專利名稱：連接法蘭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型有關(guān)于一種管件的連接法蘭，特別是有關(guān)于一種連接大型鋼 管管件例如大型風力發(fā)電機的圓管型塔柱(又稱塔筒)、以及其它受力性質(zhì) 雷同的鋼管結(jié)構(gòu)的連接法蘭。
背景技術(shù)：
風力發(fā)電機受到風翼旋轉(zhuǎn)的循環(huán)動作用，要求塔柱具有足夠的結(jié)構(gòu)強度 和連接強度來抵抗這種疲勞動力荷載，也要求能承受最大風壓的極限荷載作 用。對疲勞動力荷載，要求法蘭連接要具有不變的抗彎剛度。參見圖1，目前的鋼管連接一般采用剛性法蘭，該鋼性法蘭包括沿鋼 管3的管壁焊接的法蘭板1，在法蘭板1上設有多個螺栓孔11，法蘭板1的后面設有多個加勁板2，這些加勁板2與鋼管3的管壁、法蘭板l的后面之 間焊接固定。這種連接法蘭的法蘭板1的厚度有限，螺栓直徑又很大，較難 達到摩擦型高強螺栓的預緊力要求，其連接焊縫7受到螺栓拉力的剪力作用 和彎矩作用，在螺栓拉力越大、螺栓離管壁越遠的情況下，彎矩作用越大， 這一彎矩作用透過加勁板2作用于鋼管3的管壁而使得鋼管3的管壁受到徑 向壓力，從而使管壁出現(xiàn)很大的環(huán)向拉應力，對鋼管3受力不利，受拉力大 的螺栓處法蘭會沿上、下法蘭貼合面開裂，不能保證不變的抗彎剛度，所以 不能用于風力發(fā)電機的塔筒連接。現(xiàn)有大型風力發(fā)電機的圓管型塔柱一般是采用厚型法蘭連接，如圖2所 示，該厚型法蘭包括法蘭板l、連接管14，該連接管14與鋼管3的管壁接 觸面31相焊接，法蘭板1上設有多個螺栓孔，供螺栓16穿設螺固。厚型法 蘭的法蘭板1厚度較大，螺栓長度較長，因此施加預緊力和控制預緊力大小
比剛性法蘭方便，能夠同時滿足大型風力發(fā)電機的圓管型塔柱連接的強度和 剛度不變的要求。但該厚型法蘭最大的缺點是用鋼量大，而且要求法蘭整體鍛造成型，每噸重的造價是普通鋼結(jié)構(gòu)平均造價的2. 5 3倍，且目前制造 此種法蘭的材料來源主要依靠進口，因此，此種厚型法蘭提高了風力發(fā)電機 組結(jié)構(gòu)部分的成本，嚴重影響了風力發(fā)電機推廣和發(fā)展速度。實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種連接法蘭，適用于大型鋼管 的連接，例如大型風力發(fā)電機的圓管型塔柱的連接，既有可靠的連接強度， 又能確保在循環(huán)動力荷載下抗彎剛度不變，可完全滿足風力發(fā)電機塔筒的受 力要求，同時也能節(jié)約用鋼量，降低加工難度，從而大幅降低制造及組裝成 本。本實用新型提供的一種連接法蘭，包括法蘭板及多個加勁板，在法蘭板 上設有多個螺栓孔，在沿鋼管的管身軸向指向管壁接觸面的方向上，各加勁 板位于法蘭板的前側(cè)，且加勁板的前端面設有平衡接觸面。