CN100526639C - 操纵和安装风轮机叶片的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种操纵风轮机叶片并且将所述风轮机叶片安装在风轮机上的方法，所述方法包括以下步骤：用提升系统将风轮机轮毂提升至风轮机的机舱处并且将该轮毂安装在该机舱上。另外，该方法还包括以下步骤：用包括至少一个用于操纵风轮机叶片的夹持单元的提升系统来夹持至少一个风轮机叶片；将所述至少一个风轮机叶片提升之所述轮毂附近；并且将所述至少一个风轮机叶片安装在所述轮毂上。本发明还涉及一种用于在运输期间操纵风轮机叶片的夹持单元。

Description

操纵和安装风轮机叶片的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种操纵风轮机叶片的方法以及在风轮机上安装所述叶片的方法，和用于操纵风轮机叶片的系统和夹持单元。
背景技术
现代风轮机通常包括具有相当大直径和重量的转子，如图1所示。现代转子的直径接近100—150米，包括风轮机轮毂和例如三个风轮机叶片的转子可以重达40—50吨。
安装风轮机的通常方法包括如下的步骤：
●将不同元件运至风轮机现场；
●组装塔部分和塔；
●利用起重机提升风轮机机舱，并将机舱安装在塔的顶部；
●在地面上组装风轮机转子；和
●利用起重机将风轮机转子升高，并在从机舱延伸的低速轴上安装转子。
该通常方法包括多个缺点，随着风轮机转子的尺寸和重量的不断增加，这些缺点会越来越成问题。
在地面上组装风轮机转子尤其是一个问题，因为它需要一个大的没有障碍的区域，这个区域应该是平的、稳定的，从而可以由组装工人和起重机进出。当转子直径达到100米的时候，所需要的区域必须超过5000米2。
另外，将转子提升之至机舱就更加复杂，因为转子必须在空中旋转90度。
在其它的提升系统中，已知在机舱上预先安装风轮机轮毂，然后将每个风轮机叶片相继升高至轮毂附近的位置，并进行叶片的安装。提升是通过使风轮机叶片横卧在多个吊索上来进行的。
该提升系统包括多个缺点，其中的一个是叶片在提升和安装的过程中必须是水平的。
另外，叶片必须定位成其前部向下面向吊索的底部，以避免损坏。这样仅允许在生产位置上在轮毂上安装叶片，这意味着必须手动控制风轮机的液压节距系统(hydraulic pitch system)，并向风轮机的低速轴施加机械制动力，以使转子系统在安装过程中不旋转。
本发明的一个目的是建立一种没有上述缺点的风轮机。
尤其是，本发明的一个目的是建立一种提升系统，该提升系统是灵活的并且容易在各种地理情况的现场使用而不用考虑周围环境。
发明内容
根据本发明，提供一种操纵风轮机叶片和在风轮机上安装所述叶片的方法，所述方法包括以下步骤：
利用提升系统将风轮机轮毂提升至风轮机的机舱，并将轮毂安装在机舱上，或者利用提升系统将风轮机轮毂和机舱一起提升，并在风轮机塔上安装包括轮毂的机舱；
利用用来操纵风轮机叶片的提升系统提升至少一个风轮机叶片；
将所述至少一个风轮机叶片提升到竖直位置且位于所述轮毂之下并处于其附近，将所述至少一个风轮机叶片安装在所述轮毂上。
由此，可以按照有利的方式操纵和安装风轮机叶片。
尤其是，将风轮机叶片提升至轮毂之下的位置，而不是将其提升至更高的位置，是有利的，因为它允许使用具有较低的最大高度的起重机。如果所需的最大高度更大，则起重机成本明显提高。
在本发明的一个实施方案中，至少一个风轮机叶片的提升操作，是从初始位置向最终位置进行的，该初始位置关于叶片的纵轴基本水平，而最终位置是基本竖直的并且位于所述轮毂附近。由此，可以从水平位置，例如地面上或者在船甲板上，向竖直安装位置提升风轮机叶片。
在本发明的另一个实施方案中，在提升轮毂之前在所述风轮机轮毂上安装至少一个风轮机叶片，并在提升所述轮毂之后在所述风轮机轮毂上安装至少一个叶片。因为叶片可能会在安装和提升过程中指向上方，因此在地面上在轮毂上安装至少一个风轮机叶片例如两个叶片是有利的，并且也只有这样做才是可行的。
