一種法蘭連接結(jié)構(gòu)及含有其的防雷分段組合式塔架的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種法蘭連接結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)、外法蘭盤(pán)，內(nèi)、外法蘭盤(pán)的水平圓盤(pán)面分別用于與一個(gè)筒體連接。內(nèi)、外法蘭盤(pán)插合，插合部分的內(nèi)法蘭盤(pán)外側(cè)壁與外法蘭盤(pán)內(nèi)側(cè)壁交匯，交匯處形成一個(gè)矩形槽；矩形槽分為多段，且在相鄰段間的內(nèi)法蘭盤(pán)的分段處為楔形條帶插入口；該法蘭連接結(jié)構(gòu)還包括與矩形槽的段數(shù)相等的多組楔形條帶；每組由上下兩只楔形條帶組成，且每組中的兩只楔形條帶分別從同一段矩形槽兩端插入矩形槽內(nèi)，形成過(guò)盈配合；在矩形槽分段處還固定有定位堵頭；上述連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、維護(hù)工作小且費(fèi)用低。本發(fā)明還公開(kāi)了一種含有上述法蘭連接結(jié)構(gòu)的防雷分段組合式塔架，不但提高了塔架連接的可靠性，還提高了塔架的雷電流傳導(dǎo)性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種法蘭連接結(jié)構(gòu)及含有其的防雷分段組合式塔架
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及法蘭連接領(lǐng)域，具體地，涉及一種法蘭連接結(jié)構(gòu)及含有其的防雷分段組合式塔架，尤其適用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架的連接。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電是一種潔凈的可再生綠色能源，其開(kāi)發(fā)利用已成為二十一世紀(jì)世界各國(guó)爭(zhēng)相采用的一種新的能源形式。
[0003]塔架高度的增加是提高風(fēng)力發(fā)電功率的重要技術(shù)手段。因此，大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架設(shè)計(jì)和制造就成為風(fēng)電技術(shù)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。目前塔架高度已從40多米達(dá)到了100多米?，F(xiàn)在塔架一般分為三段或四段，每段長(zhǎng)度一般在20m?30m左右，組合方式目前均采用螺栓連接。一般塔底與基礎(chǔ)環(huán)使用M56?M42的螺栓，以上各層使用M42?M27的螺栓，螺栓的直徑、數(shù)量和性能等級(jí)依據(jù)塔架高度及機(jī)組的等級(jí)確定。每一組合段使用的螺栓數(shù)量一般在90到130多件，具體數(shù)量依塔架直徑而確定。
[0004]螺栓連接存在的問(wèn)題有:一、螺接安裝(含檢驗(yàn))工序復(fù)雜；二、在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行期間維護(hù)工作量大，需要日常維護(hù)、半年維護(hù)和全年維護(hù)以保證塔架的可靠連接；三、在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行期間需要大量的螺栓連接副備件。以下專(zhuān)利均為螺栓連接方式:1)CN201320209770.8-實(shí)用新型-一種風(fēng)電塔架內(nèi)法蘭結(jié)合面防開(kāi)裂結(jié)構(gòu)；2)CN201120566761.5-實(shí)用新型-防雷風(fēng)電塔筒，也均存在上述問(wèn)題。
[0005]另外，塔架高度的增加也提高了風(fēng)電機(jī)組雷電襲擊概率，在以往的塔架中為提高雷電流的傳導(dǎo)性能需要在塔架各組合部位加裝導(dǎo)流電纜，導(dǎo)致連線較多，不便塔筒內(nèi)操作與維修。
[0006]由此可見(jiàn)，上述現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分段組合式塔架在連接結(jié)構(gòu)上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。如何能創(chuàng)設(shè)一種簡(jiǎn)單易行、生產(chǎn)效率高、維護(hù)工作小、維護(hù)費(fèi)用低的連接結(jié)構(gòu)，成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)單易行、生產(chǎn)效率高、維護(hù)工作小、維護(hù)費(fèi)用低的法蘭連接結(jié)構(gòu)。
