[发明专利]用于风塔桁架式结构的螺栓连接

说明书

技术领域

本发明总体涉及风力涡轮机塔架结构，并且更具体地，涉及用于桁架式塔架结构的改进的螺栓连接。

背景技术

传统的风力涡轮机塔架通常包括圆筒状杆或桁架式结构以将风力涡轮机支承在相当的高度从而捕获风能。相比桁架式结构，圆筒状杆的构造相对更加简单并且更易于组装。但是，圆筒状杆相比桁架式结构使用更多的钢，从而随着钢的价格增加而造成成本劣势。尽管桁架式结构使用较少的钢，但是仍然由于众多的接头而相对更加复杂。这些接头增加了施工时间并且带来了可能磨损和需要维护的位置。例如，随着时间的流逝，由相对于风力涡轮机塔架的风造成的振动能够使螺栓连接变松。可以使用弧焊接头代替螺栓连接。可惜的是，弧焊接头同样可能具有缺点。

已知的用于桁架式塔架结构中的螺栓连接示于图4和图5中。通过这种构造，螺栓10具有螺纹端段16和较大直径的斜切轴段(Chamfered shaft section)14。螺纹端段16在螺栓连接的连接状态下通过垫圈22和螺母24接合。斜切轴段14位于螺栓头部12与螺纹端段16之间并且以相对紧密的摩擦配合接合到连接的桁架式部件20中的对准通孔18内。尽管由于斜切轴段14与通孔18之间的过盈(interference)配合的长度26，使这个螺栓构造提供强度与维护之间相对较好的平衡，但是为实现螺母预紧需要的轴上留有的待拉伸的自由长度(预紧长度(Pretension length))28较小。缺乏预紧可能导致螺母接触的早期失效并且随后导致螺栓-螺母组合的变松。

因此，期望得到改进的螺栓连接构造，该螺栓连接构造在提供了图4和图5的现有技术螺栓连接的强度和维护方面的同时沿螺栓轴提供增加的预紧长度。

发明内容

本发明的各个方面以及优点将会在以下的说明中进行部分阐述，或者可以通过该说明而显而易见，或者可以通过实施本发明而获悉。

根据本发明的各个方面，提供一种螺栓连接组件，该螺栓连接组件尤其非常适于用于连接桁架式结构风塔的部件。但是，该螺栓连接组件并不限于这个用途并且可以在螺栓连接组件的独特益处有利的环境或应用(例如建筑或桥梁结构)中具有效用。该螺栓连接组件包括销部件，销部件具有头部和轴，该轴具有织纹摩擦配合外周表面，例如斜切表面，该表面与销部件通过其中插入的孔形成过盈配合。该轴进一步包括螺纹内孔。该组件包括螺栓部件，螺栓部件具有螺纹轴，螺纹轴接合在螺纹内孔中。在销部件和螺栓部件的组装状态下，螺纹轴具有自由长度段，该自由长度段延伸到销部件的螺纹内孔中，以用于增加螺栓部件的特定预紧的分配。

进一步的，所述斜切表面摩擦地接合在将由所述连接组件来连接的部件的通孔内。

进一步的，所述销部件轴和螺纹内孔限定所述销部件的末端。

进一步的，所述销部件轴和所述螺栓部件的螺纹轴具有相应的长度，使得所述螺纹轴在所述螺栓连接组件的组装状态下与所述销部件轴的长度的至少一半相接合。

在特定实施例中，销部件轴的末端由织纹轴段的端部和螺纹内孔的入口限定，以使得没有其它类型的轴段延伸超过螺纹内孔。孔段的远端在部件的组装状态下与螺栓部件的头部间隔开足够的程度，以提供用于限定的预紧变形的充分暴露的螺栓长度。

应当理解，销部件轴、内孔和螺栓部件螺纹轴可以具有各种尺寸，这些各种尺寸是将通过螺栓连接而进行组装的结构构件大小、特定的负载和期望的预紧变形度等的函数。本发明并不限于相应部件的任何特定的尺寸。

本发明还包括任何方式的风力涡轮机桁架式塔架结构，该风力涡轮机桁架式塔架结构具有多个结构构件，例如连接在一起以限定开放桁架式塔架的腿部和支撑件。根据本发明的各个方面，多个螺栓连接组件设置在结构构件的连接接合处。

进一步的，所述织纹外周表面包括斜切表面，所述斜切表面在所述通孔内摩擦地接合并且产生过盈配合连接。

进一步的，所述销部件轴和螺纹内孔限定了所述销部件的末端，所述销部件延伸通过所述第一结构部件的所述通孔并且进入邻近的第二结构部件的所述通孔中。

进一步的，所述销部件轴和所述螺栓部件的螺纹轴具有相应的长度，使得所述螺纹轴在所述螺栓连接组件与所述第一和第二结构部件的组装状态下与所述销部件轴的长度的至少一半相接合。

参照以下说明以及所附权利要求，本发明的这些和其它的特征、方面以及优点将得到更好地理解。结合在本说明书中的并且构成本说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，并且，其与以下说明一起用于对本发明的原理进行解释。

附图说明