在本发明的再一个实施方案中，至少在所述轮毂上安装至少一个风轮机叶片的操作是在叶片处于基本竖直位置时进行的。通过将叶片提升至竖直位置，可以将叶片提升至刚刚位于起重机的梁/臂下面的位置，并通过将叶片更高地提升来更有效地使用起重机，从而允许使用较小的起重机来进行同样的提升。
在本发明的第四实施方案中，所述风轮机叶片的提升和安装是在叶片处于不招风位置(non-production position in relation to thewind)的情况下进行的。叶片处于不招风位置可以被理解为叶片的前部(或者尾部)对着风，由此避免任何来自风的推力。
因此，可以在比已知系统更高的风速中提升和安装风轮机叶片，因为在不招风位置中进行安装是可行的。另外不必在安装过程中转动一个或者多个叶片。
机舱的偏转机构会保持风轮机始终背对着于风。
在本发明的第五实施方案中，提升是在夹紧单元夹紧所述风轮机叶片的情况下进行的。通过使用夹紧单元，在提升过程中更容易控制叶片，并允许竖直提升。
在本发明第六实施方案中，通过连接至夹紧单元的杠杆臂和配重件，来加强从基本水平的位置向最后的竖直位置的提升。通过使用连接至夹紧单元的杠杆臂和配重件，可以形成一个夹紧单元，因为该系统的重量中心离开了叶片以及叶片上的提升位置，在重力的作用下，该系统会从水平位置至竖直位置进行旋转运动，并因此提高了对叶片的控制。
在本发明的第七实施方案中，夹紧单元在至少两个提升位置夹紧风轮机叶片。
在本发明第八实施方案中，夹紧单元通过迫使多个夹爪在至少两个提升位置中夹在风轮机叶片的侧面上而进行夹紧。通过使用夹在叶片侧面上的夹爪，可以获得大的接触表面。
在本发明的第九实施方案中，夹紧单元在至少两个提升位置中夹紧风轮机叶片，所述提升位置相对于所述风轮机叶片的中心点对称设置。
在本发明的第十实施方案中，通过至少一个起重机，在至少两个提升位置处来进行所述夹紧单元的提升，从而实现所述至少一个风轮机叶片的提升。通过使用至少两个提升位置，提高了提升的安全性。
在本发明的第十一实施方案中，通过一根或者多根与所述起重机连接的、或者与一个或多个绞盘连接的线，进行所述至少一个风轮机叶片的控制。通过使用一根或者多根线来控制叶片，提高了提升的安全性。
本发明还提供另一种操纵风轮机叶片并且将所述叶片安装在风轮机上的方法，所述方法包括如下步骤：
利用提升系统将风轮机轮毂提升至风轮机的机舱，并将轮毂安装在机舱上，或者利用提升系统将风轮机轮毂和机舱一起提升并在风轮机塔上安装机舱包括轮毂；
利用包括至少一个用于操纵风轮机叶片的夹紧单元的提升系统，夹持至少一个风轮机叶片；
将所述至少一个风轮机叶片提升到所述轮毂的附近，将所述至少一个风轮机叶片安装在所述轮毂上。
由此，可以按照有利的方式操纵和安装风轮机叶片。
根据本发明，提供一种用于操纵风轮机叶片并在所述风轮机上安装所述叶片的系统，所述系统包括用于风轮机叶片的夹紧单元和提升系统。
通过使用与风轮机叶片相关的夹紧装置，可以灵活、简单地来进行提升。另外，由于在夹紧叶片的提升操作中增强了对叶片的控制，明显减少了在提升过程中损坏叶片的风险。
在本发明的一个实施方案中，所述提升系统包括起重机，它具有多根提升和控制所述夹紧单元的线。由此，简单安全的提升操作是可行的。
在本发明的另一个实施方案中，控制所述至少一个风轮机叶片的至少一根附加的线，采用连接装置例如环绕所述叶片顶端之一部分的柔性套箍或者类似的柔性带的形式，连接至所述叶片。通过建立有线控制的点，例如在被提升的叶片的外端部处，可以更加有效地控制叶片，以在更高的风速下提升和安装风轮机叶片。另外，提升和安装操作可以有较少的麻烦，并且可以更快，这样整体上减少了所需的人力和成本。
根据本发明，提供一种用于操纵风轮机叶片的夹紧单元，所述单元包括夹紧装置。通过与提升风轮机叶片相关的夹紧装置，可以灵活和容易地进行提升。另外明显减少了在提升过程中损坏叶片的风险，因为在涉及夹紧叶片的提升操作中增强了对叶片的控制。
在本发明的一个实施方案中，所述夹紧装置包括至少两个夹紧点。通过使用至少两个夹紧点，实现了与提升有关的功能性和安全性之间的优选关系。
在本发明的另一个实施方案中，所述夹紧装置包括遵循特定类型风轮机叶片形状的弯曲表面。通过使得夹紧装置的表面形状适应特定类型的风轮机叶片，可以实现对叶片的更牢固和更长时间的夹紧，并因此提高了提升过程中的安全性。
