混合式塔架及风力发电机组的制作方法

本实用新型涉及风电技术领域，特别是涉及一种混合式塔架及风力发电机组。

背景技术：

目前，在风切变较高的地区，想要汲取更多的发电量，则需要通过提高叶轮的轮毂高度来实现，而塔架作为风力发电机组的支撑结构，它需要支撑叶轮的轮毂到一定高度，以获得足够大的风速来驱使叶轮转动，以将风能转换成电能。因此，提高叶轮的轮毂高度的可行方式主要通过提升塔架的高度来实现。

现有技术中，圆筒式塔架是目前风电市场的主流塔架。圆筒式塔架大多为钢板卷制焊接成圆筒形结构的塔架，也可称之为塔筒，其占地面积小，构造简单、施工方便快速且能够用于放置风力发电机组机舱内无法容纳的电器设备，因此被普遍推广使用。

由于公路运输限制高度在4.5米，所以圆筒式塔架的底部直径通常不能超过4.3米。因而，对于应用圆筒式塔架的风力发电机组，若想进一步提升轮毂高度，只能通过增加圆筒式塔架的筒壁厚度即钢板厚度来承受更大荷载，当轮毂高度大于150m时，筒壁厚度已经接近80mm，加工这类筒壁难度较大，同时圆筒式塔架的重量随着高度的增加呈指数级上升，不但运输不方便，成本也随之增加。

因此，亟需一种新的混合式塔架及风力发电机组。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种混合式塔架及风力发电机组，能够满足提高轮毂高度的要求，且重量轻，便于加工及运输，成本较低。

一方面，根据本实用新型实施例提出了一种混合式塔架，包括：空间桁架，包括于纵向上相互连接的多个桁架单元，空间桁架在纵向上的正投影与一个桁架单元在纵向上的正投影相同；塔筒，设置于空间桁架的上方，塔筒为具有预定长度的中空的筒状结构；连接件，设置于空间桁架与塔筒之间，连接件用于连接空间桁架及塔筒。

根据本实用新型实施例的一个方面，桁架单元在纵向上为等截面结构体。

根据本实用新型实施例的一个方面，桁架单元包括多个支杆，多个支杆平行且间隔设置，每相邻两个支杆之间通过腹杆连接，多个支杆在与支杆的轴线垂直的面上的正投影连线构成的形状为正多边形。

根据本实用新型实施例的一个方面，每相邻两个支杆之间的腹杆的数量为两个且交叉设置，并且在交叉位置形成交叉节点，相邻和/或相对的两个交叉节点之间连接有加强杆。

根据本实用新型实施例的一个方面，相邻两个桁架单元可拆卸式连接。

根据本实用新型实施例的一个方面，连接件包括中心柱、环绕中心柱设置的多个边柱及将中心柱分别与多个边柱连接的横梁，中心柱与塔筒可拆卸式连接，多个边柱与桁架单元的支杆可拆卸式连接，其中，边柱的数量不大于桁架单元的支杆的数量。

根据本实用新型实施例的一个方面，相邻两个桁架单元之间的、中心柱与塔筒之间的及多个边柱与桁架单元的支杆之间的可拆卸式连接为法兰连接和/或连接耳连接。

根据本实用新型实施例的一个方面，塔筒、空间桁架及中心柱的中心线相重合。

根据本实用新型实施例的一个方面，塔筒包括相对的第一端部和第二端部，塔筒通过第二端部与连接件连接，第一端部用于支撑叶轮，塔筒的高度不小于叶轮的半径。

另一个方面，根据本实用新型实施例提供一种风力发电机组，包括：上述的混合式塔架及叶轮，叶轮连接于混合式塔架的塔筒。

根据本实用新型实施例提供的混合式塔架及风力发电机组中，混合式塔架包括空间桁架、位于空间桁架上方的塔筒及连接件，通过连接件将空间桁架及塔筒结合使用，塔筒为具有预定长度的中空的筒状结构，空间桁架包括于纵向上相互连接的多个桁架单元，空间桁架在纵向上的正投影与一个桁架单元在纵向上的正投影相同。空间桁架在保证承载要求的基础上具有重量轻、便于加工及运输等优点，同时，想要提供更高的混合式塔架，只需要通过增加相应数量的桁架单元并直接与空间桁架的其他桁架单元沿纵向连接即可。使得本实用新型提供的混合式塔架同时具有圆筒式塔架及空间桁架的优点，能够突破现有技术中圆筒式塔架的高度限制及运输困难等问题，在满足提高轮毂高度的要求的基础上，还具有重量轻，便于加工及运输，且成本较低等优点。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本实用新型实施例的混合式塔架的结构示意图；

图2是图1所示混合式塔架的正视图；

图3是图1所示混合式塔架的桁架单元的结构示意图；

图4是图1所示混合式塔架的连接件的结构示意图；

图5是图1所示混合式塔架的塔筒的结构示意图。

其中：

10-空间桁架；10a-桁架单元；11-支杆；12-腹杆；13-加强杆；14-第一法兰；

20-连接件；21-中心柱；22-边柱；23-横梁；24-第二法兰；25-第三法兰；

30-塔筒；31-第一端部；32-第二端部；33-第四法兰。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本实用新型的混合式塔架的具体结构进行限定。在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸式连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。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实用新型中的具体含义。

