CN210829608U - 一种反向平衡法兰节点 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种反向平衡法兰节点，包括上法兰塔筒和下法兰塔筒，所述上法兰塔筒内壁焊接有顶紧加劲板，下法兰塔筒内壁焊接有引导加劲板，所述顶紧加劲板上表面通过结构胶连接上法兰板，所述引导加劲板的下表面通过结构胶连接下法兰板，所述上法兰板和下法兰板上设有螺栓孔，高强螺栓通过螺栓孔贯穿上法兰板和下法兰板将上法兰塔筒和下法兰塔筒连接；所述顶紧加劲板和引导加劲板上分别设有安装孔，该安装孔内分别设有与对应加劲板卡接的连接杆，两个连接杆与设于顶紧加劲板和引导加劲板内侧的环形辅助机构紧固连接。与现有技术相比，本实用新型具有焊接量少、加工工艺简单、塔筒抗疲劳等级高、运输时塔筒不变形等优点。

Description

一种反向平衡法兰节点

技术领域

本实用新型属于结构工程中风力发电塔结构钢塔筒连接技术领域，尤其是涉及一种钢塔筒直承式反向平衡法兰连接节点及其应用。

背景技术

目前，风力发电机常采用大直径钢管塔架作为支承结构，大直径钢塔筒连接节点的性能对保障风力发电机正常运行至关重要。

传统锻造法兰的法兰板厚度较大，整个法兰板端面铣平，工作量大、不易加工、造价高，疲劳荷载作用下连接螺栓易松动；现有的反向平衡法兰(ZL200920291676.5，ZL201120088100.6及ZL201620467194.0)包括“反向”设置的法兰板和加劲板在塔筒内侧向心设置的“平衡面”，法兰用钢量省、刚度大，降低了加工难度和造价，增高的加劲板使螺栓增长有利于精确施加螺栓预拉力，并且提高了螺栓的防松性能。但现有的反向平衡法兰焊缝较多，包括法兰板与筒壁、加劲板与法兰板、加劲板与筒壁的多条焊缝，工厂焊接工作量大，法兰板与筒壁的焊缝被加劲板分隔，不能自动焊，手工焊接又困难，焊缝质量难以保证；法兰在运输过程中仅靠对拉柔性拉杆，抗弯刚度不足，易发生变形，导致塔筒圆度偏差较大，进而影响塔筒安装。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种制作工艺简单、施工方便、塔筒抗疲劳等级高、抗弯能力强的钢塔筒直承式反向平衡法兰连接节点及其应用。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种反向平衡法兰节点，包括上法兰塔筒和下法兰塔筒，所述上法兰塔筒内壁焊接有顶紧加劲板，下法兰塔筒内壁焊接有引导加劲板，所述顶紧加劲板上表面通过结构胶连接上法兰板，所述引导加劲板的下表面通过结构胶连接下法兰板，所述上法兰板和下法兰板上设有螺栓孔，高强螺栓通过螺栓孔贯穿上法兰板和下法兰板将上法兰塔筒和下法兰塔筒连接；

所述顶紧加劲板和引导加劲板上分别设有安装孔，在反向平衡法兰节点的制作、运输及安装过程，所述安装孔内分别设有与对应加劲板卡接的连接杆，两个连接杆与设于顶紧加劲板和引导加劲板内侧的环形辅助机构紧固连接。

本实用新型取消了法兰板与筒壁、加劲板与法兰板之间的焊缝，进一步降低法兰的加工难度。并且通过设置环形辅助机构增加制作与运输阶段法兰平面内的抗弯刚度，减小塔筒变形。

所述上法兰塔筒的下端面、上法兰板的下表面、顶紧加劲板的上表面、下法兰塔筒的上端面、引导加劲板的下表面和下法兰板的上表面均进行铣平。

所述辅助机构包括与所述连接杆连接的锁紧螺栓、设于所述锁紧螺栓上下两侧的圆形围檩和压接于两个圆形围檩表面的圆弧形压板；所述锁紧螺栓穿过所述圆弧形压板和前螺母紧固连接。

