一种预制式多边形预应力钢混塔筒及其筒节的制造模具的制作方法

文档序号:20270201发布日期:2020-04-03 18:55阅读:132来源:国知局
一种预制式多边形预应力钢混塔筒及其筒节的制造模具的制作方法

本发明属于风力发电塔筒技术领域,具体涉及一种预制式多边形预应力钢混塔筒及其筒节的制造模具。



背景技术:

我国拥有丰富的风力资源,风力发电已在全国发电量中占有举足轻重的地位,是绿色可持续发展的重要措施。近几年我国风电行业高速发展,塔筒高度也越来越高,由以前的90m发展到现在的140m以上,提高风力发电机组的高度,风力发电量也会跟着相应提高。而塔筒高度超过90m时,传统的纯钢制塔筒已不能满足要求(高度过高,钢制塔筒的固有频率会降低,会出现随叶轮旋转发生共振),但混塔(上部钢制塔筒,下部混凝土塔筒)因其拥有较高的固有频率,因此能满足安全要求。

但钢混塔筒结构中的混凝土塔筒高度较高、直径较大,直接生产制造过程复杂,并且运输过程中难度很大,现场安装也极其困难,且成本很高。并且圆形的混凝土塔筒在安装内附件时不好定位,并且在分段预制时不能将每节混凝土塔筒继续分段。传统的混凝土塔筒生产预制中每段塔筒都需要定制一个模具,造成资源浪费,成本较高。



技术实现要素:

为了解决上述技术问题,本发明提供一种生产过程简单,降低制造成本,运输、安装快速简便,安全系数高的预制式多边形预应力钢混塔筒及其筒节的制造模具,它使得风力发电机组在指定高度上安全可靠运行。

本发明采用的技术方案是:包括混凝土基础、多边形混凝土塔筒及预应力钢绞线,其特征在于:混凝土基础包括桩基及支撑平台;支撑平台上表面内设有凹槽,多边形混凝土塔筒(2)底端置于凹槽内,支撑平台(12)上设有多个钢绞线穿筋孔。

上述的预制式多边形预应力钢混塔筒中,混凝土基础内等距设有多根钢筋;混凝土基础凹槽与多边形混凝土筒体之间的灌浆料层厚度不小于20mm,使风力发电机组能均匀分布在混凝土基础上。

上述的预制式多边形预应力钢混塔筒中,预制式多边形混凝土塔筒的边数为偶数,预制式多边形混凝土塔筒由多个混凝土筒体段同轴连接而成,相邻的两段混凝土筒体之间采用灌浆料凝结的方式连接紧固;底段混凝土筒体段底面上设有多边形凹槽,每段混凝土筒体段的顶面上分别设有多边形凹槽,多边形凹槽形状与预制式多边形混凝土塔筒形状一致;各段混凝土筒体段的顶面和与其上端连接的混凝土筒体段的底面的尺寸相同。

上述的预制式多边形预应力钢混塔筒中,每个混凝土筒体段包括两个筒节、多组预埋螺栓结构和多组预埋螺母结构,两个筒节大小等同;筒节的两侧分别设有多组预埋螺栓结构与多组预埋螺母结构,预埋螺栓结构的数量和预埋螺母结构的数量一致,预埋螺栓结构的预埋位置与预埋螺母结构的预埋位置一一对应;一筒节的预埋螺栓结构与另一筒节的预埋螺母结构位于同一侧;两个筒节通过预埋螺栓结构与预埋螺母结构连接成筒状结构;两筒节的两接触面处采用灌浆料凝结紧固。

上述的预制式多边形预应力钢混塔筒中,筒节预埋螺栓结构的一侧设有凹槽;预埋螺栓结构由螺栓和螺栓钢筋组焊接构成,螺栓长出筒节的拼合面;预埋螺母结构由螺母框、螺母钢筋组焊接构成;螺母框为方形筒状结构,其开口在筒节侧壁上,螺母框设有供螺栓穿过的螺栓孔;螺栓由螺栓孔伸入螺母框,通过螺母连接,螺母位于螺母框内。

