CN101879879A - 用于运输和对准风力涡轮机转子叶片的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于运输和对准风力涡轮机转子叶片的设备及方法。具体而言，提供了一种设备(40)用以有助于运输和对准包括根部段(12)和末梢段(14)的两段式风力涡轮机转子叶片。该设备(40)包括构造成用以支承根部段的第一末端部分的第一部分(50)，以及枢转地联接到第一部分上的第二部分(54)，该第二部分构造成用以支承末梢段的第一末端部分(52)。

Description

用于运输和对准风力涡轮机转子叶片的设备及方法

技术领域

本文所述的主题主要涉及风力涡轮机叶片，并且更具体地涉及将两段式风力涡轮机叶片运输至风场地点，以及在风场地点处组装风力涡轮机叶片。

背景技术

许多常规的风力涡轮发电机包括多个单段式或整体式转子叶片，这些转子叶片可具有大约30米(m)至大约47m或更长的长度。随着单段式转子叶片长度的增大，将这些单段式转子叶片运输至风场地点已变得日益困难，特别是经过崎岖地形或经由狭窄道路运输。

因此，制造出两段式转子叶片，其相比于常规单段式转子叶片更易于运输。此外，两段式转子叶片在组装好时可超过常规一段式叶片的长度。

一旦运输至风场地点，两段式转子叶片便进行组装并联接到风力涡轮发电机的转子毂上。一种用于组装两段式转子叶片的方法包括将小的基部段或根部段联接到风力涡轮机的毂上，且之后将较大的末梢段联接到根部段上。第二种方法包括在地面上将两段联接在一起，且之后使用适合的吊车或起重设备将组装好的转子叶片联接到转子毂上。

然而，使用所述两种方法中的任何一种都难以在将转子叶片的两段组装在一起时使该两段对准，并且将组装好的转子叶片联接到转子毂上需要很多吊车作业来完成，而这又是不希望的。

希望的是提供一种设备和方法，其有助于将两段式转子叶片容易地运输至风场地点和/或在风场地点处组装转子叶片时容易使该两段对准。

发明内容

在一个方面，提供了一种设备用以有助于运输和对准包括根部段和末梢段的两段式风力涡轮机转子叶片。该设备包括构造成用以支承根部段的第一末端部分的第一部分。第二部分枢转地联接到第一部分上，且构造成用以支承末梢段的第一末端部分。

在另一个方面，提供了一种方法用于输送和对准具有根部段和末梢段的两段式风力涡轮机转子叶片。该方法包括将根部段的第一末端支承在设备第一部分内，以及将末梢段的第一末端支承在枢转地联接到第一部分上的设备第二部分内。末梢段与根部段对准。

在另一个方面，提供了一种方法用于输送具有根部段和末梢段的两段式风力涡轮机转子叶片。该方法包括将根部段的第一末端支承在设备第一部分内，以及将末梢段的第一末端支承在枢转地联接到第一部分上的设备第二部分内。第二部分相对于第一部分定位成处于运输构造用以有助于运输转子叶片。转子叶片经运输到达期望位置，例如风力涡轮机安装地点。

