技术领域
[0001] 本
发明描述了一种
风力涡轮机
转子叶片组件，以及一种提升
风力涡轮机转子叶片的方法。
背景技术
[0002] 风力涡轮机的转子叶片可能需要在各种阶段被提升或移动。例如，可能需要在制造设施内到处移动新的转子叶片；可以将转子叶片从储存设施转移到运输工具；可以将转子叶片从地面高度提升，以便将其连接到风力涡轮机毂部；在将损坏的或有
缺陷的转子叶片从毂部断开后，可以将其降低到地面高度。在小规模或中等规模的风力涡轮机的短且相对轻的转子叶片的情况下，这种提升和搬运操纵是相当简单明了的。然而，长度在90 - 130 m或更大的范围内且重量为大约50,000 - 100,000 kg的长转子叶片对应地更难以搬运。额定功率在10 - 20 MW范围内的风力涡轮机需要这种大的叶片，以便从风中提取所需的
能量。
[0003] 为了提升或搬运这种长且重的叶片，可以使用提升轭，该提升轭具有紧固系统，该紧固系统在至少两个
位置围绕叶片的外缘抓紧叶片，以在搬运操纵期间保持叶片固定地附接到提升轭。紧固系统绕叶片的
翼型部段固定，即使当叶片被搁置在地面高度处时，其在长转子叶片的情况下通常在地面上方几米处。在附接过程期间，必须非常小心以避免对外部叶片表面的损坏。在一种方法中，这种提升轭能够由技术人员手动固定到叶片，该技术人员围绕叶片的外部布置紧固系统的带子或吊索。梯子或类似的接近工具是不合适的，因为这些可能损坏叶片表面。因此，该方法要求必须将技术人员在人筐中向上提升到叶片的外部，这增加了在附接过程期间发生事故的风险。替代地，可以提供自动的紧固系统。然而，任何增加的自动化和复杂性的
水平通常与增加的故障或失灵的风险有关，从而导致安装工作的延迟。
发明内容
[0004] 因此，本发明的目的是提供一种搬运风力涡轮机转子叶片的改进方式。
[0005] 该目的通过
权利要求1的风力涡轮机转子叶片组件来实现；并且通过提升风力涡轮机转子叶片的权利要求11的方法来实现。
[0006] 根据本发明，风力涡轮机转子叶片组件包括用于到风力涡轮机的毂部的连接的转子叶片，以及布置在转子叶片的内部腔体中（优选地布置在叶片的翼型部段内的一点处）的载体组件。载体组件包括多个提升配件，并且提升配件适于与在提升操纵期间布置或
定位在叶片外部上的叶片提升装置的连接器接合。提升配件能够与载体组件一体地形成，或者能够是安装到载体组件的主体的部件。
[0007] 本发明的提升风力涡轮机转子叶片的方法包括以下步骤：提供包括安装到载体组件的多个提升配件的载体组件，其中，提升配件适于与叶片提升装置的连接器接合；将载体组件布置在转子叶片的内部腔体中；将叶片提升装置在转子叶片的外部上带入到位；将叶片提升装置的连接器接合到提升配件；执行叶片提升操纵；以及随后将叶片提升装置的连接器从提升配件脱离。
[0008] 本发明的风力涡轮机转子叶片组件允许叶片和提升装置之间的快速且安全的连接。由于载体组件和提升配件被布置在叶片的内部中，因此使得叶片的重量在很大程度上将由叶片内部的提升配件和载体组件承受，提升装置仅需要配备有一些接合到提升配件的方式。由于在本发明的方法期间载体组件和提升配件不处于与叶片外部表面的
接触中，因此与
现有技术的叶片提升装置（对于该现有技术的叶片提升装置，必须小心与转子叶片外部表面接触的部件）相比，本发明的叶片提升装置能够以更低的成本制造。因此，通过本发明的方法能够有利地减少叶片提升操纵的成本。此外，本发明的组件意味着技术人员不需要使用人筐以便将提升装置固定到叶片。这降低了在提升操纵之前的设置或连接步骤期间以及在提升操纵之后的释放或断开步骤期间发生事故的风险。
