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风机塔架的门框、门框单元、门框的制造方法及风机塔架

阅读：1021发布：2020-08-02

IPRDB可以提供风机塔架的门框、门框单元、门框的制造方法及风机塔架专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供了一种风机塔架的门框、门框单元、门框的制造方法及风机塔架，其中，风机塔架的门框包括上圆弧段和下圆弧段以及位于侧部的两个直线段，所述门框的焊缝位于所述上圆弧段和所述下圆弧段上。本发明通过改变门框焊缝位置，将门框的焊缝设置在应力较小区域，减少焊缝处的应力集中，提高门框的疲劳承载能力，通过改变门框结构，降低门框与塔筒壁间的应力集中，提高塔筒壁的承载能力，减低有焊缝处应力过大引起的塔架失效，同等载荷情况下，减轻塔架重量，降低成本。，下面是风机塔架的门框、门框单元、门框的制造方法及风机塔架专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种风机塔架的门框，其特征在于，包括上圆弧段和下圆弧段以及位于侧部的两个直线段，在所述上圆弧段和所述下圆弧段的顶部设置有直线过渡段，所述门框的焊缝位于所述直线过渡段上。

2.根据权利要求1所述的门框，其特征在于，所述上圆弧段和/或所述下圆弧段具有多个焊缝。

3.根据权利要求1所述的门框，其特征在于，所述门框由至少两个分离的门框单元焊接而成，所述门框单元由钢板卷制而成或者整体锻造而成。

4.一种风机塔架，其特征在于，具有如权利要求1至3任一所述的门框。

5.一种风机塔架门框的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

制作两个门框单元，所述门框单元具有部分上圆弧段和部分下圆弧段以及连接所述部分上圆弧段和所述部分下圆弧段的直线段；在所述部分上圆弧段和所述部分下圆弧段的顶部分别设置有部分直线过渡段；

将所述两个门框单元的部分上圆弧段和部分下圆弧段分别对接后进行焊接，焊缝位于所述部分直线过渡段的端部。

6.一种风机塔架的门框单元，其特征在于，包括部分上圆弧段和部分下圆弧段以及连接所述部分上圆弧段和所述部分下圆弧段的直线段，在所述部分上圆弧段和所述部分下圆弧段的顶部设置有部分直线过渡段，所述部分直线过渡段的端部为焊接端。

说明书全文

风机塔架的门框、门框单元、门框的制造方法及风机塔架

技术领域

[0001] 本发明涉及风机塔架的门框、门框单元、门框的制造方法及风机塔架，属于风力发电技术领域。

背景技术

[0002] 风机塔架是风力发电机的主要支撑部件，如图1所示，在风机塔架安装中，为了安装维护方便，通常在风机塔架的筒壁1上设置有门框2，门框2通常由上下圆弧段和位于侧部的两直线段围成，通过焊接将门框2固定在风机塔架筒壁1上，焊缝3一般位于门框侧部的两直线段上。

[0003] 发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术存在如下缺陷：风机塔架设置在户外，由于环境因素和自身运行的因素会在筒壁以及门框上产生应力，由于这些应力的原因，使得现有技术的塔架门框经常在焊缝位置处断裂，存在安全隐患。

发明内容

[0004] 本发明的实施例的目的在于提供一种风机塔架的门框、门框单元、门框的制造方法及风机塔架，减少焊缝处断裂的风险，提高风机塔架的门框的整体强度。

[0005] 为达到上述目的，本发明的实施例提供了一种风机塔架的门框，其包括上圆弧段和下圆弧段以及位于侧部的两个直线段，所述门框的焊缝位于所述上圆弧段和所述下圆弧段上。

[0006] 本发明还提供了一种风机塔架，该塔架包括上述的门框。

[0007] 本发明还提供了一种门框的制造方法，包括如下步骤：

[0008] 制作两个门框单元，所述门框单元具有部分上圆弧段和部分下圆弧段以及连接所述部分上圆弧段和所述部分下圆弧段的直线段；

[0009] 将所述两个门框单元的部分上圆弧段和部分下圆弧段分别对接后进行焊接。

[0010] 本发明还提供了一种风机塔架的门框单元，包括：部分上圆弧段和部分下圆弧段以及连接所述部分上圆弧段和所述部分下圆弧段的直线段，所述部分上圆弧段和所述部分下圆弧段的端部为焊接端。

[0011] 本发明实施例提供的一种风机塔架的门框、门框单元、门框的制造方法及风机塔架，通过改变门框焊缝位置，将门框的焊缝设置在应力较小区域，减少焊缝处的应力集中，提高门框的疲劳承载能力，减少了门框焊缝位置的断裂风险，提高了门框以及风机塔架的整体强度。