为了更好地理解本实用新型，下面结合图1至图5对本实用新型实施例的混合式塔架进行详细描述。

请一并参阅图1和图2，本实用新型实施例提供的一种混合式塔架，能够用于风力发电机组。其中，图1为本实用新型实施例的混合式塔架的立体结构示意图；图2为图1所示混合式塔架的正视图。本实用新型实施例提供的混合式塔架包括空间桁架10、塔筒30及连接件20，空间桁架10包括于纵向上相互连接的多个桁架单元10a，空间桁架10在纵向上的正投影与一个桁架单元10a在纵向上的正投影相同，塔筒30设置于空间桁架10的上方，塔筒30为具有预定长度的中空的筒状结构，连接件20设置于空间桁架10与塔筒30之间，用于连接空间桁架10及塔筒30。

本实用新型实施例提供的混合式塔架，其通过连接件20将空间桁架10及塔筒30结合使用，由于空间桁架10在保证承载要求的基础上具有重量轻、便于加工及运输等特点，同时，想要提供更高的混合式塔架，只需要通过增加相应数量的桁架单元10a并直接与空间桁架10的其他桁架单元10a沿纵向连接即可，使得本实用新型提供的混合式塔架同时具有圆筒式塔架及空间桁架10的优点，能够突破现有技术中圆筒式塔架的高度限制及运输困难等问题，在满足提高轮毂高度的要求的基础上，还具有重量轻，便于加工及运输，且成本较低等优点。

具体的，空间桁架10包括纵向上横截面的尺寸均相同的四个桁架单元10a，四个桁架单元10a于纵向上相互连接形成空间桁架10，请一并参阅图3，图3为图1所示混合式塔架的桁架单元10a的结构示意图，每个桁架单元10a在纵向上均为等截面结构体，本实施例中，桁架单元10a包括四个支杆11，每个支杆11为圆形的柱状结构，具体可以为空心钢管柱或者为钢管混凝土柱，四个支杆11平行且间隔设置，每相邻两个支杆11之间通过腹杆12连接，四个支杆11在与支杆11的轴线垂直的面上的正投影连线构成的形状为正四边形，为了保证桁架单元10a的结构强度，每相邻两个支杆11之间的腹杆12的数量为两个且交叉设置，并且在交叉位置形成交叉节点，相邻和相对的两个交叉节点之间连接有加强杆13，腹杆12及加强杆13可以采用空心钢管。桁架单元10a采用上述形式，能够使得桁架单元10a可以重复复制，便于加工且能够保证混合式塔架的使用强度。同时，由于各桁架单元10a在纵向上为等截面的结构体，使得空间桁架10在组装时，只需要将各桁架单元10a沿纵向依次堆叠并相互连接即可，同时，在需要提高混合式塔架高度时，只需要增加相应数量的桁架单元10a并吊装至混合式塔架位置与空间桁架10的其他桁架单元10a沿纵向连接即可，操作简单，方便快捷。

可以理解的是，空间桁架10并不限于仅包括四个桁架单元10a，在一些可选的实施例中，还可以包括三个、五个或者更多个桁架单元10a，只要能够满足混合式塔架的高度要求均可。桁架单元10a之间只要使得桁架单元10a的支杆11在与支杆11的轴线垂直的面上的正投影连线构成的形状相同且相邻两个桁架单元10a的支杆11能够对应衔接即可，对其他的构成没有过多的要求。每个桁架单元10a的支杆11的数量并不限于四个，在一些可选的实施例中，也可以为三个、五个或者更多个。并不限于在相邻和相对的两个交叉节点之间连接有加强杆13，在一些可选的实施例中，也可以只在相邻或者只在相对的两个交叉节点之间连接有加强杆13。同时，支杆11并不限于为圆形的柱状结构，在一些可选的实施例中，也可以采用方形的柱状结构。只要能够满足混合式塔架的强度及稳定性要求均可。

作为一种可选的实施例，相邻两个桁架单元10a优选采用可拆卸式连接方式连接，可拆卸式连接方式为法兰连接方式，为此，在每个桁架单元10a的支杆11的两端进一步设置有第一法兰14，相邻两个桁架单元10a的支杆11对应设置，进而使得相邻两个桁架单元10a的支杆11上的第一法兰14相对并通过紧固件连接，以将四个桁架单元10a连接形成空间桁架10，位于空间桁架10最下端的桁架单元10a的支杆11远离连接件20的一端可以设置第一法兰14，也可以不设置第一法兰14。上述一些可选的实施例中，通过在桁架单元10a的支杆11两端设置第一法兰14，使得桁架单元10a之间采用法兰连接方式连接，能够保证桁架单元10a之间的连接强度，同时能够方便拆装，以便于调节空间桁架10的高度。

