过渡连接件及风电塔架的制作方法

本发明涉及风电塔架技术领域，特别涉及一种过渡连接件、风电塔架。

背景技术：

对于风力发电机组塔架，当轮毂中心超过某一高度时，混凝土塔架比钢制塔架更具有优势。而追求高塔架是目前风电行业的发展趋势，更高的轮毂中心意味着更高的发电量收益。

由于在高塔架方面的成本优势，目前在全球范围内，混凝土塔架得到了广泛应用。混凝土塔架通常采用分段预制的施工工艺，目前大多数混凝土塔架为全锥外型，全锥外型的塔筒段对模具要求较高，模具加工成本高，塔筒段铸造较困难，由于各段塔筒段尺寸均不相同，需要为每个塔筒段设置模具，模具成本高，互换性差，制造成本高。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：为解决全锥形混凝土塔架的塔筒段铸造困难、模具成本高的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种过渡连接件，包括圆台状的筒体，所述筒体由多个绕所述筒体的轴线分布的、高度相同的锥形弧板拼接而成，相邻所述锥形弧板可拆卸连接；所述锥形弧板的上下端均设有具有连接孔的弧形法兰段。

其中，在所述锥形弧板的左右两侧均设有连接板，所述连接板上设有连接孔，相邻所述锥形弧板的连接板相互紧贴并通过穿设在所述连接孔内的螺栓相互连接。

其中，所述连接板的两端分别与所述锥形弧板上下两端处的两个所述弧形法兰段连接。

其中，所述连接板沿所述筒体的母线方向延伸。

其中，所述连接板、弧形法兰段均连接在所述锥形弧板的内侧。

其中，所述锥形弧板、弧形法兰段、连接板之间均通过焊接连接或一体铸造而成。

其中，所述筒体由金属制成。

本发明还公布了一种风电塔架，包括基础和多个直筒段，所述基础与所述直筒段之间、和/或相邻两个外径不同的所述直筒段之间通过如上所述的过渡连接件连接。

其中，多个所述直筒段中，包括由混凝土制成的混凝土直筒段、以及由金属制成的金属直筒段；所述混凝土直筒段内设有沿其长度方向延伸的纵向通道；所金属直筒段的两端均为法兰面。

其中，所述基础与所述混凝土直筒段连接，所述基础内固定连接有预应力索，所述预应力索穿过所述纵向通道后在所述混凝土直筒段与所述过渡连接件或下一所述直筒段的连接处进行紧固。

(三)有益效果

上述技术方案具有如下优点：本发明提供的一种过渡连接件，其圆台状的筒体由多个绕所述筒体的轴线分布的、高度相同的锥形弧板可拆卸拼接而成，锥形弧板的上下端均设有具有连接孔的弧形法兰段以便在拼接后形成完整的法兰；筒体的上下端外径不同，可以实现对外径不同的塔筒段的过渡连接，塔架搭建可以用大量直筒状的塔筒段代替锥形塔筒段，大大降低塔筒段铸造难度和模具成本；本发明提供的风电塔架，其基础与直筒段之间、和/或相邻两个外径不同的直筒段之间通过前述过渡连接件连接，由于过渡连接件的存在，可以用大量直筒状的塔筒段代替锥形塔筒段搭建风电塔架，直筒段结构简单，铸造工艺要求低，降低了塔筒段的铸造难度；直筒段对模具的要求较低，模具制造成本低；外径相同的直筒段可用一套模具批量铸造，大大缩减了模具数量，进一步降低了模具成本。

附图说明

图1是本发明所述过渡连接件的结构示意图；

图2是本发明所述锥形弧板的结构示意图；

图3是本发明所述过渡连接件与直筒段的连接状态半剖示意图；

图4是图3中A处的局部放大示意图；

图5是图3中B处的局部放大示意图；

图6是本发明所述直筒段与基础的连接示意图；

图7是本发明所述风电塔架的结构示意图。

其中，1、基础；21、混凝土直筒段；22、金属直筒段；3、过渡连接件；31、锥形弧板；311、弧形法兰段；312、连接孔；313、连接板；314、连接孔；4、预应力索；5、螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”的范围包括本数，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：

