格构式风电塔筒的制作方法

1.本实用新型涉及风电技术领域，尤其是涉及一种格构式风电塔筒。


背景技术：

2.风力发电是指把风的动能转为电能。风电能源是一种清洁无公害的可再生能源。风电场发电量高、风机运行稳定、制造技术成熟，近年来被广泛投入使用。风电塔筒属于高耸结构，高度一般较高，承受较大的水平和竖直荷载，相关技术中的风电塔筒存在受力径分配不均、节点受力性能不好的问题，影响风电塔筒的结构稳定性，严重时会导致安全事故的发生。


技术实现要素：

3.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，本实用新型的实施例提出一种格构式风电塔筒。
4.本实用新型实施例的格构式风电塔筒，包括从上向下依次相连的上部钢塔筒段、钢制转接段、组合牛腿以及下部支撑架，所述下部支撑架包括支撑法兰、若干支撑柱和水平支撑架，所述若干支撑柱的顶部与所述支撑法兰相连，所述若干支撑柱的底部锚固在地面锚固点上，所述支撑柱为斜柱，所述支撑柱的中心轴线向下向外延伸，所述水平支撑架与至少两个所述支撑柱相连，所述组合牛腿包括牛腿筒体、与所述牛腿筒体顶部相连的上部法兰以及与所述牛腿筒体底部相连的下部法兰；所述风电塔筒还包括第一连接螺栓和第二连接螺栓，所述第一连接螺栓位于所述牛腿筒体内侧，所述第一连接螺栓穿过所述钢制转接段的底部法兰、所述上部法兰、所述下部法兰和所述支撑法兰并锚固在所述支撑法兰的底部，所述第二连接螺栓位于所述牛腿筒体外侧，所述第二连接螺栓穿过所述下部法兰和所述支撑法兰并锚固在所述支撑法兰的底部。
5.本实用新型实施例提供的格构式风电塔筒包括下部支撑架，下部支撑架包括倾斜的支撑柱，增大风电塔筒的受力径，改善风电塔筒的受力性能，在风电塔筒遭受较强的风力作用时，格构式的下部支撑架可以将风电塔筒的荷载进行有效分散，提高风电塔筒的结构稳定性，避免风电塔筒在长期受到强风力作用下发生倾斜甚至倾倒的现象。
6.可选地，若干所述支撑柱沿所述支撑法兰的周向间隔设置。
7.可选地，若干所述支撑柱对称设置。
8.可选地，所述组合牛腿为钢-混结构，所述组合牛腿包括钢制外壳和混凝土填料，所述钢制外壳具有内腔，所述混凝土填料填充于所述钢制外壳的内腔中。
9.可选地，所述支撑柱包括若干首尾相连的支撑段，所述支撑段的端部设有连接端板，相邻两个所述连接端板相抵并相连以使相邻两段支撑段相连。
10.可选地，地面锚固点处设有连接板，所述支撑柱的底部设有连接端板，锚固螺栓穿过所述支撑柱底部的所述连接端板和所述连接板将所述支撑柱锚固在所述地面锚固点上。
11.可选地，所述下部支撑架包括若干腹板，所述腹板与所述支撑柱的外侧和所述支
撑法兰的底部中的每一者相连，每个所述支撑柱与多个所述腹板相连。
12.可选地，所述水平支撑架包括若干水平支撑梁和若干连接夹片，所述连接夹片与所述支撑柱的外侧面相连，所述连接夹片包括多个连接端头，所述水平支撑梁的两端分别与两个不同支撑柱上的所述连接夹片的其中一个连接端头相连。
13.可选地，所述若干所述支撑柱沿所述支撑法兰的周向间隔设置，所述连接夹片设有两个连接端头，所述水平支撑梁的两端分别与在所述周向上相邻的两个所述连接夹片的连接端头相连，所述水平支撑架构造为多边形连接结构。
14.可选地，所述水平支撑架为多个，多个所述水平支撑架在竖直方向上间隔设置。
15.可选地，还包括连接法兰，所述连接法兰位于所述组合牛腿与所述支撑法兰之间，所述第一连接螺栓和所述第二连接螺栓均穿过所述连接法兰。
附图说明
16.图1是本实用新型实施例提供的格构式风电塔筒的结构示意图。
17.图2是本实用新型实施例提供的格构式风电塔筒的局部截面图。
18.图3是本实用新型实施例提供的格构式风电塔筒的局部爆炸图。
19.图4是图2的俯视图。
20.图5是本实用新型实施例提供的连接夹片的结构示意图。
21.图6是本实用新型实施例提供的水平连接梁的结构示意图。
22.图7是本实用新型实施例提供的第一连接螺栓的结构示意图。
23.图8是本实用新型实施例提供的腹板的结构示意图。
24.图9是图1的局部示意图。
25.附图标记：
26.格构式风电塔筒100、上部钢塔筒段1、钢制转接段2、底部法兰21、顶部法兰22、组合牛腿3、牛腿筒体31、上部法兰32、下部法兰33、下部支撑架4、支撑法兰41、支撑柱42、支撑段421、连接端板422、水平支撑架43、水平支撑梁431、连接夹片432、弧形板4321、连接端头4322、腹板44、风机5、第一连接螺栓61、第二连接螺栓62、连接法兰7。
