三向位置可调节光伏组件支架立柱连接转换装置的制作方法

1.本发明涉及新能源光伏发电领域的一种可实现三向调节的光伏组件支架连接装置。


背景技术：

2.光伏电池组件支架预制混凝土管桩基础施工速度快、耐久性好、便于抬升组件下沿标高，在光伏发电站建设中得到了应用广泛。
3.光伏电站组件预制混凝土管桩基础土建施工时由于定位精度较低，成桩后的桩顶标高、轴线内及轴线外位置偏差较大，极易影响上部支架安装精度，给光伏组件安装造成不便。而且，预制管桩桩端板上虽然留有用于接桩的螺栓孔，但预制管桩施工时桩端板的螺纹孔在水平面内的位置是随机的，如果光伏支架柱脚板预留螺栓孔与桩端板螺纹孔直接对接安装将无法保证光伏组件支架轴线方位角满足设计要求。
4.实际工程中光伏组件支架立柱安装时多采用焊接方式，用若干块钢板垫在支架柱脚板和预制管桩桩端板之间调节柱脚板设计标高，同时在桩顶平面轴线内及轴线外移动，直到符合支架立柱的设计平面定位后进行现场焊接。现场焊接条件恶劣质量难以保证，尤其高支架需要空中焊接作业，施工难度更大。立柱在高温焊接时防腐镀锌层被破坏、抗腐蚀耐久年限短，导致现场防腐处理工作量大,运行期间需要多次防腐维护，投入维护费也较高。如果能够实现光伏组件支架与预制管桩现场螺栓安装连接，将有效解决焊接带来的不利影响。


技术实现要素：

5.本发明所解决的技术问题即在提供一种三向位置可调节光伏组件支架立柱连接装置，在高度方向、纵向轴线方向、横向轴线方向调节，可有效弥补桩基础成桩时的造成的施工误差，保证上部支架的安装精度，无论预制管桩桩端板螺纹孔位于任意位置均可采用螺栓将连接装置安装牢固。
6.本发明所采用的技术手段如下。
7.一种三向位置可调节光伏组件支架立柱连接装置，包含连接于柱脚底部的第一安装件和连接于桩顶的第二安装件；第一安装件包含顶板和连接于该顶板的外筒，所述顶板连接于柱脚底部，顶板与柱脚板的相对应位置设有长轴方向相互垂直的椭圆孔，并通过连接件穿过固定，以使顶板与柱脚板在相对固定之前可发生横向、纵向的相对位移；第二安装件包含底板和连接于该底板的内筒，所述底板通过固定装置固定于桩顶；所述外筒上设置至少2组上下分布的外筒孔组，所述内筒上设置至少1组上下分布的内筒孔组，所述外筒套设于内筒外，通过固定件穿过其中1组外筒孔组和其中1组内筒孔组将第一、第二安装件固定。
8.进一步的，所述外筒上设置12个外筒孔，其组成3组外筒孔组，4个均匀分布于同一圆周上的第一外筒孔为一组，4个均匀分布于同一圆周上的第二外筒孔为一组，该第二外筒
孔相对于第一外筒孔向沿外筒轴向上偏移距离为n，4个均匀分布于同一圆周上的第三外筒孔为一组，该第三外筒孔相对于第一外筒孔沿外筒轴向下偏移距离为n；所内筒上设置12个内筒孔，其组成3组内筒孔组，4个均匀分布于同一圆周上的第一内筒孔为一组，4个均匀分布于同一圆周上的第二内筒孔为一组，该第二内筒孔相对于第一内筒孔沿内筒轴向上偏移距离为m，4个均匀分布于同一圆周上的第三内筒孔为一组，该第三内筒孔相对于第一内筒孔沿内筒轴向下偏移距离为m；所述12个外筒孔、12个内筒孔均沿30
°
圆周均匀分布。
9.进一步的，所述第二内筒孔的上部区域增加一组内筒孔，其为4个均匀分布于同一圆周上的第四内筒孔，其相对于第二内筒孔沿内筒轴向上偏移距离为m，且其与第三内筒孔的位置沿内筒轴方向上下对应。
10.进一步的，所述第三内筒孔的下部区域增加一组内筒孔，其为4个均匀分布于同一圆周上的第五内筒孔，其相对于第三内筒孔向下偏移距离为m，且其与第二内筒孔的位置沿内筒轴上下对应。
