一种风力发电机及其塔筒的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型主要涉及风力发电技术领域，具体地说，涉及一种风力发电机塔筒，以及设置有该塔筒的风力发电机。
【背景技术】
[0002]人类社会的发展需要源源不断的能源供应做支撑。随着节能减排的全球趋势，以及石化能源的日益枯竭，选择替代能源就成为能源领域亟待解决的技术问题。风能是取之不尽、用之不竭的可再生型清洁能源，是21世纪最主要的绿色动力之一。现在风资源丰富的国家都在努力开发本国的风力发电技术。
[0003]塔筒是风力发电机组的重要组成部分。在风电机组工作过程中，风力发电机塔筒主要承受风机轮毂传递过来的压力和弯矩以及机舱重力和塔筒自重，因而设计塔筒时需充分考虑塔筒的强度、刚度和稳定性等。
[0004]随着风电机组发电功率的增加，塔筒所受的载荷也不断加大；随着轮毂中心高度不断上升，塔筒高度也不断增高。现有技术中通常采用增大塔筒的直径来提高塔筒的刚度和强度。常用的塔筒结构有钢质塔筒、预应力钢筋混凝土塔筒或木质塔筒结构，其中以钢质塔筒最为常见。
[0005]但是由于钢质塔筒具有用材特殊、造价高、运输成本高等缺点，本领域技术人员也开始构思采用钢管与混凝土结合的结构。申请号为201320086117.7的专利公开了一种钢管混凝土风机塔筒，其主要由固定于风机基础环上的内、外两层钢质塔筒以及两层钢质塔筒之间灌注的混凝土层组成。内、外层钢质塔筒也可以设置为两段以上，且相邻两段之间通过法兰固定连接。内、外层钢质塔筒可以设置为带剪力键的钢质塔筒，剪力键有焊珠、贴脚焊扁钢或贴脚焊圆钢等不同形式。
[0006]对于该技术方案而言，主要存在以下几个方面的缺陷:
[0007]I)由于剪力键与混凝土层的接触面积少，粘结强度有限；
[0008]2)内、外层钢质塔筒通过螺栓与基础环连接，增加了螺栓数量和安装工作量；如采用焊接方式则对焊接场地要求较高，且操作复杂；
[0009]3)塔筒为两段以上时，塔筒之间对接需拧紧外层钢质塔筒法兰上的螺栓，此时需在塔筒外部作业，操作复杂且危险。
[0010]由于上述缺陷的存在，该技术经济性、安全性不够，目前市场上尚未出现实际运用的广品。
【实用新型内容】
[0011]有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种风力发电机塔筒，至少可解决现有技术中强度不够的缺陷。
[0012]本实用新型的风力发电机塔筒，包括内层、外层和设置于所述内层与外层之间的填充层，所述内层的外壁和/或所述外层的内壁上设置有横向部件，所述横向部件上设置有竖向的钢筋。
[0013]进一步地，所述横向部件为筋板、槽钢、H形钢或角钢。
[0014]进一步地，所述钢筋为螺纹钢结构。
[0015]进一步地，所述内层和/或外层通过多块弧形钢板拼焊而成，各弧形钢板上设置有一块或多块弧形的横向部件。
[0016]进一步地，所述内层上侧开设有灌注口，所述内层的内壁还设置有横向部件、梯子、休息平台、电缆支架中的一种或几种。
[0017]进一步地，所述风力发电机塔筒包括至少二段，相邻的二段中，上段塔筒的下法兰与下段塔筒的上法兰固定连接。
[0018]进一步地，最下段塔筒为锥形筒体，其它段塔筒为锥形筒体或直筒体。
[0019]本实用新型的另一个方面，还提供一种风力发电机，设置有前述任一项的风力发电机塔筒。
[0020]进一步地，还包括支腿式地基，所述风力发电机塔筒的底部与所述支腿式地基固定，所述支腿式地基包括至少三个支腿，各支腿包括横向的支腿臂和竖向的支撑腿。
[0021]进一步地，所述支腿式地基的各支腿在圆周面均匀布置。
[0022]本实用新型的风力发电机及其塔筒，在内层的外壁和/或外层的内壁上设置有横向部件，并在横向部件上设置有竖向的钢筋。该横向部件可增加内外层与填充层之间的接触面积，并可增加内外层的刚性，该钢筋可进一步增强塔筒的刚性，增加内外层与填充层之间的粘结强度。
[0023]进一步地，本实用新型采用支腿式地基，可直接将塔筒竖直放置在水平地面进行填充层灌注，不需要像现有技术额外连接基础环，提高了制造效率；支腿式地基包括至少三个支腿，各支腿可采用螺栓或焊接方式在现场安装，便于生产和运输。
【附图说明】
[0024]构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0025]图1是本实用新型一实施例的风力发电机塔筒的结构示意图；
[0026]图2是图1中A区域的放大图；
[0027]图3是本实用新型一实施例的风力发电机塔筒的安装状态图。
[0028]附图标记说明:
[0029]I 内层
[0030]2 外层
[0031]3填充层
[0032]4横向部件
[0033]5 钢筋
[0034]6 灌注口
[0035]7 支腿
[0036]8支腿臂
[0037]9支撑腿
【具体实施方式】
[0038]需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。本实用新型的“上下”、“内外”是以风力发电机在使用状态时的方位为基准。