在本发明的再一个实施方案中，所述夹紧装置的位置与液压、电或者气动系统相连接，用于对夹紧装置的位置相对于所述风轮机叶片进行无级的调整。
在本发明的第四实施方案中，所述夹紧装置可以从一个尺寸变为另一个尺寸。由此可以容易地更换和匹配夹紧爪，使它与要操纵的叶片类型相匹配。
另外，可以实现宽的夹紧范围。
在本发明第五实施方案中，所述夹紧装置包括与风轮机叶片表面相配合的夹爪。通过采用夹爪，可以向风轮机叶片以可控的方式施加大的夹紧力。尤其是，可以通过与夹爪相关的机械或者液压系统中的测量，而对夹爪施加在叶片上的压力进行监测，并限制传递至叶片上的力。另外，可以确保使用最小的作用力来夹紧叶片。
在本发明的第六实施方案中，所述夹紧装置包括至少一个可以无级调整的夹爪和至少一个固定的夹爪，所述爪形成夹爪组。通过使用包括固定和可移动爪的成对夹爪，可以形成一种夹紧装置，它具有较少用于进行移动的部件，但是与具有成对可移动夹爪的系统具有同样的功能性。通过采用使更少的部件进行移动，改善了夹紧装置的操作可靠性。另外，减少了夹紧装置的成本，因为在每对夹爪组中，仅仅需要多个复杂的可移动爪中的一个。通过使得可移动爪可逐步调整，可以将叶片保持在牢固的夹紧状态中，而与条件无关，例如叶片的湿表面等等。
另外可以实现宽的夹紧范围。
在本发明的第七实施方案中，所述夹爪包括一摩擦表面层。风轮机叶片表面的条件可以是从湿透至完全干燥的任何状态，因而夹爪必须适用于各种情况。通过使用摩擦表面层，可以不用提高夹紧力而维持叶片的夹紧，例如在叶片表面变湿的情况下。
在本发明的第八实施方案中，所述摩擦表面层包括硫化橡胶。由此可以避免或者至少减轻爪在风轮机叶片上所形成的夹印，因为硫化橡胶会保护叶片表面。为了从风轮机得到最大的生产能力，重要的是所安装的风轮机叶片没有缺陷或者夹印。另外，硫化橡胶会确保对叶片的牢固的夹紧，而不用考虑上述的叶片条件。
在本发明的第九实施方案中，所述摩擦表面层包括至少一个胎面花纹。通过使用胎面花纹，例如已知用于汽车轮胎的图案，可以维持对风轮机叶片的牢固的夹紧，并且还使得雨水或者其他湿气从爪和叶片之间的接触表面流走。
在本发明的第十实施方案中，所述至少一个胎面花纹包括一个或者多个凹痕。通过使用凹痕，可以在离开爪和叶片之间的接触表面的中央位置中引导和收集雨滴或者其他湿气。
在本发明的第十一实施方案中，所述夹爪包括一个或者多个竖直肋。夹爪，尤其在沿着与叶片纵轴垂直的方向，暴露在叶片的压力之下，因此给爪增加竖直肋是有利的，例如在面对叶片的夹爪表面的背面上安装钢肋。
在本发明的第十二实施方案中，所述单元包括两套爪，它们对称地位于风轮机叶片中心点的周围。
叶片的中心点是叶片(或者叶片和夹紧单元)与叶片纵轴垂直方向的重心。通过将爪组围绕该中心对称设置，将叶片从一个位置转到另一个位置，例如从水平位置转到竖直位置，需要较少的努力。
在本发明的第十三实施方案中，所述单元包括多个夹爪组，所述组适合于给定的风轮机叶片类型。为了获得对叶片的牢固的夹紧(并因此提高安全性)，关键在于夹爪适合于被提升的风轮机叶片类型。
另外，可以实现宽的夹紧范围。
在本发明的第十四实施方案中，所述单元包括两组夹爪。通过使用两组夹爪，可以实现在提升的成本、功能性和安全性之间的优选关系。
在本发明的第十五实施方案中，所述单元包括杠杆系统，此杠杆系统包括一杠杆臂和至少一个配重件。通过使用杠杆系统，可以使风轮机叶片和夹紧单元的中心向更靠近提升位置的方向移动，并因此增强了对移动的控制，以及使其因为重力的缘故而更加容易。
在本发明的第十六实施方案中，所述杠杆系统还包括一铰链，该铰链允许杠杆臂和至少一个配重件从提升位置移动至运输位置。由此，可以形成一具有杠杆系统的夹紧单元，它在运输过程中是紧凑的。在运输阶段，为了允许标准的运输形式例如集装箱运输，保持夹紧单元的紧凑尺寸是非常重要。
在本发明的第十七实施方案中，所述杠杆系统包括连接至所述铰链的多个可移动螺栓。通过使用可移动螺栓，可以利用标准工具通过容易的方式将夹紧单元从使用位置转换至运输位置。
附图