[0009] 如在以下描述中所揭示的，通过
从属权利要求给出了本发明的特别有利的
实施例和特征。可以适当地组合不同权利要求种类的特征以给出本文中未描述的另外的实施例。
[0010] 在不以任何方式限制本发明的情况下，可以在下文中假设转子叶片具有大约90 - 130 m的长度、大约4 - 7 m的根部端部直径，以及大约50 - 100公吨的重量。如上面所表明的，具有这种尺寸的转子叶片是大且笨重的，并且现有技术的提升技术通常是昂贵的并且涉及有危险的步骤。
[0011] 载体组件和提升配件优选地实现为一个或多个部件，其具有足够的结构强度以在提升操纵期间承受叶片的重量。由于提升配件和叶片提升装置的连接器之间的固定连接，这是可能的。当叶片提升装置通过
起重机或其它类型的负载提升工具吊起到空中时，叶片和叶片提升装置实际上用作一个单元，然后该单元具有共有的质心。叶片的“提升点”可以被理解为总负载（即叶片和叶片提升装置）的悬挂点。提升点相对于叶片的合适位置——例如基本上在组合负载的质心的紧上方——可以通过将载体组件适当地放置在叶片的内部中来实现。
[0012] 在本发明的一个优选实施例中，载体组件包括基本上
正交于转子叶片的纵向轴线放置的一个或多个板。例如，当变桨距（pitch）时，叶片纵向轴线可以是叶片的旋
转轴线。载体组件可以填充叶片的横截面区域，从而与叶片的整个内部轮廓接合。替代地，在本发明的一个优选实施例中，载体组件仅在两个或更多个区域处与叶片的内部表面接合。在本发明的一个优选实施例中，载体组件包括相对宽的边沿或轴环，其沿着叶片的内部表面放置以实现均匀的
载荷分布。
[0013] 载体组件能够被布置在叶片的内部中的任何合适的位置处。例如，两个载体组件可以被布置在叶片内部的两个单独的位置处，以用于到对应的提升装置的连接，该提升装置能够与两个载体组件的提升配件接合。然而，在本发明的一个特别优选的实施例中，使用单个载体组件。单个载体组件能够被布置在转子叶片的质心的区域中。
[0014] 提升配件和提升装置之间的连接能够以任意数量的方式进行。在一个优选实施例中，本发明的组件的提升配件包括衬套以接收叶片提升装置的
螺栓。替代地或另外地，本发明的组件的提升配件包括
耳轴以接收叶片提升装置的吊索。替代地或另外地，本发明的组件的提升配件包括栓钉以配合到叶片提升装置的舌部中。当然，提升配件和连接器的各种其它组合是可能的。
[0015] 转子叶片能够构造成借助于螺栓连接到桨距机构的根部端部凸缘而连接到毂部。这种叶片能够具有基本上空的内部，该内部大部分延伸到叶片中。本发明的叶片组件的载体组件能够作为一个或多个实心
钢板的布置、作为钢
框架或以任何其它合适的方式被实现，并且能够被定位在沿着叶片的内部的适当的点处，优选地定位在沿着翼型部段的某点处。
[0016] 另一种类型的转子叶片能够构造成在内部轴上配合，该内部轴被固定到毂部，并且该内部轴穿过根部部段延伸到转子叶片的内部腔体中。在叶片和轴之间的根部端部处的内部
轴承以及在叶片和轴之间的轴远侧端部处的外部轴承允许叶片在变桨距过程期间绕固定的轴旋转。在本发明的一个优选实施例中，转子叶片组件包括这样的轴，该轴布置成延伸到转子叶片的内部腔体中，并且载体组件以某种合适的方式安装到该轴。例如，载体组件能够被制造成在轴上配合。如本领域技术人员将知道的，轴的“根部端部”或内部端部适于安装到毂部。在该优选实施例中，载体组件被布置在轴的外部端部处（即，在叶片尖端的方向上），例如在靠近叶片的质心的位置处。
