混凝土塔筒组件的制作方法

本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种混凝土塔筒组件。

背景技术：

随着风机发电效率的增加，叶片长度越来越长，与之匹配的风机塔筒的高度和截面尺寸也不断增加。钢结构塔筒由于成本较高、运输困难，因此难以满足大截面高塔筒的建造要求。而预制混凝土塔筒能够经济地建造大型风力发电机组，因此得到广泛关注。

相关技术中，在风力发电机的塔筒建造过程中，通常是通过由下往上依次吊装单个塔筒，最终建造成完整的混凝土塔筒。现有组装过程中，钢制接头与顶部塔筒的连接面临对接精度不高，灌浆困难、工序复杂等问题，严重影响了施工效率。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种对接精度高、方便灌浆的混凝土塔筒组件。

根据本实用新型的混凝土塔筒组件包括：混凝土的塔筒段，所述塔筒段的顶部设有多个预应力孔，所述多个预应力孔围绕所述塔筒段的周向间隔开设置；钢制接头，所述钢制接头上设有多个锚固孔，所述多个锚固孔与所述多个预应力孔一一对应，所述塔筒段与所述钢制接头之间设有粘结层，其中所述粘结层避开所述预应力孔；定位杆，所述定位杆可拆卸地设在所述钢制接头上且穿过部分所述锚固孔，所述定位杆的下端超过所述钢制接头的下表面且适于穿入至部分所述预应力孔内。

根据本实用新型实施例的混凝土塔筒组件，通过定位杆、锚固孔和预应力孔之间的配合，能够有效解决采用现有技术对钢制接头与顶部塔筒进行连接时所面临的施工难度大、对接精度控制困难以及生产成本高的问题。

在一些优选实施例中，所述粘结层为触变灰浆或环氧树脂。

在一些优选实施例中，所述塔筒段的顶部还设有多个调平凹槽，所述多个调平凹槽内适于设有调平垫片，所述调平垫片设于所述钢制接头的底部以对所述钢制接头进行调平。

进一步地，所述钢制接头的平整度要求为1mm±0.50mm。

在一些优选实施例中，所述钢制接头包括：底盘，所述底盘为环形，所述锚固孔形成在所述底盘上；竖向壳体，所述竖向壳体围绕所述底盘的周向设置且向上延伸；上法兰，所述上法兰与所述竖向壳体的上端相连且沿周向方向延伸，所述上法兰上设有多个法兰孔。

在一些优选实施例中，所述定位杆包括：杆部，所述杆部适于穿设在所述预应力孔内；连接部，所述连接部穿设在所述锚固孔内，所述连接部设在所述杆部的上端；头部，所述头部设在所述连接部的上端，所述头部的径向尺寸大于所述锚固孔的直径。

进一步地，所述头部包括垫片和设在所述垫片上的操作环，所述垫片与所述连接部的上端相连。

在一些优选实施例中，所述粘结层的高度为15-20mm。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的钢制接头的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的钢制接头的截面示意图；

图3是根据本实用新型实施例的钢制接头的俯视图；

图4是根据本实用新型实施例的混凝土塔筒组件的装配示意图；

图5是图4中定位杆的结构示意图；

图6是根据本实用新型实施例的混凝土塔筒组件的水平接缝填充原理图；

图7是根据本实用新型实施例的混凝土塔筒组件的组装方法流程图。

附图标记：

混凝土塔筒组件100，混凝土的塔筒段1，预应力孔11，钢制接头2，底盘21，锚固孔211，竖向壳体22，上法兰23，法兰孔231，定位杆3，杆部31，连接部32，头部33，垫片331，操作环332，环形挡板4。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面首先参考图1-图5描述根据本实用新型实施例的混凝土塔筒组件100。如图1-图5所示，根据本实用新型实施例的混凝土塔筒组件100包括：混凝土的塔筒段1、钢制接头2和定位杆3。

混凝土的塔筒段1顶部设有多个预应力孔11，多个预应力孔11围绕所述塔筒段1的周向间隔开设置，预应力孔11用于穿过预应力钢筋，优选地，塔架可以由多个由下至上依次叠置的塔筒段1和基础组成，且各塔筒段1和基础上也可以设有多个预应力孔11，预应力钢筋可以依次穿过各塔筒段1和基础上的预应力孔11，并进行张拉锚固后，使整个塔架形成稳固的整体。

