CN112814851B - 一种分片式桁混塔架结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分片式桁混塔架结构，包括：塔架支撑台、分片式桁架和桁筒过渡段；所述分片式桁架的一端与所述塔架支撑台连接；其另一端与所述桁筒过渡段的一端连接；所述桁筒过渡段的另一端与风力发电机的塔筒连接所述分片式桁架包括若干层相互串联连接的分片式桁架段；每一层分片式桁架段包括若干个桁架片，相邻的两层所述分片式桁架段中位于上方的各个所述桁架片与位于下方的对应的所述桁架片之间采用错位叠层的方式进行连接。本发明具有刚度大、重量轻、安装精度要求不高和维护成本低的优点。

Description

一种分片式桁混塔架结构
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种分片式桁混塔架结构。
背景技术
近年来，随着大兆瓦风力发电设备的到来，受到陆上运输环境的限制，除了常规的钢塔外，出现了各种适应大兆瓦风机的刚性塔架形式，目前现有的刚性塔架主要有如下分片式塔架、桁架式塔架和混凝土塔架三种。
对于分片式塔架，其具体是通过将塔筒轴向切成N(N为正整数片)，以达到公路运输的目的，待运至施工现场后，通过螺栓将各塔片拼接成圆，而后按照传统塔筒形式进行安装。
对于桁架式塔架，其具体是通过将塔架设计成由各杆件所形成的三维框架体系，桁架底部直径一般在20米左右，各杆件之间用螺栓连接。在运输过程中，杆件分散运输，待运至施工现场后，使用螺栓将各杆件进行拼接，以形成完整的三维桁架形式。
分片式塔架和桁架式塔架由于对接处都采用螺栓连接，对生产工艺及安装精度要求都非常高。目前国内在这两种塔架的生产安装工艺上还没有完整可靠的厂商。
另外，由于分片式塔架和桁架式塔架的连接部位多，且螺栓紧固件多，且很多螺栓由于暴露在室外，从而导致对分片式塔架和桁架式塔架的维护工作量及维护成本提高。
对于混凝土塔架，其具体是通过采用混凝土浇筑及预应力锁方式，塔节截面有直径大、壁厚厚等特点，塔底直径一般在8米左右，混凝土用量1000～1500吨。
然而，混凝土塔架重量重，运输工作量大，对运输条件要求苛刻，且混凝土塔架的预制构件模具多，模具成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种分片式桁混塔架结构，以克服现有技术的不足实现使得刚性塔架具有刚度大、重量轻、安装精度要求不高和维护成本低的目的。
为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种分片式桁混塔架结构，包括：塔架支撑台、分片式桁架和桁筒过渡段；所述分片式桁架的一端与所述塔架支撑台连接；其另一端与所述桁筒过渡段的一端连接；所述桁筒过渡段的另一端与风力发电机的塔筒连接。所述分片式桁架包括若干层相互串联连接的分片式桁架段。
每一层分片式桁架段包括若干个桁架片，相邻的两层所述分片式桁架段中位于上方的各个所述桁架片与位于下方的对应的所述桁架片之间采用错位叠层的方式进行连接。
优选地，每一所述桁架片包括两根主桁架，及用于连接两根所述主桁架的次桁架；每一所述主桁架的一端设有连接母端，其另一端设有连接公端；每一所述主桁架连接公端对应插入至位于其下一层的所述主桁架的连接母端内，并向所述连接母端内进行灌浆。
优选地，每一所述连接母端内壁上设有沿其轴向间隔设置的若干个第一剪力键；每一所述连接公端外壁上设有沿其轴向间隔设置的若干个第二剪力键；所述连接公端插入至所述连接母端内后，所述第一剪力键和所述第二剪力键相互交错设置。
优选地，每一所述连接母端内壁上设有沿其周向间隔设置的若干个导向楔块，每一所述导向楔块沿所述连接母端的轴向延伸，用于在所述连接公端插入至所述连接母端内时进行导向。
