CN216922354U - 混凝土塔筒 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种混凝土塔筒，混凝土塔筒包括塔筒基础、塔筒本体、转接头和预应力索。塔筒基础的至少一部分设在地面下方，塔筒本体设在塔筒基础上，塔筒本体包括在上下方向上依次相连的若干混凝土塔筒段，塔筒本体的顶端设有第一张拉位点，塔筒本体内还具有第二张拉位点，第二张拉位点位于第一张拉位点的下方，塔筒本体的高度大于等于150米。转接头与塔筒本体的顶端相连，预应力索穿设在塔筒本体内，预应力索的顶端锚固在转接头上或第一张拉位点处，预应力索的底端与塔筒基础相连，预应力索的中部具有锚固位点，锚固位点锚固在第二张拉位点处。本实用新型提供的混凝土塔筒具有刚度大、抗疲劳性能好、高度高、成本低的优点。

Description

混凝土塔筒

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种混凝土塔筒。

背景技术

随着风机发电效率的增加，叶片长度越来越长，与之匹配的风机塔筒的高度和截面尺寸也不断增加。目前国内塔筒的常用高度多为120米，虽然提高塔筒能带来发电量的提升，但是提高塔筒高度必然导致塔筒和基础的成本增加，因此低成本的实现超高塔筒是目前行业面临的挑战。传统的钢结构塔筒成本较高、运输困难，且钢塔筒在轮毂高度较高时自振频率较低，容易产生与风轮的共振，对机舱设备造成损伤，因此钢塔筒在低风速区的应用受到了一定的限制，难以满足大截面超高塔筒的建造要求。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的实施例提出一种混凝土塔筒。

本实用新型实施例的混凝土塔筒，包括：塔筒基础，所述塔筒基础的至少一部分设在地面下方；塔筒本体，所述塔筒本体设在所述塔筒基础上，所述塔筒本体包括在上下方向上依次相连的若干混凝土塔筒段，所述塔筒本体的顶端设有第一张拉位点，所述塔筒本体内还具有第二张拉位点，所述第二张拉位点位于所述第一张拉位点的下方，所述塔筒本体的高度为大于等于150米；转接头，所述转接头与所述塔筒本体的顶端相连；预应力索，所述预应力索穿设在所述塔筒本体内，所述预应力索的顶端锚固在所述转接头上或所述第一张拉位点处，所述预应力索的底端与所述塔筒基础相连，所述预应力索的中部具有锚固位点，所述锚固位点锚固在所述第二张拉位点处。

本实用新型实施例提供的混凝土塔筒的塔筒本体具有刚度大、抗疲劳性能好的优势，能够为建造超高塔筒提供强度基础，本实用新型实施例提供的混凝土塔筒的高度的提升带来了风力发电发电量的提升，因此包括本实用新型实施例提供的超高混凝土塔筒的风力发电设备的发电效率得到大幅度提高。此外，本实用新型实施例提供的混凝土塔筒的塔筒本体建设成本较低，在提高塔筒本体的高度的同时保证经济性。

本实用新型实施例提供的混凝土塔筒具有至少两个张拉位点，分两次张拉预应力，减少预应力松弛，提高整体安全性。与相关技术中一次张拉的塔筒相比，本实用新型实施例提供的混凝土塔筒的强度得到进一步提升。

在一些实施例中，所述塔筒本体的最大横向尺寸从下至上逐渐减小，所述塔筒本体的顶端的最大横向尺寸为4.0-4.5米。

在一些实施例中，若干所述混凝土塔筒段从上至下依次分为第一组塔筒段、第二组塔筒段和第三组塔筒段，所述第二张拉位点设在所述第二组塔筒段中的最顶部的混凝土塔筒段上。

在一些实施例中，所述第一组塔筒段中最顶部的所述混凝土塔筒段的筒壁上设有第一孔道，所述转接头上设有与所述第一孔道相对应的转接头孔道，所述预应力索的顶端依次穿过所述第一孔道和所述转接头孔道后被锚固，所述第二组塔筒段中的最顶部的混凝土塔筒段筒壁上设有与所述第一孔道相对的第二孔道，所述第二张拉位点位于所述第二孔道的上方，所述锚固位点穿过所述第二孔道后被锚固。

在一些实施例中，所述预应力索包括多个，所述转接头孔道、所述第一孔道与所述第二孔道均包括多个且数量相同，多个所述预应力索、多个所述转接头孔道、多个所述第一孔道和多个所述第二孔道一一对应，所述预应力索穿设对应的所述转接头孔道、所述第一孔道和所述第二孔道。

