一种风电塔筒法兰参数控制辅助工装的制作方法

本发明涉及一种风电塔筒法兰参数控制辅助工装。

背景技术：

风力发电机的塔筒用于支撑风机，塔筒作为风电设备的重要结构，要具有较高的稳定性。由于塔筒属于细长结构，容易发生屈曲失稳，因此，抗屈曲能力对于塔筒的安全稳定性至关重要。整个风电塔筒通常分成三到四段，相邻两段之间通常通过法兰和高强度螺栓联接，这种法兰联接的方式可有效增强塔筒的抗屈曲能力。

每个塔筒段分别包括筒体和通过焊接联接的方式固定装配在筒体相应端部的L形法兰，L形法兰整体上沿筒体周向延伸，L形法兰包括横向法兰板和竖向连接板，横向法兰板上设有沿筒体周向依次布置的多个螺栓安装孔，焊接时，使竖向连接板与筒体的相应端部对应焊接联接，并保证横向法兰板具有设定的参数如平面度、内倾度，以保证相对应的两法兰的可靠连接。但是，由于在法兰与筒体焊接时法兰会受到焊接热应力的影响，进而会产生一定的焊接变形，容易导致法兰平面度、内倾度超差，进而会对法兰联接造成不利影响。

目前，通常通过合理安排法兰与筒体焊接工序，来控制法兰参数如平面度、内倾度一次性生产合格率，对于局部超差的情况，需要在后期进行热校修复，但这种热校修复较为繁琐，也有部分厂家为保证法兰平面度、内倾度焊接时的一次合格率，采用专用大型焊接成型工装辅助焊接的方法，如授权公告号为CN203992905U的中国实用新型专利中公开了一种用于法兰平面度和锥度的一次焊接成型工装，利用专门设计的工装法兰来成型，预先在工装法兰上设置预变形量，将塔筒法兰与筒体焊接前，先将工装法兰与塔筒法兰用螺栓联接固定在一起，利用工装法兰自身的刚性限制塔筒法兰的焊接变形，从而确保塔筒法兰的平面度、内倾度等法兰参数。这种工装法兰主要用于整体焊接控制，需要针对不同尺寸类型的风电塔筒配置不同的工装法兰，通用性较差，设计、制造成本相对较高，结构较为复杂，装拆、使用均较为不便。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种风电塔筒法兰参数控制辅助工装，可实现塔筒法兰焊接变形的局部控制，以解决现有技术中用于控制塔筒法兰焊接变形的工装法兰整体结构复杂的技术问题。

为实现上述目的，本发明所提供的风电塔筒法兰参数控制辅助工装的技术方案是：一种风电塔筒法兰参数控制辅助工装，包括用于固定在塔筒筒体上的固定座和用于与塔筒法兰的横向法兰板固连的连接结构，连接结构与固定座之间设有通过连接结构沿塔筒筒体轴向朝向所述横向法兰板施加设定大小的弹性作用力的弹性施力结构。

所述弹性施力结构包括固设于所述固定座上的连接件，连接件具有与所述连接结构连接以通过连接结构向所述横向法兰板施加弹性作用力的弹性片，连接结构与所述弹性片在弹性片弹性变形方向上装配联接位置可调的装配在一起。

所述连接件为L形连接板，L形连接板具有两支臂，两支臂中的其中一个与所述固定座固定连接、另一个支臂为所述的弹性片。

所述弹性片上设有安装孔，所述连接结构包括穿入所述安装孔中的用于沿塔筒筒体轴向延伸的传力杆，传力杆具有穿过所述安装孔的调整螺纹段，调整螺纹段上于所述弹性片的相应两侧分别旋装有用于调整传力杆与所述弹性片装配联接位置的顶推螺母。

所述安装孔为用于沿塔筒筒体径向延伸的调整长孔。

将塔筒的塔筒法兰朝向筒体的一侧定义为内侧，所述连接结构包括用于通过所述传力杆固定装夹在所述横向法兰板内外两侧的内夹持板、外夹持板，两夹持板上分别设有供传力杆穿过的穿孔，传力杆上于内夹持板的内侧、外夹持板的外侧分别旋装有将相应夹持板与所述横向法兰板紧固装配的紧固螺母。