[0017] 具有这种内部轴和轴承布置的转子叶片组件通常可以利用叶片适配器以绕轴将叶片保持在位，因为叶片可能比轴外部端部处的轴明显更宽。在本发明的一个优选实施例中，载体组件能够在距叶片适配器合适的距离处被安装在叶片轴上。在该实施例中，提升点的位置实际上与内部轴的长度无关。替代地，在本发明的另一实施例中，载体组件和轴端部轴承的叶片适配器被实现为单个单元。在这种实施例中，叶片适配器实际上用作载体组件。因此，在相对少的努力的情况下，现有叶片设计的叶片适配器可以配备有提升配件，以实现本发明的叶片组件的实施例。在该实施例中，提升点相对于叶片的位置由叶片适配器在内部轴上的位置有效地确定。
[0018] 提升装置的连接器必须进入叶片内部腔体，以便与提升配件接合。因此，在本发明的一个优选实施例中，叶片组件包括转子叶片主体中的一个或多个进入开口，该进入开口被布置成提供到叶片的内部腔体中的提升配件的进入。只要叶片正在被准备以用于安装，开口就能够保持打开，以便于促进生产现场处的提升过程（从储存设施到运输设施等）。进入开口优选地在最后的提升操纵（例如，当叶片被提升以用于到风力涡轮机毂部的连接时）后再次关闭。
[0019] 优选地，合适的塞子能够被用于密封进入开口，使得湿气不能够进入叶片。
附图说明
[0020] 从结合附图考虑的以下详细的说明中，本发明的其它目的和特征将变得明显。然而，应该理解，附图仅仅是为了说明的目的而设计的，而不是作为本发明的限制的限定。
[0021] 图1示出了本发明的转子叶片组件的第一实施例；图2至图4示出了本发明的转子叶片组件的各种实施例的提升配件及其提升装置对应物；
图5示出了用于与本发明的转子叶片组件一起使用的提升轭的一个示例性实施例；
图6示出了本发明的提升方法中的阶段；
图7是剖视图，示出了在提升操纵期间的本发明的转子叶片组件的一个实施例；
图8是剖视图，示出了在提升操纵期间的本发明的转子叶片组件的一个实施例；
图9示出了密封进入开口的一个示例性步骤。
[0022] 在图中，相同的数字始终表示相同的对象。图中的对象不一定按比例绘制。
具体实施方式
[0023] 图1示出了根据本发明的转子叶片组件的第一实施例，并且示出了沿着叶片的翼型区域的部段进入叶片1的内部C中的视图。该图示出了渐缩轴12的外部端部。渐缩轴12从叶片的根部端部10以某种方式延伸到叶片内部C中。在该实施例中，轴承121围绕轴12朝向其外部端部布置，并且轴承121被实现为单个零件的一部分，该单个零件还包括用于多个提升配件3的载体组件2。这里，载体组件2包括一对金属板20，该对金属板成形为与叶片1的内部表面接合。载体组件2还具有圆形开口以包围轴承121和轴12。在该实施例中，载体板20作为单个组件安装到轴承121，并且载体组件2实际上还用作该类型的转子叶片1的叶片适配器。该图还示出了叶片1的上部表面中的进入开口5，以允许进入到提升配件3。
[0024] 轴的另一个、内部端部没有示出，但是将理解的是，轴的内部端部或根部端部借助于根部端部轴承和桨距系统与叶片根部端部接合。当安装在风力涡轮机的毂部上时，内部轴将从毂部向
外延伸并相对于毂部静止；并且转子叶片能够通过桨距驱动单元变桨距，该桨距驱动单元使转子叶片绕内部轴转动。
[0025] 图2至图4示出了各种类型的提升配件3及其提升装置对应物41。在每种情况下，在叶片的上部表面中的适当地成形的进入开口将允许进入到提升配件3。在图2中，每个提升配件3是安装到载体组件2的
支架，并且提升装置连接器41是具有带
螺纹的端部的螺栓。每个支架都具有衬套或通孔，以容纳这种螺栓。拧到螺栓端部上的