[0039]图1所示是本实用新型一实施例的风力发电机塔筒的结构示意图，图2是图1中A区域的放大图。该实施例的风力发电机塔筒包括内层1、外层2、填充层3、横向部件4和钢筋5，该填充层3位于内层I与外层2之间。内层1、外层2优选为钢筒结构，填充层3优选为混凝土层。当然，它们也可以为其它可能。
[0040]前述横向部件4设置于内层I的外壁和/或外层2的内壁上，前述钢筋5设置于横向部件4上，并且竖向设置。应当清楚，该横向部件4既可以水平横向，也可以在水平基础上具有一定倾斜；同样地该钢筋5可以是在竖直方向，或者具有一定倾斜。应当清楚，该钢筋5可以替换为其它可能的等同特征，如由与钢材具有相近强度或刚度的材料制成的类似结构。
[0041]内层I或外层2可以一体形成，优选内层I和/或外层2通过多块弧形钢板拼焊而成，弧形钢板取材方便，生产效率高。该横向部件4优选为筋板，当然也可以为槽钢、H形钢或角钢。为了便于与弧形钢板焊接成型，优选各横向部件4也为弧形结构，各弧形钢板上设置有一块或多块弧形的横向部件4。
[0042]为了加工制造上的便利，风力发电机塔筒包括至少二段，相邻的二段中，上段塔筒的下法兰与下段塔筒的上法兰固定连接。弧形钢板及其上的钢筋5可与端部的法兰焊接成型。根据风力发电机塔筒的受载特点，可将最下段塔筒设置为锥形筒体，其它段塔筒为锥形筒体或直筒体。
[0043]在上述技术方案的基础上，横向部件4可增加内外层与填充层3之间的接触面积，并可增加内外层的刚性，该钢筋5可进一步增强塔筒的刚性，增加内外层与填充层3之间的粘结强度。为了进一步加强内外层与填充层3之间的结合程度，优选钢筋5为螺纹钢结构。
[0044]前述风力发电机塔筒的制造顺序如下:首先焊接内层1，然后焊接外层2，最后在内外层之间灌注填充层3。为了便于填充层3的灌注，优选在内层I上侧开设有灌注口 6，该灌注口 6的数量可以为一个或多个。此外，还可在内层I的内壁设置有横向部件4、梯子、休息平台、电缆支架中的一种或几种附件。该横向部件4可进一步提高塔筒的刚性。
[0045]除了前述实施例的风力发电机塔筒外，本实用新型还提供一种设置有前述结构的风力发电机。该风力发电机的其它结构可参考现有及改进的技术。
[0046]前述塔筒可采用多种可能的安装方式。图3所示是本实用新型一实施例的风力发电机塔筒的安装状态图，与现有技术采用基础环不同，该实施例设置有支腿式地基，风力发电机塔筒的底部与支腿式地基固定，支腿式地基包括至少三个支腿7，各支腿7包括横向的支腿臂8和竖向的支撑腿9。
[0047]该支腿式地基可以给塔筒提供稳定的支撑面，保证了其结构稳定性和可靠性。支腿臂8与支撑腿9之间可采用螺栓或焊接方式安装，相对于结构庞大的基础环而言，便于生产和运输。此外，该实施例可直接将塔筒竖直放置在水平地面进行填充层3的灌注，提高了制造效率。
[0048]各支腿7可直接支撑于地面，优选支腿式地基预埋在地面以下，在支腿7上覆土或灌注混凝土加固。各支腿7可以采用在圆周面均匀布置的方式，以提供均衡的受力和稳定的支撑。
[0049]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种风力发电机塔筒，包括内层(I)、外层(2)和设置于所述内层(I)与外层(2)之间的填充层(3)，其特征在于，所述内层⑴的外壁和/或所述外层(2)的内壁上设置有横向部件(4)，所述横向部件⑷上设置有竖向的钢筋(5)。2.根据权利要求1所述的风力发电机塔筒，其特征在于，所述横向部件(4)为筋板、槽钢、H形钢或角钢。3.根据权利要求1所述的风力发电机塔筒，其特征在于，所述钢筋(5)为螺纹钢结构。4.根据权利要求1所述的风力发电机塔筒，其特征在于，所述内层(I)和/或外层(2)通过多块弧形钢板拼焊而成，各弧形钢板上设置有一块或多块弧形的横向部件(4)。5.根据权利要求1-4任一项所述的风力发电机塔筒，其特征在于，所述内层(I)上侧开设有灌注口 ￠)，所述内层(I)的内壁还设置有横向部件(4)、梯子、休息平台、电缆支架中的一种或几种。6.根据权利要求1-4任一项所述的风力发电机塔筒，其特征在于，所述风力发电机塔筒包括至少二段，相邻的二段中，上段塔筒的下法兰与下段塔筒的上法兰固定连接。7.根据权利要求1-4任一项所述的风力发电机塔筒，其特征在于，最下段塔筒为锥形筒体，其它段塔筒为锥形筒体或直筒体。8.一种风力发电机，特征在于，设置有权利要求1-7任一项所述的风力发电机塔筒。9.根据权利要求8所述的风力发电机，其特征在于，还包括支腿式地基，所述风力发电机塔筒的底部与所述支腿式地基固定，所述支腿式地基包括至少三个支腿(7)，各支腿(7)包括横向的支腿臂(8)和竖向的支撑腿(9)。10.根据权利要求9所述的风力发电机，其特征在于，所述支腿式地基的各支腿(7)在圆周面均匀布置。
【专利摘要】本实用新型公开了一种风力发电机及其塔筒，包括内层、外层和设置于所述内层与外层之间的填充层，所述内层的外壁和/或所述外层的内壁上设置有横向部件，所述横向部件上设置有竖向的钢筋。本实用新型可增强塔筒的刚性，增加内外层与填充层之间的粘结强度。
【IPC分类】F03D11/04
【公开号】CN204851551
【申请号】CN201520528901
【发明人】易小刚
【申请人】三一重型能源装备有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月20日