在一些实施例中，所述第三组塔筒段在上下方向上的高度为70米-90米。

在一些实施例中，所述第二组塔筒段和所述第一组塔筒段的横向尺寸从下至上均匀减小，在从下至上方向上，所述第三组塔筒段的横向尺寸的减小速率大于所述第二组塔筒段的横向尺寸的减小速率。

在一些实施例中，所述塔筒本体的底端的最大横向尺寸为10米-13米。

在一些实施例中，所述塔筒基础为实心结构，所述混凝土塔筒包括预埋锚杆，所述预埋锚杆的底部埋设于所述塔筒基础内，所述预应力索的底端与所述预埋锚杆的露出所述塔筒基础的部分相连。

在一些实施例中，位于最顶部的所述混凝土塔筒段为现浇混凝土塔筒段，所述现浇混凝土塔筒段为环形且被构造成一体成型件。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的混凝土塔筒。

图2是图1的A处的局部放大图。

图3是图1的B处的局部放大图。

附图标记：

混凝土塔筒100、

塔筒基础110、

塔筒本体120、混凝土塔筒段121、第一组塔筒段122、第一孔道1221、第二组塔筒段123、第二孔道1231、第三组塔筒段124、

转接头130、转接头孔道131、底盘132、壳体133、法兰部134、

预应力索140、预埋锚杆150、

第一张拉位点171、第二张拉位点172、

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面以图1-3为例描述本实用新型实施例提供的混凝土塔筒100。混凝土塔筒100从下至上包括塔筒基础110、塔筒本体120和转接头130，混凝土塔筒100还包括预应力索140。

塔筒基础110的至少一部分设在地面下方。塔筒本体120设在塔筒基础110上，塔筒本体120的底端与塔筒基础110相连。塔筒本体120包括在上下方向上依次相连的若干混凝土塔筒段121，即若干混凝土塔筒段121在上下方向上依次叠置并相连构造为塔筒本体120。上下方向为与地平面垂直的竖直方向。塔筒本体120在上下方向上的高度大于等于150米。塔筒本体120的顶端设有第一张拉位点171。塔筒本体120内具有第二张拉位点172，第二张拉位点172位于第一张拉位点171的下方。可选地，塔筒本体120在上下方向上的高度在150米-170米范围内。进一步可选地，塔筒本体120在上下方向上的高度为160米。

转接头130与塔筒本体120的顶端相连，即转接头130与最顶部的混凝土塔筒段121的顶端相连，转接头130用于安装风机。塔筒本体120呈中空状，预应力索140设在塔筒本体120内，预应力索140的顶端锚固在转接头130上或第一张拉位点171处，预应力索140的底端与塔筒基础110相连。预应力索140的中部具有锚固位点，锚固位点锚固在第二张拉位点172处。也就是说，本实用新型实施例的混凝土塔筒100具有至少两处张拉位点，第一次张拉位于第二张拉位点172处，第二次张拉位于第一张拉位点171处或者位于转接头130处。预应力索140在其延伸方向上分为第一张拉段和第二张拉段，第一张拉段位于第一张拉位点171与第二张拉位点172之间，第二张拉段位于第二张拉位点172和其底端与塔筒基础110的锚固点之间。

本实用新型实施例提供的混凝土塔筒的塔筒本体的主要制备材料为混凝土，混凝土具有刚度大、抗疲劳性能好的优势，能够为建造超高塔筒提供强度基础，在低风速区风电能源开发中具有广阔的应用场景。并且，本实用新型实施例提供的混凝土塔筒的高度高于相关技术中普遍塔筒的120米高度,塔筒高度的提升带来了风力发电发电量的提升，因此包括本实用新型实施例提供的超高混凝土塔筒的风力发电设备的发电效率得到大幅度提高。并且，本实用新型实施例提供的混凝土塔筒具有至少两个张拉位点，分两次张拉预应力，减少预应力松弛，提高整体安全性。

此外，本实用新型实施例提供的混凝土塔筒的塔筒本体由若干混凝土塔筒段叠置而成，每段混凝土塔筒段的高度较低，在对塔筒本体进行施工时，采用常用吊装设备，能够低成本的完成塔筒本体的建设安装，且采用预制混凝土工艺，能够大幅度缩短施工时间，提高塔筒本体的高度的同时保证经济性。