上述的预制式多边形预应力钢混塔筒中,相邻两段混凝土筒体段的预埋螺栓结构与预埋螺母结构连接位置相互错开60°-120°。

一种预制式多边形预应力钢混塔筒的混凝土筒体段的制造模具,包括多个侧模板与多个转角模板;转角模板的转角角度与多边形混凝土塔筒的多边形内角一致;转角模板的数量为多边形混凝土塔筒的角数的一半;多个转角模板分别置于待制筒节的转角处,相邻的两个转角模板的相对的侧壁位于同一平面内,且两个转角模板的相对的侧壁之间间隙内嵌装若干侧模板,多个转角模板与多个侧模板构成筒节形状。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

1)本发明的预制式多边形预应力钢混塔筒,其混凝土基础与预制式多边形混凝土塔筒内设有钢筋,增强了整体强度;

2)本发明的预制式多边形混凝土塔筒与混凝土基础采用高强度灌浆料凝结紧固,预制式多边形混凝土塔筒由多个混凝土筒体段采用高强度灌浆料凝结紧固,每个混凝土筒体段由两筒节采用多组预埋螺栓结构和多组预埋螺母结构紧固,并在接触面中高强度灌浆料凝结紧固,混凝土基础与底段形混凝土筒体段的连接处都设有凹槽,每个混凝土筒体段的顶面都设有凹槽,增大了高强度灌浆料的接触面,提高了安全系数;