11.进一步的，光伏组件支架立柱的柱脚板允许安装标高误差为
±
n/2，m=2n，可补偿的桩顶标高施工误差可调节范围为
±
kn，k为内筒侧壁上的内筒孔组的组数，为奇数组。
12.进一步的，内筒侧壁上的内筒孔组的组数k=3。
13.进一步的，所述底板3为环形结构，该底板通过复数个均匀分布在底板外沿的固定装置固定于桩端板上，每个固定装置包含压块、垫板和安装螺栓，所述压块的内沿压在底板的外沿上，压块的内边缘距离内筒为1~2mm，压块的外沿下方设有垫板6，该垫板的厚度与底板一致，所述压块上预设穿孔，所述安装螺栓顺次穿过所述穿孔、底板与垫板之间的空隙之后穿入桩端板的安装孔，将底板向桩端板上压紧固定，所述底板的外径尺寸比复数个安装螺栓围成的圆直径小1~2mm，使在安装螺栓固定前底板可整体自由转动调整方位。
14.进一步的，所述外筒上的第二外筒孔距外筒底部的距离为a，距筒顶部的距离为b，所述内筒4上的第三内筒孔距筒底部的距离为c，距筒顶部的距离为d，压块的厚度为t，且c≥a t，b≥d。
15.进一步的，所述顶板和柱脚板上的椭圆孔的长轴长度为成桩时位移控制允许误差的2倍。
16.进一步的，所述外筒与内筒之间的装配公差为0.5-1.5mm。
17.本发明所产生的有益效果如下。
18.1、本发明是三向转换装置，可对柱脚板标高进行上、下调节、在水平面内的位置进行横、纵双方向的调节，从多方面保证光伏组件支架安装精度和上部光伏组件安装精度。由于桩端板的螺纹孔在水平面内的位置是随机的，无论桩端板的螺纹孔位于桩端平面什么位置，均可采用螺栓连接并通过三向的调整保证上方的光伏组件支架处于正确的设计位置。
19.2、通过本发明的立柱连接转换装置实现光伏支架立柱与混凝土管桩之间螺栓连接，且装置本身在出厂前已预制好，在施工现场直接拼装，用螺栓紧固连接即可，不需要现场焊接、浇筑养护等作业，便于现场施工、安装速度快，还有利于高支架的空中安装作业，有效降低施工难度，安全性高。另外，由于施工现场不对连接位置进行焊接，避免破坏原有的防腐层结构，大大减少防腐运行维护工作。
附图说明
20.图1为本发明的连接转换装置的整体装配图。
21.图2为本发明的连接转换装置的纵向剖面图。
22.图3为图2中a-a截面的剖面图。
23.图4为本发明的连接转换装置的柱脚部分俯视图。
24.图5a为本发明的连接转换装置中的第一安装件立体结构图。
25.图5b为本发明的连接转换装置中的第一安装件俯视结构图。
26.图5c为本发明的连接转换装置中的第一安装件侧视结构图。
27.图6a为本发明的连接转换装置中的第二安装件立体结构图。
28.图6b为本发明的连接转换装置中的第二安装件俯视结构图。
29.图6c为本发明的连接转换装置中的第二安装件侧视结构图。
30.图7为外筒结构展开示意图。
31.图8为内筒结构展开示意图。
32.图9为第一实施例的高度调节匹配图。
33.图10为第二实施例的高度调节匹配图。
34.图11为第三实施例的高度调节匹配图。
35.图12为第四实施例的高度调节匹配图。
36.图13为第五实施例的高度调节匹配图。
37.图14为第六实施例的高度调节匹配图。
38.图15为第七实施例的高度调节匹配图。
具体实施方式
39.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.本发明为一种三向位置可调节光伏组件支架立柱连接装置，其将柱脚与桩顶连接，基于该连接结构，可以根据实际工程需要进行三个方向上的调整。
41.连接装置包含连接于柱脚底部的第一安装件和连接于桩顶的第二安装件。