优选地，每一所述连接母端的直径大于所述主桁架的直径。
优选地，每一所述连接母端还包括一环形的挡板，设置在所述连接母端靠近底部的内侧壁上，每一所述连接公端的底端搭载在所述挡板上。
优选地，还包括：密封件，每一所述挡板的内边缘与所述主桁架的外侧壁之间具有间隙，所述密封件设置在所述间隙内。
优选地，所述塔架支撑台包括圆台型的支撑主体，以及位于所述支撑主体中心处的连接孔，所述连接孔对应的与所述桁架片的连接公端相匹配。
本发明至少具有以下优点之一：
本发明提供的一种分片式桁混塔架结构，具体的是采用桁架式钢结构(分片式桁架)作为塔架的主体，分片式桁架内没有螺栓，由此便于分片式桁混塔架结构的安装，进一步极大的节约后期运维成本。
每一层分片式桁架段的结构相同，且每一层分片式桁架段包括若干个结构相同的桁架片，由此桁架片可以批量生产，提高生产和安装效率。
相邻的上下两层的主桁架采用灌浆方式连接，采用灌浆方式，和法兰螺栓安装方式相比，极大的降低了安装精度的要求，从而进一步会提高安装效率。由此进一步可知本发明所提供的分片式桁混塔架具有刚度大、重量轻、安装精度要求不高、维护成本低等特点。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种分片式桁混塔架结构的整体结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的一种分片式桁混塔架结构中一片分片桁架的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的一片分片桁架设有的剪力键的结构示意图；
图4为本发明一实施例提供的一片分片桁架设有的连接母端的结构示意图；
图5为本发明一实施例提供的一片分片桁架设有的连接母端的俯视图；
图6为本发明一实施例提供的塔架支撑台的结构示意图；
图7a～图7c分别为与本发明一实施例提供的一种分片式桁混塔架结构的装配步骤对应的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种分片式桁混塔架结构作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
如图1所示，本实施例提供一种分片式桁混塔架结构，包括：塔架支撑台100、分片式桁架和桁筒过渡段300；所述分片式桁架的一端与所述塔架支撑台100连接；其另一端与所述桁筒过渡段300的一端连接；所述桁筒过渡段300的另一端与风力发电机的塔筒连接。
所述分片式桁架包括若干层相互串联连接的分片式桁架段，请继续参考图1，在本实施例中，所述分片式桁架段包括如下5段，即命名为塔架一段201、塔架二段202、塔架三段203、塔架四段204和塔架五段205。
结合图2～图5所示，每一层分片式桁架段包括若干个桁架片(如图2所示)，相邻的两层所述分片式桁架段中位于上方的各个所述桁架片与位于下方的对应的所述桁架片之间采用错位叠层的方式进行连接。
可以理解的是，桁架片的结构可为任何形式，只要结构强度满足即可。
每一所述桁架片包括两根主桁架(第一主桁架2101和第二主桁架2102)，及用于连接两根所述主桁架的次桁架2103；每一所述主桁架的一端设有连接母端211，其另一端设有连接公端212；每一所述主桁架的连接公端212对应插入至位于其下一层的所述主桁架的连接母端211内，并向所述连接母端211内进行灌浆。
可以理解的是所述连接母端211与相应的所述主桁架上端焊接在一起，或者所述连接母端211与相应的所述主桁架一体化设置。
请继续参考图3和图4，每一所述连接母端211内壁上设有沿其轴向间隔设置的若干个第一剪力键212。
