CN117167377A - 锁紧法兰 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种锁紧法兰，涉及风力发电技术领域，包括：法兰套，中心具有通孔，在法兰套的内侧壁设置有多组卡爪，每一组卡爪包括上卡爪和下卡爪，上卡爪与法兰套的内侧壁之间形成有上卡槽，下卡爪与法兰套的内侧壁之间形成有下卡槽；法兰本体，能够嵌入法兰套的通孔内，沿法兰本体的周向设置有与卡爪一一对应的挂耳，每一挂耳能够同时嵌入到对应的上卡槽和下卡槽内。该锁紧法兰包括法兰本体和法兰套，法兰本体通过挂耳卡嵌入法兰套上的卡爪的上卡槽和下卡槽内以锁紧法兰本体和法兰套，从而通过法兰套分担塔筒产生的倾覆力矩，解决了现有技术中因塔筒倾覆力矩过大而影响塔筒段之间的连接法兰的连接强度，从而造成塔筒段之间连接不牢固的问题。

Description

锁紧法兰

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体地，涉及一种用于风电机组塔筒连接的锁紧法兰。

背景技术

风电机组塔筒是风力发电机组中重要的承载部件，塔筒的性能直接影响了风力发电机运行的稳定性和可靠性。随着平价上网时代的来临，更大兆瓦的风电机组势必是主流趋势，而大兆瓦风电机组意味着风电机组中的塔筒在运行过程中产生的弯矩更大，而风电现场有限高限长的运输要求，因此塔筒需要分段制作方便运输，分段之后的塔筒段需要通过法兰连接，塔筒产生的更大弯矩会影响两个塔筒段之间的连接法兰的连接强度，法兰往往是设计瓶颈，存在直径受限无法安装足够螺栓的问题。因此，亟需一种新型的法兰以解决上述问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种锁紧法兰，用于解决现有技术中因塔筒倾覆力矩过大而影响塔筒段之间的连接法兰的连接强度，而又无法增大法兰直径，从而造成塔筒段之间连接不牢固的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种锁紧法兰，所述锁紧法兰包括：

圆环形法兰套，中心具有通孔，在所述法兰套的内侧壁呈环形等距设置有多组卡爪，每一组卡爪包括分层设置的上卡爪和下卡爪，所述上卡爪与法兰套的内侧壁之间形成有上卡槽，所述下卡爪与法兰套的内侧壁之间形成有下卡槽；

法兰本体，能够嵌入所述法兰套的通孔内，沿所述法兰本体的周向设置有与所述卡爪一一对应的挂耳，每一挂耳能够同时嵌入到对应的上卡槽和下卡槽内。

具体地，所述法兰套由一对半圆形的套筒件拼装形成；每一套筒件的内侧壁上呈环形等距设置有多组卡爪。

具体地，所述锁紧法兰还包括：多个横向螺栓，沿所述法兰本体的径向在每一挂耳上开设螺孔，在所述法兰套的径向上开设有与螺孔一一对应的过孔，横向螺栓穿过对应的过孔螺接于对应的螺孔内。

具体地，所述法兰本体由一对法兰对接固定组成；

每一法兰包括环状的凸缘底板和环状的法兰颈部；所述法兰颈部竖向同轴心设置在所述凸缘底板上，将所述凸缘底板分隔成内凸缘底板和外凸缘底板；沿所述法兰颈部的周向在所述外凸缘底板上均布有多个凸起的耳墩，每一耳墩与对应的法兰颈部之间形成容纳槽，两个法兰通过对应法兰的凸缘底板对接固定；在两个法兰对接固定的情况下，两个法兰通过耳墩拼接形成挂耳。