附图说明

图1为两段式转子叶片的一部分的透视图；

图2为有助于运输两段式转子叶片和使转子叶片段对准用以组装两段式转子叶片的设备的透视图；

图3为处于运输构造的图2中所示设备的侧视图；

图4为处于两段式转子叶片组装期间的中间构造的图2中所示设备的透视图；

图5为处于对准构造用以有助于组装两段式转子叶片的图2中所示设备的侧视图；

图6为包括对准系统的图2中所示设备的第二部分的前平面视图；

图7为示出用于组装两段式转子叶片的示例性方法的流程图；以及

图8为示出用于运输两段式转子叶片的示例性方法的流程图。

零件清单

10转子叶片

12第一段

14第二段

16中心线

18X轴

19Y轴

20Z轴

22第一连接元件

24第二连接元件

26分隔线

28凹部

30凹部

32外部界限表面

34外部界限表面

40设备

41支承表面或平台

42平板拖车

44卡车驾驶室

50第一部分

52第一末端部分

54第二部分

56相对的第一末端部分

60铰链

62第三部分

64第二末端部分

65刚性部件

66滚轮机构

68调整机构

70高度

72地平面

80顶壁

81侧壁

82顶壁

83侧壁

84顶壁

85侧壁

92第四部分

94第二末端部分

100对准系统

102内支承件

104外支承件

106轨道

110第一叶片支承件

112第一侧

114第二叶片支承件

116相对的第二侧

118X轴对准机构

120基部

122对应臂

124对应基部

126对应臂

130Y轴对准机构

132基部

134对应臂

136基部

138对应臂

140顶板

142相邻的侧板

144铰链

146顶板

148相邻的侧板

150铰链

200示例性方法

202将转子叶片第一段的第一末端支承在设备第一部分内

204将转子叶片第二段的第一末端支承在可运动地联接到第一部分上的设备第二部分内

206相对于设备第一部分枢转地运动设备第二部分

208相对于第二部分运动设备第三部分

210使第二段与第一段对准

212将第二段联接到第一段上

214从设备内移除已组装的转子叶片

300示例性方法

302将转子叶片第一段的末端支承在设备第一部分内

304将转子叶片第二段的末端支承在设备第二部分内

306运输处于运输构造的转子叶片

具体实施方式

本文所述的实施例涉及一种设备和方法，其用于运输风力涡轮机的多段式转子叶片和在风力涡轮机安装地点(如风场)处对准和联接转子叶片段。在一个实施例中，可重复使用的设备由适合的平台如平板拖车支承。该设备包括：第一部分，其构造成用以支承和/或保持转子叶片第一段或根部段的末端；以及第二部分，其可运动地联接到第一部分上且构造成用以支承和/或保持转子叶片第二段或末梢段的协同操作末端。设备的第二部分可相对于第一部分以枢转的方式运动，以有助于对准转子叶片的协同操作末端。设备提供了稳定的支承结构用以有助于在风力涡轮机安装地点处将两段联接在一起。在又一实施例中，设备的第三部分有助于相对于地平面调整第二段上诸如叶片末梢末端的部分的高度。例如，在一个实施例中，第三部分包括高度可调的叶片末梢支承结构，当第二段相对于第一段摆动或以枢转的方式运动以使第二段与转子叶片的第一段对准时，该叶片末梢支承结构支承第二段的叶片末梢末端。第三部分还有助于在相对于转子叶片的中心线限定的沿x轴的方向、沿y轴的方向和沿z轴的方向上，使第二段与第一段正确对准。

参看图1，两段式转子叶片10包括：第一段12(如基部段或根部段)，其构造成用以联接到风力涡轮机的转子毂上；以及第二段14(如末梢段)，其构造成用以联接到第一段12上。第一段12和第二段14相对于转子叶片10的中心线16布置和对准。更具体而言，第二段14在相对于中心线16限定的且在图1中示出的沿x轴18的方向、沿y轴19的方向和沿z轴20的方向上与第一段12正确对准。

第一连接元件22和协同操作的第二连接元件24桥接第一段12与第二段14之间的分隔线26。在联接构造中，第一连接元件22和第二连接元件24位于第一段12的凹部28和第二段14的凹部30内。如图1中所示，凹部28是通过使第一段12的末端在分隔线26处缩小形成的，而凹部30是通过使第二段14的末端在分隔线26处缩小形成的。在图1中所示的实施例中，凹部28和30限定成包绕转子叶片10的中心线16。连接元件22和连接元件24具有适合的尺寸用以匹配凹部28和30的尺寸，以便连接元件22和24当分别与第一段12的外部界限表面32和第二段14的外部界限表面34齐平对准时，仍然在凹部28和凹部30的外部界限表面与连接元件22和连接元件24的内部界限表面之间留下中空空间。

