一种用于光伏支架立柱刚接的节点装置的制作方法

1.本发明属于光伏发电领域，尤其涉及一种用于光伏支架立柱刚接的节点装置。


背景技术：

2.目前光伏支架立柱大多采用薄壁钢管，管细壁薄。立柱与其他构件之间的连接主要有铰接和刚接两种。刚接是指构件与构件之间既能传递垂直和水平作用，又能传递转动力矩的连接方式。刚接时构件与构件之间的作用力可分解为垂直力、水平力和弯矩。铰接是可以自由转动的，主要能对抗剪力和轴力。对于刚接作法，主要用于光伏支架的立柱与预埋钢管连接及立柱的上下柱之间连接。
3.现有技术存在以下缺陷和不足：为实现刚接约束，该节点一般采用端板螺栓连接或者焊接，但设置的端板增大了节点用钢量，不经济，同时，若采用现场焊接，则直接影响光伏支架的安装速度和施工质量，项目工期难以保证。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种用于光伏支架立柱刚接的节点装置，具备结构简单，操作便捷，解决了光伏支架的安装速度和施工质量的问题。
5.为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
6.一种用于光伏支架立柱刚接的节点装置，所述节点装置包括：上立管、下立管、第一螺接机构、第二螺接机构；所述上立管插入所述下立管的内腔中；所述上立管和所述下立管通过第一螺接机构和第二螺接机构实现刚接在一起；所述第一螺接机构从所述下立管的外壁开始沿径向向内穿过所述上立管和所述下立管的管壁；所述第二螺接机构横穿所述上立管和所述下立管的管壁；所述第一螺接机构相对于所述第二螺接机构更靠近所述下立管的上端。
7.进一步的，所述上立管和所述下立管中心对齐。
8.进一步的，所述第一螺接机构包括多个紧固螺丝；在所述上立管和所述下立管的相对应位置，沿着立管的周向分别设置有径向的多个第一螺孔；所述第一螺孔内壁上设置有用于拧入所述紧固螺丝的内螺纹，所述紧固螺丝拧入所述第一螺孔将所述上立管和所述下立管刚接在一起；将所述第一螺接机构和所述第二螺接机构的立管轴间距离设置为螺孔中距ab；所述螺孔中距ab的长度大于等于所述上立管的直径长度的2倍。
9.进一步的，多个所述第一螺孔沿着立管周向对称地分布。
10.进一步的，所述上立管和所述下立管沿着立管周向在相互对应的位置设置有3个所述第一螺孔，3个所述第一螺孔之间呈120度角均匀分布。
11.进一步的，每个所述紧固螺丝拧入位于内部的所述上立管的内壁后穿过内壁后向立管中心部露出一定深度。
12.进一步的，所述深度的长度范围在3-10mm。
13.进一步的，所述第二螺接机构包括一个两端带有螺纹的对穿所述上立管和所述下
立管的管壁的对穿螺栓；在所述上立管和所述下立管的各自管壁的相对应位置，在直径的两端分别设置有径向的第二螺孔；所述对穿螺栓穿过所述上立管和所述下立管的相对应位置分别设置的所述第二螺孔，在螺栓的两端分别拧紧一个螺母，进一步将所述上立管和所述下立管可靠地刚接在一起。
14.进一步的，所述第二螺接机构包括一端带有螺帽另一端带有螺纹的对穿所述上立管和所述下立管的管壁的对穿螺栓；在所述上立管和所述下立管的各自管壁的相对应位置，在直径的两端分别设置有径向的第二螺孔；所述对穿螺栓穿过所述上立管和所述下立管的相对应位置分别设置的所述第二螺孔，在带有螺纹的一端拧紧一个螺母，进一步将所述上立管和所述下立管可靠地刚接在一起。
15.进一步的，将所述第一螺接机构的立管轴竖直向上到所述下立管的上端开口的长度设置为紧固螺丝端距ac；将所述第二螺接机构的立管轴竖直向下到所述上立管的下端开口的长度设置为对穿螺栓端距bd；所述紧固螺丝端距ac的长度大于等于所述上立管的直径长度；所述对穿螺栓端距bd的长度大于等于所述上立管的直径长度。
16.本发明的技术方案具有如下有益效果：
