法兰、塔筒及风力发电机组制造技术

本实用新型专利技术提供了一种法兰、塔筒及风力发电机组，法兰包括：法兰盘；颈部，颈部从法兰盘的一个端表面沿法兰盘的轴向延伸，并且颈部的外周表面与法兰盘的外周表面同轴并共面，其中，颈部的内周表面与法兰盘的端表面之间形成有椭圆过渡面。根据本实用新型专利技术的法兰，通过使法兰的颈部的内周表面与法兰盘的主表面之间形成椭圆过渡面，可减小应力集中，因此可提高法兰的疲劳寿命。法兰的疲劳寿命。法兰的疲劳寿命。

【技术实现步骤摘要】
法兰、塔筒及风力发电机组


[0001]本技术涉及风力发电
，尤其涉及一种法兰、塔筒及风力发电机组。

技术介绍

[0002]风电设备制造业是风电产业的核心，风力发电机组是风电设备的代表，风力发电机组的塔架顶法兰是塔筒和机舱偏航总成之间连接的部件。顶法兰的强度评估需要综合考虑偏航总成各部件的影响，塔架的经济性是投标的关键因素，顶法兰的经济性直接影响塔架的经济性。因此，需要设计一种新型的法兰结构，以在满足安装要求的同时提高经济性。

