CN114962163A - 一种快速对心风电塔筒连接结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及风电塔装配技术领域，具体涉及一种快速对心风电塔筒连接结构，包括一对反向平衡法兰及对心机构，所述反向平衡法兰包括上法兰与下法兰，所述上、下法兰一端固定连接，另一端分别连接一塔筒，所述上、下法兰的对接处设有可拆卸式的对中机构；本发明提供的快速对心风电塔筒连接结构具有结构紧凑、连接方便、可靠性高的特点，新型反向平衡法兰的设计能显著减少法兰的加工变形，提高法兰的连接精度与抗疲劳强度，尤其适合大直径风电塔筒连接，适宜进一步推广应用。

Description

一种快速对心风电塔筒连接结构
技术领域
本发明涉及风电塔装配技术领域，具体涉及一种快速对心风电塔筒连接结构。
背景技术
风电塔筒是风力发电的支撑塔杆，在风力发电机组中主要起支撑作用，同时吸收机组震动，并方便长途运输，其法兰系统足够的强度和可靠性是保证风力发电机组正常稳定运行的必要条件。一方面，目前国内风电机组多采用传统设计的L型厚法兰，体积庞大，生产条件困难，需要花费大量材料成本以及加工成本；而普通反向平衡法兰需要对大量的加劲板进行焊接，容易使法兰产生变形，影响装配精度；另一方面，法兰在安装时多用销轴来进行同轴度校准和确定螺栓孔的位置，安装过程费时费力。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种快速对心风电塔筒连接结构。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种快速对心风电塔筒连接结构，包括一对反向平衡法兰及对心机构，所述反向平衡法兰包括上法兰与下法兰，所述上、下法兰一端固定连接，另一端分别连接一塔筒，所述上、下法兰的对接处设有可拆卸式的对中机构。
进一步的，所述上法兰包括上法兰筒身、上法兰板与上法兰加劲板，所述上法兰板固定于上法兰筒身内壁上，所述上法兰加劲板设于上法兰板的底部；
所述下法兰包括下法兰筒身、下法兰板与下法兰加劲板，所述下法兰板固定于下法兰筒身内壁上，所述下法兰加劲板设于下法兰板的顶部；
所述上、下法兰板的对应位置开设有用于穿设螺栓的螺栓孔，上、下法兰板间通过长螺栓、螺母相连接，进而实现上、下法兰的固定连接。
进一步的，所述下法兰加劲板的高度高于下法兰筒身，所述上法兰加劲板的高度低于上法兰筒身，且下法兰加劲板与下法兰筒身的高度差与上法兰筒身与上法兰加劲板的高度差相同。
进一步的，所述上法兰加劲板包括上法兰螺栓型加劲板与上法兰焊接型加劲板，所述上法兰螺栓型加劲板通过螺栓固定于上法兰板的底部，上法兰焊接型加劲板相邻两侧壁分别焊接固定于上法兰板的底部与上法兰筒身内壁上；
所述下法兰加劲板包括下法兰螺栓型加劲板与下法兰焊接型加劲板，所述下法兰螺栓型加劲板通过螺栓固定于下法兰板的顶部，下法兰焊接型加劲板相邻两侧壁分别焊接固定于下法兰板的顶部与下法兰筒身内壁上。
进一步的，所述上法兰筒身、下法兰筒身与塔筒之间通过焊接固定，且上、下法兰筒身与塔筒的连接处设有坡口。优选的，所述坡口的角度为45°。
进一步的，所述对中机构设置三组，对中机构包括上对心模块与下对心模块，三组上对心模块沿圆周均匀固定于上法兰板的底部，三组下对心模块沿圆周均匀固定于下法兰板的顶部。
进一步的，所述下对心模块包括底座、下连接块与限位板，所述底座固定于下法兰板的顶部，所述连接块固定于底座的顶部，所述连接块的侧壁上端设置有一斜面，所述限位板固定于连接块设置斜面的侧壁上，且连接块上端延伸至连接块的斜面上；