所述圆形围檩的端部焊接有钢插板，该钢插板上设有长圆孔，拼接处的两个长圆孔的轴向方向正交，并且通过可调节高强螺栓连接。

所述辅助机构还包括两端分别压接于上下两个前螺母上的一次运输连接件和压接于所述一次运输连接件上的后螺母；所述锁紧螺栓穿过一次运输连接件与所述后螺母紧固连接。

本实用新型还包括圆度调整机构，该圆度调整机构与位于塔筒直径上的成对的锁紧螺栓端部连接。

所述圆度调整机构包括与所述锁紧螺栓连接的大螺母、与大螺母连接的耳板、与耳板连接的柔性拉杆。

所述柔性拉杆上设有调整所述柔性拉杆松紧度的花篮螺栓。

所述顶紧加劲板和引导加劲板上的安装孔为圆形的销孔，所述连接杆为圆柱销，该圆柱销一端设有与对应的加劲板卡接的销帽，另一端设有与所述锁紧螺栓螺纹连接的螺纹孔。

本实用新型的反向平衡法兰节点的应用方法，包括以下步骤：

(a)准备上法兰塔筒、下法兰塔筒、顶紧加劲板、引导加劲板、上法兰板、下法兰板、高强螺栓、圆柱销、锁紧螺栓、钢管围檩、压板、前螺母、一次运输连接件、后螺母、大螺母、柔性拉杆；

(b)在上法兰塔筒内壁焊接顶紧加劲板，下法兰塔筒内壁焊接引导加劲板(4)；

(c)顶紧加劲板和引导加劲板的销孔分别穿过圆柱销，调节圆柱销上的螺孔水平朝向塔筒中心，并拧入锁紧螺栓；

(d)紧贴顶紧加劲板和引导加劲板的内侧，锁紧螺栓上、下分别设置成对的圆环形钢管围檩，位于同一安装高度的相邻钢管围檩之间通过可调节高强螺栓连接；

(e)锁紧螺栓穿过压板与前螺母连接，拧紧前螺母将钢管围檩固定；

(f)环向均匀选取部分位于塔筒直径上的成对的锁紧螺栓，安装焊接有耳板的大螺母，连接柔性拉杆，通过旋转花篮螺栓调节柔性拉杆的松紧度，从而调整上法兰塔筒和下法兰塔筒的圆度；

(g)顶紧加劲板上表面涂抹结构胶，并固定上法兰板；引导加劲板下表面涂抹结构胶，并固定下法兰板；

(h)将上法兰塔筒与下法兰塔筒对接，顶紧加劲板的平衡接触面与引导加劲板对接，高强螺栓通过螺栓孔贯穿上法兰板和下法兰板，拧紧部分高强螺栓，将上法兰塔筒和下法兰塔筒连接；

(i)拆除柔性拉杆及大螺母；

(j)安装一次性运输连接件，拧紧后螺母；

(k)再次安装大螺母，连接柔性拉杆，调节花篮螺栓；

(l)将步骤(k)获得的反向平衡法兰节点移动到安装区域；

(m)依次拆除柔性拉杆、大螺母、后螺母、一次性运输连接件及高强螺栓；

(n)将上法兰塔筒、下法兰塔筒分别与对应的塔筒筒体焊接；

(p)再次安装大螺母，连接柔性拉杆，调节花篮螺栓；

(q)移动至塔筒安装区域，吊装；

(r)将上法兰塔筒与下法兰塔筒对接，顶紧加劲板的平衡接触面与引导加劲板对接，高强螺栓通过螺栓孔贯穿上法兰板和下法兰板，并施加预拉力；

(s)依次拆除柔性拉杆、大螺母、前螺母、压板、钢管围檩、锁紧螺栓及圆柱销。

优选地，焊接所述上法兰塔筒与顶紧加劲板、下法兰塔筒与引导加劲板时，采用塔筒模具限位所述上法兰塔筒和下法兰塔筒。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型用铣平顶紧的方法省去了法兰板和加劲板之间的焊缝，用加强法兰板单向抗弯能力的方法省去法兰板和塔筒之间的焊缝，仅塔筒与加劲板之间用全熔透对接焊，焊接量大大减少，焊缝平直、规整，便于机械平焊，易于保证焊接质量，提高塔筒抗疲劳等级；