钢制接头2设置在混凝土的塔筒段1的顶部，且钢制接头2上设有锚固孔211，锚固孔211可以为多个，多个锚固孔211与多个预应力孔11一一对应，优选地，预应力钢筋的顶端通过锚板锚固在钢制接头2上，预应力钢筋的底端通过锚板锚固在基础内。可选地，基础的至少一部分可以埋入到地面以下，从而可以保证混凝土塔筒组件100的稳定性。

优选地，塔筒段1与钢制接头2之间设有粘结层，从而使钢制接头2与塔筒段1的连接牢固，有利地，粘结层可以避开预应力孔11，由此防止预应力孔11堵塞而影响后续的预应力钢筋的张拉锚固操作。

定位杆3可拆卸地设在钢制接头2上且穿过部分锚固孔211，定位杆3的下端超过钢制接头2的下表面且适于穿入至部分预应力孔11内，即定位杆3穿设在锚固孔211内且配合在塔筒段1相应的预应力孔11内以对钢制接头2进行定位，从而可提高钢制接头2和塔筒之间的定位精度。

根据本实用新型实施例的混凝土塔筒组件100，通过定位杆3、锚固孔211和预应力孔11之间的配合，能够有效解决采用现有技术对钢制接头2与顶部塔筒进行连接时所面临的施工难度大、连接困难以及生产成本高的问题。

在一些优选的实施例中，粘结层可以为触变灰浆或环氧树脂，由此可提高钢制接头2和塔筒的连接强度。

在一些优选的实施例中，塔筒上的预应力孔11可以为多组，且每组预应力孔11的数量可以为多个，多组预应力孔11沿塔筒的周向间隔分布，优选地，塔筒段1的顶部还可以设有调平凹槽，调平凹槽可以为多个，多个调平凹槽可分布在相邻两组预应力孔11之间，且多个调平凹槽内适于设有调平垫片，调平垫片设于钢制接头2的底部，以对钢制接头2进行调平。

优选地，钢制接头2的平整度要求为1mm±0.50mm，即钢制接头2在水平方向上的高低差最大为1.5mm，最小为0.5mm。有利地，调平垫片的厚度可以设置为多个尺寸，例如可以是0.2mm，0.5mm等，由此可方便工作人员根据实际需要选择相应的垫片厚度，以对钢制接头2进行调平。

在一些实施例中，如图2所示，钢制接头2可以包括：底盘21、竖向壳体22和上法兰23，底盘21、竖向壳体22和上法兰23依次由上至下布置，其中上法兰23的厚度大于竖向壳体22的厚度，并小于底盘21的厚度。

如图1所示，底盘21为环形，且锚固孔211形成在底盘21上，优选地，锚固孔211可以为多组，且每组锚固孔211的数量可以为多个，多组锚固孔211沿塔筒的周向间隔分布，且在径向方向上位于底盘21的中部区域，由此可防止孔壁过薄而在预应力钢筋张拉过程中出现裂纹。优选地，如图1所示，底盘21上可以设置十组锚固孔211，每组三个，且每组中的其中一个可用于穿过定位杆3以将钢制接头2连接在塔筒上。

竖向壳体22围绕底盘21的周向设置且向上延伸，可选地，竖向壳体22可垂直底盘21设置，或者竖向壳体22倾斜底盘21设置，即竖向壳体22可以向钢制接头2的内侧偏斜并与底盘21之间形成一锐角，由此以满足不同尺寸上法兰23在钢制接头2上的安装。

上法兰23与竖向壳体22的上端相连且沿周向方向延伸，如图1和图2所示，上法兰23呈环形，且上法兰23的内端面突出竖向壳体22的内表面，进一步地，上法兰23上设有法兰孔231，法兰孔231可以多个，多个法兰孔231沿上法兰23的周向间隔分布，优选地，多个法兰孔231可以在上法兰23的周向上均匀分布，由此便于风力发电机组的安装，且保证风力发电机组在上法兰23上的安装平稳、稳固。