下文参照附图，详细地描述了本发明。
图1显示了一大型现代风轮机；
图2a—2c显示了依据本发明，提升和安装风轮机叶片的不同步骤；
图3a显示了本发明夹紧单元的优选实施方案；
图3b显示了图3a的放大部分；
图3c显示了夹紧单元的优选实施方案的前视图，以及该图的放大截面；
图3d显示了夹紧单元的优选实施方案的顶视图；
图3e显示了关于风轮机叶片的中心点的夹紧单元的优选实施方案；
图3f显示了夹爪优选实施方案的侧视图和前视图；
图4a—4c显示了夹紧单元的优选实施方案的不同位置；
图5显示了在运输位置中具有杠杆系统的夹紧单元的优选实施方案；
图6显示了本发明提升系统的优选实施方案的功能性的流程图。
详细说明
图1显示了具有一塔2和设置在塔顶上的机舱3的现代风轮机1。风轮机转子5通过从机舱前面(在图2a中所示的)延伸出的低速轴6与该机舱连接。
如该图所示一样，超过一定等级的风将激活该转子并且使之能够垂直于风向转动。旋转运动被转换成电能，如本领域技术人员所公知的一样，该电能通常提供给输电格栅。
图2a至2c显示出根据本发明一优选实施方案提升和安装风轮机轮毂和三个风轮机叶片的不同步骤。风轮机可以为岸上或海上风轮机，其中不同的位置引起不同的问题，例如在其中进行转子安装的地面空间。
图2a显示出提升该转子5的起重机7，所述转子包括两个风轮机叶片和风轮机轮毂4。轮毂和两个叶片在地面上组装好，然后提升至与风轮机机舱3相同的高度处并且紧挨着从机舱中延伸出的低速轴6，从而它们可以相互连接。
轮毂和两个风轮机叶片保持在锁定位置中，并且用于风轮机叶片的最后组装开口向下，并且两个叶片指向上。这些风轮机叶片处在不招风位置中背着风。
图2b显示了起重机7，它从地面朝着转子5的其余部分提升最后的风轮机叶片8。该叶片在其根部位置附近被夹在一夹持单元10中。该夹持单元10为轭形，部分包围着该风轮机叶片8。该轭形件包括可以与叶片接合的许多夹紧爪。
夹持单元10还包括一杠杆臂11，该臂的自由端处具有一配重件。杠杆臂11在夹持单元10的背面处与夹持单元10连接，并且该夹持单元的背面面对着该风轮机叶片的顶端。
夹持单元10由多根起重机缆索12，13，14在多个位置上悬挂。
第一缆索13与夹持单元10的前部连接，并且该夹持单元的前部面对着风轮机叶片的根部。
第二缆索在夹持单元10的背面处与杠杆臂11的自由端连接。
第一和第二缆索也通过位于叶片上方的在起重机梁/臂15上的两个分开的位置与起重机7连接。通过起重机马达和两根不同的缆索，可以使该叶片从水平位置转动到竖直位置(如图2c中所示一样)。
第三缆索14也在夹持单元10的背面处与杠杆臂11的自由端连接。该缆索也与起重机的主体连接，并且通常是竖直的但是在提升期间移动至水平状态。通过该起重机的马达和缆索，从而可以控制叶片8并且在不需水平运动阻止它水平运动。
图2c进一步显示了风轮机叶片8，该叶片被提升至在轮毂4中的组装开口处，正好位于风轮机1的下面。在不招风位置中，该叶片背对着风。
前面已经将轮毂和低速轴组装好的组装工人可以按照正常的方式进行叶片8和轮毂4的组装。
在组装好叶片8和轮毂4之后，就完成了该转子，并且之后可以拆除锁紧装置以便使得该风轮机能够开始发电。
在将叶片从水平位置提升至竖直位置期间，杠杆臂11和配重件使控制叶片8变得更容易。
在本发明的优选实施方案中，利用与该叶片连接的其他控制缆索，例如利用包围着所述叶片的部分顶端的柔性套或类似的柔性带，来提升叶片。这些缆索可以用在地面上或设置在起重机上的绞盘来控制，并且用这些缆索来控制叶片的运动，例如在提升期间控制叶片顶端的位置。
在本发明的另一个可选实施方案中，将具有两个叶片的轮毂安装在机舱上，并且起重机一次将机舱和具有叶片的轮毂提升至风轮机塔的顶部。之后，用夹持单元10将最后的风轮机叶片竖直地提升到轮毂正下方，并且将该叶片安装在轮毂上。
图3a显示出本发明夹持单元10的一优选实施方案。该夹持单元10包括多根垂直连接的钢筋，以便形成能够包围着该风轮机叶片8的轭形件。