所述上对心模块包括固定板与上连接块，所述固定板固定于上法兰板的底部，上连接块固定于固定板的底部，所述上连接块与下连接块相对的侧面底部也设置倾斜面，倾斜面的斜度与下连接块上斜面的斜度相同，所述上连接块上还开设有用于避空限位板的凹槽；
当三组下对心模块上的斜面与上对心模块上斜面分别相抵接，且三组限位板上端分别抵接于各凹槽顶部时，上法兰筒身与下法兰筒身的轴线相重合，同时上、下法兰的各加劲板位置及螺栓孔相对齐。
优选的，所述凹槽与限位板为间隙配合，双边间隙为5mm。
优选的，各上对心模块的两侧分别设置有四组上法兰焊接型加劲板，相邻上对心模块之间设置有六组上法兰螺栓型加劲板，六组上法兰螺栓型加劲板均布于两侧四组上法兰焊接型加劲板之间；
各下对心模块的两侧分别设置有四组下法兰焊接型加劲板，相邻下对心模块之间设置有六组下法兰螺栓型加劲板，六组下法兰螺栓型加劲板均布于两侧四组下法兰焊接型加劲板之间。
本发明具有如下优点：
本发明提供的快速对心风电塔筒连接结构，可实现法兰安装过程中同轴度的快速调节，显著提高塔筒的安装速度。塔筒法兰为新型的反向平衡法兰设计，将部分加劲板设计成可拆卸的螺栓连接，减少焊接产生的变形，提高法兰的模块化程度。
此外，本发明提供的快速对心风电塔筒连接结构还具有结构紧凑、连接方便、可靠性高的特点，新型反向平衡法兰的设计能显著减少法兰的加工变形，提高法兰的连接精度与抗疲劳强度，尤其适合大直径风电塔筒连接，适宜进一步推广应用。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为上法兰的仰视图；
图3为下法兰的示意图；
图4为本发明的局部放大图；
图5为上对心模块与下对心模块的对接示意图；
图6为上对心模块与下对心模块的侧视图；
图7为上法兰板与下法兰板的连接示意图。
附图中标号名称如下：
塔筒-1；上法兰-2；下法兰-3；上法兰筒身-4；上法兰板-5；上法兰螺栓型加劲板-6；上法兰焊接型加劲板-7；上对心模块-8；下法兰筒身-9；下法兰板-10；下法兰螺栓型加劲板-11；下法兰焊接型加劲板-12；螺母-13；下对心模块-14；长螺栓-15；短螺栓-16；固定板-81；上连接块-82；凹槽-821；底座-141；下连接块-142；限位板-143。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照附图1，一种快速对心风电塔筒连接结构，包括一对反向平衡法兰及对心机构，反向平衡法兰包括上法兰2与下法兰3，上、下法兰一端固定连接，另一端分别连接一塔筒1，上、下法兰的对接处设有可拆卸式的对中机构。
参照附图2所示，上法兰2包括上法兰筒身4、上法兰板5与上法兰加劲板，上法兰板5固定于上法兰筒身4内壁上，上法兰加劲板设于上法兰板5的底部；
参照附图3所示，下法兰3包括下法兰筒身9、下法兰板10与下法兰加劲板，下法兰板10固定于下法兰筒身9内壁上，下法兰加劲板设于下法兰板10的顶部；
参照附图7所示，上、下法兰板的对应位置开设有用于穿设螺栓的螺栓孔，上、下法兰板间通过长螺栓15、螺母13相连接，进而实现上、下法兰的固定连接。
其中，加劲板高度大于法兰板厚度。
进一步的，上法兰筒身4、下法兰筒身9与塔筒1之间通过焊接固定，且上、下法兰筒身与塔筒1的连接处设有坡口，坡口的角度优选为45°，坡口大小根据塔筒的尺寸、壁厚大小及相关工艺来决定。
参照附图7所示，下法兰加劲板的高度高于下法兰筒身9，上法兰加劲板的高度低于上法兰筒身4，且下法兰加劲板与下法兰筒身9的高度差与上法兰筒身4与上法兰加劲板的高度差相同，上、下法兰加劲板接触的平衡面要铣平。