17.1、该装置结构简单，操作方便，节约钢材，减少人工消耗，提高了光伏支架的安装速度，节省了工作时间，提高工作效率，保证了施工质量。
18.2、本发明对场地的要求较低，适合大规模的应用，使用灵活，安全性高，施工便捷，全寿命周期长，经济效益好，能够有效推进光伏产业的快速发展。
附图说明
19.图1为本发明一种用于光伏支架立柱刚接的节点装置的结构示意图；
20.图2为本发明一种用于光伏支架立柱刚接的节点装置的紧固螺丝结构示意图；
21.图3为本发明一种用于光伏支架立柱刚接的节点装置的对穿螺栓结构示意图。
22.附图标准说明：上立管1、下立管2、紧固螺丝3、对穿螺栓4、螺孔中距ab、紧固螺丝端距ac、对穿螺栓端距bd。
具体实施方式
23.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.参照附图1-3对本发明提供的用于光伏支架立柱刚接的节点装置进行详细的介绍，其中，图1是用于光伏支架立柱刚接的节点装置中使用的连接方法的结构示意图；图2是用于光伏支架立柱刚接的节点装置中的基于紧固螺丝的连接结构示意图；图3为用于光伏支架立柱刚接的节点装置中的基于对穿螺栓的连接结构示意图。
27.简单来说，为了实现光伏支架立柱的刚性连接，本发明的基本技术方案简述如下。对于不同管径的立柱连接节点，要实现刚接约束，需保证上下柱之间的内力可靠传递。为此，管径小的立柱需插入管径大的立柱中，呈中心对齐，插入深度需大于等于较小管径的4倍，同时增设3个紧固螺丝3和1个对穿螺栓4，紧固螺丝3需可靠拧进内柱一定深度，且紧固螺丝3之间呈120
°
均匀分布，对穿螺栓4需横穿上、下立柱后拧紧，紧固螺丝3与对穿螺栓4间距大于等于较小管径的2倍，与立柱端距需大于等于较小管径的长度。通过以上设置，无论上柱的轴力、剪力还是弯矩，均可以通过此节点传递至下柱，从而实现刚接约束。
28.下面详细论述一下本发明的用于光伏支架立柱刚接的节点装置。该节点装置将不同管径的立柱刚性连接在一起，作为不同管径的立柱，在下面称之为上立管1和下立管2，其中上立管1插入下立管2的内径中。
29.光伏支架包括上立管1和下立管2；其中上立管1的直径小于下立管2的直径，且上立管1要插入到下立管2的内腔中，一般二者之间要做到中心对齐，即内外管要做到同心。并且上立管1和下立管2借助于两种不同的螺丝连接方式共同作用来实现二者之间的刚接。
30.直径较小的上立管1插入直径较大的下立管2的内腔，并通过在立管轴竖直向上相距螺孔中距ab的第一螺接机构和第二螺接结构进行刚接。优选上立管1插入下立管2的插入深度，即上立管1的下端到下立管2的上端之间的立管轴向距离，大于等于上立管1的直径的4倍，优选该插入深度为立管1的直径的4倍。螺孔中距ab的长度大于等于直径较小的上立管1的直径长度的2倍。
31.第一螺接机构相对于第二螺接机构来说更靠近下立管2的上端，也就是说第二螺接机构在立管轴向来看，更靠近上立管1的下端。
32.第一螺接机构包括多个紧固螺丝3，在上立管1和下立管2的相对应位置，沿着立管的周向分别设置有径向的多个螺孔，我们称之为第一螺孔，每个紧固螺丝3拧入穿过上立管1和下立管2的相对应位置分别设置的第一螺孔，将上立管1和下立管2可靠地刚接在一起。
33.优选多个第一螺孔沿着立管周向对称地分布，这样多个紧固螺丝3也就将上立管1和下立管2受力均衡地连接在一起。
34.优选上立管1和下立管2沿着立管周向在相互对应的位置设置有3个第一螺孔，这样三个相互之间呈120度角的紧固螺丝3就能均衡地将上立管1和下立管2刚接在一起。
35.优选每个紧固螺丝3拧入位于内部的上立管1的内壁后并穿过内壁后再向立管中心部露出一定深度，优选该深度为3-10mm，比如5mm，7mm，9mm等。