(2)本实用新型上法兰塔筒与顶紧加劲板、下法兰塔筒与引导加劲板焊接时，用塔筒模具限位，焊接过程中采用加温保温措施，减少焊缝变形；

(3)本实用新型用螺栓锁定的内侧钢管围檩加强法兰在制作、运输和安装过程中的刚度，并配置以多根对拉柔性拉杆，用花篮螺栓调节拉杆的松紧度，进而调整法兰塔筒的圆度，确保运输到塔筒加工厂过程中法兰塔筒不会变形。

(4)本实用新型法兰板与加劲板之间的顶紧面可用胶相连，并用高强螺栓压紧以保证胶接紧密，胶接强度可以保证法兰在制作、运输、安装阶段的受力，塔筒吊装就位高强螺栓张拉完成后胶缝不再起作用。

(5)本实用新型法兰运输到塔筒加工厂后，拆除柔性拉杆、大螺母、后螺母、一次性运输连接件及高强螺栓，保留钢管围檩，仍可维持法兰刚度。上、下法兰塔筒分别与上、下塔筒筒体做对接焊，对接过程中有区域加温保温措施，焊接完成后再恢复大螺母及柔性拉杆连接，保证运输过程中塔筒法兰不会变形。

(6)本实用新型提出的钢塔筒直承式反向平衡法兰，在工地塔筒安装完毕后，拆除柔性拉杆、大螺母、前螺母、压板、钢管围檩、锁紧螺栓及圆柱销等施工阶段临时连接件，均可回收重新使用。

附图说明

图1为本实用新型在风机塔筒上的安装结构示意图；

图2为图1的局部A-A剖面图；

图3为图2的B-B剖面图；

图4为运输时本实用新型的局部平面结构示意图；

图5为图4的C-C剖面图；

图6为图4的D-D剖面图；

图7为运输时本实用新型的上法兰与塔筒筒体连接的结构示意图一；

图8为运输时本实用新型的上法兰与塔筒筒体连接的结构示意图二；

图9为运输时本实用新型的下法兰与塔筒筒体连接的结构示意图一；

图10为运输时本实用新型的下法兰与塔筒筒体连接的结构示意图二；

图11为钢管围檩拼接节点结构示意图；

图中，1为上法兰塔筒；2为下法兰塔筒；3为顶紧加劲板；4为引导加劲板；5为上法兰板；6为下法兰板；7为螺栓孔；8为高强螺栓；9为平衡接触面；10为引导斜面；11为加劲板间隙；12为塔筒对接面；13为销孔；14为塔筒筒体；15为圆柱销；16为锁紧螺栓；17为钢管围檩；18为压板；19为前螺母；20为一次运输连接件；21为后螺母；22为大螺母；23为耳板；24为柔性拉杆；25为花篮螺栓；26为钢插板；27为长圆孔；28为可调节高强螺栓。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

实施例

一种反向平衡法兰节点，如图1所示，包括上法兰塔筒1和下法兰塔筒2，上法兰塔筒1和下法兰塔筒2焊接于塔筒筒体14上。如图2所示和图3，上法兰塔筒1内壁焊接有顶紧加劲板3，下法兰塔筒2内壁焊接有引导加劲板4，顶紧加劲板3上表面通过结构胶连接有上法兰板5，引导加劲板4下表面通过结构胶连接有下法兰板6，上法兰板5和下法兰板6上设有螺栓孔7，高强螺栓8通过螺栓孔7贯穿上法兰板5和下法兰板6将上法兰塔筒1和下法兰塔筒2连接；顶紧加劲板3和引导加劲板4上分别设有销孔13。顶紧加劲板3下表面缩进上法兰塔筒1，并在远离上法兰塔筒1的一侧设有突出的平衡接触面9；引导加劲板4突出下法兰塔筒2，并在靠近下法兰塔筒2的一侧设有引导斜面10；顶紧加劲板3和引导加劲板4之间对接后形成加劲板间隙11。上法兰塔筒1与下法兰塔筒2的对接面铣平，对接后形成塔筒对接面12；顶紧加劲板3与引导加劲板4的对接面铣平，对接后形成平衡接触面9；塔筒对接面12与平衡接触面9不在同一高度，塔筒对接面12位置偏向引导加劲板4一侧。上法兰塔筒1和下法兰塔筒2的锥度与相连塔筒筒体14的锥度相同。在塔筒加工厂，上法兰塔筒1和下法兰塔筒2分别与对应的塔筒筒体14焊接成整体。本实施例中，上法兰塔筒1的下端面、上法兰板5下表面、顶紧加劲板3上表面、下法兰塔筒2的上端面、引导加劲板4下表面和下法兰板6上表面均应进行铣平。