下面根据图1-图3详细描述本实用新型提供的一个具体实施例。

如图1所示，混凝土塔筒100从下至上包括塔筒基础110、塔筒本体120、转接头130和预应力索140。

塔筒基础110作为塔筒本体120的支撑基础，起支撑作用，塔筒基础110的至少一部分位于地面之下。预应力索140的底端与塔筒基础110相连。

在本实施例中，塔筒基础110为实心结构。可选地，塔筒基础110由浇筑而成。为了便于预应力索140的下端能够与塔筒基础110相连，在对塔筒基础110进行浇筑时，可以预埋锚栓。

如图3所示，混凝土塔筒100包括预埋锚杆150，预埋锚杆150的底部埋设于塔筒基础110内，预应力索140的底端与预埋锚杆150的露出塔筒基础110的部分相连，从而实现预应力索140的底端的锚固。

如图1所示，塔筒本体120包括在上下方向上依次相连的若干混凝土塔筒段121，最底部的混凝土塔筒段121的底端与塔筒基础110相连，转接头130与最顶部的混凝土塔筒段121的顶端相连。

可选地，混凝土塔筒段121可以为圆形筒结构，即横截面为圆形，也可以为多边形筒结构，即横截面为多边形，例如八边形、六边形。本领域的技术人员可根据需要设置。

可选地，混凝土塔筒段121为一体成型结构，也可以为多片组装结构。

在上下方向上，若干混凝土塔筒段121依次分为第一组塔筒段122、第二组塔筒段123和第三组塔筒段124。第一组塔筒段122、第二组塔筒段123和第三组塔筒段124均至少包括一个混凝土塔筒段121。第二张拉位点171设在第二组塔筒段123中的最顶部的混凝土塔筒段121上。

如图1所示，塔筒本体120的最大横向尺寸从下至上逐渐减小，塔筒本体120的顶端的最大横向尺寸为4.0-4.5米。也就是说，第一组塔筒段122、第二组塔筒段123和第三组塔筒段124均为锥形段且最大横向尺寸从下至上逐渐减小。塔筒本体120的顶端即第一组塔筒段122的顶端。最大横向尺寸是指最大外接圆的直径。

使塔筒本体120的顶端的最大横向尺寸为4.0-4.5米，目的是在保障本实施例中的超高的塔筒本体120具有足够的强度的情况下，使其顶部的尺寸尽可能地小，从而可以更好地避免干扰叶片的转动。塔筒本体120的高度越高，叶片承受的风能可能会更大，由于叶片柔性较强，因此当塔筒本体120顶端的最大横向尺寸大于4.5米时，塔筒本体干扰叶片转动的风险较高。当塔筒本体顶端的最大横向尺寸小于4.0米时，对于本实用新型实施例的具有超高高度的塔筒本体来讲，会导致塔筒本体的强度不达标。因此使塔筒本体顶端的最大横向尺寸在4.0-4.5米的范围内，塔筒本体具有足够的强度，也可避免干扰叶片的转动。

由于若干混凝土塔筒段121的最大横向尺寸不同，为了便于运输和吊装，需要使混凝土塔筒段121的重量控制在合理范围内，可以将组成混凝土塔筒段121设置为具有不同高度，本领域的技术人员可根据需要设计。

优选地，第二组塔筒段123的底端与第三组塔筒段124的顶端的结构相适配，第一组塔筒段122的底端与第二组塔筒段123的顶端的结构相适配，从而使第一组塔筒段122、第二组塔筒段123和第三组塔筒段124彼此之间的过渡更加合理。

可选地，第三组塔筒段124的底端(塔筒本体120的底端)的最大横向尺寸为10米-13米，能够使塔筒本体120具有更好地结构稳定性。

1.可选地，第三组塔筒段124的顶端的最大横向尺寸为4.5米-5.8米。

可选地，第三组塔筒段124在上下方向上的高度为70米-90米。可选地，第三组塔筒段124包括10-15个混凝土塔筒段121。

如图1所示，在本实施例中，第二组塔筒段123和第一组塔筒段122的横向尺寸从下至上均匀减小，在从下至上方向上，第三组塔筒段124的横向尺寸的减小速率大于第二组塔筒段123的横向尺寸的减小速率。也就是说，第二组塔筒段123和第一组塔筒段122的横向尺寸的减小速率相同。此处横向尺寸的减小速率是指在单位高度内最大横向尺寸的变化量。使第三组塔筒段124的横向尺寸的减小速率大于第二组塔筒段123(第一组塔筒段122)的横向尺寸的减小速率，可以使第三组塔筒段124的结构强度更强，进而使混凝土塔筒100更加稳定，满足超高塔筒的强度目标，并且不会干扰风机叶片的转动。