所述传力杆上于内夹持板与相应紧固螺母之间及外夹持板与相应紧固螺母之间分别套装有碟形弹簧。

所述内夹持板和外夹持板分别具有用于与所述横向法兰板相应侧面顶压接触的顶压侧，两夹持板的顶压侧分别具有楔形顶压面，内夹持板的楔形顶压面沿着远离塔筒筒体的方向逐渐朝内倾斜，外夹持板的楔形顶压面沿着靠近塔筒筒体的方向逐渐朝外倾斜。

所述连接结构包括与所述弹性施力结构连接的用于沿塔筒筒体轴向延伸的传力杆，连接结构还包括用于通过所述传力杆固定装夹在所述横向法兰板内外两侧的内夹持板、外夹持板，两夹持板上分别设有供传力杆穿过的穿孔，传力杆上于内夹持板的内侧、外夹持板的外侧分别旋装有将相应夹持板与所述横向法兰板紧固装配的紧固螺母，内夹持板和外夹持板分别具有用于与所述横向法兰板相应侧面顶压接触的顶压侧，两夹持板的顶压侧分别具有楔形顶压面，内夹持板的楔形顶压面沿着远离塔筒筒体的方向逐渐朝内倾斜，外夹持板的楔形顶压面沿着靠近塔筒筒体的方向逐渐朝外倾斜。

所述传力杆上于内夹持板与相应紧固螺母之间及外夹持板与相应紧固螺母之间分别套装有碟形弹簧。

本发明的有益效果是：本发明所提供的风电塔筒法兰参数控制辅助工装在使用时，将固定座固定在塔筒筒体上，并使连接结构与塔筒法兰的横向法兰板固定连接，通过布置在连接结构与固定座之间的弹性施力结构通过连接结构向横向法兰板沿塔筒筒体轴向向横向法兰板施加设定大小的弹性作用力，这样可以在塔筒法兰出现平面度局部超差时，根据超差量调整弹性施力结构向横向法兰板预先施加的弹性作用力的大小，使得在后续焊接或热校过程中，释放弹性作用力从而迫使横向法兰板在承受弹性作用力时进行相应的矫正调整，从而消除局部平面超差。本发明所提供的辅助工装结构较为简单，适用于对塔筒法兰的局部超差进行调整，使用方便，调整效率高。

进一步地，弹性施力结构包括连接件，该连接件具有弹性片，弹性片与连接解连接结构连接以通过连接结构向横向法兰板施加沿塔筒筒体轴向延伸的弹性作用力，保证对横向连接板施加预定的弹性作用力，而且，连接结构与弹性片在弹性片弹性变形方向上装配联接位置可调的装配在一起，这样可以通过调整连接结构与弹性片的装配联接位置以调整弹性片通过连接结构施加的弹性作用力的大小，从而可使用不同类型的局部超差调整。

进一步地，连接件为L形连接板，两支臂中的一个与固定座固定连接，另一个支臂为弹性片，使得整个弹性施力结构较为简单，同时，也方便与连接结构连接。

进一步地，弹性片上设置安装孔，利用旋装在传力杆上的两顶推螺母对应的调整传力杆与弹性片的装配联接位置，调整时，通过调整两顶推螺母在调整螺纹段上的位置，即可调整弹性片通过传力杆向横向法兰板施加的弹性作用力大小。而且，由于调整螺纹段的特殊形式，可通过计算顶推螺母在调整螺纹段上的转动圈数来预估弹性片所施加的弹性作用力，方便控制调整。

进一步地，弹性片上的安装孔为调整长孔，方便传力杆在调整过程中的移动，便于调整弹性片通过传力杆向横向法兰板所施加的弹性作用力的方向。

进一步地，连接结构包括用于固定装夹在法兰板内外两侧的内外夹持板，并且，通过旋装在传力杆上的紧固螺母实现两夹持板、横向法兰板及传力杆的紧固装配，连接结构简单，便于对局部超差的横向法兰板进行装夹固定，方便弹性施力结构向横向法兰板施加弹性作用力。

进一步地，在内夹持板与相应紧固螺母之间及外夹持板与相应紧固螺母之间分别设置碟形弹簧，可起到有效的防松预紧作用，同时，改善相应夹持板所承受的作用力。

进一步地，内夹持板的楔形顶压面沿着远离塔筒筒体的方向逐渐朝内倾斜，外夹持板的楔形顶压面沿着靠近塔筒筒体的方向逐渐朝外倾斜，这样一来，利用内外夹持板的配合，可有效控制横向法兰板的内倾度。