其中，本实用新型的图2中显示了十组锚固孔211(每组三个)是用于示例说明的目的，但是普通技术人员在阅读了下面的技术方案之后、显然可以理解锚固孔211的数量可以是任意数量，具体的锚固孔211数量可以由底盘21的尺寸进行确定。

在一些优选的实施例中，如图4和图5所示，定位杆3可以包括：杆部31、连接部32和头部33，杆部31、连接部32和头部33依次由下至上布置，其中连接部32的直径大于杆部31的直径，并小于头部33的直径，同时连接部32的高度小于杆部31的高度。

如图5所示，杆部31具有圆形截面，并沿上下方向延伸，如图3所示，杆部31适于穿设在塔筒的预应力孔11内，优选地，杆部31可以完全伸入塔筒的预应力孔11内，有利地，杆部31的长度大体为20cm，这样可使钢制接头2与塔筒的连接更牢靠。

连接部32设在杆部31的上端，如图5所示，连接部32也具有圆形截面，并从杆部31的上表面向上延伸，且连接部32的直径大于杆部31的直径，从而使连接部32的下表面卡设在塔筒的上表面上，连接部32适于穿设在锚固孔211内，优选地，连接部32的高度与锚固孔211的高度相同，同时连接部32的直径可以略大于锚固孔211的孔径，由此，连接部32过盈配合在锚固孔211内，从而可防止在钢制接头2的吊装过程中因定位杆3松动而发生危险。

头部33设在连接部32的上端，具体地，如图5所示，头部33可以包括垫片331和设在垫片331上的操作环332，其中垫片331与连接部32的上端相连，垫片331呈圆盘状，且垫片331的径向尺寸大于锚固孔211的直径，由此使垫片331卡设在底盘21的上表面，操作环332设在垫片331的顶部，且垂直垫片331设置，操作环332内部中空，这样在钢制接头2的吊装过程中，可在操作环332内系上吊索，利用起重机的吊钩配合在吊索上，从而将钢制接头2吊装在顶部塔筒段1上，操作方便。

优选地，定位杆3可以采用一体成型，由此成型工艺简单，简化装配工序，提高生产效率。

在一些实施例中，定位杆3的数量少于锚固孔211的数量，优选地，定位杆3为多个且间隔开设在多个锚固孔211中的一部分内，具体地，定位杆3可穿过每组中的任一锚固孔211后与相应的预应力孔11连接，或者定位杆3可以穿过其中四组中的任一锚固孔211后与相应地预应力孔11连接，有利地，多个定位杆3应尽可能围绕钢制接头2的周向方向均匀分布，由此可保证钢制接头2的吊装平稳，且钢制接头2在塔筒上的定位精准，避免发生歪斜。

在一些实施例中，在完成钢制接头2和塔筒的定位连接之后，可将定位杆3从钢制接头2中抽出，进而可在锚固孔211和预应力孔11中穿入预应力钢筋以对钢制接头2、塔筒段1和基础进行张拉紧固。

在本实用新型的另一些实施例中，混凝土塔筒段1包括多个由下向上依次叠置的多个塔筒3，多个塔筒3可以被分成两组，位于下方的多个塔筒3被称为第一组塔筒组件，位于第一组塔筒上方的多个塔筒3被称为第二组塔筒组件，其中第一组塔筒组件中的每个塔筒3均可以由两个半圆形的塔片拼接构成，当然，塔筒也可以由若干个结构和大小均相同的弧形塔片拼接而成，例如可以是三个、四个等。而第二组塔筒组件中的每个塔筒3可以为一体形成的环形结构，由于混凝土塔筒段1在高度方向上位于下部的塔筒需要较大的径向尺寸，因此为了方便运输可以将下部的第一组塔筒组件中的每个塔筒进行分割运输，从而满足运输要求。而由于塔筒段1在高度方向上位于上部的塔筒的径向尺寸大大减小，从而为了提高塔筒的组装效率和结构强度，从而可以使第二组塔筒组件中的每个塔筒形成为一体成型的环形，有利于提高工作进度和效率。