如图1和图2所示，本实施例提供了一种过渡连接件3，包括圆台状的筒体，所述筒体由多个绕所述筒体的轴线分布的、高度相同的锥形弧板31拼接而成，相邻所述锥形弧板31可拆卸连接；所述锥形弧板31的上下端均设有具有连接孔312的弧形法兰段311。筒体由多个高度相同的锥形弧板31拼接而成，拼接后形成顶面与底面相互平行的圆台状的筒体，弧形法兰段311在筒体的上下端分别拼接成完整的闭环法兰；本实施例所述圆台状的筒体，上下端外径不同，可以实现对外径不同的塔筒段的过渡连接，塔架搭建可以用大量直筒状的塔筒段代替锥形塔筒段，大大降低塔筒段铸造难度和模具成本；筒体由多个锥形弧板31可拆卸拼接而成，锥形弧板31单独加工，工艺简单；若同一筒体的所有锥形弧板31尺寸相同，则可利用一套设备进行大批量生产，大大降低了过渡连接件3的加工难度和制造费用；筒体由多个锥形弧板31可拆卸拼接而成，锥形弧板31体积小，运输方便。

优选的，所述筒体由金属制成。由于过渡连接件3只是用来在外径不同的塔筒段之间形成过渡，因此使用数量不会太多，所以可以用金属制造，金属制造强度高，由于其数量有限，制造成本也不会增加太多。

具体的，如图2所示，在所述锥形弧板31的左右两侧均设有连接板313，所述连接板313上设有连接孔314，相邻所述锥形弧板31的连接板313相互紧贴并通过穿设在所述连接孔314内的螺栓相互连接。即相邻锥形弧板31之间是通过设置在其左右两侧的连接板313实现的，连接板313也可以增强锥形弧板31的强度，保证安全。

进一步的，所述连接板313的两端分别与该锥形弧板31上下两端处的两个所述弧形法兰段311连接。相邻锥形弧板31的连接板313相互紧贴后，不仅可以实现连接，同时两端与两个弧形法兰段311连接，连接板313亦可作为锥形弧板31的加强筋，增强了整个过渡连接件3的强度。

具体的，所述连接板313沿所述筒体的母线方向延伸。弧形法兰段311与连接板313相互垂直，连接板313可以承受很大一部分压力，进一步增强了锥形弧板31和过渡连接件3的强度。

优选的，所述连接板313、弧形法兰段311均连接在所述锥形弧板31的内侧。连接板313、弧形法兰段311均连接在内侧，锥形弧板31外表面较平滑，可以减小整个过渡连接件3的风阻，有助于增强塔架的抗风能力。

优选的，所述锥形弧板31、弧形法兰段311、连接板313之间均通过焊接连接或一体铸造而成。焊接连接强度高、密封性好。其实，如果工艺允许，也可以将整个锥形弧板31利用铸造工艺进行一体成型，以简化工序。

实施例二：

如图3至图7所示，本发明还公布了一种风电塔架，包括基础1和多个直筒段，所述基础1与直筒段之间、和/或相邻两个外径不同的所述直筒段之间通过如实施例一所述的过渡连接件3连接。基础1一般直接与直筒段连接，但也不排除一些特殊情况下需要用过渡连接件3进行过渡连接；直筒段直接与外径相同的直筒段连接，外径不同时利用相匹配的过渡连接件3进行过渡连接；由于过渡连接件3的存在，这样就可以用大量直筒状的直筒段代替锥形塔筒段搭建风电塔架，直筒段结构简单，铸造工艺要求低，降低了塔筒段的铸造难度；直筒段对模具的要求较低，模具制造成本低；外径相同的直筒段可用一套模具批量铸造，大大缩减了模具数量，进一步降低了模具成本。

进一步的，多个所述直筒段中，包括由混凝土制成的混凝土直筒段21、以及由金属制成的金属直筒段22；所述混凝土直筒段21内设有沿其长度方向延伸的、用于穿设预应力索4的纵向通道；所述金属直筒段22的两端均为法兰面。如图3所示，过渡连接件3上方连接金属直筒段22，过渡连接件3下方连接混凝土直筒段21，具体如图4所示，金属直筒段22端部的法兰面与过渡连接件3端部的弧形法兰段311对齐并共过螺栓5连接，从而实现过渡连接件3与金属直筒段22的连接；再如图5所示，混凝土直筒段21的纵向通道与过渡连接件3端部的弧形法兰段311上的连接孔312对齐，混凝土直筒段21的预应力索4穿出纵向通道和连接孔312后，在弧形法兰段311的另一侧进行紧固，从而实现过渡连接件3与混凝土直筒段21的连接。