根據(jù)上述方案，本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)的效果是顯著的，具有如下 有益的技術(shù)效果一、 本實用新型的連接法蘭，與現(xiàn)有剛性法蘭與加勁板的連接關(guān)系相反， 是使加勁板由目前位于法蘭板的后側(cè)，調(diào)整為位于法蘭板前側(cè)，相對于現(xiàn)有 法蘭是反向的，且在加勁板上設有平衡接觸面，在組裝時，不但對接鋼管的 鋼管管壁接觸面受壓，加勁板的平衡接觸面也受壓，該平衡接觸面產(chǎn)生的壓 應力彎矩可以基本上抵消螺栓通過加勁板作用于鋼管管壁的拉應力力矩，消 除加勁板與鋼管壁連接焊縫的彎矩作用，減小鋼管環(huán)向拉力，減小焊縫受力， 減小加勁板的高度。可見，本實用新型的特點是"反向"和"平衡"，因此 本實用新型的連接法蘭可稱為"反向平衡法蘭"。二、 相對于現(xiàn)有厚型法蘭，減少了用鋼量，本實用新型的連接法蘭重量
低于現(xiàn)有厚型法蘭的50%以上，單位重量的造價僅是目前厚型法蘭的40 50%,整個法蘭的組裝成本降低70%左右。三、本實用新型相對現(xiàn)有厚型法蘭，不需增加法蘭板厚度就能增加摩擦 型高強螺栓的長度，螺栓桿長、直徑相對較小，從而方便螺栓施加預緊力和 控制預緊力大小，以實現(xiàn)受力過程中抗彎剛度不變。且螺栓操作間距不受加 勁板的干擾，因而螺栓間距可以布置得細而密，可以減小法蘭板的平面尺寸， 計算跨度，從而減少法蘭板厚度，最終節(jié)省鋼材。


圖l為現(xiàn)有剛性法蘭的剖視示意圖。圖2為現(xiàn)有厚型法蘭的剖視示意圖。圖3為本實用新型實施例1的連接法蘭的剖視圖。圖4為本實用新型實施例2的連接法蘭的剖視圖。圖5為圖4中的連接法蘭的局部立體圖。圖6為沿鋼管的軸向觀視圖4中的連接法蘭的整體端部視圖。
具體實施方式
如圖3所示，本實用新型提供了一種連接法蘭，包括上、下兩個連接法 蘭，上方的連接法蘭包括上法蘭板1及多個上加勁板2，下方的連接法蘭包 括下法蘭板5及多個下加勁板6，在上、下法蘭板l、 5上設有多個一一對應 的螺栓孔ll、 51，使所述多個上、下加勁板2、 6沿上、下鋼管3的管壁平 均分布，所述多個螺栓孔11、 51位于相鄰兩個上加勁板2和相鄰兩個下加 勁板6之間；本實用新型的改進點是在沿上、下鋼管3的管身軸向分別指 向其管壁接觸面31的方向上，上加勁板2位于上法蘭板1的前側(cè)，下加勁 板6位于下法蘭板5的前側(cè)，所述上、下加勁板2、 6—一對應，在上、下 加勁板2、 6的前端面上設有上、下平衡接觸面211、 611，該上、下平衡接
觸面2U、 611對接，且上、下鋼管3的管壁接觸面31對接。在組裝時，優(yōu) 選的，由摩擦型高強螺栓16 (如圖4所示)穿過螺栓孔ll、 51而將兩個法 蘭連接在一起，使對接上、下鋼管3的管壁接觸面31接觸受壓，上、下加 勁板2、 6的平衡接觸面2U、 611也接觸受壓，該上、下平衡接觸面211、 611產(chǎn)生壓應力的彎矩可以基本上抵消螺栓作用于上、下鋼管3管壁的拉應 力力矩，起到平衡作用，使上、下加勁板2、 6對鋼管3管壁的彎矩作用可 以基本消除，極大了減小了上、下鋼管3的環(huán)向拉應力，使連接焊縫7受力 減少，連接強度可靠，又能確保在循環(huán)動力荷載下抗彎剛度不變，完全滿足 風力發(fā)電機塔筒的受力要求，且減少了用鋼量，降低造價。