专利名称：钢-复合材料风机塔筒的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种用于近海及海上大型风场风力发电支承结构一钢-复合材料风机塔筒，属于风力发电技术领域。
背景技术：
目前，风力发电支承结构的主要形式为锥筒型钢管塔，一般由若干段20-30m的塔筒通过法兰连接而成，塔筒从底至上直径逐渐减小。然而，随着风电机组的大型化发展趋势，塔筒的高度尺寸随之增大，超过了我国高速公路的一般限高4. 5m。同时风力发电正逐步从陆地向近海、海上发展，传统的钢塔筒将面临严重的腐蚀性问题。这些防腐、加工及运输安装方面的一系列问题对风力发电的发展造成影响，成为风力发电发展中的一个瓶颈，亟待解决。钢-复合材料风机塔筒是一种新型的结构，该结构由钢内筒及复合材料外筒组合而成。复合材料外筒的纤维方向可根据结构需要进行设计，纤维可沿环向、纵向等多个方向进行布置，形成多层纤维；钢内筒同时具有水平及垂直方向的刚度与强度。钢内筒和复合材料外筒协同工作，充分发挥各自的优势，具有较好的防腐能力及力学性能。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对传统风机钢塔筒面临的防腐、加工及运输安装面临的诸多问题，提出一种新型的风机塔筒一一钢-复合材料风机塔筒。本实用新型的技术解决方案是一种钢-复合材料风机塔筒，包括多个锥形钢管节段连接而成的钢内管和由多个玻璃纤维复合材料管节段构成的复合材料外管；在每个钢内管的表面粘贴具有防腐性质的E-玻璃纤维布，形成钢-复合材料组合节段；该钢-复合材料组合节段沿圆周方向分为两片；沿每片的纵向设置纵向加劲肋；每两片钢-复合材料组合节段之间采用高强螺栓连接而成，最终形成钢-复合材料塔筒段；各钢-复合材料塔筒段之间采用法兰连接形成用于现场安装的钢-复合材料塔筒。所述的钢-复合材料风机塔筒，所述E-玻璃纤维布通过防腐型的环氧树脂粘附于钢内管外表面，所述E-玻璃纤维布按四轴向准正交分两层铺设于每片钢板外表面。本实用新型的优点(1)较传统钢风机塔筒，钢-复合材料风机塔筒可以有效抵御风沙、风浪侵袭，耐疲劳、耐腐蚀，能够保证塔筒的寿命。同时，无需进行大面积的金属防锈防腐处理，因此维护费用低，结构全寿命过程费用相比传统钢塔筒较低，降低了制造成本;
(2)采用将塔筒段分片，方便工厂堆放，同时解决了塔筒运输过程中过桥高度的限制问题，在工厂标准化制作完成后，现场吊装，组装也较为方便；(3)由于复合材料外筒具有轻质高强的优点，钢-复合材料风机塔筒较纯钢塔筒强度要高。
[0009]图1是本法明钢-复合材料风机塔筒的横截面图；图2是本实用新型钢-复合材料风机塔筒段分片的结构示意图；图3是本实用新型钢-复合材料风机塔筒段分片连接的结构示意图(纵剖面)；图4是本实用新型钢-复合材料风机塔筒分片加劲肋结构示意图；图5是本实用新型钢-复合材料风机塔筒段连接结构示意图；图6是本实用新型钢-复合材料风机塔筒段外筒玻璃纤维布铺层示意图。I钢内管，2外复合材料筒，3加劲肋，4、5、7螺栓孔，6法兰，8E-玻璃纤维布。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本实用新型进行详细说明。请参考图1，图1为本实用新型钢-复合材料风机塔筒的横截面示意图。如图1所示，本实用新型提供的钢-复合材料风机塔筒包括多个锥形钢管节段连接构成的钢内管1、多个复合材料管节段构成的外复合材料筒。锥形钢管节段及复合材料管节段均可在工厂预制而成。本实用新型所述的钢内管由两曲面钢片通过加劲肋3连接而成，两加劲肋3用穿过螺栓孔4的高强螺栓栓接而成，从而最终形成钢内管I。本实用新型所述的外复合材料筒2由两层E-玻璃纤维布(GFRP)8四轴向准正交[0/45/90/-45/0/45/90/-45，即 E-玻璃纤维布分别以 0°、45。、90。、-45。方向铺设]铺设，并采用环氧树脂固化后与钢内管I粘结，从而形成钢-复合材料风机塔筒段，如图2所
/Jn ο本实用新型所述的钢内管I的相邻节段之间通过连接法兰6进行连接。钢法兰由穿过螺栓孔的高强螺栓7栓接在一起。本实用新型采用复合材料外管和钢内管分节段制作方法，无需运输长管和大直径管，只需通过各构件之间的组装形成钢-复合材料风机塔筒。本实用新型中钢管连接件设置在钢管的外表面，避免了在组合管塔内部进行现场作业的困难。复合材料外管直接粘结于钢内管的外表面，形成钢-复合材料风机塔筒。应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
权利要求1.一种钢-复合材料风机塔筒，其特征在于，包括多个锥形钢管节段连接而成的钢内管和由多个玻璃纤维复合材料管节段构成的复合材料外管；每个钢内管的表面粘贴E-玻璃纤维布，形成钢-复合材料组合节段；该钢-复合材料组合节段沿圆周方向分为两片；沿每片的纵向设置纵向加劲肋；每两片钢-复合材料组合节段之间采用高强螺栓连接形成钢-复合材料塔筒段；各钢-复合材料塔筒段之间采用法兰连接。
2.根据权利要求1所述的钢-复合材料风机塔筒，其特征在于，所述E-玻璃纤维布粘附于钢内管外表面，所述E-玻璃纤维布按四轴向准正交分两层铺设于每片钢板外表面。
专利摘要本实用新型公开了一种钢-复合材料风机塔筒，包括多个锥形钢管节段连接而成的钢内管和由多个玻璃纤维复合材料管节段构成的复合材料外管；在每个钢内管的表面粘贴具有防腐性质的E-玻璃纤维布，形成钢-复合材料组合节段；该钢-复合材料组合节段沿圆周方向分为两片；沿每片的纵向设置纵向加劲肋；每两片钢-复合材料组合节段之间采用高强螺栓连接而成，最终形成钢-复合材料塔筒段；各钢-复合材料塔筒段之间采用法兰连接。本实用新型较传统钢风机塔筒，钢-复合材料风机塔筒可以有效抵御风沙、风浪侵袭，耐疲劳、耐腐蚀，能够保证塔筒的寿命。
文档编号F03D11/00GK202832986SQ20122042495
公开日2013年3月27日 申请日期2012年8月23日 优先权日2012年8月23日
发明者董军, 张立伟, 杨飞, 王忠泽 申请人:南京工业大学