参照附图2-4所示，改进的反向平衡法兰采用两种不同类型的加劲板。其中，上法兰加劲板包括上法兰螺栓型加劲板6与上法兰焊接型加劲板7，上法兰螺栓型加劲板6通过螺栓固定于上法兰板5的底部，上法兰焊接型加劲板7相邻两侧壁分别焊接固定于上法兰板5的底部与上法兰筒身4内壁上；
下法兰加劲板包括下法兰螺栓型加劲板11与下法兰焊接型加劲板12，下法兰螺栓型加劲板11通过螺栓固定于下法兰板10的顶部，下法兰焊接型加劲板12相邻两侧壁分别焊接固定于下法兰板10的顶部与下法兰筒身9内壁上；
通过焊接型加劲板及螺栓型加劲板的搭配使用，在保证法兰整体连接强度的同时，减少焊接带来的残余应力与变形影响。
进一步的，对中机构设置三组，对中机构包括上对心模块8与下对心模块14，三组上对心模块8沿圆周均匀固定于上法兰板5的底部，三组下对心模块14沿圆周均匀固定于下法兰板10的顶部。
参照附图5-6所示，下对心模块14包括底座141、下连接块142与限位板143，底座141固定于下法兰板10的顶部，连接块142固定于底座141的顶部，连接块142的侧壁上端设置有一斜面，限位板143固定于连接块142设置斜面的侧壁上，且连接块142上端延伸至连接块142的斜面上；
上对心模块8包括固定板81与上连接块82，固定板81固定于上法兰板5的底部，上连接块82固定于固定板81的底部，上连接块82与下连接块142相对的侧面底部也设置倾斜面，倾斜面的斜度与下连接块142上斜面的斜度相同，上连接块82上还开设有用于避空限位板143的凹槽821；
参照附图4所示，当三组下对心模块14上的斜面与上对心模块8上斜面分别相抵接，且三组限位板143上端分别抵接于各凹槽821顶部时，上法兰筒身4与下法兰筒身9的轴线相重合，同时上、下法兰的各加劲板位置及螺栓孔相对齐。
其中，凹槽821与限位板143为间隙配合，双边间隙为5mm，并且有一定的斜度，以减少大重厚板调整时间。
参照附图2-4所示，各上对心模块8的两侧分别设置有四组上法兰焊接型加劲板7，相邻上对心模块8之间设置有六组上法兰螺栓型加劲板6，六组上法兰螺栓型加劲板6均布于两侧四组上法兰焊接型加劲板7之间；
各下对心模块14的两侧分别设置有四组下法兰焊接型加劲板12，相邻下对心模块14之间设置有六组下法兰螺栓型加劲板11，六组下法兰螺栓型加劲板11均布于两侧四组下法兰焊接型加劲板12之间。
在上下法兰对接过程中，通过上、下对心模块斜面的接触导向可实现塔筒的快速对心；通过上、下对心模块上限位板与凹槽的配合能够实现各加劲板及螺栓孔的对位，显著提高塔筒的安装速度。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种快速对心风电塔筒连接结构，其特征在于，包括一对反向平衡法兰及对心机构，所述反向平衡法兰包括上法兰(2)与下法兰(3)，所述上、下法兰一端固定连接，另一端分别连接一塔筒(1)，所述上、下法兰的对接处设有可拆卸式的对中机构。
2.根据权利要求1所述的一种快速对心风电塔筒连接结构，其特征在于，所述上法兰(2)包括上法兰筒身(4)、上法兰板(5)与上法兰加劲板，所述上法兰板(5)固定于上法兰筒身(4)内壁上，所述上法兰加劲板设于上法兰板(5)的底部；
所述下法兰(3)包括下法兰筒身(9)、下法兰板(10)与下法兰加劲板，所述下法兰板(10)固定于下法兰筒身(9)内壁上，所述下法兰加劲板设于下法兰板(10)的顶部；
所述上、下法兰板的对应位置开设有用于穿设螺栓的螺栓孔，上、下法兰板间通过长螺栓(15)、螺母(13)相连接。