36.第一螺接机构沿立管轴竖直向上到下立管2的上端开口的长度定义为紧固螺丝端距，即图1中的ac，为了使得刚接的两根立柱管之间的力以及力矩的传递平稳均衡，且能确保上立管1和下立管2的形状不因受力过大而损坏，优选紧固螺丝端距ac的长度大于等于直径较小的上立管1的直径长度。
37.作为上述紧固螺丝3，可以采用常用的那种螺丝，即一端设置有正六边形的螺帽，另一端设置有螺纹。
38.第二螺接机构包括一个两端带有螺纹的对穿上立管1和下立管2的管壁的对穿螺栓4；在上立管1和下立管2的各自管壁的相对应位置，在直径的两端分别设置有径向的螺孔，我们称之为第二螺孔，对穿螺栓4穿过上立管1和下立管2的相对应位置分别设置的第二螺孔，然后在螺栓的两端分别拧上一个螺母，由此将上立管1和下立管2可靠地刚接在一起。当然为了加强第二螺接机构的刚接效果，可以在螺母与下立管2的管壁之间套接有垫片。
39.虽然图1中所示的上述螺栓是两端带有螺纹的螺栓，当然在实际工作中也可以将对穿螺栓4改为一端带有螺母，一端带有螺纹的螺栓。
40.此外，从理论上讲，对穿螺栓4可以设置在紧固螺丝3的上方或者下方，但是在本发明中，优选对穿螺栓4设置在紧固螺丝3的下方。
41.同样，，为了使得刚接的两根立柱管之间的力以及力矩的传递平稳均衡，第二螺接机构沿立管轴竖直向下到上立管1的下端的长度定义为对穿螺栓端距，即图1中的线段bd，优选bd的长度大于等于直径较小的上立管1的直径长度。
42.下面针对上述节点刚性连接装置，针对用于光伏支架立柱刚接的节点装置的具体连接方法进行一下简单说明。
43.具体来说，该连接方法包括如下的几个步骤：
44.步骤1：首先准备用于光伏支架立柱刚接的节点装置的安装材料以及安装工具。安装材料例如：上立管1(数量1个)、下立管2(数量1个)、紧固螺丝3(数量3个)、对穿螺栓4(数量1个包括2个螺母和2个垫片)。为了提高安装的工作效率，以上述材料为一套，准备多套安装材料集体安装。常用的安装工具有：钢管打孔设备(例如钢管冲孔机)、螺丝刀、扳手、丝锥等。
45.步骤2：打孔。
46.首先在上立管1上开孔，在距上立管1下端开口对穿螺栓端距bd的上立管1的外壁上沿直径方向上开设第二螺孔。在第二螺孔竖直向上螺孔中距ab的上立管1的外壁周向呈120度角开有3个第一螺孔。用丝锥将第一螺孔的内壁设置上内螺纹，用于配合紧固螺丝3拧入。
47.其次在下立管2上开孔，在距下立管2上端开口紧固螺丝端距ac的下立管2的外壁周向呈120度角开设3个第一螺孔。用丝锥将第一螺孔的内壁设置上内螺纹，用于配合紧固螺丝3拧入。在第一螺孔竖直向下螺孔中距ab的下立管2外壁沿直径方向开设第二螺孔，下立管2的第二螺孔位置与上立管1的第二螺孔的位置对应。
48.按照此方法将所有的上立管1和下立管2进行打孔。
49.步骤3：刚性连接。
50.上立管1插入下立管2的内腔中，将上立管1的所有安装孔(包括用于安装紧固螺丝3的第一螺孔和用于安装对穿螺栓4的第二螺孔)与下立管2相对应的所有安装孔对齐。逐次对紧固螺丝3和对穿螺栓4进行安装。先安装对穿螺栓4，因为对穿螺栓4数量少，容易定位。将对穿螺栓4横穿第二螺孔，在对穿螺栓4的两端套好垫片拧紧螺母；或者对于对穿螺栓4的另一种形式一端带有螺帽另一端带有螺纹，在有螺纹的另一端拧紧一个带垫片的螺母；方便快捷地刚接固定了上立管1和下立管2，然后再依次拧入3个紧固螺丝3，进一步刚接固定
了上立管1和下立管2。针对其他钢管的刚性连接也采用上述同样方法进行安装。
51.通过安装紧固螺丝3和对穿螺栓4将上立管1和下立管2牢固可靠地刚接在一起。从而实现上立管1的轴力、剪力以及弯矩，均可以通过此节点平稳均衡地传递至下立管2。
52.对于本领域技术人员而言，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，都只是举例说明，并不是仅有的，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。