附图说明

[0012] 图1为现有技术的风机塔架的门框的结构示意图；

[0013] 图2为本发明实施例一的风机塔架的门框的结构示意图；

[0014] 图3为本发明实施例一中风机塔架的门框的焊缝的局部放大图；

[0015] 图4为本发明实施例二的风机塔架的门框的结构示意图；

[0016] 图5为本发明实施例二中风机塔架的门框的焊缝的局部放大图；

[0017] 图6为现有的风机塔架的门框的整体应力分布示意图；

[0018] 图7为现有的风机塔架的门框的宽度方向的插值路径示意图；

[0019] 图8为现有的风机塔架的门框的宽度方向的插值结果示意图；

[0020] 图9为本发明实施例二的顶部带有直线过渡段的风机塔架的门框的整体应力分布示意图；

[0021] 图10为本发明实施例二的顶部带有直线过渡段的风机塔架的门框的宽度方向的插值路径示意图；

[0022] 图11为本发明实施例二的顶部带有直线过渡段的风机塔架的门框的宽度方向的插值结果示意图；

[0023] 图12为本发明实施例二的风机塔架的门框的顶部的直线过渡段的应力分布示意图；

[0024] 图13为本发明实施例二的顶部带有直线过渡段的风机塔架的门框的两侧的直线段的应力分布示意图。

[0025] 附图标号说明：

[0026] 1-风机塔架的塔筒壁；2-门框；21-上圆弧段；22-下圆弧段；23-直线段；24-焊缝；25-直线过渡段。

具体实施方式

[0027] 下面结合附图对本发明实施例提供的风机塔架的门框和门框的制造方法以及风机塔架进行详细描述。

[0028] 风机塔架为圆柱形，在外力(例如风力或者风机运转时产生的力)作用下，风机塔架整体上会产生弯曲作用力，从而会在竖直方向上产生相反方向的拉伸应力，受力面积越小，所受应力相应越大。如图6所示，其为现有的风机塔架的门框的整体应力分布示意图，图中通过灰度的深浅示出了应力的分布情况，正负号代表着应力的方向，其中，图中标有MN的部位为图中应力最小的位置，标有MX点的部位为图中应力最大的位置，而SMN表示最小应力值，SMX为应力最大值，下方的横条代表各个灰度级的应力数值，从图6可以明显看出，在风机塔架的门框部分2上，应力大的地方就集中在门框2的直线段上，应力最大处为直线段与圆弧段的连接部位，而应力相对小的地方位于圆弧段上，最小的地方为圆弧段的顶端，现有的门框2的焊接位置位于门框直段上，并且一般位于直线段的中部，这个位置是应力较为集中的地方，因此，导致现有技术的风力塔架的塔架门框2耐疲劳等级低、应力集中在门框直线段的焊缝上、极易产生疲劳失效，进而也会导致风力塔架的承载能力变低。

[0029] 针对上述情况，提出了本发明实施例的技术方案，其技术原理是通过改变门框焊缝位置，将焊缝位置设置于应力相对较小的圆弧段上，从而减少焊缝处的应力集中，提高门框的疲劳承载能力，进而提高塔筒壁的承载能力，减低有焊缝处应力过大引起的门框或者塔架的失效。

[0030] 实施例一

[0031] 如图2所示，其为本发明实施例一的风机塔架的门框2的结构示意图，本发明实施例的风机塔架的门框2包括上圆弧段21和下圆弧段22以及位于侧部的两个直线段23，门框2的焊缝24位于上圆弧段21和下圆弧段22上。

[0032] 本实施例的风机塔架的门框2通过位于上圆弧段21和下圆弧段22上的焊缝24将本属于门框2的两部分焊接成一个完整的门框整体2，由于门框2在风机塔架塔筒壁1上主要受到上下方向的弯曲应力，而本实施例将焊缝24设置在上下圆弧段22上，避开了门框竖直段23上应力最大的地方，减少了门框焊缝24位置的断裂风险，提高了门框2以及风机塔架1的整体强度。

[0033] 进一步地，如图3所示，其为本发明实施例一中风机塔架的门框的焊缝24的局部放大图，由于门框2在风机塔架的筒壁1上主要受到上下方向的弯曲应力，因此圆弧段上的应力呈递增/递减分布，即圆弧段由顶端应力最小向两圆弧边应力逐渐递增，因此，焊缝24优选地设置在上圆弧段21和下圆弧段22的顶部，从而保证了焊缝24处的应力最小，进一步减少了焊缝24的断裂风险，提高了门框2耐疲劳等级