在由这些钢筋形成的四面形的窗口中，安装了为液压系统、控制系统和其他需要电能的系统提供必要电能的一组蓄电池。一些液压部件和控制系统设置在控制箱或柜21中。这些液压部件可以是含有油的液压油箱和给该液压系统的剩余部分提供液压的液压泵。从蓄电池20给驱动液压泵的电动机提供必要的电能。
杠杆臂11可以以这样的形式制造：两根单独的臂从夹持单元10延伸出来，单独臂的自由端都与配重件17相连，配重件17是一根杆，它把两根单独臂连接起来。
该配重件17可以由多种不同材料例如混凝土块或金属板例如铅板构成。该配重件也可以用重金属例如钢(或多或少地)实心地制成。
在优选实施方案中，配重件17的总质量为1至5吨，例如大约为2.2吨。
图3b显示出关于该夹持单元10的图3a的放大部分。该部分包括了第一和第二杆，它们垂直地与附件22相连接，形成包围着风轮机叶片8的轭形件的一个角。
在垂直连接部分的附近，设置了第二夹持机构16-II。第二夹持机构16-II包括一液压致动器18和在图3b中可以看到端部的备用致动器19。致动器18、19的杆与一夹紧爪连接，该夹紧爪可以推压风轮机叶片的侧面，此叶片位于夹持单元10的轭形件内。
这两个致动器18、19为同一类型，相同地与液压系统相连接，因此具有相同的功能。如果液压致动器18出故障，则备用致动器19将仍然夹紧该夹紧爪，并且进而夹紧风轮机叶片8。
图3c显示出该夹持单元10的优选实施方案的前视图。
包围着风轮机叶片的轭形件有许多根杆b4、b7、b8，它们通过附件22相连接。
第一起重机缆索13通过一横向系统与夹持单元10的前部连接，该横向系统包括第一连接孔眼25和两根缆索，这两根缆索位于横杆24上方并与夹持单元10的两个相对侧面连接。
该图还进一步显示了杠杆臂11，造成这样的形式：两根单独的臂从夹持单元10延伸出来，单独臂的自由端都与配重件17相连，配重件17是一根杆，它把两根单独臂连接起来。
在配重17的顶部，设有第二连接孔眼26。该孔眼用来连接第二和第三起重机缆索12、14。
在杠杆臂中，在与夹持单元10的轭形件的连接位置附近，装有一铰链23。该铰链使得杠杆臂和配重件17能够从竖直向上的提升位置移动到折起向下的运输位置，反之亦然。
该图的放大部分显示出整体的第一夹紧爪28a和大部分的第二夹紧爪28b。
第一夹紧爪可以连续地朝着风轮机叶片的一侧运动。液压致动器和备用致动器18、19促使第一夹紧爪28a进行这个运动。这些致动器的运动可以由液压阀控制并且最终停止，从而表明该第一夹紧爪已经碰到风轮机叶片并且正在用一定的力将它推压在被动的第二夹紧爪28b上。
第二夹紧爪与夹持单元10固定连接，但是此固定连接的方式是可变的，例如用连杆30通过螺纹来连接夹持单元10和夹爪。连杆可以设置在给定的固定位置上，但是如果夹紧爪或该夹紧爪的位置需要改变，则可以通过将连杆部分或全部地从夹持单元10中拧出来实现。如果要提升例如尺寸与前面所提升的叶片不同的其它类型的叶片，则可以更换该夹紧爪。
此外，在夹持单元10的杆侧，向下面对着风轮机叶片的顶部，有一橡胶或类似的表面31。该橡胶表面用来保护叶片，防止它在运输和提升期间受损。
第一和第二夹紧爪28a、28b的前部，可以通过将该前部从连杆37中拆除并用其他尺寸的另一个前部来替换它们，从而与夹紧爪系统的剩余部分分开。
图3d显示出该夹持单元10的优选实施方案的顶视图，其中风轮机叶片8被放在在由夹持单元10限定的轭形件内部。
该图显示出与叶片平行的三根杆b1、b2、b3。第一和第三杆b1、b3设置在叶片的上方，且分别位于叶片的风冲击边缘33的两个相对侧面上。第二杆设置在叶片的风冲击边缘33的上方。这三根杆b1、b2、b3通过附件22，在两个端部处由两根垂直杆b4、b5连接。
如图3a所示，该杆结构向下延伸至夹持单元10的侧面，因此形成夹持风轮机叶片的刚性轭结构。
图3e显示出与风轮机叶片8的中心点34相关的夹持单元10的优选实施方案。该中心点为风轮机叶片的横向质心。
如所示一样，这两个夹紧爪位于中心点的两侧，并且与中心点的距离基本上相同。在处于垂直位置时，夹持单元10，包括杠杆臂11和配重件17，将与风轮机叶片相平衡。
夹持单元10的上侧还显示了用于连接起重机缆索12、13、14的第二连接孔眼26和第三连接孔眼32。