具体实施方式
27.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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
28.下面根据图1-图9描述本实用新型实施例提供的格构式风电塔筒100的基本结构。如图1所示，格构式风电塔筒100包括从上向下依次相连的上部钢塔筒段1、钢制转接段2、组合牛腿3以及下部支撑架4。上部钢塔筒段1的顶部用于支撑风机5。在一些实施例中，上部钢塔筒段1为钢制塔筒段，其通过钢制转接段2和组合牛腿3与下方的格构式的下部支撑架4相连。
29.如图1所示，下部支撑架4包括支撑法兰41、若干支撑柱42和水平支撑架43。若干支撑柱42的顶部与支撑法兰41相连，若干支撑柱42的底部锚固在地面锚固点上，水平支撑架43与至少两个支撑柱42相连。支撑柱42用于在竖直方向上将组合牛腿3以上结构进行支撑，
水平支撑架43用于提高下部支撑架4的结构强度和刚度。支撑柱42为斜柱，支撑柱42的中心轴线向下向外延伸，即支撑柱42从与支撑法兰41的连接处向远离支撑法兰41的中心轴线的方向倾斜，因此下部支撑架4的在水平方向上的最大尺寸从上至下依次增大。
30.组合牛腿3包括牛腿筒体31、与牛腿筒体31顶部相连的上部法兰32以及与牛腿筒体31底部相连的下部法兰33。格构式风电塔筒100还包括第一连接螺栓61和第二连接螺栓62，第一连接螺栓61位于牛腿筒体31的内侧，第一连接螺栓61穿过钢制转接段2的底部法兰21、上部法兰32、下部法兰33和支撑法兰41并锚固在支撑法兰41的底部，以将钢制转接段2、组合牛腿3和下部支撑架4相连。第二连接螺栓62位于牛腿筒体31外侧，第二连接螺栓62穿过下部法兰33和支撑法兰41并锚固在支撑法兰41的底部，以将组合牛腿3与下部支撑架4相连。也就是说，组合牛腿3的下部法兰33和下部支撑架4的支撑法兰41均设有内外两层连接螺栓孔，第一连接螺栓61和第二连接螺栓62分别穿过内层的连接螺栓孔和外层的连接螺栓孔，将组合牛腿3和下部支撑架4相连。
31.本实用新型实施例提供的格构式风电塔筒包括下部支撑架，下部支撑架包括倾斜的支撑柱，增大风电塔筒的受力径，改善风电塔筒的受力性能，在风电塔筒遭受较强的风力作用时，格构式的下部支撑架可以将风电塔筒的荷载进行有效分散，提高风电塔筒的结构稳定性，避免风电塔筒在长期受到强风力作用下发生倾斜甚至倾倒的现象。
32.如图3所示，上部钢塔筒段1的底部法兰与钢制转接段2的顶部法兰22通过螺栓相连。钢制转接段2的底部法兰21向内延伸，并在内侧设有若干沿周向间隔设置的第一连接通孔，组合牛腿3的上部法兰32相对牛腿筒体31向内延伸，并在内侧设有若干沿周向间隔设置的第二连接通孔，组合牛腿3的下部法兰33的一部分相对牛腿筒体31向内延伸，并在内侧设有若干沿周向间隔设置的第三连接通孔，下部法兰33的另一部分相对牛腿筒体32向外延伸，并在外侧设有若干沿周向间隔设置的第四连接通孔。第一连接螺栓61(如图7所示)从上向下依次穿过钢制转接段2底部法兰21的第一连接通孔、上部法兰32的第二连接通孔、下部法兰33的第三连接通孔和支撑法兰41上的内层连接螺栓孔，第一连接螺栓61的底部锚固在支撑法兰41的底部。第二连接螺栓62从上至下穿过下部法兰33的第四连接通孔和支撑法兰41的外层连接螺栓孔，并锚固在支撑法兰41的底部。上部钢塔筒段1和组合牛腿3由支撑法兰41传递载荷。
33.进一步地，如图3所示，格构式风电塔筒100还包括连接法兰7，连接法兰7位于组合牛腿3与支撑法兰41之间，第一连接螺栓61和第二连接螺栓52均穿过连接法兰7。连接法兰7被夹设在组合牛腿3与支撑法兰41之间，用于提高组合牛腿3与支撑法兰41之间连接关系的稳定性以及结构强度和刚度。
34.在一些实施例中，组合牛腿3为钢-混结构，组合牛腿3包括钢制外壳和混凝土填料，钢制外壳具有内腔，混凝土填料填充于钢制外壳的内腔中。这是由于组合牛腿3为承受载荷的重要部分，常规的钢制牛腿结构强度不足，将组合牛腿3设计为钢-混结构牛腿，与常规的钢制牛腿相比，结构强度更强，能承受更大的载荷，使风电塔筒具有更强的结构稳定性。
35.在一些实施例中，若干支撑柱42沿支撑法兰41的周向间隔设置。进一步地，如图1所示，若干支撑柱42对称设置，以使下部支撑架4的受力均衡，使格构式风电塔筒100在各个方向上均具有较好的承载能力。