3)本发明的预应力钢绞线在混凝土基础内和钢混过渡段的上表面张拉后锚固,使钢绞线处于张紧状态,为混凝土塔筒提供防风减震,提高了安全系数。

4)本发明使混凝土塔筒受力简单、均匀,生产、运输、安装过程更为简便,且安全性更高、成本更低。

5)本发明的筒节的制造模具,通过增减侧模板数量,就可以制造不同的混凝土筒体段的筒节的生产制造,实现了资源的最大化利用,极大降低了成本。

附图说明

图1为预制式八边形预应力钢混塔筒的结构示意图。

图2为本发明的混凝土基础结构示意图。

图3为本发明的混凝土基础的仰视图。

图4为预制式八边形混凝土塔筒结构示意图。

图5为预制式八边形混凝土塔筒的仰视图。

图6为混凝土基础与预应力钢绞线安装示意图。

图7为混凝土基础与预应力钢绞线的安装仰视图。

图8为混凝土基础与预制式八边形混凝土塔筒的安装示意图。

图9为混凝土筒体段结构示意图。

图10为筒节的结构示意图。

图11为预埋螺栓结构的结构示意图。

图12为预埋螺母结构的结构示意图。

图13为预埋螺栓结构与预埋螺母结构的安装示意图。

图14为用于生产八边形混凝土筒体段的制造模具的结构示意图。

图15为一个八边形混凝土筒体段的筒节的制造模具的示意图。

图16为另一个八边形混凝土筒体段的筒节的造模具示意图。

图17为筒节的制造模具(八边形)的转角模板结构示意图。

图18为筒节的制造模具(八边形)的侧模板的结构示意图。

图19为用于生产六边形混凝土筒体段的制造模具的结构示意图。

图20为一个六边形混凝土筒体段的筒节的制造模具的示意图。

图21为另一个六边形混凝土筒体段的筒节的制造模具的示意图。

图22为筒节的制造模具(六边形)的转角模板结构示意图。

图23为筒节的制造模具(六边形)的侧模板结果示意图。

图中:1—混凝土基础,2—预制式八边形混凝土塔筒,3—预应力钢绞线,11—桩基,12—支撑平台,121—钢绞线穿筋孔,21—底段混凝土筒体段,22—二段混凝土筒体段,23—三段混凝土筒体段,211—筒节,212—筒节,213—预埋螺栓结构,214—预埋螺母结构,2131—螺栓,2132—螺栓钢筋组,2141—螺母组,2142—螺母钢筋组,100—侧模板,200—转角模板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1至图13所示,本实施例公开了一种八边形预应力钢混塔筒,包括混凝土基础1、八边形混凝土筒体2、预应力钢绞线3。如图2所示,所述的混凝土基础1包括桩基11和支撑平台12,混凝土基础1内等距设有多根钢筋,增强了整体强度。所述的桩基11为圆环形,预埋在地下。所述支撑平台12位于桩基11上,外壁为圆形,上表面内设有凹槽,凹槽的形状和八边形混凝土塔筒的形状一致,凹槽的宽度略宽于八边形混凝土筒体2底端的壁厚。如图8所示,所述的八边形混凝土筒体2底端置于凹槽内,混凝土基础1与八边形混凝土筒体2采用高强度灌浆料凝结紧固的方法连接,八边形混凝土筒体2紧固在混凝土基础1的八边形凹槽内,高强度灌浆料层厚度为20mm以上,使风力发电机组能均匀分布在混凝土基础上,降低了成本。八边形混凝土筒体2顶部设有用于连接钢塔筒的钢混过渡段。

如图3和图7所示,所述的支撑平台12设有16个钢绞线穿筋孔121,钢绞线穿筋孔121的数量和钢绞线3的数量一致,钢混过渡段上设有和钢绞线3的数量一致的穿筋孔。钢绞线下端锚固在穿筋孔121的底面,钢绞线3上端锚固在钢混过渡段上的穿筋孔的顶面,使钢绞线处于张紧状态,为混凝土塔筒提供防风减震,提高了安全系数。其中,钢绞线3可以张拉锚固在八边形混凝土筒体2内,也可以张拉锚固在八边形混凝土筒体2外。

如图4、图5所示,所述的八边形混凝土筒体2包括由多个混凝土筒体段同轴连接而成,相邻的两混凝土筒体段之间采用高强度灌浆料凝结紧固。底段混凝土筒体段21底面上设有八边形凹槽,每个混凝土筒体段的顶面分别设有八边形凹槽,增大了高强度灌浆料料的受力面积,降低了成本且提高了安全系数。如图5所示,所述的混凝土筒体段上端面的尺寸和与其上端面连接的混凝土筒体上端面的尺寸相同。八边形混凝土塔筒的形状也可以为六边形、四边形等偶数多边形形状。

如图9和图10所示,所述的每个混凝土筒体段都和底段混凝土筒体段21的结构相同,包括筒节211、筒节212、预埋螺栓结构213、预埋螺母结构214,筒体211与筒体212大小等同;筒体211与筒体212的两侧分别设有3组预埋螺栓结构与3组预埋螺母结构,预埋螺栓结构的数量和预埋螺母结构的数量一致,预埋螺栓结构213和预埋螺母结构214的预埋位置一一对应,筒节211与筒节212通过3组预埋螺栓结构213和预埋螺母结构214连接成筒状结构,筒节211与筒节212的两接触面处采用高强度灌浆料凝结紧固,提高了安全系数。安装预埋螺栓结构的筒体一侧设有凹槽,凹槽增大了高强度灌浆料料的接触面积。

如图11、图12和图13所示,所述的预埋螺栓结构213由螺栓2131、螺栓钢筋组2132焊接构成,螺栓钢筋组2132包括四根钢筋,螺栓2131焊接在钢筋的端部,四根钢筋沿圆周方向均匀布置,螺栓2131、螺栓钢筋组2132预埋在混凝土筒体段内,增大了与混凝土筒体段的接触强度。螺栓2131长出筒节的拼合面。螺栓钢筋组2132分别焊有4根钢筋,增大了与混凝土筒体的接触强度;预埋螺母结构214由螺母框2141、螺母钢筋组2142焊接构成,螺母钢筋组2142包括4根钢筋,螺母框2141焊接在钢筋的一端,螺母钢筋组2142和螺母框2141预埋在混凝土筒体段内,增大了与混凝土筒体段的接触强度。螺母框为方形筒状结构,其开口在筒节侧壁上,螺母框2141设有供螺栓穿过的螺栓孔;螺栓2131由螺栓孔伸入螺母框2141内,通过螺母连接,螺母位于螺母框2141内。