预应力索140设在塔筒本体120内，预应力索140可以采用体外预应力技术或体内预应力技术。预应力索140的顶端锚固在转接头130上或第一张拉位点171处。当预应力索140的顶端锚固在转接头130上时，预应力索140的顶端直接与转接头130相抵，当预应力索140的顶端锚固在第一张拉位点171处时，预应力索140的顶端直接与塔筒本体120的顶端相抵。在本实施例中，预应力索140包括多个，多个预应力索140沿混凝土塔筒100的周向间隔设置。

如图2所示，本实施例中的预应力索140采用体外预应力技术，即预应力索140为外置预应力索。预应力索140的顶端锚固在转接头130上。

第一组塔筒段122的最顶部的混凝土塔筒段121的筒壁上设有第一孔道1221，转接头130上设有与第一孔道1221相对应的转接头孔道131，预应力索140的顶端依次穿过第一孔道1221和转接头孔道131后被锚固。

第二组塔筒段123中的最顶部的混凝土塔筒段121的筒壁上设有与第一孔道1221相对的第二孔道1231，第二张拉位点172位于第二孔道1231的上方，锚固位点穿过第二孔道1231后被锚固。

由于预应力索140包括多个，转接头孔道131、第一孔道1221与第二孔道1231均包括多个且数量相同，多个预应力索140、多个转接头孔道131、多个第一孔道1221和多个第二孔道1231一一对应，预应力索140穿设对应的转接头孔道131、第一孔道1221与第二孔道1231。

转接头130为环形，转接头130包括底盘132、壳体133和法兰部134。底盘132上设有螺栓孔(图中未示出)和转接头孔道131，连接螺栓(图中未示出)穿过螺栓孔与最顶部的混凝土塔筒段121相连。壳体133的底端与底盘132的上表面相连。法兰部134设在壳体133上端且向内延伸。风机与法兰部134相连。在本实施例中，螺栓孔和转接头孔道131均位于壳体133的内侧。

在其他实施例中，预应力索140的顶端还可以直接锚固在塔筒本体120的顶端，即锚固在第一张拉位点171处。预应力索140的顶端穿过第一孔道1221后锚固在塔筒本体120的顶端，锚固位点位于转接头130的内侧或外侧。

可选地，转接头130为圆环形。底盘132的外径小于等于4.8米,法兰部134的外径小于等于4.5米，从而能够尽可能地避免对叶片的干扰。转接头130在上下方向上的高度小于等于4米，方便转接头130的运输。

可选地，转接头130为钢制转接头。

位于最顶部的混凝土塔筒段121为现浇混凝土塔筒段，现浇混凝土塔筒段为环形且被构造成一体成型件。可选地，位于最顶部的混凝土塔筒段121为八边形整环。其余混凝土塔筒段121采用预制工艺加工，采用装配式工艺施工安装。

本实用新型的实施例还提供了一种混凝土塔筒的施工工艺，混凝土塔筒100为上述任一项实施例的混凝土塔筒100。

混凝土塔筒的施工工艺包括如下步骤：

S10：浇筑形成塔筒基础110，并在塔筒基础110内预埋设预埋锚杆150，预埋锚杆150的顶端从塔筒基础110内露出；

S20：将部分混凝土塔筒段121安装在塔筒基础110上以构成塔筒本体的一部分，第二张拉位点171位于一部分的顶部；

S30：将预应力索140穿过步骤S20中所述的塔筒本体120的一部分，并将其底端锚固在预埋锚杆150的顶端，对预应力索140进行预应力张拉并将锚固位点锚固在第二张拉位点172处；