42.结合图1、图2、图4、图5a至图5c所示，第一安装件包含顶板1和连接于该顶板1底面的外筒2，顶板1上预留有4个椭圆形的顶板螺栓安装孔111，其数量、位置与柱脚板10上预留的椭圆形的柱脚板螺栓安装孔101对应，柱脚螺栓11穿过对应的顶板螺栓安装孔111和柱脚板螺栓安装孔101，将顶板1与柱脚板10连接固定。在安装时，柱脚板安装孔101的椭圆长轴方向与顶板安装孔111的长轴方向垂直，如此一来实现顶板1与柱脚板10之间的相对位置调整，调整后再用螺栓穿过2个孔进行固定。一个孔负责解决桩基础施工时在该平面内纵轴方向误差，则另一个孔负责解决横轴方向的误差。例如，顶板安装孔111开孔方向（即长轴方向）与纵轴相同，则用来调节桩基础在纵轴方向的误差，而柱脚板螺栓安装孔101开孔方向（即长轴方向）应与横轴相同，用来调节桩基础在横轴方向的误差。另外，椭圆孔的长度取决于成桩时的位移控制允许误差，可取允许误差的2倍。
43.如图5a及图5b所示，顶板1的板中间留孔，其用于安装过程中便利的安装高度定位螺栓7。顶板1的外沿形状以配合柱脚板10的矩形为佳，当然根据实际工程情况可选用不同的形状，在此不再具体限定。
44.结合图1至图3、图6a至图6c所示，第二安装件包含底板3和连接于该底板3顶面的内筒4，该底板3与桩柱的桩端板9通过安装螺栓8和固定装置实现相对固定。底板3为环形结构，中间留孔用于排雨水。固定装置可选用多种，如图所示的结构，在底板3上均匀布置有6个压块5，压块5的内沿压在底板3的外沿上，压块5的外沿下方设有垫板6，垫板6的厚度与底板3一致，每个压块5上还预设穿孔。固定时，安装螺栓8穿过预设的穿孔、底板3与垫板6之间的空隙后穿入桩端板9，实现将底板3向桩端板9上压紧固定。其中底板3的外径尺寸比安装螺栓8围成的圆直径小1~2mm，以保证在安装螺栓8固定前连接装置可以整体自由转动调整方位。上述压块5厚度为t，内边缘距离内筒4外侧距离1~2mm。
45.本发明通过第一、第二安装件的配合调节高度。上述外筒2套设于内筒4外，外筒2、内筒4上设置配合的安装孔组，通过安装高度定位螺栓7紧固。外筒2与内筒4之间的装配公差约为0.5-1.5mm，可保证装置的自由升降、旋转，也能确保用高度定位螺栓7紧固后的装置稳定。
46.具体来说，如图7所示，外筒2上设置3组上下分布的外筒孔组，4个均匀分布于同一圆周上的第一外筒孔21为一组，该组作为基准位置；4个均匀分布于同一圆周上的第二外筒孔22为一组，其相对于第一外筒孔21竖直向上偏移尺寸n；4个均匀分布于同一圆周上的第三外筒孔23为一组，相对于第一外筒孔21竖直向下偏移尺寸n，以上共计12个圆形螺栓孔，该12个外筒孔沿30
°
圆周均匀分布，即相邻外筒孔在水平面上所形成的圆心角为30
°
。
47.为了实现连接固定，在内筒4上设置相同规格的圆形螺栓孔，其可布置为k组上下分布的内筒孔组，k取奇数，如取k=1、3、5等，案例的图中内筒4上的开孔组数为3，如图8所示的实施例，其分布方式与外筒2上的类似。4个均匀分布于同一圆周上的第一内筒孔41为一组，作为基准位置；4个均匀分布于同一圆周上的第二内筒孔42为一组，其相对于第一内筒孔41竖直向上偏移尺寸m；4个均匀分布于同一圆周上的第三内筒孔43为一组，相对于第一孔竖直向下偏移尺寸m。12个外筒孔同样沿30
°
圆周均匀分布。
48.实际工程作业中，通常无法避免安装误差，但可根据结构特点限制在可控范围内。本发明所对应的光伏组件支架立柱柱脚板允许安装标高误差为
±
