一种混合塔筒过渡转换装置、混合塔筒的制作方法

本实用涉及机械技术领域，具体涉及一种混合塔筒过渡转换装置、混合塔筒。

背景技术：

人类社会越来越依赖能源，而随着各种能源的日渐枯竭，可再生的新能源越来越受到关注。在新能源背景下，十九大提出要加快推进新能源发展，其中风力发电是新能源非常重要的一个组成部分。在风力发电机组的构成中，塔架是极为重要的，是发电机组的支撑体系。在我国，中南部低风速区是风力发电的重点发展区域，在低风速区需采用适用于低风速地区及丘陵、林区抗湍流、大切变地区的高塔架机组，利用地表大气表层风切变特性，采用高塔架设计以提高轮毂中心高度、从而提高机组的年平均风速，提升机组发电量。当提高塔架高度时，从成本和性能多方面考虑，混凝土和钢组成的混合塔筒更为有利。

在混合塔筒中普遍由混凝土塔段和钢塔段两部分组成。由于混凝土与钢为两种不同材料，为了保证混合塔筒良好的整体性，大力降低施工难度和构件制作难度，降低工程造价成本，因此现有技术中迫切需要一种可靠的混凝土与钢之间稳固连接的装置。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用实施例要解决的技术问题是提出一种能够确保将混凝土塔段和钢塔段稳固的连接在一起的新型混合塔筒过渡转换装置，以及应用该新型混合塔筒过渡转换装置的混合塔筒，至少部分的解决现有技术中存在的问题。

为了解决上述问题，本实用实施例提出了一种新型混合塔筒过渡转换装置，包括沿竖直方向延伸的钢壁主体，所述钢壁主体的顶部和底部分别设有沿水平方向延伸的顶部法兰盘和底部法兰盘，其中所述底部法兰盘上设有沿竖直方向延伸的通孔以通过预应力筋连接混凝土塔段，且所述顶部法兰盘上述设有沿竖直方向延伸的通孔以通过高强螺栓连接钢塔段。

其中，所述钢壁主体设有加强机构，所述加强机构为设置在所述钢壁主体上的肋板，或是设置在钢壁主体侧壁上的桁架。

同时，本实用新型实施例还提出了一种混合塔筒，包括：混合塔筒过渡转换装置、钢塔段、混凝土塔段；其中所述钢塔段、混合塔筒过渡转换装置、混凝土塔段从上至下依次连接在一起；

其中所述混合塔筒过渡转换装置包括沿竖直方向延伸的钢壁主体，所述钢壁主体的顶部和底部分别设有沿水平方向延伸的顶部法兰盘和底部法兰盘，其中所述底部法兰盘上设有沿竖直方向延伸的通孔以通过预应力筋连接混凝土塔段，且所述顶部法兰盘上述设有沿竖直方向延伸的通孔以通过高强螺栓连接钢塔段；

其中所述钢塔段包括底部的沿水平方向延伸的钢塔段法兰盘，所述钢塔段法兰盘的形状与所述钢壁主体的顶部法兰盘的形状相适配以承载所述钢塔段法兰盘，且所述钢塔段法兰盘上设有与所述钢壁主体的顶部法兰盘相适配的通孔以通过高强螺栓将所述钢塔段法兰盘和顶部法兰盘固定在一起；

其中所述混凝土塔段的顶部具有连接加强装置(钢垫板)以承载所述钢壁主体底部的底部法兰盘，其中所述混凝土塔段内设有贯穿所述混凝土塔段并从所述混凝土塔段顶部伸出的预应力筋，以在所述混合塔筒过渡转换装置承载在所述混凝土塔段顶部时使所述预应力筋穿过所述混合塔筒过渡转换装置的底部法兰盘的通孔以将所述混合塔筒过渡转换装置与混凝土塔段固定。

其中，还包括设置在所述底部法兰盘与底部的混凝土塔段之间设有钢垫板，所述钢垫板上设有通孔，所述钢垫板的通孔与所述底部法兰盘的通孔的形状和位置相适配以在所述混合塔筒过渡转换装置装配在混凝土塔段上时使所述预应力筋穿过所述钢垫板的通孔和底部法兰盘的通孔。