为了组装转子叶片10，促使连接元件22和连接元件24与第一段12和第二段14进行期望的齐平对准。然后，形成在凹部28和30的外部界限表面与连接元件22和24的内部界限表面之间的中空空间填充有随后会硬化的粘合剂。

上文参照图1描述的实施例是一种用于联接转子叶片段用以组装多段式转子叶片的适合方法。本领域的技术人员将应清楚的是，还可结合其它适合的联接或附接机构和方法用以帮助联接转子叶片段。例如，可使用诸如螺栓和/或螺钉的适合机械紧固件将转子叶片段联接到一起。不论使用何种机构和方法将转子叶片段联接到一起，如下文所述的设备和方法都有助于将多段式风力涡轮机叶片运输至风力涡轮机安装地点，以及提供适合的支承结构和对准机构用以帮助在风力涡轮机安装地点处将转子叶片段联接在一起，以便最大限度地减少组装风力涡轮机所需的吊车作业的数量。

参看图2至图6，设备40构造成用以有助于将多段式转子叶片的各段运输至期望位置，如风力涡轮机安装地点，以及在现场使各段对准以组装转子叶片10。在如图2至图6中所示的一个实施例中，设备40构造成用以有助于运输和组装两段式转子叶片10，该两段式转子叶片10包括转子叶片10的第一段或根部段12和第二段或末梢段14。图2为设备40的透视图，而图3为设备40处于运输构造以有助于将转子叶片10运输至期望位置的侧视图。图4为设备40在转子叶片10组装期间处于运输构造与对准构造之间的中间构造的透视图。图5为设备40处于对准构造以有助于组装转子叶片10的侧视图。图6为包括对准系统的设备40的第二部分的前平面视图。

在图2至图6中所示的实施例中，设备40安装和/或联接到适合的支承表面或平台41上以便将转子叶片10运输至期望位置，该支承表面或平台41例如为图3中所示的联接到卡车驾驶室44上的平板拖车42。在一些实施例中，设备40安装和/或联接到平台41上，该平台41装载在用于将转子叶片10运输至期望位置的运输车辆的适合表面或平台上。尽管图3至图5中将设备40示为安装在平板拖车42上，但其它形式或模式的运输也可用来将转子叶片10运输至期望位置。

设备40包括构造成用以支承和保持第一段12的末端部分52的第一部分50。设备40的第二部分54可运动地联接(例如，可枢转地联接)到第一部分50上，且构造成用以支承和保持第二段14的末端部分56。在一个实施例中，铰链60枢转地将第二部分54联接到第一部分50上，以有助于第二部分54相对于第一部分50进行枢转运动。更具体而言，在一个实施例中，第二部分54可相对于第一部分50在有助于运输转子叶片10的第一位置或运输位置与有助于将第二段14对准和联接到第一段12上用以组装转子叶片10的第二位置或对准位置之间运动。

进一步参看图3至图5，在一个实施例中，设备40包括第三或末梢支承部分62，其构造成用以支承第二段14上的与第一末端部分56相对的第二或末梢末端部分64。例如，在第二部分54枢转地联接到第一部分50上处于图5中所示的对准构造的情况下，第三部分62可相对于第二部分54运动，以有助于使第二段14与第一段12对准。在第二段14在相对于中心线16所限定的x轴方向、y轴方向和z轴方向上与第一段12正确对准的情况下，第二段14联接或附接到第一段12上用以组装转子叶片10。在一个实施例中，第三部分62利用适合的支承部件(如图3至图5中所示的刚性部件65)联接到第二部分54上，以便在第二部分54相对于第一部分50枢转地运动时有助于使第三部分62与第二部分54一起运动，以及防止或限制在该运动期间第三部分62与第二部分54未对准。