[0008]發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種防雷分段組合式塔架，使其連接簡(jiǎn)單可靠、生產(chǎn)效率高、維護(hù)工作小、維護(hù)費(fèi)用低且可實(shí)現(xiàn)雷電流的可靠傳導(dǎo)。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0010]一種法蘭連接結(jié)構(gòu)，用于連接兩個(gè)筒體，包括內(nèi)法蘭盤(pán)和外法蘭盤(pán)，所述內(nèi)法蘭盤(pán)和外法蘭盤(pán)的水平圓盤(pán)面分別用于與一個(gè)筒體連接；所述內(nèi)法蘭盤(pán)與外法蘭盤(pán)插合，且插合部分的內(nèi)法蘭盤(pán)外側(cè)壁與外法蘭盤(pán)內(nèi)側(cè)壁交匯，所述內(nèi)法蘭盤(pán)外側(cè)壁上及外法蘭盤(pán)內(nèi)側(cè)壁上分別設(shè)置有沿側(cè)壁一周的凹槽，所述兩條凹槽對(duì)合，形成一個(gè)截面為矩形的矩形槽；所述矩形槽分為多段，且在相鄰段間的內(nèi)法蘭盤(pán)的分段處設(shè)有開(kāi)口，所述開(kāi)口為楔形條帶的插入口，所述法蘭連接結(jié)構(gòu)還包括多組楔形條帶，所述楔形條帶的組數(shù)與矩形槽的段數(shù)相等；每組楔形條帶由上下兩只楔形條帶組成，且每組楔形條帶中的上下兩只楔形條帶分別反向從同一段矩形槽的兩端插入矩形槽內(nèi)，與矩形槽形成過(guò)盈配合；在相鄰段的開(kāi)口部分還固定有定位堵頭。
[0011 ] 進(jìn)一步地，所述矩形槽為偶數(shù)段，各段均勻分布。
[0012]進(jìn)一步地，所述矩形槽為四段以上的偶數(shù)段。
[0013]進(jìn)一步地，所述定位堵頭通過(guò)六角螺栓固定安裝在所述分段的開(kāi)口處與外法蘭盤(pán)連接。
[0014]進(jìn)一步地,所述楔形條帶為金屬材質(zhì)。
[0015]一種防雷分段組合式塔架，包括多段塔筒，所述相鄰塔筒之間通過(guò)上述的法蘭連接結(jié)構(gòu)連接。
[0016]進(jìn)一步地，所述內(nèi)法蘭盤(pán)連接在上一段塔筒的下端，所述外法蘭盤(pán)連接在下一段塔筒的上端。
[0017]進(jìn)一步地，還包括基礎(chǔ)環(huán)，所述基礎(chǔ)環(huán)為外法蘭盤(pán)，所述最底段塔筒的下端連接內(nèi)法蘭盤(pán)，該處的內(nèi)法蘭盤(pán)與外法蘭盤(pán)采用上述的法蘭連接結(jié)構(gòu)。
[0018]進(jìn)一步地，所述法蘭盤(pán)與塔筒采用溶焊方式連接。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]1、本發(fā)明的法蘭連接結(jié)構(gòu)采用楔形條帶連接，其張力和強(qiáng)度可以滿(mǎn)足兩組合段可靠連接的需求，具有結(jié)構(gòu)緊湊、連接可靠、制造方便的特點(diǎn)，由于無(wú)需采用多個(gè)螺栓連接，克服了螺栓連接裝配效率低，螺栓易疲勞斷裂，運(yùn)行維護(hù)量大等不足，用于分段組合式塔架上，安裝簡(jiǎn)單快捷，大大提高了塔架吊裝效率，降低了機(jī)組運(yùn)行維護(hù)工作量，減少了運(yùn)行維護(hù)備件；且由于內(nèi)外法蘭盤(pán)的接觸形式為面接型，大大降低了塔架各段的接觸電阻，提高了塔架自身的雷電流傳導(dǎo)性能，使塔架具有防雷功能。
[0021]2、對(duì)于直徑較大的筒體，采用整環(huán)分段式矩形槽法蘭盤(pán)(即矩形槽為多段)，提高了楔形條帶在安裝中產(chǎn)生的張力，使之可靠連接且使安裝工作更加簡(jiǎn)便。
[0022]3、通過(guò)在分段的開(kāi)口處安裝定位堵頭，使分段式矩形槽形成封閉的結(jié)構(gòu)體，大大提高了法蘭盤(pán)的剛性，防止了楔形條帶的竄出，也承載了塔架在運(yùn)行中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩。
[0023]4、分段處設(shè)置在內(nèi)法蘭盤(pán)上，是為了便于安裝，也可以避免設(shè)置在外法蘭盤(pán)上對(duì)整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響及組裝的困難。
[0024]5、通過(guò)內(nèi)法蘭盤(pán)在上和外法蘭盤(pán)在下的配合插合設(shè)置，更適合塔筒的連接，使受力更加合理。
[0025]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為法蘭連接結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理圖(局部截面圖)；
[0027]圖2為內(nèi)法蘭盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為外法蘭盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4為楔形條帶組的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖5為定位堵頭側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；[0031]圖6為定位堵頭主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖7為三段式防雷組合式塔架結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)得到更好的闡述，結(jié)合具體實(shí)例和附圖，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。