其中，所述钢壁主体设有加强机构，所述加强机构为设置在所述钢壁主体上的肋板，或是设置在钢壁主体侧壁上的桁架。

其中，所述预应力筋的锚固端，一端设置在基础空腔内，另一端穿过所述混合塔筒过渡转换装置的底部法兰盘的通孔后固定在所述底部法兰盘的顶面上。

本实用的上述技术方案的有益效果如下：上述技术方案提出了一种混合塔筒过渡转换装置，提出了一种过渡转换装置作为混凝土塔段与钢制塔段的连接过渡；应用该技术方案的混合塔筒包括混凝土塔段、过渡转换装置、钢塔段三部分，从整体概念提出了一种创新的混合塔筒。上述技术方案具有以下优点：

1、钢壁主体3可以通过设置肋板、采用桁架形式、改变壁厚等力学上受力方式实现混凝土结构到钢结构的刚度渐变过渡，避免了混凝土结构和钢结构的刚度突变。从受力性能角度分析，采用过渡转换装置可以实现不同结构之间的刚度渐变过渡，能更好地保证混合塔筒受力上的整体性和稳定性。

2、此装置高度较低，利于预制，不改变混凝土塔段和钢塔段的预制工艺；不增加钢塔段的预制难度，在模数化方面，钢塔段可采用普通模数，预制工艺简单且可节约成本。在塔架高度改变的情况下，不必要改变钢塔段底节的高度，在增加或减少混凝土塔段后，通过微调过渡转换装置的高度以达到塔架总高度，可大力节约模具生产和构件制作成本。

3、该转换装置高度一般在2m左右，可兼作塔筒内作业人员的安全防护装置，可以节约安全防护装置的费用，又可提高塔内作业人员的安全性系数。与20米左右的普通钢塔段相比，高度低也保证了良好的施工光线，降低塔内照明消耗，利于施工作业，提高施工效率。

4、普通混合塔筒在穿设预应力筋时是在混凝土塔段吊装完成后进行的，此时不进行张拉，将钢塔段的底节安装完成后才能进行张拉。因为安装钢塔段底节时涉及到预应力筋对孔的工艺，一般钢塔段最短也在十几米左右，这就导致对孔的施工难度大，吊装难度大，从而会延长吊装时间。吊装普通钢塔段需要大吨位吊车，机械使用费高；而吊装此过渡转换装置时小吨位吊车即可，机械使用费低，可大力节约机械使用费成本。当采用过渡转换装置时，可以在混凝土塔段吊装完成时先吊装过渡转换装置，此时尚未穿设预应力束，对孔工艺简单。吊装完过渡转换装置后，进行预应力筋穿设，穿束完成后即可进行张拉，大大节约了预应力施工工期。张拉完成后进行钢塔段的吊装，不涉及到预应力筋的复杂对孔，吊装难度和施工难度大大降低。

从张拉工艺角度分析，普通混合塔筒的预应力筋穿束和张拉是分开进行的，不是紧邻顺序工序；在预应力筋穿束完成后吊装钢塔段最底节，预应力工人只需进行对孔工作，但工期上可能会是一天甚至更长时间，当对孔完成后预应力工人才能进行张拉工作，这种施工方法在工期和人工成本上来说会有一定程度的浪费。本专利研究的混合塔筒优势在于高度低的过渡转换装置，预应力筋穿束和张拉是紧邻顺序工序；在吊装完混凝土塔段和过渡转换装置后才进行预应力筋的穿束和张拉工作，省去了普通混合塔筒中的预应力筋复杂对孔工序，预应力工人在穿束完成后紧接着进行张拉工作，可以大力缩短工期同时节省人工成本。

附图说明

图1为本实用实施例的侧视结构示意图。

具体实施方式

为使本实用要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

具体的，如附图1所示的，本实用实施例提出的一种新型混合塔筒过渡转换装置20，用于连接顶部的钢塔段30和底部的混凝土塔段10；其中所述混合塔筒过渡转换装置20包括沿竖直方向延伸的钢壁主体3，所述钢壁主体3的顶部和底部分别设有沿水平方向延伸的顶部法兰盘2和底部法兰盘1，其中所述底部法兰盘1上设有沿竖直方向延伸的通孔以通过预应力筋5连接混凝土塔段10，且所述顶部法兰盘2上述设有沿竖直方向延伸的通孔以通过高强螺栓7连接钢塔段30。

