凝土塔架，其特征在于：柱肢内浇筑有混凝土。
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