在制作、运输及安装过程中，如图4和图5所示，顶紧加劲板3和引导加劲板4的销孔13分别穿过圆柱销15，圆柱销15一端设有销帽，一端钻螺孔并车内螺纹，在该螺纹孔中拧入锁紧螺栓16，顶紧加劲板3和引导加劲板4内侧、锁紧螺栓16上、下设有成对的圆形钢管围檩17，并通过穿过锁紧螺栓16的圆弧形压板18和前螺母19固定；在衡法兰连接节点在运输至塔筒加工厂的过程中，连接上法兰板5和下法兰板6的高强螺栓8部分拧紧；上下两个锁紧螺栓16同时穿过一次运输连接件20，并通过拧紧后螺母21固定。

该反向平衡法兰节点还包括安装、运输过程中与锁紧螺栓16连接的圆度调整机构，在制作、运输及安装过程中，均匀选取部分位于塔筒直径上的成对锁紧螺栓16，端部连接大螺母22，大螺母22上焊接有耳板23，耳板23与柔性拉杆24连接，柔性拉杆24上设有花篮螺栓25，通过旋转花篮螺栓25调节柔性拉杆24的松紧度，进而调整塔筒的圆度。

本实施例中，加劲板内侧的钢管围檩17可以是分体式的由若干段构成，每段钢管围檩17端部焊接钢插板26，钢插板26上设有长圆孔27，拼接处两个长圆孔27方向正交，通过可调节高强螺栓28连接，如图11所示。

本实施例的钢塔筒直承式反向平衡法兰连接节点应用过程的施工方法具体步骤为：

a、根据设计要求分别制作上法兰塔筒1、下法兰塔筒2、顶紧加劲板3、引导加劲板4、上法兰板5、下法兰板6、高强螺栓8、圆柱销15、锁紧螺栓16、钢管围檩17、压板18、前螺母19、一次运输连接件20、后螺母21、大螺母22、柔性拉杆24；

b、上法兰塔筒1内壁焊接顶紧加劲板3，下法兰塔筒2内壁焊接引导加劲板4；

c、顶紧加劲板3和引导加劲板4的销孔13分别穿过圆柱销15，圆柱销15上的螺孔水平朝向塔筒中心，并拧入锁紧螺栓16；

d、紧贴顶紧加劲板3和引导加劲板4的内侧，锁紧螺栓16上、下分别设置成对的圆环形钢管围檩17，钢管围檩17之间通过可调节高强螺栓28连接；

e、锁紧螺栓16一端穿过压板18，然后拧紧前螺母19，将钢管围檩17固定；

f、根据要求环向均匀选取部分径向成对的锁紧螺栓16，安装大螺母22，连接柔性拉杆24，通过旋转花篮螺栓25调节柔性拉杆24的松紧度，进而调整上法兰塔筒1和下法兰塔筒2的圆度；如图6、图7、图8、图9和图10所示；

g、顶紧加劲板3上表面涂抹结构胶，并固定上法兰板5；引导加劲板4下表面涂抹结构胶，并固定下法兰板6；

h、将上法兰塔筒1与下法兰塔筒2对接，顶紧加劲板3的平衡接触面与引导加劲板4对接，高强螺栓8通过螺栓孔7贯穿上法兰板5和下法兰板6，拧紧部分高强螺栓8，将上法兰塔筒1和下法兰塔筒2连接；