可以理解的是，相邻两个桁架单元10a的支杆11之间并不限于采用第一法兰14连接的可拆卸式连接方式。在一些可选的实施例中，还可以采用在每个桁架单元10a的支杆11的两端的周向分别均布多个连接耳，以使得相邻桁架单元10a的支杆11对应设置并通过连接耳连接，只要能够保证桁架单元10a之间的连接强度，同时能够方便拆装均可。

请一并参阅图4，图4为图1所示混合式塔架的连接件20的结构示意图，如图4所示，连接件20包括中心柱21、环绕中心柱21设置的四个边柱22及将中心柱21分别与四个边柱22连接的横梁23，横梁23为等截面的箱型梁结构，中心柱21及边柱22均为圆形柱状结构，中心柱21具体可以采用卷制钢板焊接而成，横梁23的两端分别连接于中心柱21的外周表面及与其对应的边柱22的外周表面。四个边柱22与空间桁架10最上方的桁架单元10a的四个支杆11一一对应设置，并在每个边柱22面向与其对应的支杆11的一侧设置有第二法兰24，使得边柱22上的第二法兰24与支杆11上的第一法兰14相对并通过紧固件连接，以将连接件20与空间桁架10可拆卸式连接，在中心柱21面向塔筒30的一侧设置有第三法兰25。

请一并参阅图5，图5示出了图1所示混合式塔架的塔筒30的结构示意图，塔筒30具体可以由卷制钢板焊接而成，包括相对的第一端部31和第二端部32，第一端部31能够用于支撑叶轮，具体用于支撑叶轮的轮毂，并且塔筒30的高度不小于叶轮的半径，能够有效的避免空间桁架10与叶轮的叶片干涉。塔筒30的第二端部32设置有第四法兰33，第四法兰33与中心柱21的第三法兰25相对设置并通过紧固件连接，以将连接件20与塔筒30可拆卸式连接，塔筒30、中心柱21及空间桁架10的中心线相重合，或者说，塔筒30、中心柱21及空间桁架10的几何中心在水平面的正投影相重合，使得混合式塔架的承载能力高，且整体稳定性更好。

连接件20采用上述结构既能够保证混合式塔架的承载要求，同时便于与空间桁架10及塔筒30的组装连接。

可以理解的是，边柱22的数量不限于四个，也可以为三个、五个或者更多个，优选边柱22的数量不大于桁架单元10a的支杆11的数量，优选的为，与桁架单元10a的支杆11的数量相同，便于与空间桁架10最上端的桁架单元10a连接，同时保证连接强度。同样的，边柱22与其对应支杆11之间并不限于采用第一法兰14及第二法兰24连接的可拆卸式连接方式，在一些可选的实施例中，还可以采用在边柱22及与其相应的支杆11的周向分别均布多个连接耳，以使边柱22与其对应的支杆11通过连接耳连接。中心柱21与塔筒30之间并不限于采用第三法兰25及第四法兰33连接的可拆卸式连接方式，在一些可选的实施例中，还可以采用在中心柱21及塔筒30的周向分别均布多个连接耳，以使中心柱21与塔筒30通过连接耳连接。只要能够保证连接强度，同时能够方便拆装均可。并且，横梁23并不限制为等截面的箱型梁结构，也可以采用变截面的箱型梁结构，只要能够将中心柱21与相应的边柱22连接并保证连接件20的承载要求均可。

由此，本实用新型实施例提供的混合式塔架，其通过连接件20将空间桁架10及塔筒30结合使用，使得本实用新型提供的混合式塔架同时具有圆筒式塔架及空间桁架10的优点，能够突破现有技术中圆筒式塔架的高度限制及运输困难的问题，在满足提高轮毂高度的要求的基础上，还具有节约材料，重量轻，便于加工及运输，且成本较低等优点。并且，空间桁架10包括于纵向上相互连接的多个桁架单元10a，空间桁架10在纵向上的正投影与一个桁架单元10a在纵向上的正投影相同，使得空间桁架10在组装时，只需要将各桁架单元10a沿纵向依次堆叠并相互连接即可，同时，在需要提高混合式塔架高度时，只需要增加相应数量的桁架单元10a并吊装至混合式塔架位置与空间桁架10的其他桁架单元10a沿纵向连接即可，操作简单，方便快捷。

本实用新型实施例还提供了一种风力发电机组，包括上述任意实施例的混合式塔架，还包括叶轮、发电机和机舱等部件，叶轮通过发电机、机舱连接于混合式塔架的塔筒30。

由于本实用新型实施例提供的风力发电机组包括了上述任意实施例的混合式塔架，使其同时具有圆筒式塔架及空间桁架10的优点，能够突破现有技术中圆筒式塔架的高度限制及运输困难的问题，在满足提高轮毂高度的要求的基础上，还具有节约材料，重量轻，便于加工及运输，且成本较低等优点，使得风力发电机组能够适应风切变较高的地区，并汲取更多的发电量。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。