图中，风轮机叶片8的顶端向左，根部向右(但是位于画面之外)。
图3f显示了一根据本发明的夹紧爪28的优选实施方案，其中，该夹紧爪被从侧面和前面来看。
夹紧爪28包括一块或多块钢板，它们的形状是与某一类型风轮机叶片给定表面的特定部位相配合的。在所示的附图中，该夹紧爪28由焊接在一起的上板和下板组成，上下板之间的角度基本上与风轮机叶片的表面相配合。
为了确保该夹紧爪28沿着垂直方向具有必要的刚度，它具有许多加强肋条36。这些肋条基本上具有与夹紧爪28相同的高度，肋条之间相隔一定的距离，焊接到该夹紧爪的背面上。在另一个实施方案中，通过安装在夹紧爪的背面上的一个大肋条来实现对夹紧爪28的加强。
为了确保对叶片进行牢固的夹持，在朝着风轮机叶片的面上，夹紧爪28上还覆盖有摩擦表面。该摩擦表面可以是具有胎面花纹35的硫化橡胶，以进一步确保对叶片进行牢固的夹持，且不会在其上形成记号。胎面花纹35上有一个或多个凹痕，它们将捕获任意来自风轮机叶片表面或周围环境的水滴或湿气。通过将水收集在这些凹痕中，由于防止了水附着在摩擦表面上，所以确保了不会由于水的缘故而降低摩擦表面贴在风轮机叶片上的能力。
胎面花纹35可以是与汽车轮胎例如雨胎类似的图案，其图案设计成以改进的方式将雨水引离摩擦表面。
图4a至4c显示了该夹持单元10的优选实施方案在风轮机叶片的提升期间的不同位置。
图4a显示基本上处于水平位置的夹持单元10，该位置是从地面将风轮机叶片提升至最终组装位置时的初始位置。
在当前的水平位置上，风轮机叶片刚刚从地面或从卡车、轮船或其它用于将该叶片运输到风轮机所在地点的输送装置中被举起。
如所示一样，第一和第二起重机缆索12、13基本上为竖直的，并且第三起重机缆索14基本上为水平的。第一和第二起重机缆索12、13将夹持单元10和风轮机叶片8提升。一开始，这两个被基本水平地提升到地面上方。
第三起重机缆索14确保所提升的物品在水平平面内处于受控状态。
图4b显示在图3a之后状态中的夹持单元10和风轮机叶片8。
如图所示，位于夹持单元10前部的第一起重机缆索12比位于夹持单元10后部的第二起重机缆索11更用力地拉。夹持单元10和叶片10因此转动并且不再水平。
由于重力将杠杆臂和配重件向下拉并且因此促进该转动，杠杆臂和配重件是支持该转动的。
图4c显示出处于最终竖直位置中的夹持单元10和风轮机8。该转动已经到达其最后位置，并且叶片已准备好与风轮机轮毂组装在一起。
图5显示出处于运输位置的夹持单元10与杠杆系统11、17。
该运输位置提供了一紧凑系统，在此系统中，风轮机叶片8和夹持单元10的质心之间的距离更小。
通过打开铰链23、使杠杆臂11和配重件17下降至轭形件的顶部并且紧固该杠杆臂11和配重件17，可以获得该运输位置。
图6显示根据本发明的提升系统优选实施方案的功能流程图。
该提升系统包括一机械、液压和电子系统。
机械系统包括一个第一夹紧爪28a(I和)和另一个第一夹紧爪28a(II)，这两个夹紧爪主动地压在风轮机叶片8的一侧的两个不同位置上。在叶片的另一个侧面上，两个第二夹紧爪28b被动地产生与第一夹紧爪28a上压力对应的必要反压力。
同时，第一夹紧爪28a(I)由液压致动器41和备用致动器42移动和控制。
这些致动器是液压系统44的一部分，该液压系统包括一液压泵39，该液压泵把液压油从液压油箱43中抽到液压致动器和备用致动器中，这些致动器是用来移动和控制夹紧爪28a的。
压力阀40控制着由这些液压致动器和备用致动器所允许的压力。通过控制在这些致动器上的压力，因而控制在夹紧爪28a上的压力，从而可以控制在风轮机叶片上的夹持力。
电子系统38包括驱动液压泵的电动马达以及给在电子系统中的马达和其它部件提供必要的电能的蓄电池20。
在本发明的范围内可以构想出该提升系统的其它实施方案。
具有杠杆臂和至少一个配重的提升单元，从提升位置到运输位置，基本上可以做一个90度的移动。