附图说明

图1为本发明所提供的风电塔筒法兰参数控制辅助工装的一种实施例的结构示意图；

图2为图1中A处放大图；

图3为图1中连接结构分解示意图；

图4为图1所示辅助工装应用在塔筒法兰上时的局部结构示意图；

图5为图4中内夹持板的结构视图；

图6为图5所示内夹持板的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

首先，为便于更好的理解本发明，参考图1简要介绍塔筒的结构，塔筒一般由多段塔筒段构成，每个塔筒段均包括筒体100和位于筒体轴向两端的塔筒法兰200，塔筒法兰200包括横向法兰板201和竖向连接板，在横向法兰板201上间隔设有多个螺栓安装孔，竖向连接板则与筒体焊接固连，塔筒结构属于现有技术，在此不再过多赘述。

本发明所提供的风电塔筒法兰参数控制辅助工装的具体实施例，如图1至图6所示，该实施例中的辅助工装包括用于固定在塔筒筒体上的固定座1，该固定座1具体为磁力座，以便于与塔筒的钢制筒体固定连接。辅助工装还包括用于与塔筒法兰上的横向法兰板固定连接的连接结构，在连接结构与固定座1之间设有通过连接结构沿塔筒筒体轴向朝向横向法兰板施加设定大小的弹性作用力的弹性施力结构。

本实施例中的弹性施力结构具体包括固设于固定座上的连接件，该连接件为L形连接板2，L形连接板2具有两支臂，其中一个支臂与固定座固定连接，另一个支臂则为弹性片21，该弹性片21与上述连接结构连接以通过连接结构向所述横向法兰板施加弹性作用力，而且，连接结构与上述弹性片21在弹性片弹性变形方向上装配联接位置可调的装配在一起。

本实施例中的连接结构包括用于沿塔筒筒体轴向延伸的传力杆3，该传力杆3为螺杆，在弹性片21上设有安装孔，该安装孔具体为用于沿塔筒筒体径向延伸的调整长孔22，传力杆3在安装时传入弹性片的调整长孔中，传力杆3上的穿过安装孔的螺纹段为调整螺纹段31，在传力杆3的调整螺纹段31上于弹性片的相应两侧分别旋装有用于调整传力杆与弹性片装配联接位置的顶推螺母8。使用时，可通过旋松或旋紧两顶推螺母来调整传力杆3与弹性片2的装配联接位置。

而且，本实施例中，将塔筒法兰200朝向筒体10的一侧定义为内侧，连接结构还包括用于通过传力杆固定装夹在横向法兰板201内外两侧的内夹持板3、外夹持板7，内外夹持板的结构相同，均沿塔筒筒体的周向延伸，内外夹持板的沿塔筒筒体的径向方向的两端边缘均与横向法兰板的径向两端边缘对应，两夹持板上分别设有供传力杆穿过的穿孔60，在传力杆3上于内夹持板的内侧、外夹持板的外侧分别旋装有将相应夹持板与横向法兰板201紧固装配的紧固螺母4，而且，在传力杆3上于内夹持板与相应紧固螺母之间及外夹持板与相应紧固螺母之间分别套装有碟形弹簧5。实际上，此处的内夹持板6和外夹持板7分别具有用于与横向法兰板201相应侧面顶压接触的顶压侧，两夹持板的顶压侧分别具有楔形顶压面，内夹持板6的楔形顶压面61沿着远离塔筒筒体的方向逐渐朝内倾斜，外夹持板7的楔形顶压面71沿着靠近塔筒筒体的方向逐渐朝外倾斜。

使用时，将作为固定座1的磁力座吸附固定在塔筒的筒体100上，并将L形连接板2与磁力座固定连接，将传力杆3一端穿入横向法兰板201的螺栓安装孔、另一端穿入L形连接板的弹性片21上的调整长孔22中，利用布置在内外夹持板相应侧的紧固螺母4将两夹持板与横向法兰板201紧固装配，根据塔筒法兰的局部超差量δ及传力杆的调整螺纹段上的螺纹螺距P确定顶推螺母8的旋入圈数N，N=δ/P。

如图1和图2所示，当横向法兰板的法兰平面凸起时，旋松弹性片2右侧的顶推螺母，并将弹性片左侧的顶推螺母旋紧N圈，对横向法兰板施加向内的拉力，进而在焊接或热校过程中迫使法兰沿楔形板变形，消除凸起量，并保证内倾。