3.根据权利要求2所述的一种快速对心风电塔筒连接结构，其特征在于，所述下法兰加劲板的高度高于下法兰筒身(9)，所述上法兰加劲板的高度低于上法兰筒身(4)，且下法兰加劲板与下法兰筒身(9)的高度差与上法兰筒身(4)与上法兰加劲板的高度差相同。
4.根据权利要求2所述的一种快速对心风电塔筒连接结构，其特征在于，所述上法兰加劲板包括上法兰螺栓型加劲板(6)与上法兰焊接型加劲板(7)，所述上法兰螺栓型加劲板(6)通过螺栓固定于上法兰板(5)的底部，上法兰焊接型加劲板(7)相邻两侧壁分别焊接固定于上法兰板(5)的底部与上法兰筒身(4)内壁上；
所述下法兰加劲板包括下法兰螺栓型加劲板(11)与下法兰焊接型加劲板(12)，所述下法兰螺栓型加劲板(11)通过螺栓固定于下法兰板(10)的顶部，下法兰焊接型加劲板(12)相邻两侧壁分别焊接固定于下法兰板(10)的顶部与下法兰筒身(9)内壁上。
5.根据权利要求2所述的一种快速对心风电塔筒连接结构，其特征在于，所述上法兰筒身(4)、下法兰筒身(9)与塔筒(1)之间通过焊接固定，且上、下法兰筒身与塔筒(1)的连接处设有坡口。
6.根据权利要求5所述的一种快速对心风电塔筒连接结构，其特征在于，所述坡口的角度为45°。
7.根据权利要求4所述的一种快速对心风电塔筒连接结构，其特征在于，所述对中机构设置三组，对中机构包括上对心模块(8)与下对心模块(14)，三组上对心模块(8)沿圆周均匀固定于上法兰板(5)的底部，三组下对心模块(14)沿圆周均匀固定于下法兰板(10)的顶部。
8.根据权利要求7所述的一种快速对心风电塔筒连接结构，其特征在于，所述下对心模块(14)包括底座(141)、下连接块(142)与限位板(143)，所述底座(141)固定于下法兰板(10)的顶部，所述连接块(142)固定于底座(141)的顶部，所述连接块(142)的侧壁上端设置有一斜面，所述限位板(143)固定于连接块(142)设置斜面的侧壁上，且连接块(142)上端延伸至连接块(142)的斜面上；
所述上对心模块(8)包括固定板(81)与上连接块(82)，所述固定板(81)固定于上法兰板(5)的底部，上连接块(82)固定于固定板(81)的底部，所述上连接块(82)与下连接块(142)相对的侧面底部也设置倾斜面，倾斜面的斜度与下连接块(142)上斜面的斜度相同，所述上连接块(82)上还开设有用于避空限位板(143)的凹槽(821)；
当三组下对心模块(14)上的斜面与上对心模块(8)上斜面分别相抵接，且三组限位板(143)上端分别抵接于各凹槽(821)顶部时，上法兰筒身(4)与下法兰筒身(9)的轴线相重合，同时上、下法兰的各加劲板位置及螺栓孔相对齐。
9.根据权利要求8所述的一种快速对心风电塔筒连接结构，其特征在于，所述凹槽(821)与限位板(143)为间隙配合，双边间隙为5mm。
10.根据权利要求7或8所述的一种快速对心风电塔筒连接结构，其特征在于，各上对心模块(8)的两侧分别设置有四组上法兰焊接型加劲板(7)，相邻上对心模块(8)之间设置有六组上法兰螺栓型加劲板(6)，六组上法兰螺栓型加劲板(6)均布于两侧四组上法兰焊接型加劲板(7)之间；
各下对心模块(14)的两侧分别设置有四组下法兰焊接型加劲板(12)，相邻下对心模块(14)之间设置有六组下法兰螺栓型加劲板(11)，六组下法兰螺栓型加劲板(11)均布于两侧四组下法兰焊接型加劲板(12)之间。
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