为了在提升期间实现最大力矩，重要的是，配重件应该设置得尽可能远离叶片，并且具有杠杆臂和配重件的提升单元在输送期间尽应可能紧凑。为了满足这些要求，让杠杆臂和配重从靠近叶片的位置(相对于叶片0度)移动到尽可能远离叶片的位置(相对于该叶片90度)是有利的。在另一个实施方案中，杠杆系统可以从运输位置到提升位置或从一个提升位置到另一个提升位置进行连续的移动。该实施方案可能需要通过例如液压致动器来控制力矩。
列表
1    风轮机
2    风轮机塔
3    风轮机机舱
4    风轮机轮毂
5    具有风轮机轮毂和多个风轮机叶片的风轮机转子
6    低速轴
7    起重机
8    风轮机叶片
9    风轮机叶片的根部
10   夹持单元
11   杠杆臂
12   第一缆索
13   第二缆索
14   第三缆索
15   起重机梁/臂
16-I 第一夹紧机构
16-II第一夹紧机构
17   配重件
18   液压致动器
19   备用致动器
20   蓄电池
21   控制箱
22   附件
23   铰链
24   横杆
25   第一连接孔眼
26  第二连接孔眼
27  连接件
28a 一组第一夹紧爪
28b 一组第二夹紧爪
29  具有液压管连接的液压致动器
30  具有螺纹的连杆
31  橡胶保护表面
32  第三连接孔眼
33  风轮机叶片的风冲击边缘
34  风轮机叶片的中心点
35  具有胎面花纹的摩擦层
36  加强肋条
37  致动器的连杆
38  电子系统
39  液压泵
40  压力阀
41  液压致动器I
42  备用致动器I
43  液压箱
44  液压系统
b1至11  形成夹持单元10的轭形件的杆
HC  液压回路

Claims (32)

1.一种操纵风轮机叶片并且将所述叶片安装在风轮机上的方法，所述方法包括以下步骤：
用提升系统将风轮机轮毂提升至风轮机的机舱处并且将该轮毂安装在该机舱上，或者用提升系统将风轮机轮毂和机舱作为一个整体提升并且将包括该轮毂的机舱安装在风轮机塔上，
通过用于操纵风轮机叶片的提升系统来提升至少一个风轮机叶片，
将所述至少一个风轮机叶片提升至靠近并位于所述轮毂下方处的竖直位置，和
将所述至少一个风轮机叶片安装在所述轮毂上，
其中叶片的提升是在夹持单元夹持着所述风轮机叶片的情况下进行的。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：提升至少一个风轮机叶片包括从初始位置提升至靠近上述轮毂的最终位置，该叶片在初始位置上相对于叶片的纵向轴线水平，在最终位置竖直。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在轮毂提升之前将至少一个风轮机叶片安装在所述风轮机轮毂上，并且在轮毂提升之后将至少一个风轮机叶片安装在所述风轮机轮毂上。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：至少将所述至少一个风轮机叶片安装在所述轮毂上是在所述叶片处于竖直的位置时进行的。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：提升和安装所述风轮机叶片是在所述叶片处于不招风位置的情况下进行的。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：从水平的位置提升至最终竖直位置是通过连接在夹持单元上的杠杆臂和配重的帮助进行的。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述夹持单元在至少两个提升位置夹持风轮机叶片。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述夹持单元在至少两个提升位置上通过使多个夹紧爪抵靠风轮机叶片的侧面来进行夹持。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述夹持单元在至少两个提升位置夹持风轮机叶片，所述提升位置关于所述风轮机叶片的中心点对称设置。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于：提升所述至少一个风轮机叶片是通过至少一个起重机在所述至少两个提升位置提升所述夹持单元来进行的。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于：所述至少一个风轮机叶片由与所述起重机相连接的、或与一个或多个绞盘相连接的一根或多根缆索来控制。