具体地，所述锁紧法兰还包括：多个竖向螺栓；每一法兰的内凸缘底板沿周向均布有多个螺栓孔，所述竖向螺栓螺接与内凸缘底板上对应的螺栓孔内用以对接固定一对法兰。

具体地，在每一挂耳嵌入到对应的上卡槽和下卡槽的情况下，上卡爪和下卡爪能够嵌入到对应的容纳槽内且与容纳槽的槽壁紧密贴合。

具体地，所述凸缘底板、所述法兰颈部和多个耳墩一体成型制成。

具体地，所述法兰颈部在对应凸缘底板上的凸起高度大于耳墩在对应凸缘底板上的凸起高度。

具体地，所述法兰采用锻造制成。

具体地，所述套筒件与多组卡爪一体成型制成。

本发明提供的锁紧法兰，在法兰套的通孔孔壁上沿周向均布多个卡爪，每一卡爪包括分层设置的上卡爪和下卡爪，在上卡爪和通孔孔壁之间形成上卡槽，在下卡爪与通孔孔壁之间形成下卡槽，法兰本体在嵌入法兰套的通孔内的情况下，其周向布置的多个挂耳能够同时嵌入到法兰套上对应一组卡爪的上卡槽和下卡槽内，从而完成锁紧法兰装配，锁紧法兰这种可拆卸安装的结构，可在装配锁紧法兰之前分别将法兰套和法兰本体运输到应用场所，最后在现场完成锁紧法兰的拼装，而在法兰本体外套装法兰套，通过法兰套能够分担塔筒产生的倾覆力矩，从而减轻了塔筒产生的倾覆力矩对法兰本体的影响，确保法兰本体两端的两个塔筒段的连接强度，解决了现有技术中因塔筒倾覆力矩过大而影响塔筒段之间的连接法兰的连接强度，从而造成塔筒段之间连接不牢固的问题。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明提供的锁紧法兰的立体结构示意图；

图2是本发明提供的锁紧法兰的俯视图；

图3是图2的A-A向剖视图；

图4是本发明提供的锁紧法兰中法兰本体的爆炸结构示意图；

图5是本发明提供的锁紧法兰中法兰的结构示意图；

图6是本发明提供的锁紧法兰中法兰套的结构示意图。

附图标记说明

1-法兰套；2-法兰本体；3-竖向螺栓；4-横向螺栓；11-上卡爪；12-下卡爪；13-套筒件；6-挂耳；21-法兰；211-凸缘底板；212-法兰颈部；213-内凸缘底板；214-外凸缘底板；61-耳墩；111-径向伸出部；112-轴向伸出部。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1是锁紧法兰的立体结构示意图；图2是锁紧法兰的俯视图；图3是图2的A-A向剖视图；图4是锁紧法兰中法兰本体的爆炸结构示意图；图5是锁紧法兰中法兰的结构示意图；图6是锁紧法兰中法兰套的结构示意图。

如图1-图6所示，本发明提供一种锁紧法兰，所述锁紧法兰包括：

圆环形法兰套1，中心具有通孔，在所述法兰套1的内侧壁呈环形等距设置有多组卡爪，每一组卡爪包括分层设置的上卡爪11和下卡爪12，所述上卡爪11与法兰套1的内侧壁之间形成有上卡槽，所述下卡爪12与法兰套1的内侧壁之间形成有下卡槽；

法兰本体2，能够嵌入所述法兰套1的通孔内，沿所述法兰本体2的周向设置有与所述卡爪一一对应的挂耳6，每一挂耳6能够同时嵌入到对应的上卡槽和下卡槽内。

本发明提供的锁紧法兰，如图1所示，法兰套1具有圆形通孔，沿通孔的周向在通孔孔壁上间隔均布卡爪，每一卡爪由沿法兰套1的通孔的轴向分层设置的上卡爪11和下卡爪12组成，上卡爪11和下卡爪12结构、形状和尺寸相同，如图6所示，上卡爪11与下卡爪12均具有从通孔孔壁上沿径向朝向通孔中心伸出的径向伸出部111以及在径向伸出部111的端部朝向通孔轴向伸出的轴向伸出部112，上卡爪11的轴向伸出部112和下卡爪12的轴向伸出部112相向设置，上卡爪11的径向伸出部111、轴向伸出部112与孔壁之间形成有上卡槽，下卡爪12的径向伸出部111、轴向伸出部112与孔壁之间形成有下卡槽，法兰本体2为空心圆柱状，在法兰本体2的周向设置多个挂耳6，多个挂耳6间隔设置，在装配法兰本体2和法兰套1的过程中，将法兰本体2嵌入到法兰套1内，法兰本体2上的挂耳6从两组卡爪之间通过进入到法兰套1内指定位置后，转动法兰本体2使法兰本体2上的挂耳6同时嵌入到对应的上卡槽和下卡槽内，锁紧法兰通过法兰本体2和法兰套1装配形成，这样，在后期使用过程中，能够通过法兰套1分担塔筒产生的倾覆力矩，从而降低塔筒产生的倾覆力矩对法兰本体2的影响，确保连接在法兰本体2两端的塔筒段的连接强度，避免相邻的两个塔筒段出现连接不牢固的问题，法兰套1和法兰本体2拆开运输到指定现场后再进行装配，这样方便锁紧法兰的运输，通过法兰套1分担后期应用中塔筒产生的倾覆力矩，解决了现有技术中因塔筒倾覆力矩过大而影响塔筒段之间的连接法兰的连接强度，从而造成塔筒段之间连接不牢固的问题。