n/2，m=2n，可补偿的桩顶标高施工误差可调节范围为
±
kn。如图8的实施例所示可补偿的桩顶标高施工误差可调节范围为
±
3n，满足工程需求。例如取n= 10mm，
±
n/2=
±
5mm，m=20mm，此时可补偿桩顶标高施工误差范围为
±
30mm。
49.如图7和图8所示，外筒2上的第二外筒孔22距外筒底部的距离为a，外筒2上的第二外筒孔22距筒顶部的距离为b，内筒4上的第三内筒孔43距筒底部的距离为c，内筒4上的第三内筒孔43距筒顶部的距离为d。为确保装置高度调节至最低时外筒2不与压块发生碰撞且内筒4不与顶板1发生碰撞，各部分尺寸要满足c≥a t，b≥d。
50.基于上述结构的说明，高度向上可以调节3级、向下也可以调节3级。然而这样的设计也许不能满足实际工程对于高度调节的需求，因此可通过增减内筒开孔数，改变可调节高度级数，满足工程要求。如在内筒4的第二内筒孔42上部区域增加一组第四内筒孔，第三内筒孔43下部区域增加一组第五内筒孔，第四、第五内筒孔同样均为4个开孔，如此一来连
接装置可向上调节5级、向下调节5级。可根据实际工程情况和标高误差要求选用不同内筒孔数量设计的内筒，以实现工程需求。
51.另外，桩端板等钢结构在桩加工前进行需防腐处理，减少现场防腐工作。
52.以下为根据标高要求可选用不同内筒及其对应的紧固方式。
53.如图9所示的第一实施例，其实现的条件是桩基施工时与设计标高误差在
±
n/2范围内，当外筒2套在内筒4上时，外筒2与内筒4利用4个第一外筒孔21与4个第一内筒孔41对应安装。
54.如图10所示的第二实施例，当桩基施工时标高低于设计标高(0.5n~1.5n)范围内，外筒2相对基准位置向上提高n，与内筒4利用4个第二外筒孔22与4个第二内筒孔42对应安装。图示内筒选用的是包含5组内筒孔的结构。
55.如图11所示的第三实施例，当桩基施工时标高低于设计标高(1.5n~2.5n)范围内，外筒2相对基准位置向上提高2n并逆时针旋转30
°
，与内筒4利用4个第一外筒孔21与4个第二内筒孔42对应安装。图示内筒选用的是包含5组内筒孔的结构，逆时针旋转30
°
指的是圆心角。
56.如图12所示的第四实施例，当桩基施工时标高低于设计标高(2.5n~3.5n)范围内，外筒2相对基准位置向上提高3n并逆时针旋转60
°
，与内筒4利用4个第三外筒孔23与4个第二内筒孔42对应安装。逆时针旋转60
°
指的是圆心角。
57.如图13所示的第五实施例，当桩基施工时标高高于设计标高(0.5n~1.5n)范围内，外筒2相对基准位置向下降低n，与内筒4利用4第三外筒孔23与4个第三内筒孔43对应安装。
58.如图14所示的第六实施例，当桩基施工时标高高于设计标高(1.5n~2.5n)范围内，外筒2相对基准位置向下降低2n并顺时针旋转30
°
，与内筒4利用4个第一外筒孔21与4个第三内筒孔43对应安装。顺时针旋转30
°
指的是圆心角。
59.如图15所示的第七实施例，当桩基施工时标高高于设计标高(2.5n~3.5n)范围内，外筒2向下降低3n并顺时针旋转60
°
，与内筒4利用4个第二外筒孔22与4个第三内筒孔43对应安装。顺时针旋转60
°
指的是圆心角。
60.上述实施例是适用于很多不同工况相对通用的结构，特别是外筒孔、内筒孔均符合30
°
圆周布置的方式，当然除此之外，外筒2、内筒4上的孔组可以有其他布置形式，例如上下孔组对齐设置、上下孔组间隔交错设置等，其布置参数与上述实施例略有不同，但均可实现本发明的技术效果，因此均在本发明的范围之内。