进一步的，为了提高混合塔筒过渡转换装置20的钢壁主体3与底部法兰盘1的传力性能，且实现混凝土结构到钢结构的刚度渐变过渡以改善混合塔筒的动力性能，可以通过设置肋板、采用桁架形式、改变壁厚等加强机构实现，2m左右的转换装置更有利于加强机构的生产制作。

如图1所示的，混合塔筒过渡转换装置20的主材料为钢材，一般设置为两米左右的较低高度。混合塔筒过渡转换装置20包括顶部法兰盘2、底部法兰盘1、钢壁主体3。其中底部法兰盘1与混凝土塔段10连接，连接方式为预应力预压手段；此处预应力筋5张拉端位于底部法兰盘1的顶面，固定端位于基础空腔内。预应力筋主要起到两个作用：一是将各节混凝土塔段和基础连接为整体，二是将混合塔筒过渡转换装置20与混凝土塔段 10连接为整体。为了减少混凝土塔段最顶面的压应力，提高混凝土塔段的受压承载力，可在底部法兰盘1与混凝土塔段10之间设置钢垫板4。混合塔筒过渡转换装置20顶部法兰盘2与钢塔段30连接，连接方式为通过高强螺栓7将顶部法兰盘2和钢塔段法兰盘6进行连接。此处的连接原理与钢塔段各塔节之间的连接原理相同。

同时，如图1所示的，本实用实施例还提出了一种混合塔筒，包括：混合塔筒过渡转换装置20、钢塔段30、混凝土塔段10；其中所述钢塔段30、混合塔筒过渡转换装置20、混凝土塔段10从上至下依次连接在一起；

其中所述混合塔筒过渡转换装置20包括沿竖直方向延伸的钢壁主体3，所述钢壁主体 3的顶部和底部分别设有沿水平方向延伸的顶部法兰盘2和底部法兰盘1，其中所述底部法兰盘1上设有沿竖直方向延伸的通孔以通过预应力筋5连接混凝土塔段10，且所述顶部法兰盘2上述设有沿竖直方向延伸的通孔以通过高强螺栓7连接钢塔段30；

其中所述钢塔段30包括底部的沿水平方向延伸的钢塔段法兰盘6，所述钢塔段法兰盘 6的形状与所述钢壁主体3的顶部法兰盘2的形状相适配以承载所述钢塔段法兰盘6，且所述钢塔段法兰盘6上设有与所述钢壁主体3的顶部法兰盘2相适配的通孔以通过高强螺栓7将所述钢塔段法兰盘6和顶部法兰盘2固定在一起；

其中所述混凝土塔段10的顶部具有连接平台以承载所述钢壁主体3底部的底部法兰盘1，其中所述混凝土塔段10内设有贯穿所述混凝土塔段10并从所述混凝土塔段10顶部伸出的预应力筋5，以在所述混合塔筒过渡转换装置20承载在所述混凝土塔段10顶部时使所述预应力筋5穿过所述混合塔筒过渡转换装置20的底部法兰盘1的通孔以将所述混合塔筒过渡转换装置20与混凝土塔段10固定。所述预应力筋5的固定端预埋在基础空腔内，且所述预应力筋5的张拉端穿过所述混合塔筒过渡转换装置20的底部法兰盘1的通孔后固定在所述底部法兰盘1的顶面上。

上述技术方案提出的一种混合塔筒过渡转换装置能够作为混凝土塔段与钢制塔段的连接过渡，降低了为传力合理、刚度渐变过渡设置加强装置的生产制作难度，且简化了混合塔筒的施工装配流程，综合考虑可节约成本，缩短工期。应用该技术方案的混合塔筒包括混凝土塔段、过渡转换装置、钢塔段三部分，从整体概念提出了一种创新的混合塔筒。

以上所述是本实用的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用的保护范围。