为了方便法兰套1和法兰本体2现场拼装，所述法兰套1由一对半圆形的套筒件13拼装形成；每一套筒件13的内侧壁上呈环形等距设置有多组卡爪。这样将法兰套1分成两瓣，不仅便于法兰套1的运输，更为重要的是便于工作人员将法兰套1与法兰本体2进行装配，分瓣设置的套筒件13也方便将法兰本体2上的挂耳6卡嵌入法兰套1的上卡槽和下卡槽内。

法兰本体2由一对法兰21对接固定形成；每一法兰21包括环状的凸缘底板211和环状的法兰颈部212；所述法兰颈部212竖向同轴心设置在所述凸缘底板211上，将所述凸缘底板211分隔成内凸缘底板213和外凸缘底板214；沿所述法兰颈部212的周向在所述外凸缘底板214上均布有多个凸起的耳墩61，每一耳墩61与对应的法兰颈部212之间形成容纳槽，两个法兰21通过对应的凸缘底板211对接固定；在两个法兰21对接固定的情况下，两个法兰21通过耳墩61对应拼接形成挂耳6。为了避免法兰本体2尺寸过大给运输造成困难，法兰本体2由两个法兰21对接固定形成，如图4所示，两个法兰21通过凸缘底板211对接形成法兰本体2，在每一法兰21的外凸缘底板214上沿周向设置多个耳墩61，每一耳墩61在外凸缘底板214上的凸起方向与法兰颈部212在凸缘底板211上的凸起方向一致，两个法兰21在对接固定后，两个法兰21上对应的耳墩61拼接形成挂耳6，为了方便后续锁紧法兰的装配，所述法兰颈部212在对应凸缘底板211上的凸起高度大于耳墩61在对应凸缘底板211上的凸起高度，法兰颈部212凸起高度越高越利于后期连接塔筒段，使得塔筒段的连接更为牢固。

在运输过程中，通常是法兰本体2的两个法兰21分别与对应的塔筒段固定，之后再将法兰21连通塔筒段一起运输至指定地点，法兰21与塔筒段运输至指定地点后，将相邻对应的两个法兰21对接固定后，再将形成的法兰本体2上的挂耳6卡嵌入法兰套1的套筒件13上的上卡槽和下卡槽内，这样通过法兰套1进一步加固了法兰本体2的两个法兰的连接，完成了法兰套1与法兰本体2的装配，塔筒在后期运行过程中产生倾覆力矩，在没有安装法兰套1的情况下，将会直接作用于法兰本体2的两个法兰21的连接处，两个法兰21也极易因倾覆力矩的作用而产生松动、变形，导致相邻的两个塔筒段连接不牢固，通过法兰套1更好的分担了塔筒产生的倾覆力矩，使得后期塔筒的运行更为安全可靠。

