【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于风力发电相关，更具体地，涉及一种装配式风机塔筒及风力发电机。
技术介绍
1、随着能源需求的飞速增长，一方面传统能源如石油、煤炭、天然气等不可再生的化石能源日益枯竭，另一方面，大量化石能源的使用也带来了严重的环境污染和气候问题。因此风能作为可再生能源的重要组成部分之一，得到迅速发展，风电场的建设如火如荼。
2、风机塔筒作为风力发电机的主要承重结构，需要保证其具有足够的强度、刚度、稳定性、抗扭性及抗疲劳性能等。传统的风力发电机塔筒通常采用现场浇筑或以整体形式运输到现场的方式完成，这种方法整体性好，在强度、刚度与稳定性等方面都有着较大的优势。但此方法会大大增加运输难度与成本，尤其随着风电行业的快速发展和风能需求的快速增加，亟需解决如何提高风电装机容量的这一关键问题，而增加叶轮直径与塔筒高度是提高风电机组发电量以及项目收益最直接的方式，这也导致了塔筒运输与安装的进一步受限。同时考虑到纯钢结构的塔筒刚度较低，在轮毂高度较高时易发生振动及破坏，因此目前常用预应力装配式钢混结构设计风机塔筒。
3、装配式风机塔筒的建设分为工厂预制和现场组装两大步，相较于传统现场浇筑的方式，较大程度地缩减了建设周期，同时其模块化设计也提高了运输的便利性与经济性，降低了安装难度，被视为一种高效环保的方法。但装配式带来的便利也会导致整体性降低，从而影响结构安全性，可能会影响风机的平稳运行。各部分连接处在长期受到风力、自重和环境腐蚀等因素的作用下，可能会出现微裂纹，并发展为断裂，严重时甚至可能导致整个风机倒塌，带来巨大的安全隐患和
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种装配式风机塔筒及风力发电机，其旨在解决现有的分片平面连接影响风机塔筒整体结构的强度的问题。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种装配式风机塔筒，所述风机塔筒为空心筒体结构，其包括依次相连接的顶部预制构件、中部预制构件及底部预制构件，所述顶部预制构件与所述中部预制构件之间所形成的连接界面为波浪形，所述中部预制构件与所述底部预制构件之间所形成的连接界面也为波浪形。
3、进一步地，所述顶部预制构件远离所述底部预制构件的一端的端面为平面，所述底部预制构件远离顶部预制构件的一端的端面为平面。
4、进一步地，所述底部预制构件为呈圆筒状的对称结构，其相对于自身中心轴对称；所述底部预制构件包括第一片弧形壳和第二片弧形壳，所述第一片弧形壳与所述第二片弧形壳均为对称结构，所述第一片弧形壳相对于自身中心轴对称。
5、进一步地，所述第一片弧形壳远离所述顶部预制构件的一端的端面为半圆形平面，另一端开设有多个间隔设置的第一弧形槽，相邻第一弧形槽之间形成第一弧形凸起，多个所述第一弧形槽及多个所述弧形凸起形成波浪形结构。
6、进一步地，所述第一片弧形壳的第一侧面固定有多个间隔设置的第一加强钢筋，通过所述第一加强钢筋伸入所述第二片弧形壳，而使得所述第一片弧形壳与所述第二片弧形壳相连接；所述第一弧形凸起及所述第一弧形凹槽的底面间隔固定有第一预应力锚索，所述第一预应力锚索的另一端伸入所述中部预制构件内，使得所述底部预制构件与所述中部预制构件相连接。
7、进一步地，所述顶部预制构件的结构与所述底部预制构件的结构相同；所述第一片弧形壳与所述第二片弧形壳相连接所形成的波浪形结构为封闭体，称为第一波浪形结构。
