一种旋转自锁式抗疲劳风电法兰制造技术

本发明专利技术涉及风电塔筒连接技术领域，具体为一种旋转自锁式抗疲劳风电法兰。包括上法兰盘和下法兰盘；所述上法兰盘外侧设有环形竖板，所述环形竖板向下突出；突出部分内壁周向设有内锁紧块，在下法兰盘外侧设置与所述内锁紧块相配合的外锁紧块；所述内锁紧块与外锁紧块在轴向上交错分布。本发明专利技术通过内、外自锁块可使上法兰盘与下法兰盘实现整体自锁，保证上下法兰盘的紧密连接，有效阻止腐蚀物质进入法兰盘内部，能够实现塔筒法兰在反复荷载下的对称受力，从而克服传统风电法兰连接在偏心荷载作用下对应力幅的杠杆放大效应，有效改善紧固件受力行为，从作用效应层面提高其抗疲劳性能。从作用效应层面提高其抗疲劳性能。从作用效应层面提高其抗疲劳性能。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转自锁式抗疲劳风电法兰


[0001]本专利技术涉及风电塔筒连接
，具体为一种旋转自锁式抗疲劳风电法兰。

技术介绍

[0002]现今随着科技水平的快速发展，风电机组逐步向大型化和海洋化发展，为了更高效的利用风能资源，风机叶轮直径和塔筒高度不断增加，但相应的，风机所面临的交变荷载也进一步增大，塔筒的法兰连接部位在长期交变荷载作用下，容易出现法兰连接处螺栓的疲劳断裂失效和振致松动现象，从而引起一系列的工程事故。
[0003]传统风电塔筒在工作过程中，法兰盘处于偏心受拉状态，当法兰盘的外侧边缘张开位移后，螺栓的应力会随筒壁拉力线性增大，应力幅也会显著增加，因此，传统法兰盘构造存在一定缺陷，无法较大程度地保证螺栓纯受拉的受力模式。同时在海洋环境中，风电机组还会面临高盐雾、高湿度环境条件下腐蚀介质的侵蚀问题，法兰的张开会引入腐蚀介质进入内部，造成连接部位的腐蚀疲劳耦合损伤。
[0004]除此之外，现有高强度螺栓连接技术中，螺母与螺栓的螺纹仅在牙纹侧边形成局部面面接触，其接触面积通常不足螺纹总面积的30%，从而造成螺母与螺栓间的空隙体积较大。因此，在受振动和冲击荷载作用时，上述两个螺纹面间会发生相对运动，从而导致采用高强螺栓连接的塔筒法兰抗振防松及抗疲劳性能较差。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供旋转自锁式抗疲劳风电法兰，以弥补传统风电塔筒法兰连接存在法兰容易张开，存在腐蚀介质侵入、易发生振致松动和疲劳破坏及连接受力模式缺陷等不足。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种旋转自锁式抗疲劳风电法兰，包括上法兰盘和下法兰盘；所述上法兰盘外侧设有环形竖板，所述环形竖板向下突出；突出部分内壁周向设置有内锁紧块，在下法兰盘外侧设置与所述内锁紧块相配合的外锁紧块；所述内锁紧块与外锁紧块在轴向上交错分布。
[0007]进一步地，所述上法兰盘和下法兰盘上沿其周向方向均匀设置通孔；采用铆钉穿过所述通孔，将上法兰盘和下法兰盘连接固定。
[0008]进一步地，所述的铆钉为环槽铆钉，分为铆钉头、光杆段、环槽段和尾牙四部分，所述尾牙段设有颈缩截面。
[0009]进一步地，所述环槽铆钉通过拉铆方式与环套装配。
[0010]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果1.本专利技术通过内、外自锁块可使上法兰盘与下法兰盘实现整体自锁，保证上下法兰盘的紧密连接，有效阻止腐蚀物质进入法兰盘内部，能够实现塔筒法兰在反复荷载下的对称受力，从而克服传统风电法兰连接在偏心荷载作用下对应力幅的杠杆放大效应，有效改善紧固件受力行为，从作用效应层面提高其抗疲劳性能。
[0011]2.本专利技术中上下法兰盘之间采用环槽铆钉，环槽铆钉采用特殊的环槽螺纹设计，其螺纹是由多个独立环槽构成，使得加工工艺更简化和明确，能够有效提升加工精度和减小初始缺陷；且螺纹牙型采用弧形结构设计，利用拉铆连接技术，通过挤压变形实现环槽铆钉与套环的紧密配合，保证了连接部位的强度、可靠性、抗震性以及疲劳性能，并为塔筒提供了更稳定的连接支持。
附图说明
[0012]图1为本专利技术提供的旋转自锁式抗疲劳风电法兰立体结构示意图；图2为本专利技术上法兰盘的立体结构示意图；图3为本专利技术下法兰盘的立体结构示意图；图4为本专利技术环槽铆钉的结构示意图；图5为本专利技术上下法兰盘的错位对接示意图；其中，（a）为俯视图；（b）为A
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A向剖视图；（c）为B
