专利名称：一种钢管混凝土风机塔筒的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种风力发电机塔筒，特别是涉及一种钢管混凝土风机塔筒。
背景技术：
随着社会经济的飞速发展，人类对能源的需求量与日俱增。而风能资源作为绿色能源，越来越受到关注，这是因为风能具有巨大的优越性:1、风能蕴藏量大；2、风能是可再生能源，取之不尽、用之不竭；3、风能是没有任何污染的清洁能源；4、风电场建设周期短；
5、风电场建成以后，运行费用低、维护工作量小。所以风能资源丰富的国家都在加大风力发电开发的力度。风机塔筒作为风电机组的重要组成部分，常用的有钢质塔筒、预应力混凝土塔筒、钢-混凝土混合式塔筒(其下部为混凝土结构，上部为钢质塔筒)、格构式塔筒或木质塔筒结构等，目前各国风电开发中最常见的塔筒为钢质塔筒。风机塔筒主要承受风机轮毂处传来的压力和弯矩，在设计塔筒的过程中，要考虑塔筒的强度、刚度和稳定性等，伴随着风机机组功率的增加，目前的方案主要是通过增大塔筒的直径来提高塔筒的强度和刚度。伴随着大功率风机的开发，以及为了适应不同的风场条件，对塔筒轮毂高度的要求越来越高，塔筒的直径也越来越大，如3MW风机塔筒的底法兰直径达到4.5米，6MW风机塔筒的底法兰直径达到了 6米。现有的钢质风机塔筒，虽可提供足够的强度和刚度，但是在实际使用时却发现其结构中还存在有若干不足，未能达到最佳的使用效果，而其缺点可归纳如下:1、随着更大功率的风电机组对塔筒的要求，为了提高塔筒的强度和刚度，需要增大塔筒的直径，而钢结构塔筒的直径不可能无限制增大。2、大直径塔筒的设计、建造、运输及安装技术难度较大，对连接法兰的要求高，成本闻。由此可见，上述现有的风机塔筒在结构与使用上，仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种既减小了塔筒的设计直径，又能满足强度和刚度的新型风机塔筒，实属当前业界重要的研发内容之一。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种钢管混凝土风机塔筒，使其在保证足够的强度和刚度条件下可减小塔筒直径，从而克服现有用于大功率风电机组的钢结构塔筒直径过大的问题。为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案:一种钢管混凝土风机塔筒，包括固定于风机基础环上的内、外两层钢质塔筒，所述两层钢质塔筒之间为灌注的混凝土层。进一步地，所述内、外两层钢质塔筒为同心结构。
进一步地，所述内、外层钢质塔筒分别与基础环通过法兰固定连接。[0014]进一步地，所述外层钢质塔筒为锥形筒体。进一步地，所述内、外层钢质塔筒为两段以上，且相邻两段之间通过法兰固定连接。进一步地，所述外层钢质塔筒的最底段为锥形筒体。进一步地，所述内、外层钢质塔筒均带剪力键。进一步地，所述剪力键的形式为焊珠、贴脚焊扁钢或贴脚焊圆钢的结构形式。进一步地，所述内层钢质塔筒的内壁上还安装有梯子和/或休息平台。由于采用上述技术方案，本实用新型至少具有以下优点:(1)由于采用了双层钢质塔筒以及混凝土层结构，内外塔筒通过混凝土和钢之间的化学吸附力粘结在一起，增强了塔筒的强度和刚度，很好的承担了结构的受力。由于双层钢质塔筒以及混凝土层结构共同承担载荷，大大减小了塔筒的直径，可以减少塔筒直径20%-30%左右，同时也减少了塔筒底部连接法兰的直径以及塔筒的壁厚，利于运输、安装等，且节约成本。(2)由于内、外层钢质塔筒均带剪力键，内外塔筒可以通过剪力键跟混凝土之间的握裹力和摩阻力粘结在一起，进一步增强了塔筒的强度和刚度。(3)由于采用了双层钢质塔筒以及混凝土层结构，既减小了塔筒的设计直径，又能满足结构的强度和刚度，可适用于大功率3MW-12MW陆上型、海上型风力发电机组。(4)由于塔筒结 构中采用了混凝土材料，取材方便、成本低廉，大大减少了建造塔筒的投资成本。
上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本实用新型的技术手段，
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型作进一步的详细说明。图1是本实用新型的一种钢管混凝土风机塔筒的垂直向剖视结构图。图2是图1的A-A向剖视结构图。图3是不同形式的剪力键的结构示意图。