36.在一些实施例中，为了便于安装，以及优化支撑柱42的受力结构，如图1和图9所示，支撑柱42包括首尾相连的若干支撑段421，支撑段421的端部设有连接端板422，相邻两个连接端板422相抵并相连以使相邻两段支撑段421相连。在图1所示的实施例中，支撑柱42包括首尾相连的两段支撑段421，上部支撑段421的顶部与支撑法兰41的底部相连，上部支撑段421的底部设有连接端板422，下部支撑段421的顶部设有连接端板422，上部支撑段421与下部支撑段421的相邻的两个连接端板422均为环形端板，环形端板上设有沿支撑柱42的周向间隔设置的多个通孔，螺栓穿过两个连接端板422上的通孔将两个连接端板422相连。由于连接端板422的接触面积较大，支撑柱42的结构强度增强。在其他实施例中，可以根据支撑柱42的受力要求设计支撑段421的数量。
37.为了实现将支撑柱42的底部锚固在地面锚固点上，在一些实施例中，支撑柱42的底部设有连接端板422，地面锚固点处设有连接板，锚固螺栓穿过支撑柱42底部的连接端板422上的锚固通孔和连接板上的锚固通孔，将支撑柱42牢固地锚固在地面锚固点上。
38.在一些实施例中，如图2所示，下部支撑架4包括若干腹板44，腹板44与支撑柱42的外侧和支撑法兰41的底部中的每一者相连，每个支撑柱42与多个腹板44相连。如图2和8所示，腹板44的侧面与对应的支撑柱42的外侧相连并沿支撑柱42的径向向外延伸，腹板44的顶部与支撑法兰41的底部相连，支撑柱42对应的多个腹板44在支撑柱42的周向上间隔设置。腹板44的设置增强了支撑柱42与支撑法兰41之间的连接强度。
39.可选地，腹板44与支撑柱42和支撑法兰41的连接方式为焊接。
40.在一些实施例中，如图1、5、6和图9所示，水平支撑架43包括若干水平支撑梁431和若干连接夹片432，连接夹片432与支撑柱42的外侧面相连，水平支撑梁431与连接夹片432与相连。
41.具体地，如图5、6和9所示，连接夹片432包括弧形板4321和两个连接端头4322。连接端头4322为平板结构，两个连接端头4322分别与弧形板4321在水平方向上相对的两端相连。弧形板4321的形状与支撑柱42的外周面的形状适配，与支撑柱42的外周面相连，连接端头4322上设有多个通孔。水平支撑梁431为板状结构，其长度方向沿水平方向延伸，水平支撑梁431连接在支撑法兰41的周向上相邻的两个连接夹片432之间。如图9所示，水平支撑梁431在其长度方向上的两端分别与在支撑法兰41的周向上相邻的两个连接夹片432的连接端头4322相连，由此水平支撑架43构造为多边形连接结构。
42.在图9所示的实施例中，下部支撑架4包括六个支撑柱42，水平支撑架43包括六个水平支撑梁431以及六个连接夹片432，六个水平支撑梁431以及六个连接夹片432在支撑法兰41的周向上依次连接构造为如图9所示的六边形结构。
43.在其他实施例中，连接夹片432还可以包括两个以上的连接端头4322。水平支撑梁431的两端分别与两个不同支撑柱42上的连接夹片432的其中一个连接端头4322相连。也就是说，水平支撑梁431连接在不同的支撑柱42之间，用于提高下部支撑架4在水平方向上的承载能力。
44.在图1所示的实施例中，水平支撑架43为两个，两个水平支撑架43在竖直方向上间隔设置。当然在其他实施例中，水平支撑架43的数量可以大于两个。
45.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺
时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
46.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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
47.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。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。
48.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
49.在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
50.尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本实用新型的保护范围内。