8、进一步地，所述中部预制构件呈筒状，其包括第三片弧形壳及第四片弧形壳，所述第三片弧形壳与所述第四片弧形壳的结构相同，两者的侧面相连接以使得所述中部预制构件为轴对称结构。
9、进一步地，所述第三片弧形壳为弧形壳体，其沿自身中心轴的投影为半圆环状；所述第三片弧形壳相背的两端分别开设有第二弧形槽及第三弧形槽，相邻的第二弧形槽之间形成第二弧形凸起，相邻的第三弧形槽之间形成第三弧形凸起，多个所述第二弧形凸起与多个所述第二弧形槽形成第二波浪形结构；多个所述第三弧形槽与多个所述第三弧形凸起形成第三波浪形结构；所述第二波浪形结构与所述第三波浪形结构相同，且均与所述第一波浪形结构互补。
10、进一步地，所述第一弧形凸起嵌入所述第二弧形凹槽或者第三弧形凹槽中，所述第二弧形凸起嵌入所述顶部预制构件的第一弧形凹槽内，所述第三弧形凸起嵌入所述底部预制构件的第一弧形凹槽内。
11、本专利技术还提供了一种风力发电机，所述风力发电机包括如上所述的塔筒、风机平台及风机结构，所述风机相背的两端分别连接于所述风机平台及所述风机结构。
12、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的装配式风机塔筒及风力发电机主要具有以下有益效果：
13、1.所述顶部预制构件与所述中部预制构件之间所形成的连接界面为波浪形，所述中部预制构件与所述底部预制构件之间所形成的连接界面也为波浪形，进而所形成的弧形连接方式的优化了受力分布，通过弧形的平滑过渡减少了传统直线连接处的应力集中现象；同时增加了连接面的面积，风力、重力等外力可以在更大的面积上分散传递，从而降低了负荷强度，也提高了整体稳定性。
14、2.波浪形的连接界面将水平连接缝转变为曲线连接缝，使得水平方向产生类似卡扣的效果，在一定程度上提高了结构的抗扭能力，减小了塔筒因振动而倒塌的可能性，使得塔筒能够更好地应对自然环境中的复杂加载情况。
15、3.在竖向连接采用了预应力锚索的连接方式，横向连接则采用加强钢筋的连接方式，同时对连接缝进行现浇处理，加强了接缝的强度，在一定程度上减小了接缝局部破坏的可能性，使得各预制构件间协同受力，进一步保证了塔筒的整体性能。
16、4.弧形连接方式在提高安全系数的同时，还有助于提升塔筒的使用寿命，提高了经济效益。一方面此方法采用了装配式结构，减小了运输的成本及现场安装的难度，另一方面由于减少了应力集中，塔筒的维护需求和频率也相应降低，进而减少了维护成本和潜在的运行中断风险。
17、5.部分预制件的结构相同且部分预制件的组成弧形壳的结构相同，如此可以减少模具的数量，降低成本；每一个弧形预制构件内部都布有加强钢筋与预应力锚索，以加强接合处的拼接强度，提高装配式塔筒的整体性。
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1.一种装配式风机塔筒，其特征在于：
2.如权利要求1所述的装配式风机塔筒，其特征在于：所述顶部预制构件远离所述底部预制构件的一端的端面为平面，所述底部预制构件远离顶部预制构件的一端的端面为平面。
3.如权利要求1所述的装配式风机塔筒，其特征在于：所述底部预制构件为呈圆筒状的对称结构，其相对于自身中心轴对称；所述底部预制构件包括第一片弧形壳和第二片弧形壳，所述第一片弧形壳与所述第二片弧形壳均为对称结构，所述第一片弧形壳相对于自身中心轴对称。
4.如权利要求3所述的装配式风机塔筒，其特征在于：所述第一片弧形壳远离所述顶部预制构件的一端的端面为半圆形平面，另一端开设有多个间隔设置的第一弧形槽，相邻第一弧形槽之间形成第一弧形凸起，多个所述第一弧形槽及多个所述弧形凸起形成波浪形结构。