相邻的两混凝土筒体段的预埋螺栓结构213与预埋螺母结构214的连接位置相互错开90°,使得整个混凝土塔筒受力更加均匀,安全系数更高。

如图14至图18所示,本发明的预制八边形预应力钢混塔筒的筒节的制造模具,包括侧模板100与转角模板200。转角模板200的转角角度与八边形混凝土塔筒的多边形内角一致;转角模板200的数量为四个,为八边形混凝土塔筒的角数的一半。四个转角模板200分别置于待制筒节的转角处,相邻的两个转角模板200的相对的侧壁位于同一平面内,且两个转角模板200的相对的侧壁之间间隙内嵌装若干侧模板100,多个转角模板200与多个侧模板100构成筒节形状。筒节的制造模具用于筒节筑造时型腔的生成。

如图15所示,该筒节的制造模具包括32个侧模板100和4个转角模板200,4个转角模板200分别置于待制筒节的转角处。相邻的两个转角模板200的相对的侧壁位于同一平面内,且两个转角模板200的相对的侧壁之间间隙内嵌装8个侧模板100。两端的转角模板200平行的侧壁平面内分别设有4个侧模板100,构成一个筒节形状。

如图16所示,该筒节的制造模具拥有16个侧模板100和4个转角模板200,4个转角模板200分别置于待制筒节的转角处。相邻的两个转角模板200的相对的侧壁位于同一平面内,且两个转角模板200的相对的侧壁之间间隙内嵌装4个侧模板100。两端的转角模板200平行的侧壁平面内分别设有2个侧模板100,构成一个筒节形状。两个筒节的制造模具的不同仅仅是侧模板100数量的不同,通过增减侧模板100数量,即可制造不同位置的混凝土筒体段的筒节。

如图17所示,所述的转角模板200的转角角度和八边形的内角一致,为135°;所述每段八边形混凝土筒体只需加减侧模版100的数量形成新的模具完成生产预制,实现了资源的最大化利用,极大降低了成本。

图19至图23所示是本发明的筒节的制造模具的另一个实施例,其用于六边形混凝土塔筒,该模具包括多个侧模板100与多个转角模板200。

如图20所示,该筒节的制造模具包括24个侧模板100和3个转角模板200(转角模板200的数量是六边形混凝土塔筒转角数的一半),3个转角模板200分别置于待制筒节的转角处。相邻的两个转角模板200的相对的侧壁位于同一平面内,且两个转角模板200的相对的侧壁之间间隙内嵌装8个侧模板100。两端的转角模板200平行的侧壁平面内分别设有4个侧模板100,构成一个筒节形状。

如图21所示,该筒节的制造模具包括12个侧模板100和3个转角模板200,3个转角模板200分别置于待制筒节的转角处。相邻的两个转角模板200的相对的侧壁位于同一平面内,且两个转角模板200的相对的侧壁之间间隙内嵌装4个侧模板100。两端的转角模板200平行的侧壁平面内分别设有2个侧模板100,构成一个筒节形状。两个筒节的制造模具的不同仅仅是侧模板100数量的不同,通过增减侧模板100数量,即可制造不同位置的混凝土筒体段的筒节。如图22所示,所述的转角模板200的转角角度和八边形的内角一致,为120°。

所述每个混凝土筒体段只需加减侧模版100的数量形成新的模具完成生产预制,实现了资源的最大化利用,极大降低了成本。

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