技术特征：
1.一种格构式风电塔筒，其特征在于，包括从上向下依次相连的上部钢塔筒段、钢制转接段、组合牛腿以及下部支撑架，所述下部支撑架包括支撑法兰、若干支撑柱和水平支撑架，所述若干支撑柱的顶部与所述支撑法兰相连，所述若干支撑柱的底部锚固在地面锚固点上，所述支撑柱为斜柱，所述支撑柱的中心轴线向下向外延伸，所述水平支撑架与至少两个所述支撑柱相连，所述组合牛腿包括牛腿筒体、与所述牛腿筒体顶部相连的上部法兰以及与所述牛腿筒体底部相连的下部法兰；所述风电塔筒还包括第一连接螺栓和第二连接螺栓，所述第一连接螺栓位于所述牛腿筒体内侧，所述第一连接螺栓穿过所述钢制转接段的底部法兰、所述上部法兰、所述下部法兰和所述支撑法兰并锚固在所述支撑法兰的底部，所述第二连接螺栓位于所述牛腿筒体外侧，所述第二连接螺栓穿过所述下部法兰和所述支撑法兰并锚固在所述支撑法兰的底部。2.根据权利要求1所述的格构式风电塔筒，其特征在于，若干所述支撑柱沿所述支撑法兰的周向间隔设置。3.根据权利要求1所述的格构式风电塔筒，其特征在于，所述组合牛腿为钢-混结构，所述组合牛腿包括钢制外壳和混凝土填料，所述钢制外壳具有内腔，所述混凝土填料填充于所述钢制外壳的内腔中。4.根据权利要求1-3中任一项所述的格构式风电塔筒，其特征在于，所述支撑柱包括若干首尾相连的支撑段，所述支撑段的端部设有连接端板，相邻两个所述连接端板相抵并相连以使相邻两段支撑段相连。5.根据权利要求1-3中任一项所述的格构式风电塔筒，其特征在于，地面锚固点处设有连接板，所述支撑柱的底部设有连接端板，锚固螺栓穿过所述支撑柱底部的所述连接端板和所述连接板将所述支撑柱锚固在所述地面锚固点上。6.根据权利要求1-3中任一项所述的格构式风电塔筒，其特征在于，所述下部支撑架包括若干腹板，所述腹板与所述支撑柱的外侧和所述支撑法兰的底部中的每一者相连，每个所述支撑柱与多个所述腹板相连。7.根据权利要求1所述的格构式风电塔筒，其特征在于，所述水平支撑架包括若干水平支撑梁和若干连接夹片，所述连接夹片与所述支撑柱的外侧面相连，所述连接夹片包括多个连接端头，所述水平支撑梁的两端分别与两个不同支撑柱上的所述连接夹片的其中一个连接端头相连。8.根据权利要求7所述的格构式风电塔筒，其特征在于，所述若干所述支撑柱沿所述支撑法兰的周向间隔设置，所述连接夹片设有两个连接端头，所述水平支撑梁的两端分别与在所述周向上相邻的两个所述连接夹片的连接端头相连，所述水平支撑架构造为多边形连接结构。9.根据权利要求7或8所述的格构式风电塔筒，其特征在于，所述水平支撑架为多个，多个所述水平支撑架在竖直方向上间隔设置。10.根据权利要求1所述的格构式风电塔筒，其特征在于，还包括连接法兰，所述连接法兰位于所述组合牛腿与所述支撑法兰之间，所述第一连接螺栓和所述第二连接螺栓均穿过所述连接法兰。

技术总结
本实用新型公开了一种格构式风电塔筒，格构式风电塔筒包括从上向下依次相连的上部钢塔筒段、钢制转接段、组合牛腿以及下部支撑架，下部支撑架包括支撑法兰、若干支撑柱和水平支撑架，若干支撑柱的顶部与支撑法兰相连，若干支撑柱的底部锚固在地面锚固点上，支撑柱为斜柱，支撑柱的中心轴线向下向外延伸，水平支撑架与至少两个支撑柱相连，组合牛腿包括牛腿筒体、与牛腿筒体顶部相连的上部法兰以及与牛腿筒体底部相连的下部法兰。本实用新型提供的格构式风电塔筒增大风电塔筒的受力径，改善风电塔筒的受力性能，在风电塔筒遭受较强的风力作用时，格构式的下部支撑架可以将风电塔筒的荷载进行有效分散，提高风电塔筒的结构稳定性。提高风电塔筒的结构稳定性。提高风电塔筒的结构稳定性。


技术研发人员：王志峰
受保护的技术使用者：王志峰
技术研发日：2022.09.23
技术公布日：2023/5/16