每一所述连接母端211内壁上设有沿其周向间隔设置的若干个导向楔块2110，每一所述导向楔块2110沿所述连接母端211的轴向延伸(即所述导向楔块2110的延伸方向与所述连接母端211的中心轴平行)，所述导向楔块2110用于在所述连接公端插入至所述连接母端211内时进行导向，由此实现降低安装精确度，便于分片式桁架的安装。
在本实施例中，每一所述主桁架为圆柱形钢杆，每一所述连接母端211的整体呈圆柱形，但本发明不以此为限。
请继续参考图5，每一所述连接公端外壁上设有沿其轴向间隔设置的若干个第二剪力键213；所述连接公端插入至所述连接母端211内后，所述第一剪力键212和所述第二剪力键213相互交错设置，即不在同一水平面上，如此按一定的距离错开，会让位于所述连接母端211内的灌浆体和钢管(连接母端211和连接公端)之间的粘结力获得最大程度的增强。
所述第一剪力键212和/或所述第二剪力键213的横截面为矩形，在其他的实施例中，所述第一剪力键212和/或所述第二剪力键213的横截面可以为其他形状，比如圆形、半圆形或梯形等。
每一所述第一剪力键212和/或所述第二剪力键213呈圆环形或螺旋形。
每一所述第一剪力键212通过焊接工艺焊接在所述连接母端211的内壁上。每一所述第二剪力键213通过焊接工艺焊接在所述主桁架的下端部分。
所述第一剪力键212和/或所述第二剪力键213可以加强灌浆连接的强度，从而缩短灌浆连接段的长度。
每一所述连接母端211的直径大于所述主桁架的直径。每一所述连接母端211还包括一环形的挡板214，设置在所述连接母端211靠近底部的内侧壁上，所述连接公端插入至所述连接母端211内后，所述连接公端的底端对应搭载在所述连接母端211的所述挡板214上。
本实施例还包括：密封件，每一所述挡板214的内边缘与所述主桁架的外侧壁之间具有间隙，所述密封件设置在所述间隙内。在本实施例中，所述密封件可以为橡胶片，用于向所述连接母端211内灌浆时起到密封的作用。
所述塔架支撑台100用于支撑整个塔架，所述塔架支撑台为一整体的塔架基础来支撑整个塔架。
所述塔架支撑台100可以为多个独立式的塔架基础，例如，如图6所示，所述塔架支撑台100的数量为6个，每一个所述塔架支撑台100包括圆台型的支撑主体，以及位于所述支撑主体中心处的连接孔1001，所述连接孔1001对应的与所述桁架片的连接公端相匹配，即在本实施例中所述连接孔1001的结构可以与上述的连接母端211相同，以便将所述桁架片的连接公端插入至所述连接孔1001内，并向所述连接孔1001内进行灌浆。
当塔架载荷随高度不断变小以至于能采用直径4米以下的塔筒结构塔架，且比桁架式塔架经济性更高时，可以通过桁筒过渡段300将桁架式塔架转换成圆筒式塔架。
上文所述的所述分片式桁架段包括如下5段或5层，即命名为塔架一段201、塔架二段202、塔架三段203、塔架四段204和塔架五段205。各个所述桁架片之间采用错位叠层的方式进行连接。具体的以每一层分片式桁架段包括三个所述桁架片为例进行说明。
如图7a～7c所示，将6个所述塔架支撑台100沿周向间隔布置好，将第一层分片式桁架段(塔架一段201)中包括的第一桁架片2011、第二桁架片2012和第三桁架片2013均对应安装在塔架支撑台100上。具体的，所述第一桁架片2011的两个连接公端对应分别插入至所述塔架支撑台100的连接孔内，并向所有所述连接孔内灌浆。同理第二桁架片2012和第三桁架片2013与所述塔架支撑台100连接方法相同，在此不再赘述。由此完成第一层分片式桁架段(塔架一段201)的安装。
如图7b所示，将第二层分片式桁架段(塔架二段202)中包括的第四桁架片(图中未示出)、第五桁架片2022和第六桁架片(图中未示出)均对应安装在第一层分片式桁架段(塔架一段201)上。