而当横向法兰板的法兰平面凹陷时，旋松弹性片左侧的顶推螺母，并将弹性片左侧的顶推螺母旋紧N圈，对横向法兰板施加向外的推力，在焊接或热校过程中迫使法兰沿楔形板变形，消除凹陷量，并保证内倾。

实际上，本实施例中，在传力杆3的紧固螺母4和碟形弹簧5的作用下，横向法兰板201的内倾度通过内外夹持板的楔形顶压面来实现，内夹持板的楔形定压面沿着远离塔筒筒体的方向逐渐朝内倾斜，而外夹持板的楔形顶压面沿着靠近塔筒筒体的方向逐渐朝外倾斜，当内外夹持板的楔形顶压面施力时，将迫使横向法兰板顺着两夹持板的楔形顶压面的施力方向靠拢以完全贴合楔形顶压面，从而迫使横向法兰板内倾，这样一来，可以根据设置内外夹持板的楔形顶压面的锥度来控制横向法兰板的内倾角度，而且，利用碟形弹簧控制向两夹持板的施力大小，可有避免过度内倾。

本实施例中，在塔筒法兰出线平面度局部超差时，根据超差量及细牙螺纹螺距，控制弹性片两侧的顶推螺母的旋转圈数，实现向横向法兰板预先施加弹性作用力的目的，使得在后续焊接或热校过程中，释放弹性作用力从而迫使横向法兰板在承受弹性作用力时进行相应的矫正调整，从而消除局部平面超差，并防止矫正过度。

同时，横向法兰板的内外两侧夹持板的楔形顶压面的夹紧作用下，利用碟形弹簧的弹力及外夹持板的楔形顶压面的锥度保证横向法兰板内倾，内夹持板的楔形顶压面主要用于防止过度内倾。

本实施例所提供的风电塔筒法兰参数控制辅助工装既可以单独使用以在塔筒法兰的局部进行参数超差调整，也可以沿塔筒筒体的周向间隔分布多个辅助工装来调整较大范围内的法兰参数，甚至也可以沿塔筒筒体周向间隔均布多个，来调整整个塔筒法兰的法兰参数，各辅助工装的安装和使用方式与本实施例中的单个辅助工装的安装和使用方式相同，在此不再赘述。

另外，需要说明的是，在使用辅助工装时，实际上主要利用了经过调整后的弹性变形的弹性片所施加的弹性作用力，相当于在调整时预留了矫形变形量，这样利用弹性片的预变性，在后续焊接或热校过程中释放弹性作用力，实现对横向法兰板的平面度的准确矫正。

本实施例中，传力杆整体采用螺杆，方便旋装顶推螺母和相应的紧固螺母，在其他实施例中，传力杆也可以为局部设有相应螺纹段的传动杆。

本实施例中，连接结构中的两夹持板与相应的紧固螺母之间设有碟形弹簧以实现紧固作用力的传递，变形较小，可有效避免过度内倾，在其他实施例中，也可以省去碟形弹簧，或者是采用其他的弹性结构。

本实施例中，连接结构的内外夹持板分别具有楔形顶压面，这样在传力杆的作用下调整横向法兰板的内倾角度。在其他实施例中，也可以省去该楔形顶压面，此时，虽然无法实现对横向法兰板的内倾调整，当时，仍然可以与弹性施力结构配合实现对塔筒法兰的法兰参数如平面度的局部超差调整。

本实施例中，本实施例中的弹性施力结构包括弹性片，这样不仅方便连接，也方便控制弹性施力大小。在其他实施例中，弹性施力结构也可以采用预变性的弹簧或者是采用气弹簧结构，在采用气弹簧结构时，可通过调整气弹簧内部的气压大小来调整气弹簧结构的弹性模量，进而调整弹性施力结构所施加的弹性作用力的大小，此时，并不需要调整弹性施力结构与连接结构的装配联接位置。

本实施例中，连接结构包括两夹持板，在其他实施例中，也可以省去二两夹持板，仅采用传力杆，利用较大的紧固螺母直接地与横向法兰板紧固装配。

本实施例中，固定座采用磁力座，这样方便固定在钢制的塔筒筒体上，在其他实施例中，固定座也可以采用焊接的方式固定在筒体中。

本实施例中，连接结构包括传力杆，这样便于实现弹性施力结构与连接结构之前的弹性作用力的传递，在其他实施例中，也可以省去传力杆，直接将弹性施力结构与两夹持板连接。