具体实施方式
参见图1、图2所示，本实用新型的一种钢管混凝土风机塔筒，包括固定于风机基础环I上的两层钢质塔筒，即内层钢质塔筒2和外层钢质塔筒3，两层钢质塔筒之间为灌注的混凝土层4。两层钢质塔筒可以为同心结构，它们与基础环I可以通过法兰固定连接，也可通过焊接等其他方式固定连接。如图1所示，所述内层钢质塔筒2的下端固定有法兰21，外层钢质塔筒3的下端固定有法兰31，通过螺栓5分别固定连接在基础环I上。内、外层钢质塔筒2、3可以为锥形筒体或者直筒结构，为增加塔筒结构的稳定性，外层钢质塔筒3优选为锥形筒体。此外，内、外层钢质塔筒2、3还可以设置为两段以上，且相邻两段之间通过法兰固定连接。具体而言，当为两段以上塔筒时，可以通过上段塔筒的下端法兰与相邻下段塔筒的上端法兰用螺栓或焊接的方式连接在一起，并在每段的内、外层钢质塔筒间均灌注混凝土。对应地，为更好地受力，外层钢质塔筒的最底段优选为锥形筒体，其他段的内、外层钢制塔筒可根据需要选择锥形筒体或者直筒结构。其中，两层钢质塔筒的直径及其每一段的长度都可以根据实际情况有所变化。参见图1、3所示，内、外层钢质塔筒2、3还可以设置为带剪力键6的钢质塔筒。所述的剪力键6可以选择如图3中(a) (b) (c)依次对应所示的焊珠、贴脚焊扁钢或贴脚焊圆钢等不同形式。此外，在内层钢质塔筒2的内壁上还可增设梯子和/或休息平台等附件。本实用新型的一种钢管混凝土风机塔筒，其内、外层钢质塔筒2、3和混凝土层4按照常规方式设计、建造即可。实施时，可以选择如下方式:将基础环I预埋在地面之下，材料运输到现场后，首先把内层钢质塔筒2通过螺栓5和法兰21连接到基础环I上，然后把外层钢质塔筒3通过法兰31和螺栓5连接到基础环I上，再在内、外层钢质塔筒2、3之间的空隙灌注混凝土层4即可。通过这种组合结构，利用混凝土和钢之间的化学吸附力、握裹力和摩阻力粘结在一起，使混凝土层与内、外层钢质塔筒形成一个整体，共同承担自结构上部传来的压力和弯矩，从而在保证塔筒结构的刚度和强度条件下减小塔筒的建造直径。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范 围内。
权利要求1.一种钢管混凝土风机塔筒，其特征在于:包括固定于风机基础环上的内、外两层钢质塔筒，所述两层钢质塔筒之间为灌注的混凝土层。
2.根据权利要求1所述的钢管混凝土风机塔筒，其特征在于:所述内、外两层钢质塔筒为同心结构。
3.根据权利要求1所述的钢管混凝土风机塔筒，其特征在于:所述内、外层钢质塔筒分别与基础环通过法兰固定连接。
4.根据权利要求1所述的钢管混凝土风机塔筒，其特征在于:所述外层钢质塔筒为锥形筒体。
5.根据权利要求1所述的钢管混凝土风机塔筒，其特征在于:所述内、外层钢质塔筒为两段以上，且相邻两段之间通过法兰固定连接。
6.根据权利要求5所述的钢管混凝土风机塔筒，其特征在于:所述外层钢质塔筒的最底段为锥形筒体。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的钢管混凝土风机塔筒，其特征在于:所述内、外层钢质塔筒均带剪力键。
8.根据权利要求7所述的钢管混凝土风机塔筒，其特征在于:所述剪力键的形式为焊珠、贴脚焊扁钢或贴脚焊圆钢的结构形式。
9.根据权利要求7所述的钢管混凝土风机塔筒，其特征在于:所述内层钢质塔筒的内壁上还安装有梯子和/或·休息平台。
专利摘要本实用新型公开了一种钢管混凝土风机塔筒，包括固定于风机基础环上的内、外两层钢质塔筒，所述两层钢质塔筒之间为灌注的混凝土层。内、外层钢质塔筒也可以设置为两段以上，且相邻两段之间通过法兰固定连接。本实用新型的一种钢管混凝土风机塔筒，通过采用双层钢质塔筒和混凝土层的组合结构，在保证塔筒的刚度和强度的同时，大大减小了塔筒的直径，利于运输和安装，且采用的混凝土材料取材方便、成本低廉，大大减少了建造塔筒的投资成本。
文档编号F03D11/00GK203098165SQ20132008611
公开日2013年7月31日 申请日期2013年2月26日 优先权日2013年2月26日
发明者吴永祥, 贾法勇, 李明辉, 王小虎, 苏国卿 申请人:国电联合动力技术有限公司