5.如权利要求4所述的装配式风机塔筒，其特征在于：所述第一片弧形壳的第一侧面固定有多个间隔设置的第一加强钢筋，通过所述第一加强钢筋伸入所述第二片弧形壳，而使得所述第一片弧形壳与所述第二片弧形壳相连接；所述第一弧形凸起及所述第一弧形凹槽的底面间隔固定有第一预应力
6.如权利要求4所述的装配式风机塔筒，其特征在于：所述顶部预制构件的结构与所述底部预制构件的结构相同；所述第一片弧形壳与所述第二片弧形壳相连接所形成的波浪形结构为封闭体，称为第一波浪形结构。
7.如权利要求6所述的装配式风机塔筒，其特征在于：所述中部预制构件呈筒状，其包括第三片弧形壳及第四片弧形壳，所述第三片弧形壳与所述第四片弧形壳的结构相同，两者的侧面相连接以使得所述中部预制构件为轴对称结构。
8.如权利要求7所述的装配式风机塔筒，其特征在于：所述第三片弧形壳为弧形壳体，其沿自身中心轴的投影为半圆环状；所述第三片弧形壳相背的两端分别开设有第二弧形槽及第三弧形槽，相邻的第二弧形槽之间形成第二弧形凸起，相邻的第三弧形槽之间形成第三弧形凸起，多个所述第二弧形凸起与多个所述第二弧形槽形成第二波浪形结构；多个所述第三弧形槽与多个所述第三弧形凸起形成第三波浪形结构；所述第二波浪形结构与所述第三波浪形结构相同，且均与所述第一波浪形结构互补。
9.如权利要求8所述的装配式风机塔筒，其特征在于：所述第一弧形凸起嵌入所述第二弧形凹槽或者第三弧形凹槽中，所述第二弧形凸起嵌入所述顶部预制构件的第一弧形凹槽内，所述第三弧形凸起嵌入所述底部预制构件的第一弧形凹槽内。
10.一种风力发电机，其特征在于：所述风力发电机包括权利要求1-9任一项所述的塔筒、风机平台及风机结构，所述风机相背的两端分别连接于所述风机平台及所述风机结构。
...【技术特征摘要】
1.一种装配式风机塔筒，其特征在于：
2.如权利要求1所述的装配式风机塔筒，其特征在于：所述顶部预制构件远离所述底部预制构件的一端的端面为平面，所述底部预制构件远离顶部预制构件的一端的端面为平面。
3.如权利要求1所述的装配式风机塔筒，其特征在于：所述底部预制构件为呈圆筒状的对称结构，其相对于自身中心轴对称；所述底部预制构件包括第一片弧形壳和第二片弧形壳，所述第一片弧形壳与所述第二片弧形壳均为对称结构，所述第一片弧形壳相对于自身中心轴对称。
4.如权利要求3所述的装配式风机塔筒，其特征在于：所述第一片弧形壳远离所述顶部预制构件的一端的端面为半圆形平面，另一端开设有多个间隔设置的第一弧形槽，相邻第一弧形槽之间形成第一弧形凸起，多个所述第一弧形槽及多个所述弧形凸起形成波浪形结构。
5.如权利要求4所述的装配式风机塔筒，其特征在于：所述第一片弧形壳的第一侧面固定有多个间隔设置的第一加强钢筋，通过所述第一加强钢筋伸入所述第二片弧形壳，而使得所述第一片弧形壳与所述第二片弧形壳相连接；所述第一弧形凸起及所述第一弧形凹槽的底面间隔固定有第一预应力锚索，所述第一预应力锚索的另一端伸入所述中部预制构件内，使得所述底部预制构件与所述中部预制构件相连接。
6.如权利要求4所述的装配式风机塔筒，其特征在于：所述顶部预制构件的结构与所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘震卿，胡依璐，钟又云，余忠泽，李兆明，陈晟桥，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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