螺母30完成连接。在图3中，每个提升配件3是耳轴，并且每个提升装置连接器41是能够围绕耳轴延伸的吊索。在图4中，提升配件3是从载体组件2的板20向外延伸的销钉或栓钉，并且提升装置连接器41是具有通孔的舌部，栓钉能够延伸穿过该通孔。
[0026] 图5示出了提升轭4的示例性实施例。这包括长梁44，其能够借助于缆绳或线缆以通常的方式固定到起重机（未示出）的吊钩7上。梁44被固定到朝向梁44的中心布置的主叶片保持件40，并且还在梁44的每个外部端部处固定到两个辅助叶片保持件42。梁44的每个外部端部处的标记线能够被用于在提升操纵期间控制叶片1的取向。每个叶片保持件40、42的接触表面400、420与待提升的叶片1的形状匹配。辅助叶片保持件42的接触表面420能够被实现为摩擦垫，以在提升过程期间维持叶片保持件和叶片之间的非滑动接触。
[0027] 该图示出了载体组件2和轴12的叶片适配器20被实现为单独的实体。在该实施例中，载体组件2围绕轴12布置并且比外部轴承121更向内（即朝向根部端部）定位，在载体组件2和叶片适配器20之间具有距离D。距离D可以是按必要大或小的，以实现稳定的提升点。该类型的实施例可以是优选的，以允许更自由地决定在何处放置载体组件2，例如以实现定位在组合的叶片/提升装置的质心的紧上方的提升点（其可以如此处所示的与起重机吊钩重合），如图中所指示的。与适配的叶片分别地制造载体组件的另一个原因可以是为了避免对现有的轴承/适配器设计进行任何结构改变。
[0028] 示例性实施例示出了主叶片保持件40包括向下延伸的一对竖直螺栓41。螺栓直径和螺栓间距使得允许螺栓延伸穿过如上所述的图2的提升配件的衬套。叶片保持件40、42的接触表面衬有
泡沫材料层，以避免对叶片表面的损坏。当辅助叶片保持件42的形状与叶片1的形状紧密匹配时，对于辅助叶片保持件42不需要附加的
紧固件。除此之外，柔性带或吊索可以被用于从辅助叶片保持件42的一个端部，围绕叶片1延伸，并且延伸到辅助叶片保持件42的另一个端部。主叶片保持件40沿梁44的位置可以被调节，使得提升轭4能够安全地搬运不同长度和重量的叶片。以这种方式，在每种情况下，主叶片保持件40沿梁44的位置能够根据叶片1的质心的位置选择。
[0029] 图6示出了图5的提升轭4的主叶片保持件40到图2的提升配件3的连接中的阶段。在该示例性实施例中，螺栓是具有带螺纹的外部端部的液压螺栓41，并且主叶片保持件40包括
驱动器模
块45，该驱动器模块45被布置成向螺栓41施加
张力或者根据需要从螺栓41释放张力。在第一阶段（左上）中，主叶片保持件40在叶片1中的进入开口5上方被带入到位，使得螺栓41与衬套对准。这些图清楚地示出了提升配件3是直
角金属支架3，其在载体2的两个载体板20之间延伸。在第二阶段（右上）中，螺栓41正在延伸以通过衬套。在第三阶段（左下）中，螺母30已经放置在螺栓41的带螺纹的端部上。为了执行该动作，技术人员（未示出）进入叶片内部腔体C以接近提升配件3。螺母30不需要被紧固；替代地，将它们简单地拧到螺栓41的端部上就足够了。在最后阶段（右下）中，驱动器模块45被控制以向液压螺栓41施加张力。
通过张紧螺栓41，叶片1 （经由载体2）和主叶片保持件40如由箭头所指示的朝向彼此拉动，使得主叶片保持件40的接触表面紧靠叶片1的外部表面贴合地放置。该动作也确保了叶片压靠辅助叶片保持件42的接触表面。叶片1现在准备好用于提升操纵。