当然，图3所示的只是一种可选的拼接方式，在搭建风电塔架时，只要按照上述方式进行紧固，过渡连接件3可以与混凝土直筒段21、金属直筒段22随意进行拼接；例如图7所示，基础1与混凝土直筒段21连接，混凝土直筒段21通过过渡连接件3连接金属直筒段22，金属直筒段22通过过渡连接件3连接混凝土直筒段21等。即可以在过渡连接件3上方连接混凝土直筒段21、下方连接金属直筒段22，或者在过渡连接件3的上下方均连接混凝土直筒段21、或者在过渡连接件3的上下方均连接金属直筒段22等。甚至可以将金属直筒段22与混凝土直筒段21、金属直筒段22与金属直筒段22、混凝土直筒段21与混凝土直筒段21直接连接，只要两者外径相同即可；混凝土直筒段21与混凝土直筒段21直接连接时，预应力索4依次穿过连续的两个以上的混凝土直筒段21后再将预应力索4的两端固定即可完成紧固。

进一步的，所述基础1与所述混凝土直筒段21连接，所述基础1内固定连接有预应力索4，所述预应力索4穿过所述纵向通道后在所述混凝土直筒段21与所述过渡连接件3或下一所述直筒段的连接处进行紧固。如图6所示，基础1与混凝土直筒段21连接，该混凝土直筒段21的顶部连接过渡连接件3；预应力索4的底端固定在基础1内，预应力索4穿过该混凝土直筒段21内的纵向通道、过渡连接件3底端的法兰后，在该法兰顶部进行紧固，实现基础1、混凝土直筒段21、过渡连接件3的紧固，为以后的直筒段之间或直筒段与过渡连接件3通过螺栓5连接打好基础，保证整个风电塔架的稳定性。预应力索4优选设置多根以便进一步增强整个风电塔架的稳定性。

优选的，所述基础1为混凝土结构。如图6所示，混凝土制成的基础1可以方便地将预应力索4固定在其中，保证整个风电塔架的强度和稳定性。

对于混凝土直筒段21来说，混凝土直筒段21数量多且铸造工艺简单，利用混凝土铸造成本较低，降低了整个风电塔架的搭建成本；混凝土铸造场地不受限制，可以在现场铸造以降低运输难成本，也可以预先铸造后再运到现场。相对于混凝土直筒段21来说，金属直筒段22造价略高，但可以增强整个风电塔架的强度，另外金属制造的过渡连接件3和金属直筒段22使用寿命更长，可以在混凝土直筒段21达到使用寿命后将其拆下，继续用到其他风电塔架上。所述基础1为混凝土结构以方便固定整个风电塔架和预应力索4。

本发明提供的过渡连接件3，其圆台状的筒体由多个绕所述筒体的轴线分布的、高度相同的锥形弧板31可拆卸拼接而成，锥形弧板31的上下端均设有具有连接孔312的弧形法兰段311以便在拼接后形成完整的法兰，方便运输和存储；连接板313的设置不仅实现了相邻锥形弧板31的连接，同时增强了整个锥形弧板31的强度；多个锥形弧板31拼接得到的筒体上下端外径不同，可以实现对外径不同的塔筒段的过渡连接，塔架搭建可以用大量直筒状的塔筒段代替锥形塔筒段，大大降低塔筒段铸造难度和模具成本。本发明提供的具有该过渡连接件3的风电塔架，其基础1与直筒段之间、和/或相邻两个外径不同的直筒段之间通过前述过渡连接件3连接，由于过渡连接件3的存在，可以用大量由混凝土或金属制成的直筒状的直筒段代替锥形塔筒段搭建风电塔架，直筒段结构简单，铸造工艺要求低，降低了塔筒段的铸造难度；直筒段对模具的要求较低，模具制造成本低；外径相同的直筒段可用一套模具批量铸造，大大缩减了模具数量，进一步降低了模具成本；过渡连接件3可以连接金属直筒段22，也可以连接混凝土直筒段21，外径相同的混凝土直筒段21、金属直筒段22也可以直接连接，使得整个风电塔架拼装更加灵活，可根据风电塔架的搭建要求灵活控制混凝土直筒段21与金属直筒段22的数量，以满足不同高度、强度要求的搭建需求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。