12.用于操纵风轮机叶片(8)的夹持单元(10)，其特征在于：所述单元包括与所述风轮机叶片(8)相接合的夹持装置(16-I，16-II)。
13.如权利要求12所述的夹持单元(10)，其特征在于：所述夹持装置(16-I，16-II，28a，28b)包括至少两个夹持点。
14.如权利要求12所述的夹持单元(10)，其特征在于：所述夹持装置(16-I，16-II，28a，28b)包括一弯曲表面，此弯曲表面可以适应于特定类型的风轮机叶片的形状。
15.如权利要求12所述的夹持单元(10)，其特征在于：所述夹持装置(16-I，16-II，28a，28b)的位置与液压、电动或气动系统相连，所述系统用于无级调节所述夹持装置(16-I，16-II，28a，28b)相对于所述风轮机叶片(8)的位置。
16.如权利要求12所述的夹持单元(10)，其特征在于：所述的夹持装置(16-I，16-II，28a，28b)的尺寸可以变化。
17.如权利要求12所述的夹持单元(10)，其特征在于：所述夹持装置(16-I，16-II，28a，28b)包括与所述风轮机叶片(8)的表面相接合的夹紧爪(28a，28b)。
18.如权利要求12所述的夹持单元(10)，其特征在于：所述夹持装置(16-I，16-II，28a，28b)包括至少一个可无级调节的夹紧爪(28a)和至少一个固定的夹紧爪(28b)，所述夹紧爪形成一夹紧爪组。
19.如权利要求12所述的夹持单元(10)，其特征在于：所述夹紧爪(28a，28b)包括一摩擦表面层(35)。
20.如权利要求19所述的夹持单元(10)，其特征在于：所述摩擦表面层(35)包括硫化橡胶。
21.如权利要求19所述的夹持单元(10)，其特征在于：所述摩擦表面层包括至少一个胎面花纹。
22.如权利要求21所述的夹持单元(10)，其特征在于：所述至少一个胎面花纹(35)包括一个或多个凹痕。
23.如权利要求12所述的夹持单元(10)，其特征在于：所述夹紧爪(28a，28b)包括一根或多根竖直肋条(36)。
24.如权利要求12所述的夹持单元(10)，其特征在于：所述单元包括两组关于风轮机叶片(8)的中心点(34)对称设置的夹紧爪(28a，28b)。
25.如权利要求12所述的夹持单元(10)，其特征在于：所述单元包括多个夹紧爪组(28a，28b)，所述组适用于给定的风轮机叶片类型。
26.如权利要求12所述的夹持单元(10)，其特征在于：所述单元包括两组夹紧爪(28a，28b)。
27.如权利要求12所述的夹持单元(10)，其特征在于：所述单元包括一杠杆系统，该系统杠杆包括一杠杆臂(11)和至少一个配重件(17)。
28.如权利要求27所述的夹持单元(10)，其特征在于：所述杠杆系统还包括一铰链(23)，从而允许所述杠杆臂(11)和至少一个配重件(17)从提升位置移动到运输位置。
29.如权利要求28所述的夹持单元(10)，其特征在于：所述杠杆系统包括多个与所述铰链(23)相连的可移动螺栓。
30.一种用于操纵风轮机叶片并且将所述叶片安装在风轮机(1)上的系统，其特征在于：所述系统包括一提升系统和一根据权利要求12至29中任一项所述的用于风轮机叶片(8)的夹持单元(10)。
31.如权利要求30所述的用于操纵风轮机叶片的系统，其特征在于：所述提升系统包括一起重机(7)，该起重机(7)具有多根用于提升和控制所述夹持单元(10)的缆索(12至14)。
32.如权利要求30所述的用于操纵风轮机叶片的系统，其特征在于：至少一根控制所述至少一个风轮机叶片(8)的附加缆索，通过诸如围绕着所述叶片(8)顶端之一部分的柔性套或类似的柔性带的连接部件，与所述叶片(8)连接。
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