在法兰本体2上的多个挂耳6一一嵌入对应的上卡槽和下卡槽之后，为了更好的固定两个法兰21，所述锁紧法兰还包括：多个竖向螺栓3；每一法兰21的内凸缘底板213沿周向均布有多个螺栓孔，所述竖向螺栓3螺接于内凸缘底板213上对应的螺栓孔内用以对接固定一对法兰21。在法兰21的内凸缘底板213上设置螺栓孔，竖向螺栓3螺接于两个法兰21的内凸缘底板213上对应的螺栓孔内，以进一步的加固两个法兰21的连接，后期塔筒安装完成后，连接塔筒段的法兰21也处于高空中，因此检修特别困难，为了方便工作人员进行检修，将螺栓孔设置在内凸缘底板213上方便工作人员进入塔筒内在塔筒内进行检修。

为了确保法兰套1和法兰本体2装配的牢固性，在每一挂耳6嵌入到对应的上卡槽和下卡槽的情况下，上卡爪11和下卡爪12能够嵌入到对应的容纳槽内且与容纳槽的槽壁紧密贴合。如图3所示，挂耳6嵌入到对应的上卡槽和下卡槽内的同时，上卡爪11的轴向伸出部112嵌入到对应的容纳槽内，同时下卡爪12的轴向伸出部112嵌入到对应的容纳槽内，从而使得法兰套1的卡爪与法兰本体2中对应的法兰21的法兰颈部212之间不存在间隙，使得法兰套1和法兰本体2装配更为牢固。

为了确保每一法兰21的结构强度，所述凸缘底板211、所述法兰颈部212和多个耳墩61一体成型制成。所述法兰21采用锻造制成。

法兰本体2上的挂耳6嵌入到法兰套1上对应的上卡槽和下卡槽后，通过法兰套1能够固定法兰本体2以及分担后续塔筒产生的倾覆力矩，为了进一步加固法兰本体2和法兰套1的连接，避免两者因产生周向的相对旋转造成法兰本体2和法兰套1的装配不牢固，所述锁紧法兰还包括多个横向螺栓4，沿所述法兰本体2的径向在每一挂耳6上开设螺孔，在所述法兰套1的径向上开设有多个与螺孔一一对应的过孔，横向螺栓4穿过对应的过孔螺接于对应的螺孔内。通过横向螺栓4进一步固定了法兰本体2中每一法兰21与法兰套1的连接，避免法兰本体2与法兰套1之间产生相对旋转运动，同时横向螺栓4能够进一步的分担后期塔筒产生的倾覆力矩，这样，在法兰套1和多个横向螺栓4的共同作用下，法兰本体2中的法兰21受到塔筒产生的倾覆力矩的影响更小，降低了塔筒段之间连接不牢固的风险，突破了塔筒现有中间法兰的设计瓶颈。

在一个实施例中，为了更好的确定与塔筒对应的锁紧法兰所能承担的载荷，在设计锁紧法兰时计算横向螺栓4、竖向螺栓3和法兰21同时屈服时结构承载力：

其中，a＝竖向螺栓轴线到法兰内径的距离；

b^′ _B＝竖向螺栓轴线到法兰颈部中心线的距离；

c＝横向螺栓轴线到两法兰交界线处的距离；

F_t,R＝竖向螺栓承载力；

F_v＝横向螺栓承载力

M_pl,3＝法兰颈部与凸缘底板交界位置承受弯矩。

将计算得出的结构承载力与已知的多个横向螺栓4截面载荷进行比较，从而判断此处设计的锁紧法兰是否能够承担最大的载荷需求，以及是否需要调整锁紧法兰中横向螺栓4的数量与规格尺寸，从而给锁紧法兰设计提供有利的数据支持，确保设计出的锁紧法兰在后续的应用中能够安全、有效的连接塔筒段。

在一个实施例中，法兰套1采用钢板制作。可采用卷板机将钢板卷制形成套筒件13的粗毛坯，之后在粗毛坯上切除多余毛坯料形成卡爪，这样法兰套1的每一套筒件13与多组卡爪一体成型制成，使得最终形成的法兰套1的强度更好。