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B向剖视图；图6为本专利技术上下法兰盘的旋转自锁示意图；其中，其中，（a）为俯视图；（b）为A
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A向剖视图；（c）为B
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B向剖视图；图7为本专利技术环槽铆钉安装示意图；其中，（a）为俯视图；（b）为A
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A向剖视图；（c）为B
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B向剖视图。
[0013]图中：1、上法兰盘；101、环形竖板；102、上法兰盘通孔；103、内锁紧块；104、上法兰盘对接接头；2、下法兰盘；201、外锁紧块；202、下法兰盘通孔；203、下法兰盘对接接头；3、环槽铆钉；301、尾牙；302、环槽段；303、光杆段；304、铆钉头；4、套环。
具体实施方案
[0014]为了便于理解本专利技术，下面结合附图和具体实施例，对本专利技术进行更详细的说明。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术公开内容的理解更加透彻全面。
[0015]如图1所示，本专利技术提供的旋转自锁式抗疲劳风电法兰，包括上法兰盘1、下法兰盘2、环槽铆钉3和套环4。
[0016]如图2所示，上法兰盘1外侧设置向下突出的环形竖板101，环形竖板101上带有内锁紧块103，内锁紧块103成环向分布，环形竖板101突出的高度与下法兰盘2高度相同。如图3所示，下法兰盘2外侧设置与上法兰盘1的内锁紧块103相配合的外锁紧块201，其中，为了实现自锁，内锁紧块103和外锁紧块在轴向上错落分布，如图所示，两层内锁紧块与两层外锁紧块交错咬合，在径向上相互独立，可以旋转，在轴向上，相互限制，实现自锁。
[0017]本实施例中，内、外锁紧块均采用轧制成型，上、下法兰盘分别通过、上法兰盘对接接头104和下法兰盘对接接头203与风电塔筒焊接连接。同时，在上法兰盘1和下法兰盘2沿其周向方向均匀设置通孔用于安装环槽铆钉3，上法兰盘通孔102与下法兰盘通孔202位置相吻合。
[0018]如图4所示，环槽铆钉3包括尾牙301、环槽段302、光杆段303和铆钉头304。如图7（a）、（b）、（c）所示，当使用环槽铆3钉对上法兰盘1与下法兰盘2整体安装时，将环槽铆钉3的
光杆段303贯穿于上法兰盘1与下法兰盘2内部，使得环槽段302位于上法兰盘1上部，将铆钉枪的枪口插入尾牙301，使得铆钉枪为尾牙301螺纹咬合吃力，然后通过铆钉枪对环槽铆钉3轴向拉伸并挤压套环4，使套环4内径的金属流动到环槽段302中，形成永久的金属塑性连接；通过铆钉枪继续施加预拉力荷载，进而引起尾牙301预设的颈缩截面自行断裂，从而使预拉力由铆钉枪转移至环槽铆钉3，完成锚固过程。同时环槽铆钉3可以根据塔筒所处的环境及工作情况，选用不同型号以达到设计要求，且更好地提高法兰疲劳寿命，降低塔筒失效风险。环槽铆钉3采用特殊的环槽螺纹设计，其螺纹是由多个独立环槽构成，使得加工工艺更简化和明确，能够有效提升加工精度和减小初始缺陷；且螺纹牙型采用弧形结构设计，利用拉铆连接技术，通过挤压变形使环槽铆钉与套环紧密配合，保证了连接部位的强度、可靠性、抗震性以及疲劳性能，并为塔筒提供了更稳定的连接支持。
[0019]上下法兰盘的错位对接，如图5（a）所示，将上法兰盘1放下至与下法兰盘2平面，根据锁紧块位置调整上法兰盘1进行错位对接，如图5（b）、（c），并保证法兰盘的两端面紧密贴合。上、下法兰盘的旋转自锁，如图6（a）所示，将下法兰盘2外部的外锁紧块201旋本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋转自锁式抗疲劳风电法兰，包括上法兰盘和下法兰盘；其特征在于：所述上法兰盘外侧设有环形竖板，所述环形竖板向下突出；突出部分内壁周向设有内锁紧块，在下法兰盘外侧设置与所述内锁紧块相配合的外锁紧块；所述内锁紧块与外锁紧块在轴向上交错分布。2.根据权利要求1所述的旋转自锁式抗疲劳风电法兰，其特征在于：所述上法兰盘和下法兰盘上沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴靠山，衡俊霖，徐军，樊轲，凌灼灼，刘峻豪，易佳欣，唐超，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：