在優(yōu)選的實施例中，如圖3所示，所述上、下平衡接觸面211、 611分 布于上、下加勁板2、 6的前端面的局部表面，所述上、下鋼管3的管壁接 觸面31位于所述螺栓孔11、 51的一側(cè)，而所述上、下平衡接觸面211、 611 位于前端面上的螺栓孔ll、 51的另一側(cè)。在優(yōu)選的實施例中，所述上加勁板2的前端面除上接觸表面211以外的 表面呈內(nèi)凹狀，所述上平衡接觸面211突出于上加勁板2的前端面，而下加 勁板6的前端面為平面。在優(yōu)選的實施例中，可使上加勁板2的上平衡接觸面211低于上鋼管3 的管壁接觸面31，而下加勁板6的前端面61高出下鋼管3的管壁接觸面31， 在該下加勁板6高出下鋼管3的管壁接觸面31的前端面與下鋼管3的管壁 靠近的一側(cè)具有導角部612，這樣，下加勁板6的前端面的高出部分在安裝 時有導引作用，在受力時，對接部位的抗剪主要靠摩擦力，該高出部分還可 以作為起到抗剪作用的后備元件。在優(yōu)選的實施例中，所述上、下加勁板2、 6的前段沿遠離螺栓孔11、 51的徑向方向延伸有突出部22、 62，該突出部22、 62的側(cè)面超出超出法蘭 板l、 5的自由端側(cè)面。在優(yōu)選的實施例中，如圖3所示，是使上法蘭板1直接焊接于上鋼管3 的管壁上，上加勁板2分別與上法蘭板1的前表面、上鋼管3的管壁接觸的 部分通過焊縫7焊接固定；所述下法蘭板6焊接于下鋼管3的管壁上，下加 勁板6分別與下法蘭板5的前表面、下鋼管3的管壁接觸的部分通過焊縫7 焊接固定，這樣，上、下鋼管3的管壁接觸面31可以直接壓緊。在最優(yōu)選的實施例中，如圖4、 5、 6所示，上、下連接法蘭還可以分別 包括上、下法蘭管4，該上法蘭管4的后端為與上鋼管3的管壁接觸面31 對焊的焊接端41，前端為對接端42，與另一法蘭管4的對接端42對接壓緊。本實用新型的工廠制作工序如下1、 釆用普通巻板機巻制上、下法蘭管4，并焊接成型，校正為符合制作 標準的圓筒形。2、 將上、下法蘭管4的對接端42銑平或磨平(厚型法蘭銑平面積比本 實用新型大的多)。3、 在上、下法蘭管4的焊接端41通過碳氣刨或銑床來加工焊接坡口。4、 加工圓環(huán)狀的上、下法蘭板l、 5。5、 將上法蘭板1焊接于上法蘭管4的管壁上，將下法蘭板5焊接于下 法蘭管4的管壁上。6、 加工上、下加勁板2、 6。7、 將全部上加勁板2焊接于上法蘭板1。8、 將下加勁板6與上加勁板2對準，使上、下平衡接觸面211、 611對 接貼緊，用"廿"形螺栓緊固上、下加勁板的突出部22、 62。9、 將焊接有下法蘭板5的下法蘭管4與焊接有上法蘭板1、上加勁板2 的上法蘭管4對準，使上、下法蘭板l、 5的螺栓孔11、 51中心對準，上、 下加勁板2、 6的突出部22、 62外邊對準，之后，用摩擦型高強螺栓臨時固 定，將下加勁板6以與上法蘭板1的上加勁板2分別一一成對的方式逐塊焊 接于下法蘭管4與下法蘭板5上。10、 拆除固定加勁板的"廿"形螺栓。
11、 將焊接有上、下法蘭板l、 5，上、下加勁板2、 6的上、下法蘭管 4的對接端41分別與上、下鋼管3的管壁接觸面31對焊。12、 對上、下鋼管3的管體作其它后續(xù)處理。13、 運送至工地，緊固摩擦型高強螺栓而使上、下法蘭組件連接起來， 達到設計預拉力值，從而使上、下鋼管3的管壁接觸面31和上、下加勁板2、 6的平衡接觸面211、 611同時壓緊，下加勁板5高出下鋼管筒體上端，并有 斜坡，在安裝中有導引作用，受力時有抗剪作用。