本发明提供的锁紧法兰，在法兰套的通孔孔壁上沿周向均布多个卡爪，每一卡爪包括分层设置的上卡爪和下卡爪，在上卡爪和通孔孔壁之间形成上卡槽，在下卡爪与通孔孔壁之间形成下卡槽，法兰本体在嵌入法兰套的通孔内的情况下，其周向布置的多个挂耳能够同时嵌入到法兰套上对应一组卡爪的上卡槽和下卡槽内，从而完成锁紧法兰装配，锁紧法兰这种可拆卸安装的结构，可在装配锁紧法兰之前分别将法兰套和法兰本体运输到应用场所，最后在现场完成锁紧法兰的拼装，从而避免了锁紧法兰尺寸过大不利于运输，而在法兰本体外套装法兰套，通过法兰套能够分担塔筒产生的倾覆力矩，从而减轻了塔筒产生的倾覆力矩对法兰本体的影响，确保法兰本体两端的两个塔筒段的连接强度，解决了现有技术中因塔筒倾覆力矩过大而影响塔筒段之间的连接法兰的连接强度，从而造成塔筒段之间连接不牢固的问题。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种锁紧法兰，其特征在于，所述锁紧法兰包括：

圆环形法兰套(1)，中心具有通孔，在所述法兰套(1)的内侧壁呈环形等距设置有多组卡爪，每一组卡爪包括分层设置的上卡爪(11)和下卡爪(12)，所述上卡爪(11)与法兰套(1)的内侧壁之间形成有上卡槽，所述下卡爪(12)与法兰套(1)的内侧壁之间形成有下卡槽；

法兰本体(2)，能够嵌入所述法兰套(1)的通孔内，沿所述法兰本体(2)的周向设置有与所述卡爪一一对应的挂耳(6)，每一挂耳(6)能够同时嵌入到对应的上卡槽和下卡槽内。

2.根据权利要求1所述的锁紧法兰，其特征在于，所述法兰套(1)由一对半圆形的套筒件(13)拼装形成；每一套筒件(13)的内侧壁上呈环形等距设置有多组卡爪。

3.根据权利要求1所述的锁紧法兰，其特征在于，所述锁紧法兰还包括：多个横向螺栓(4)，沿所述法兰本体(2)的径向在每一挂耳(6)上开设螺孔，在所述法兰套(1)的径向上开设有与螺孔一一对应的过孔，横向螺栓(4)穿过对应的过孔螺接于对应的螺孔内。

4.根据权利要求1所述的锁紧法兰，其特征在于，所述法兰本体(2)由一对法兰(21)对接固定组成；

每一法兰(21)包括环状的凸缘底板(211)和环状的法兰颈部(212)；所述法兰颈部(212)竖向同轴心设置在所述凸缘底板(211)上，将所述凸缘底板(211)分隔成内凸缘底板(213)和外凸缘底板(214)；沿所述法兰颈部(212)的周向在所述外凸缘底板(214)上均布有多个凸起的耳墩(61)，每一耳墩(61)与对应的法兰颈部(212)之间形成容纳槽，两个法兰(21)通过对应的凸缘底板(211)对接固定；在两个法兰(21)对接固定的情况下，两个法兰(21)通过耳墩(61)对应拼接形成挂耳(6)。

5.根据权利要求4所述的锁紧法兰，其特征在于，所述锁紧法兰还包括：多个竖向螺栓(3)；每一法兰(21)的内凸缘底板(213)沿周向均布有多个螺栓孔，所述竖向螺栓(3)螺接于内凸缘底板(213)上对应的螺栓孔内用以对接固定一对法兰(21)。

6.根据权利要求4所述的锁紧法兰，其特征在于，在每一挂耳(6)嵌入到对应的上卡槽和下卡槽的情况下，上卡爪(11)和下卡爪(12)能够嵌入到对应的容纳槽内且与容纳槽的槽壁紧密贴合。

7.根据权利要求4所述的锁紧法兰，其特征在于，所述凸缘底板(211)、所述法兰颈部(212)和多个耳墩(61)一体成型制成。

8.根据权利要求4所述的锁紧法兰，其特征在于，所述法兰颈部(212)在对应凸缘底板(211)上的凸起高度大于耳墩(61)在对应凸缘底板(211)上的凸起高度。

9.根据权利要求2所述的锁紧法兰，其特征在于，所述法兰(21)采用锻造制成。

10.根据权利要求2所述的锁紧法兰，其特征在于，所述套筒件(13)与多组卡爪一体成型制成。