[0034]為了克服現(xiàn)有螺栓連接式法蘭存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種新的法蘭連接結(jié)構(gòu)，可用于連接任意兩個(gè)筒體結(jié)構(gòu)，下面僅以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分段組合式塔架的連接為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
[0035]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分段組合式塔架，包括多段塔筒，如圖7所示，為含有三段式塔筒的塔架，相鄰塔筒之間采用楔形條帶連接式的法蘭連接結(jié)構(gòu)a。
[0036]該法蘭連接結(jié)構(gòu)具體如圖1-3所示，包括內(nèi)法蘭盤(pán)I和外法蘭盤(pán)2，內(nèi)法蘭盤(pán)I和外法蘭盤(pán)2的水平圓盤(pán)面11、21分別用于與一個(gè)筒體(塔筒)連接，與塔筒連接時(shí)，最佳的連接方式為與塔筒的端面進(jìn)行熔焊連接。
[0037]其中，內(nèi)法蘭盤(pán)I與外法蘭盤(pán)2通過(guò)插合配合，且插合部分的內(nèi)法蘭盤(pán)外側(cè)壁12與外法蘭盤(pán)內(nèi)側(cè)壁22交匯，內(nèi)法蘭盤(pán)外側(cè)壁12上及外法蘭盤(pán)內(nèi)側(cè)壁22上分別設(shè)置有沿側(cè)壁一周的凹槽13、23，兩條凹槽13、23對(duì)合，形成一個(gè)截面為矩形的矩形槽。
[0038]對(duì)于大直徑的塔筒，矩形槽分為多段，且在相鄰段間的內(nèi)法蘭盤(pán)I設(shè)有一定寬度的開(kāi)口 3，上述法蘭連接結(jié)構(gòu)還包括多組楔形條帶4，所述楔形條帶的組數(shù)與矩形槽的段數(shù)相等；每組楔形條帶4由上下兩只楔形金屬條帶41、42組成(配合圖4所示)，且每組楔形條帶4中的上下兩只楔形金屬條帶41、42分別反向從開(kāi)口 3插入同一段矩形槽內(nèi)，與矩形槽形成過(guò)盈配合；在開(kāi)口還固定有定位堵頭5 (配合圖5、6所示)。
[0039]上述楔形條帶連接原理是依靠每組楔形條帶4在裝入同一矩形槽段中產(chǎn)生的巨大張力將兩組合段塔筒連接起來(lái)，該連接方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝簡(jiǎn)便易行的特點(diǎn)。楔形條帶連接式法蘭盤(pán)的最大的優(yōu)點(diǎn)是法蘭盤(pán)的受力方式為面接觸型，使法蘭盤(pán)的連接面受力均勻而提高了塔架連接的可靠性。同時(shí)，面接觸型可大大降低兩塔筒對(duì)接面的接觸電阻，提高塔架自身的雷電流傳導(dǎo)性能。
[0040]上述矩形槽為偶數(shù)段，矩形槽的分段設(shè)置可以方便連接并有利于提高每組楔形條帶4的張力。本實(shí)施例以4段為例，該段數(shù)最好是4段以上的偶數(shù)段。
[0041 ] 上述定位堵頭5通過(guò)六角螺栓固定在開(kāi)口 3處并與外法蘭盤(pán)2連接，通過(guò)在開(kāi)口 3處安裝定位堵頭5，使分段式內(nèi)法蘭盤(pán)形成封閉的結(jié)構(gòu)體，可大大提高法蘭盤(pán)的剛性，防止楔形條帶的竄出，也承載了塔架在運(yùn)行中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩。
[0042]對(duì)于本實(shí)施例中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分段組合式塔架，其中內(nèi)法蘭盤(pán)I連接在上一段塔筒的下端，外法蘭盤(pán)2連接在下一段塔筒的上端。對(duì)于最下段塔筒而言，其下端連接一個(gè)內(nèi)法蘭盤(pán)，與塔架的基礎(chǔ)環(huán)配合，基礎(chǔ)環(huán)采用上述的外法蘭盤(pán)結(jié)構(gòu)，對(duì)于最上端的塔筒，其上端安裝一只螺接式法蘭盤(pán)與偏航軸承相連接。
[0043]配合圖7所示，本實(shí)施例的風(fēng)電機(jī)組防雷分段組合式塔架的組裝步驟如下:
[0044]I)將第一組合段100 (或稱(chēng)塔底段)的下端面內(nèi)法蘭盤(pán)插入到基礎(chǔ)環(huán)的外法蘭盤(pán)中；[0045]2)將一只楔形條帶從尖部自法蘭盤(pán)的第一象限向第二象限的方向插入；
[0046]3)將另一只楔形條帶從尖部自法蘭盤(pán)的第二象限向第一象限的方向完全插入(利用壓力裝置)；
[0047]4)將一只楔形條帶從尖部自法蘭盤(pán)的第三象限向第四象限的方向插入；
[0048]5)將另一只楔形條帶從尖部自法蘭盤(pán)的第四象限向第三象限的方向完全插入(利用壓力裝置)；
[0049]6)將一只楔形條帶從尖部自法蘭盤(pán)的第一象限向第四象限的方向插入；
[0050]7)將另一只楔形條帶從尖部自法蘭盤(pán)的第四象限向第一象限的方向完全插入(利用壓力裝置)；
[0051]8)將一只楔形條帶從尖部自法蘭盤(pán)的第二象限向第三象限的方向插入；