下面参考图6-图7描述根据本实用新型实施例的混凝土塔筒组件100的组装方法。如图7所示，用来组装混凝土塔筒组件100的方法，包括如下步骤：

S10：在塔筒段1的顶面邻近其外周缘的位置设置环形挡板4。

优选地，如图6所示，环形挡板4围绕钢制接头2的外侧面设置，且靠近塔筒的外侧面，以防止在钢制接头2安装时挤压环形挡板4，且环形挡板4的宽度不大于20mm，高度不小于30mm，即环形挡板4的宽度不超过20mm，高度至少为30mm，由此既节省空间，又可防止粘结层外漏。

有利地，环形挡板4由泡沫、塑料或橡胶制成，由此采用泡沫、塑料或橡胶等弹性大变形材料可防止在钢制接头2安装时对环形挡板4造成损坏，同时，环形挡板4可通过硅胶等粘接在塔筒上。

S20：利用管道塞将多个预应力孔11中的一部分密封。

优选地，管道塞可以选用锥形塞，并使其突出预应力孔11的上表面，同时，可在管道塞与预应力孔11的缝隙处填充弹性泡沫塑料、塑料球或其他填充剂，以使预应力孔11封闭严实，防止灌浆或涂覆过程中粘结层流入预应力孔11到中而使其发生堵塞。

S30：在塔筒段1的顶面涂覆粘结层。

可选地，粘结层可以是触变灰浆或者环氧树脂，且粘结层的高度可以为15-20mm。

S40：在钢制接头2的与未密封的预应力孔11的锚固孔211内设置定位杆3。

也就是说，在吊装之前，可以将定位杆3穿入钢制接头2的锚固孔211内，以便于钢制接头2的吊装。

S50：将设有定位杆3的钢制接头2吊装至塔筒段1的顶面且使定位杆3穿过未密封的预应力孔11内，其中钢制接头2设置在环形挡板4的内侧。

也就是说，将从锚固孔211的下端伸出的定位杆3的杆部31伸入到未密封的预应力孔11内，从而完成钢制接头2与塔筒之间的定位安装。

优选地，安装过程中应保证钢制接头2完全水平，具体地，可以先升起钢制接头2并将其置于调平垫片顶部，检测钢制接头2上法兰23的水平度，如果上法兰23在水平方向上的高度差小于2mm，则将钢制接头2压紧塔筒实现钢制接头2的连接，否则再次调平垫片，直到使上法兰23的水平度满足要求。

S60：拆下定位杆3、拆下管道塞。

优选地，钢制接头2定位安装过后，检查预应力孔11及垫片331周围是否有间隙或孔隙未填满，以及垫片331上表面是否清洁，待钢制接头2与塔筒的连接强度达到预定强度后拆下定位杆3和管道塞，以便穿入预应力钢筋进行张拉锚固，从而使混凝土塔筒组件100整体连接牢固。

本实用新型实施例提供的组装混凝土塔筒组件100的方法，用来构建上述混凝土塔筒组件100100。在构建时，施工人员可以先在塔筒段1的顶面邻近其外周缘的位置设置环形挡板4，然后利用管道塞将多个预应力孔11中的一部分密封，然后在塔筒段1的顶面涂覆粘结层，再在钢制接头2的与未密封的预应力孔11的锚固孔211内设置定位杆3，再将设有定位杆3的钢制接头2吊装至塔筒段1的顶面且使定位杆3穿过未密封的预应力孔11内，其中钢制接头2设置在环形挡板4的内侧，最后拆下定位杆3、拆下管道塞，并穿入预应力钢筋进行张拉锚固，从而使混凝土塔筒组件100形成一稳固的整体。

综上，根据本实用新型实施例的混凝土塔筒组件100及其组装方法，通过设置定位杆3、锚固孔211和预应力孔11，并将三者对应配合，可使钢制接头2与塔筒之间的定位准确，同时连接方法简单，从而降低生产成本，提高施工效率。

当然可以理解的是，在实际工作上，上述步骤S10至S50之间不具有严格的顺序要求，也就是说，步骤S10至S50可以在保证工序完整且能够达到最终的定位目的的前提下，可以以任意的顺序进行，例如可以首先将钢制接头2吊装在塔筒的上方，进而利用定位杆3的杆部31与预应力孔11进行定位，再将环形挡板4设置在钢制接头2的外侧，并对钢制接头2与塔筒间的水平接缝进行密封。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。