[0034] 实施例二

[0035] 如图4为本发明实施例二的风机塔架的门框的结构示意图，图5为本发明实施例二中风机塔架的门框的焊缝24的局部放大图，如图4和图5所示，本实施例的风机塔架的门框与实施例一的风机塔架的门框的主要区别在于，在上圆弧段段21和下圆弧段22的顶部上设置有直线过渡段25，优选地，如图4和图5所示的，该直线过渡段25设置在上圆弧段21和下圆弧段22的顶部。在圆弧段的顶部设置直线过渡段25能够明显改变门框2的整体应力分布，如图9所示，其为发明实施例二的顶部带有直线过渡段25的风机塔架的门框的整体应力分布示意图，其应力最大值为1.98728,小于图6中的应力最大值2.00425。并且在圆弧段的顶部设置直线过渡段25，对门框2的宽度方向上应力分布也有影响，图7为现有的风机塔架的门框的宽度方向的插值路径示意图，图8为现有的风机塔架的门框的焊宽度方向的值结果示意图，图10为本发明实施例二的顶部带有直线过渡段的风机塔架的门框的宽度方向的插值路径示意图，图11为本发明实施例二的顶部带有直线过渡段的风机塔架的门框的宽度方向的插值结果示意图，其中，图8和图11中，横坐标表示在门框2的宽度方向上距离门框内侧的距离，纵坐标为应力值。图7至图10所示对应于圆弧段上的相同部位，在宽度方向上，最大值的点(MX点)均处于门框2内侧，并向门框2的外侧递减。对比图8和图11可知，采用本实施例结构的门框2，在宽度方向上的应力最大值为1.709，小于现有技术的应力最大值1.753，应力的递减速度也比现有技术要快。由此可见，在圆弧段的顶部设置直线过渡段25能够明显改善门框2的应力分布，提高门框2的整体强度。

[0036] 优选地，如图5所示，焊缝24可以位于直线过渡段25上。更优选地，直线过渡段25设置在上圆弧段段21和下圆弧段22的顶部，并且焊缝24位于该直线过渡段25上。图12为本发明实施例二的风机塔架的门框的顶部的直线过渡段的应力分布示意图，图13为本发明实施例二的顶部带有直线过渡段的风机塔架的门框的两侧的直线段的应力分布示意图，在图12中，位于圆弧段顶部的直线过渡段25上的应力的最大值为范围为-0.18801至0.889442，而在图13中，门框2侧部的直线段25上的应力范围为0.588638至1.92838，从整个应力分布区间的对比可以看出：将焊缝24设置于位于顶部的直线过渡段25上，能够明显减少焊缝24处承受的应力，从而减少焊缝断裂的危险，同时也有利于焊接的工艺操作，能够提高门框2的制作和安装的精度。需要说明的是，直线过渡段25可以设置在上圆弧段段21和下圆弧段22上的任何部位，焊缝24也可以不位于直线过渡段25上。

[0037] 此外，在上述两个实施例中，风机塔架的门框2可以由至少两个分离的门框单元焊接而成，门框单元一般由钢板卷制而成或者整体锻造而成。在门框由两个以上的分离的门框单元焊接而成的情况下，焊缝24数量也可能大于两个，优选地，这些焊缝24位于上圆弧段21和/或下圆弧段22上，即在上圆弧段21和/或下圆弧段22上具有多个焊缝24。

[0038] 另外，本发明实施例还提供了一种风机塔架，其具有上述实施例一和实施例二的门框。

[0039] 实施例三

[0040] 本实施例涉及构成风机塔架门框的门框单元，该门框单元包括部分上圆弧段和部分下圆弧段以及连接部分上圆弧段和部分下圆弧段的直线段，部分上圆弧段和部分下圆弧段的端部为焊接端。在实际应用中，将两个门框单元的焊接端对接后进行焊接，从而构成上述实施例中的门框。这里的部分上圆弧段和部分下圆弧段是相对于组合成门框后的上圆弧段和下圆弧段而进行的定义。

[0041] 优选地，在部分上圆弧段和部分下圆弧段的端部设置有部分直线过渡段，部分直线过渡段的端部为焊接端。

[0042] 实施例四

[0043] 本实施例涉及上述风机塔架门框的制造方法，其主要包括如下步骤：

[0044] 制作两个如实施例三中的门框单元，门框单元具有部分上圆弧段和部分下圆弧段以及连接部分上圆弧段和部分下圆弧段的直线段。制作门框单元的材料可以由钢板卷制或者整体锻造而成。

[0045] 将两个门框单元的部分上圆弧段和部分下圆弧段分别对接后进行焊接。其中，优选地，两个门框单元为对称结构，焊接后焊缝位置位于上圆弧段和下圆弧段的顶点处。

[0046] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

标题	发布/更新时间	阅读量
塔架元件-专利编号CN101970776B	2020-05-12	1009
塔架分段-专利编号CN106414998A	2020-05-13	668
塔架-专利编号CN1261419A	2020-05-11	232
塔架分段-专利编号CN106460798A	2020-05-13	883
车桥塔架-专利编号CN101563245B	2020-05-12	880
塔架元件-专利编号CN101970776A	2020-05-12	577
塔架分段-专利编号CN106414998B	2020-05-13	206
塔架-专利编号CN102535930A	2020-05-11	217
塔架-专利编号CN107217993B	2020-05-11	250
塔架-专利编号CN107217993A	2020-05-11	350

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