i、拆除柔性拉杆24及大螺母22；

j、安装一次性运输连接件20，拧紧后螺母21；

k、再安装大螺母22，连接柔性拉杆24，调节花篮螺栓25；

l、运输至塔筒加工厂；

m、依次拆除柔性拉杆24、大螺母22、后螺母21、一次性运输连接件20及高强螺栓8；

n、将上法兰塔筒1、下法兰塔筒2分别与对应的塔筒筒体14焊接；

p、再次安装大螺母22，连接柔性拉杆24，调节花篮螺栓25；

q、运输至风场，吊装；

r、将上法兰塔筒1与下法兰塔筒2对接，顶紧加劲板3的平衡接触面9与引导加劲板4对接，高强螺栓8通过螺栓孔7贯穿上法兰板5和下法兰板6，并施加预拉力；

s、依次拆除柔性拉杆24、大螺母22、前螺母19、压板18、钢管围檩17、锁紧螺栓16及圆柱销15。

针对现有钢塔筒连接技术存在的问题，本实施例提出一种钢塔筒直承式反向平衡法兰连接节点及其施工方法，取消法兰板与筒壁、加劲板与法兰板之间的焊缝，仅留塔筒与加劲板之间的对接焊，焊接量减少，进一步降低法兰的加工难度并且提高塔筒抗疲劳等级；用螺栓锁定的内侧钢管围檩加强法兰在制作和运输过程中的刚度，并配置以多根对拉柔性拉杆，确保运输过程中法兰塔筒不会变形；钢管围檩等均可回收重新使用。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (9)

1.一种反向平衡法兰节点，包括上法兰塔筒(1)和下法兰塔筒(2)，所述上法兰塔筒(1)内壁焊接有顶紧加劲板(3)，下法兰塔筒(2)内壁焊接有引导加劲板(4)，其特征在于，

所述顶紧加劲板(3)上表面通过结构胶连接上法兰板(5)，所述引导加劲板(4)的下表面通过结构胶连接下法兰板(6)，所述上法兰板(5)和下法兰板(6)上设有螺栓孔(7)，高强螺栓(8)通过螺栓孔(7)贯穿上法兰板(5)和下法兰板(6)将上法兰塔筒(1)和下法兰塔筒(2)连接；

所述顶紧加劲板(3)和引导加劲板(4)上分别设有安装孔；在反向平衡法兰节点的制作、运输及安装过程，所述安装孔内分别设有与对应加劲板卡接的连接杆，两个连接杆与设于顶紧加劲板(3)和引导加劲板(4)内侧的环形辅助机构紧固连接。

2.根据权利要求1所述的一种反向平衡法兰节点，其特征在于，所述上法兰塔筒(1)的下端面、上法兰板(5)的下表面、顶紧加劲板(3)的上表面、下法兰塔筒(2)的上端面、引导加劲板(4)的下表面和下法兰板(6)的上表面均进行铣平。

3.根据权利要求1所述的一种反向平衡法兰节点，其特征在于，所述辅助机构包括与所述连接杆连接的锁紧螺栓(16)、设于所述锁紧螺栓(16)上下两侧的圆形围檩(17)和压接于两个圆形围檩(17)表面的圆弧形压板(18)；所述锁紧螺栓(16)穿过所述圆弧形压板(18)和前螺母(19)紧固连接。

4.根据权利要求3所述的一种反向平衡法兰节点，其特征在于，所述圆形围檩(17)的端部焊接有钢插板(26)，该钢插板(26)上设有长圆孔(27)，拼接处的两个长圆孔(27)的轴向方向正交，并且通过可调节高强螺栓(28)连接。

5.根据权利要求3所述的一种反向平衡法兰节点，其特征在于，所述辅助机构还包括两端分别压接于上下两个前螺母(19)上的一次运输连接件(20)和压接于所述一次运输连接件(20)上的后螺母(21)；所述锁紧螺栓(16)穿过一次运输连接件(20)与所述后螺母(21)紧固连接。

6.根据权利要求3所述的一种反向平衡法兰节点，其特征在于，还包括圆度调整机构，该圆度调整机构与位于塔筒直径上的成对的锁紧螺栓(16)端部连接。

7.根据权利要求6所述的一种反向平衡法兰节点，其特征在于，所述圆度调整机构包括与所述锁紧螺栓(16)连接的大螺母(22)、与大螺母(22)连接的耳板(23)、与耳板(23)连接的柔性拉杆(24)。

8.根据权利要求7所述的一种反向平衡法兰节点，其特征在于，所述柔性拉杆(24)上设有调整所述柔性拉杆(24)松紧度的花篮螺栓(25)。

9.根据权利要求3所述的一种反向平衡法兰节点，其特征在于，所述顶紧加劲板(3)和引导加劲板(4)上的安装孔为圆形的销孔(13)，所述连接杆为圆柱销(15)，该圆柱销一端设有与对应的加劲板卡接的销帽，另一端设有与所述锁紧螺栓(16)螺纹连接的螺纹孔。

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