[0052]9)將另一只楔形條帶從尖部自法蘭盤(pán)的第三象限向第二象限的方向完全插入(利用壓力裝置)；
[0053]10)將四只基礎(chǔ)環(huán)的定位堵頭用六角螺栓固定在內(nèi)法蘭盤(pán)的四個(gè)分段處；
[0054]11)將第二組合段200 (或稱(chēng)塔架中段)的下端面內(nèi)法蘭盤(pán)插入到第一組合段100上端面的外法蘭盤(pán)中；
[0055]12)按工步2)到工步9)的方式完成四組楔形條帶的安裝；
[0056]13)將四只定位堵頭用六角螺栓固定在法蘭盤(pán)的四個(gè)分段處；
[0057]14)將第三組合段300 (或稱(chēng)塔架上段)的下端面內(nèi)法蘭盤(pán)插入到第二組合段200上端面的外法蘭盤(pán)中；
[0058]15)按工步2)到工步9)的方式完成四組楔形條帶的安裝；
[0059]16)將四只定位堵頭用六角螺栓固定在法蘭盤(pán)的四個(gè)分段處。
[0060]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上所述僅為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照上述實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，依然可以對(duì)上述實(shí)例所給出的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種法蘭連接結(jié)構(gòu)，用于連接兩個(gè)筒體，其特征在于，包括內(nèi)法蘭盤(pán)和外法蘭盤(pán)，所述內(nèi)法蘭盤(pán)和外法蘭盤(pán)的水平圓盤(pán)面分別用于與一個(gè)筒體連接； 所述內(nèi)法蘭盤(pán)與外法蘭盤(pán)插合，且插合部分的內(nèi)法蘭盤(pán)外側(cè)壁與外法蘭盤(pán)內(nèi)側(cè)壁交匯，所述內(nèi)法蘭盤(pán)外側(cè)壁上及外法蘭盤(pán)內(nèi)側(cè)壁上分別設(shè)置有沿側(cè)壁一周的凹槽，所述兩條凹槽對(duì)合，形成一個(gè)截面為矩形的矩形槽； 所述矩形槽分為多段，且在相鄰段間的內(nèi)法蘭盤(pán)的分段處設(shè)有開(kāi)口，所述開(kāi)口為楔形條帶插入口，所述法蘭連接結(jié)構(gòu)還包括多組楔形條帶，所述楔形條帶的組數(shù)與矩形槽的段數(shù)相等；每組楔形條帶由上下兩只楔形條帶組成，且每組楔形條帶中的上下兩只楔形條帶分別反向從同一段矩形槽兩端插入矩形槽內(nèi)，與矩形槽形成過(guò)盈配合；在矩形槽分段處還固定有定位堵頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的法蘭連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述矩形槽為偶數(shù)段，各段均勻分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的法蘭連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述矩形槽為四段以上的偶數(shù)段。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的法蘭連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述定位堵頭通過(guò)六角螺栓固定安裝在所述分 段的開(kāi)口處與外法蘭盤(pán)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的法蘭連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述楔形條帶為金屬材質(zhì)。
6.一種防雷分段組合式塔架，包括多段塔筒，其特征在于，所述相鄰塔筒之間通過(guò)權(quán)利要求I~5任一項(xiàng)所述的法蘭連接結(jié)構(gòu)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防雷分段組合式塔架，其特征在于，所述內(nèi)法蘭盤(pán)連接在上一段塔筒的下端，所述外法蘭盤(pán)連接在下一段塔筒的上端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的防雷分段組合式塔架，還包括基礎(chǔ)環(huán)，其特征在于，所述基礎(chǔ)環(huán)為外法蘭盤(pán)，所述最底段塔筒的下端連接內(nèi)法蘭盤(pán)，該處的內(nèi)法蘭盤(pán)與外法蘭盤(pán)采用權(quán)利要求I~5任一項(xiàng)所述的法蘭連接結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的防雷分段組合式塔架，其特征在于，所述法蘭盤(pán)與塔筒采用溶焊方式連接。
【文檔編號(hào)】F03D11/04GK104019003SQ201410244727
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月4日
【發(fā)明者】張健志, 朱孝晗, 周勝兵 申請(qǐng)人:國(guó)電聯(lián)合動(dòng)力技術(shù)有限公司