[0030] 图7是剖视图，示出了使用提升轭4和连接到本发明的转子叶片组件的提升配件3的主叶片保持件40的连接器41而正在由起重机（未示出）提升的叶片1。尽管未在图中示出，但可以假设已经使用合适的起重机，诸如移动式起重机（在岸上安装过程的情况下）或船用起重机（在近岸安装过程的情况下），将转子叶片带入处于毂部高度的水平位置。当叶片悬挂在该水平位置中时，安装技术人员能够进入叶片内部以将连接器41从载体上拆下。该图还清楚地示出了轴12，该轴12从叶片根部端部延伸到叶片1的内部中并且终止在沿着叶片1的翼型部段10的某点处。根部端部轴承120和外部端部轴承121将允许叶片1（在安装后）绕固定的轴12旋转，以在风力涡轮机的操作期间调节
叶片桨距角。
[0031] 因为叶片根部端部11由于其厚度而通常是重的，轴12因为其优选地由诸如钢的结构坚固的材料制成而是重的，但是翼型部段10尽管其长但是薄且相对轻，所以叶片1的质心能够被定位在轴12的外部端部附近。这使得外部轴承121的位置成为本发明的转子叶片组件的载体2的良好候选，并且轴承/叶片适配器能够同时用作用于提升配件3的载体2。
[0032] 内部轴12的根部端部直径能够是大约4 - 7 m，而内部轴12的外部端部的直径能够是大约2 - 4 m。内部轴12在其外部端部处保持敞开，使得技术人员能够进入叶片内部腔体C，以便在提升操纵之前接近提升配件3（例如，将螺母放置在螺栓端部上，将吊索布置在耳轴上，将舌部在水平销钉上配合等）并且在提升操纵结束时执行反向操作。该图还清楚地示出了叶片1的重量主要由主叶片保持件40和提升配件连接保持，而辅助叶片保持件42用于在提升操纵期间稳定叶片1。
[0033] 图8示出了本发明的转子叶片组件的一个替代实施例。这里，剖视图示出了在将提升轭4（未示出）的主叶片保持件40连接到安装到载体2的提升配件3之后能够由起重机提升的叶片1，该载体2被固定到叶片1的内部。在该图中，载体2被示出为竖直框架2，其配合到叶片内部C中，例如在叶片1的质心附近的位置处。图2至图4中所描述的类型的提升配件3 能够被安装到载体2。
[0034] 图9示出了一个示例性安装场景，其中，船用起重机7正在被使用于将转子叶片1安装到近岸风力涡轮机8。通过以下步骤来安装每个叶片：首先如上所述的将叶片轭4附接到叶片1（这能够在安装船的高度处执行），并且然后使用起重机7将叶片1升高到毂部高度。在叶片1已经被安装到毂部80之后，安装技术人员能够进入叶片1以将连接器从提升配件拆下。
[0035] 如上所述，在叶片的外部表面中提供进入开口，以允许主叶片保持件的连接器与提升配件配合。在完成最终提升操纵之后，例如在已经将叶片提升到位并安装在风力涡轮机的毂部上之后，能够使用适当地成形的塞子和/或适当的
粘合剂来密封这种进入开口。图10示出了密封进入开口5的一个示例性步骤。在该实施例中，进入开口5已经被形成为具有倾斜的侧面。适当地成形的塞子6正在从叶片1内插入进入开口5中。塞子6填充进入开口5，并且能够通过相对的侧面之间的粘合剂层固定就位。还可以提供粘合剂背衬层60以提供附加的粘附。尽管已经以优选实施例及其变型的形式公开了本发明，但是将理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，能够对其进行许多附加的
修改和变型。例如，可以使用链子、线缆、钩环等的布置或通过叶片中的开口将转子叶片附接到叶片提升装置的任何其它合适的方法或手段。
[0036] 为了清楚起见，应该理解，贯穿本
申请的“一”、“一个”的使用不排除多个，并且“包括”不排除其它步骤或元件。