将所述第四桁架片的第一主桁架的连接公端插入至所述第一桁架片2011的一个主桁架的连接母端内，将所述第四桁架片的第二主桁架的连接公端插入至与所述第一桁架片2011的主桁架相邻的主桁架的连接母端内。
依此类推，将第五桁架片2022的两个主桁架的两个连接公端对应插入所述第二桁架片2012与所述第三桁架片2013相邻的两个主桁架的两个连接母端内。将第六桁架片的两个主桁架的两个连接公端对应插入所述第三桁架片2013与所述第一桁架片2011相邻的两个主桁架的两个连接母端内。然后向所有所述连接母端内灌浆。
后续的塔架三段203、塔架四段204和塔架五段205之间的连接均与塔架二段202和塔架一段201的连接方法相同。上述的连接处采用灌浆方式连接，为了使塔架的安装更方便且更牢固。
所述桁筒过渡段300的一端与所述塔架五段205连接，其另一端与风力发电机的塔筒连接，所述塔筒上安装机头，完成整体风力发电机的安装。
本实施例提供的一种分片式桁混塔架结构，具体的是采用桁架式钢结构(分片式桁架)作为塔架的主体，分片式桁架内没有螺栓，由此便于分片式桁混塔架结构的安装，进一步极大的节约后期运维成本。
每一层分片式桁架段的结构相同，且每一层分片式桁架段包括若干个结构相同的桁架片，由此桁架片可以批量生产，提高生产和安装效率。
相邻的上下两层的主桁架采用灌浆方式连接，采用灌浆方式，和法兰螺栓安装方式相比，极大的降低了安装精度的要求，从而进一步会提高安装效率。由此进一步可知本发明所提供的分片式桁混塔架具有刚度大、重量轻、安装精度要求不高、维护成本低等特点。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“高度”、“厚度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (4)

1.一种分片式桁混塔架结构，其特征在于，包括：
塔架支撑台、分片式桁架和桁筒过渡段；所述分片式桁架的一端与所述塔架支撑台连接；其另一端与所述桁筒过渡段的一端连接；
所述桁筒过渡段的另一端与风力发电机的塔筒连接；
所述分片式桁架包括若干层相互串联连接的分片式桁架段；
每一层分片式桁架段包括三个桁架片，相邻的两层所述分片式桁架段中位于上方的各个所述桁架片与位于下方的对应的所述桁架片之间采用错位叠层的方式进行连接；
每一所述桁架片包括两根主桁架，及用于连接两根所述主桁架的次桁架；每一所述主桁架的一端设有连接母端，其另一端设有连接公端；每一所述主桁架连接公端对应插入至位于其下一层的所述主桁架的连接母端内，并向所述连接母端内进行灌浆；每一所述连接母端内壁上设有沿其轴向间隔设置的若干个第一剪力键；每一所述连接公端外壁上设有沿其轴向间隔设置的若干个第二剪力键；所述连接公端插入至所述连接母端内后，所述第一剪力键和所述第二剪力键相互交错设置；
每一所述连接母端还包括一环形的挡板，设置在所述连接母端靠近底部的内侧壁上，每一所述连接公端的底端搭载在所述挡板上；
还包括：密封件，每一所述挡板的内边缘与所述主桁架的外侧壁之间具有间隙，所述密封件设置在所述间隙内。
2.如权利要求1所述的分片式桁混塔架结构，其特征在于，
每一所述连接母端内壁上设有沿其周向间隔设置的若干个导向楔块，每一所述导向楔块沿所述连接母端的轴向延伸，用于在所述连接公端插入至所述连接母端内时进行导向。
3.如权利要求2所述的分片式桁混塔架结构，其特征在于，每一所述连接母端的直径大于所述主桁架的直径。
4.如权利要求3所述的分片式桁混塔架结构，其特征在于，所述塔架支撑台包括圆台型的支撑主体，以及位于所述支撑主体中心处的连接孔，所述连接孔对应的与所述桁架片的连接公端相匹配。
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