S40：将剩余的混凝土塔筒段121连接在一部分上方以形成完整的塔筒本体120；

S50：将转接头130安装在塔筒本体120顶部并使其与位于最顶部的混凝土塔筒段121相连；

S60：对预应力索140进行二次预应力张拉并将预应力索140的顶端锚固在转接头130上或第一张拉位点171处。

需要说明的是，步骤S20中所述的塔筒本体120的一部分为第二组塔筒段123和第三组塔筒段124。步骤S20具体包括如下步骤：

步骤S21：将部分混凝土塔筒段121依次吊装至塔筒基础上方以构成第三组塔筒段124；

步骤S22：将另一部分混凝土塔筒段121依次吊装至第三组塔筒段124上方以构成第二组塔筒段123。

步骤S40具体包括：将剩余的混凝土塔筒段121连接在第二组塔筒段123上方以构成第一组塔筒段122。

本实用新型实施例提供的混凝土塔筒的施工工艺能够经济地建造超高塔筒，进而建造发电效率更高的大型风力发电机组。这种混凝土塔筒的施工工艺采用至少两次预应力张拉，有利于避免预应力松弛，提高整体安全性。采用常用吊装设备将若干混凝土塔筒段叠置构成塔筒本体，能够降低成本，实现超高塔筒的建造。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种混凝土塔筒，其特征在于，包括：

塔筒基础，所述塔筒基础的至少一部分设在地面下方；

塔筒本体，所述塔筒本体设在所述塔筒基础上，所述塔筒本体包括在上下方向上依次相连的若干混凝土塔筒段，所述塔筒本体的顶端设有第一张拉位点，所述塔筒本体内还具有第二张拉位点，所述第二张拉位点位于所述第一张拉位点的下方，所述塔筒本体的高度大于等于150米；

转接头，所述转接头与所述塔筒本体的顶端相连；

预应力索，所述预应力索穿设在所述塔筒本体内，所述预应力索的顶端锚固在所述转接头上或所述第一张拉位点处，所述预应力索的底端与所述塔筒基础相连，所述预应力索的中部具有锚固位点，所述锚固位点锚固在所述第二张拉位点处。

2.根据权利要求1所述的混凝土塔筒，其特征在于，所述塔筒本体的最大横向尺寸从下至上逐渐减小，所述塔筒本体的顶端的最大横向尺寸为4.0-4.5米。

3.根据权利要求2所述的混凝土塔筒，其特征在于，若干所述混凝土塔筒段从上至下依次分为第一组塔筒段、第二组塔筒段和第三组塔筒段，所述第二张拉位点设在所述第二组塔筒段中的最顶部的混凝土塔筒段上。

4.根据权利要求3所述的混凝土塔筒，其特征在于，所述第一组塔筒段中最顶部的所述混凝土塔筒段的筒壁上设有第一孔道，所述转接头上设有与所述第一孔道相对应的转接头孔道，所述预应力索的顶端依次穿过所述第一孔道和所述转接头孔道后被锚固，所述第二组塔筒段中的最顶部的混凝土塔筒段筒壁上设有与所述第一孔道相对的第二孔道，所述第二张拉位点位于所述第二孔道的上方，所述锚固位点穿过所述第二孔道后被锚固。

5.根据权利要求4所述的混凝土塔筒，其特征在于，所述预应力索包括多个，所述转接头孔道、所述第一孔道与所述第二孔道均包括多个且数量相同，多个所述预应力索、多个所述转接头孔道、多个所述第一孔道和多个所述第二孔道一一对应，所述预应力索穿设对应的所述转接头孔道、所述第一孔道和所述第二孔道。

6.根据权利要求3所述的混凝土塔筒，其特征在于，所述第三组塔筒段在上下方向上的高度为70米-90米。

7.根据权利要求3所述的混凝土塔筒，其特征在于，所述第二组塔筒段和所述第一组塔筒段的横向尺寸从下至上均匀减小，在从下至上方向上，所述第三组塔筒段的横向尺寸的减小速率大于所述第二组塔筒段的横向尺寸的减小速率。

8.根据权利要求1-7任一项所述的混凝土塔筒，其特征在于，所述塔筒本体的底端的最大横向尺寸为10米-13米。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的混凝土塔筒，其特征在于，所述塔筒基础为实心结构，所述混凝土塔筒包括预埋锚杆，所述预埋锚杆的底部埋设于所述塔筒基础内，所述预应力索的底端与所述预埋锚杆的露出所述塔筒基础的部分相连。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的混凝土塔筒，其特征在于，位于最顶部的所述混凝土塔筒段为现浇混凝土塔筒段，所述现浇混凝土塔筒段为环形且被构造成一体成型件。

11.根据权利要求1-7中任一项所述的混凝土塔筒，其特征在于，所述混凝土塔筒段为圆形筒结构或多边形筒结构。

12.根据权利要求1-7中任一项所述的混凝土塔筒，其特征在于，所述混凝土塔筒段为多片组装结构。

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