權(quán)利要求1.一種連接法蘭，包括法蘭板及多個加勁板，在法蘭板上設有多個螺栓孔，其特征是在沿鋼管的管身軸向指向管壁接觸面的方向上，各加勁板位于法蘭板的前側(cè)，且加勁板的前端面設有平衡接觸面。
2. 如權(quán)利要求1所述的連接法蘭，其特征是所述連接法蘭包括兩個， 兩個連接法蘭的法蘭板上的螺栓孔一一對應，在組配狀態(tài)時，兩個鋼管的管 壁接觸面對接、兩個連接法蘭的加勁板的前端面的平衡接觸面對接。
3. 如權(quán)利要求2所述的連接法蘭，其特征是所述鋼管的管壁接觸面 位于螺栓孔的 一側(cè)，所述平衡接觸面位于螺栓孔的另 一側(cè)。
4. 如權(quán)利要求3所述的連接法蘭，其特征是位于上方的連接法蘭的 加勁板的前端面除平衡接觸面以外的表面呈內(nèi)凹狀，位于下方的連接法蘭的 加勁板的前端面為平面。
5. 如權(quán)利要求4所述的連接法蘭，其特征是位于上方的連接法蘭的 加勁板的平衡接觸面低于上鋼管的管壁接觸面，位于下方的連接法蘭的加勁 板的前端面高出下鋼管的管壁接觸面。
6. 如權(quán)利要求5所述的連接法蘭，其特征是位于下方的連接法蘭的 加勁板的前端面高出下鋼管的管壁接觸面的前端面的與鋼管管壁靠近的一 側(cè)設有斜坡。
7. 如權(quán)利要求1所述的連接法蘭，其特征是所述加勁板的前段沿遠 離螺栓孔的徑向方向延伸有超出法蘭板的自由端側(cè)面的突出部。
8. 如權(quán)利要求1所述的連接法蘭，其特征是所述平衡接觸面及鋼管 的管壁接觸面為銑平面或磨平面，所述兩個連接法蘭由摩擦型螺栓穿過螺栓 孔而連接在一起。
9. 如權(quán)利要求1 8中任意一項所述的連接法蘭，其特征是所述法蘭 板焊接于鋼管的管壁上，加勁板分別與法蘭板的前表面、鋼管管壁接觸的部 分通過焊接固定。
10.如權(quán)利要求1 8中任意一項所述的連接法蘭，其特征是還包括 法蘭管，該法蘭管的后端與鋼管的管壁接觸面對焊，前端與另一法蘭管的對 接端對接，法蘭板焊接于法蘭管的管壁上。
專利摘要本實用新型公開了一種連接法蘭，包括法蘭板及多個加勁板，在法蘭板上設有多個螺栓孔，在沿鋼管的管身軸向指向管壁接觸面的方向上，各加勁板位于法蘭板的前側(cè)，且加勁板的前端面設有平衡接觸面。本實用新型的連接法蘭，可由平衡接觸面產(chǎn)生的壓應力彎矩來抵消螺栓作用于鋼管管壁的拉應力，減小了鋼管的環(huán)向拉應力，既具有可靠的連接強度，又能確保在循環(huán)動力荷載下抗彎剛度不變，特別適用于大型鋼管的連接，例如大型風力發(fā)電機的圓管型塔柱連接，也能節(jié)約用鋼量，降低加工難度，大幅降低制造及組裝成本。
文檔編號F03D11/04GK201027737SQ20072000266
公開日2008年2月27日 申請日期2007年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月26日
發(fā)明者馬人樂 申請人:國水投資集團包頭風電科技有限公司