技术实现思路

[0003]因此，本技术的目的在于提供一种新型的法兰、塔筒及风力发电机组，以在满足安装要求的同时提高经济性。
[0004]根据本技术的一方面，提供一种法兰，法兰包括：法兰盘；颈部，颈部从法兰盘的一个端表面沿法兰盘的轴向延伸，并且颈部的外周表面与法兰盘的外周表面同轴并共面，其中，颈部的内周表面与法兰盘的端表面之间形成有椭圆过渡面。
[0005]可选地，椭圆过渡面所在的虚拟椭圆的长轴可沿法兰盘的轴向方向延伸，虚拟椭圆的短轴可沿法兰盘的径向方向延伸。
[0006]可选地，虚拟椭圆的短轴与长轴的比可在1/5至1/2的范围内。
[0007]可选地，法兰盘的高度H1与颈部的壁厚T2之间可满足4<H1/T2<12，和/或，法兰盘的高度H1与颈部的高度H2之间可满足2<H1/H2<6。
[0008]根据本技术的另一方面，提供一种塔筒，塔筒包括钢塔架以及上述的法兰，其中，法兰设置在钢塔架的顶端。
[0009]可选地，颈部可焊接在钢塔架的顶端上，其中，颈部的壁厚与钢塔架的顶端的壁厚可相同。
[0010]可选地，法兰盘上设置有用于容纳螺栓的螺栓孔，塔筒还可包括用于连接法兰盘和外部构件的螺栓和垫片，其中，椭圆过渡面所在的虚拟椭圆的短半轴r满足如下表达式：r≤dk
‑
ds/2，其中，dk为螺栓孔的中心与颈部的内周表面之间的距离，ds为垫片的外径。
[0011]可选地，法兰盘的壁厚T1、颈部的壁厚T2和螺栓孔的直径D之间可满足如下表达式：2D+T2+10<T1<3.25D+2.125T2+32.5。
[0012]可选地，颈部的高度H2可满足如下表达式：R+k+s/2≤H2，其中，R为椭圆过渡面所在的虚拟椭圆的长半轴，k为焊缝坡口高度，s为颈部的厚度，其中，k＝(2s/3)*tan30。
[0013]根据本技术的另一方面，提供一种风力发电机组，风力发电机组包括上述的塔筒。
[0014]根据本技术的实施例的法兰，通过使法兰的颈部的内周表面与法兰盘的主表面之间形成椭圆过渡面，可减小应力集中，因而可提高法兰的疲劳寿命。另外，根据本技术的实施例的法兰，通过合理设计椭圆过渡面所在的虚拟椭圆的尺寸、颈部的高度等，可
降低法兰的总重量，因此可降低塔筒的重量，提高塔筒的竞争性。
附图说明
[0015]通过下面结合附图对实施例进行的描述，本技术的上述以及其他目的和特点将会变得更加清楚，在附图中：
[0016]图1是根据技术的实施例的法兰的俯视图。
[0017]图2是沿着图1中的A
‑
A线截取的截面图。
[0018]图3是根据技术的实施例的法兰与外部构件连接的截面图。
[0019]附图标号说明：
[0020]11：法兰盘；12：颈部；13：椭圆过渡面；14：螺栓孔：15；紧固件；16：垫片；20：外部构件。
具体实施方式
[0021]现在，将参照附图详细地描述根据本技术的实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的组件。
[0022]参照图1和图2，根据本技术的实施例的法兰包括法兰盘11和从法兰盘11延伸的颈部12。颈部12从法兰盘11的端表面(例如，下表面)沿法兰盘11的轴向方向(即，向下方向)延伸，并且颈部12的外周表面与法兰盘11的外周表面同轴并共面，换句话说，该法兰是一种内法兰。颈部12的内周表面与法兰盘11的主表面之间形成有椭圆过渡面13。
[0023]在相关
中，颈部12的内周表面与法兰盘11的端表面之间通常形成圆形过渡面，而在本技术的实施例中，颈部12的内周表面与法兰盘11的端表面之间形成有椭圆过渡面13，可减小应力集中，因此可提高法兰的疲劳寿命。
[0024]如图2所示，椭圆过渡面13所在的虚拟椭圆B的长轴沿法兰盘11的轴向方向延伸，虚拟椭圆B的短轴沿法兰盘的径向方向延伸。可选地，虚拟椭圆B的短轴与长轴的比在1/5至1/2的范围内。另外，法兰盘11的与颈部12相对的一端(即，上端)形成有倒角C，如此可减小法兰的重量，进而提高法兰的经济性。
[0025]可选地，法兰盘的高度H1与颈部的壁厚T2之间可满足4<H1/T2<12，和/或，法兰盘的高度H1与颈部的高度H2之间可满足2<H1/H2<6。在满足上述条件表达式的情况下，整个法兰可满足结构强度等要求，并且可在一定程度上减轻整个法兰的重量。
[0026]如图2和图3所示，法兰盘11可沿法兰盘11的轴向开设有多个螺栓孔14，以容纳用于与外部构件20连接的紧固件15。紧固件15的螺栓头和法兰盘11之间还可设置有垫片16。可选地，多个螺栓孔14所在的分度圆的中心可与法兰盘11的内径和外径的中心相同，螺栓孔14的中心与颈部12的内侧表面之间的距离dk可满足D<dk<2D，每两个螺栓孔14之间的距离c可满足1.9D<c<3D。
[0027]另外，可选地，椭圆过渡面13所在的虚拟椭圆B的短半轴r满足表达式：r≤dk
‑
ds/2，其中，dk为螺栓孔14的中心与颈部12的内侧表面之间的距离，ds为垫片16的外径。在虚拟椭圆B的短半轴r满足上述表达式且虚拟椭圆B的短轴与长轴的比在1/5至1/2的范围内时，可使应力集中系数最小。
[0028]另外，根据本技术的另一实施例提供了一种塔筒，塔筒包括钢塔架，法兰可设
置在钢塔架的顶端。可选地，法兰的颈部12可焊接在钢塔架的顶端上，并且颈部12的内外周表面可分别与钢塔架的与颈部12连接处的部分的内外周表面共面，即，二者的厚度可相等。
[0029]颈部12的高度越小，法兰的工艺成本越低，而颈部12与钢塔架的焊接处的焊缝应力集中系数越大。由于焊缝应力集中系数不能超过最大许用值，因此颈部12的高度H不能无限小，需有最小值要求。
[0030]可选地，在根据本技术的实施例中，颈部12的高度H可满足表达式：R+k+s/2≤H，其中，R为虚拟椭圆B的长半轴，k为焊缝坡口高度，s为颈部12的厚度，其中，k＝(2s/3)*tan30。在满足上述表达式的情况下，焊缝应力集中系数可满足要求，且法兰的工艺成本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种法兰，其特征在于，所述法兰包括：法兰盘(11)；颈部(12)，所述颈部(12)从所述法兰盘(11)的一个端表面沿所述法兰盘(11)的轴向延伸，并且所述颈部(12)的外周表面与所述法兰盘(11)的外周表面同轴并共面，其中，所述颈部(12)的内周表面与所述法兰盘(11)的所述端表面之间形成有椭圆过渡面(13)。2.根据权利要求1所述的法兰，其特征在于，所述椭圆过渡面(13)所在的虚拟椭圆的长轴沿所述法兰盘(11)的轴向方向延伸，所述虚拟椭圆的短轴沿所述法兰盘(11)的径向方向延伸。3.根据权利要求2所述的法兰，其特征在于，所述虚拟椭圆的短轴与所述长轴的比在1/5至1/2的范围内。4.根据权利要求1所述的法兰，其特征在于，所述法兰盘(11)的高度H1与所述颈部(12)的壁厚T2之间满足4<H1/T2<12，和/或，所述法兰盘(11)的高度H1与所述颈部(12)的高度H2之间满足2<H1/H2<6。5.一种塔筒，其特征在于，所述塔筒包括钢塔架以及根据权利要求1至4中任一项所述的法兰，其中，所述法兰设置在所述钢塔架的顶端。6.根据权利要求5所述的塔筒，其特征在于，所述颈部(12)焊接在所述钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玉良，
申请(专利权)人：新疆金风科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：