在一个实施例中，第三部分62包括诸如可伸缩的滚轮机构66(如图4中所示)的机构，该机构构造成用以有助于使第三部分62相对于第二部分54运动。滚轮机构66包括图5中所示的调整机构68，该调整机构68构造成用以相对于地平面72调整第二段14的第二末端部分64的高度70，以有助于在y轴方向上使第二段14与第一段12对准。此外，调整机构68构造成用以例如向位于不平的地平面72上的平板拖车42和/或设备40提供旋转调整，以便在x轴方向、y轴方向和z轴方向上使第二段14与第一段12对准。调整机构68提供了旋转调整或扭转调整用以补偿地平面72的不平整。在特定实施例中，调整机构68容许相对于第一段12扭转或旋转第二段14的运动自由度，以有助于在x轴方向、y轴方向和z轴方向上使第二段14与第一段12对准。在又一实施例中，第一部分50和/或第二部分54包括适合的机构，如可伸缩的滚轮机构和/或适合的调整机构，以有助于在x轴方向、y轴方向和z轴方向上使第二段14与第一段12对准。

在一个实施例中，第一部分50和第二部分54包括至少一个区段或壁，其可在处于运输构造的闭合位置与处于对准构造的开启位置之间运动，以有助于在组装之后从设备40内移除转子叶片10。例如，如图4中所示，第一部分50包括顶壁80，顶壁80枢转和/或可移除地联接到第一部分50的侧壁81上，且类似的是，第二部分54包括顶壁82，该顶壁82枢转和/或可移除地联接到第二部分54的侧壁83上。在第二段14联接到第一段12的情况下，顶壁80和顶壁82可运动至如在图5中虚线所示的开启位置，或作为备选，顶壁80和顶壁82经移除而有助于从设备40移除转子叶片10。

在第三部分62包括顶壁84的实施例中，第三部分62的顶壁84类似地枢转和/或可移除地联接到第三部分62的侧壁85上，使得在第二段14联接到第一段12上的情况下，顶壁84可运动至如在图5中虚线所示的开启位置，或作为备选，顶壁84经移除而有助于从设备40移除转子叶片10。在备选实施例中，第一部分50、第二部分54和/或第三部分62形成开口，该开口的尺寸形成为容许经由相应的开口移除转子叶片10。

在另外的实施例中，如图2中所示，设备40可包括构造成用以支承第一段12上的与第一末端部分52相对的第二末端部分94的第四部分或根部支承部分92。在一个实施例中，第四部分92牢固地安装到平板拖车42的平台41上，以有助于将第一段12正确地定位在平板拖车42上，以及使转子叶片10在运输构造与对准构造之间运动。

进一步参看图6，第二部分54包括用以有助于使第二段14与第一段12对准的对准系统100。尽管仅第二部分54示为包括对准系统100，但在示例性实施例中，设备40的第一部分50、第二部分54、第三部分62和第四部分92中的至少一个包括用以有助于使第二段14与第一段12对准的对准系统100。对准系统100包括可运动地定位在外支承件104内的内支承件102。在一个实施例中，一个或多个轨道106定位在内支承件102与外支承件104之间，以有助于使内支承件102在沿z轴20的方向上相对于外支承件104运动。在特定实施例中，轨道106还有助于使内支承件102在沿x轴18的方向上和/或沿y轴19的方向上相对于外支承件104运动。

对准系统100包括构造成用以收容和支承位于第二部分54内的第二段14的第一侧112的第一叶片支承件110，以及构造成用以收容和支承第二段14的相对的第二侧116的协同操作的第二叶片支承件114。x轴对准机构118可操作地联接到第一叶片支承件110上，且构造成用以以期望的x轴定向来定位和/或对准第一叶片支承件110，以有助于相对于x轴18正确地定位第二段14。在一个实施例中，x轴对准机构118包括联接到内支承件102上的一个或多个基部120，以及可运动地联接在对应的基部120与第一叶片支承件110之间的对应臂122，以有助于在沿x轴18的方向上移动第一叶片支承件110。类似的是，x轴对准机构118可操作地联接到第二叶片支承件114上，且构造成用以以期望的x轴定向来定位和/或对准第二叶片支承件114，以有助于相对于x轴18正确地定位第二段14。在一个实施例中，x轴对准机构118包括联接到内支承件102上的一个或多个基部124，以及可运动地联接在对应的基部124与第二叶片支承件114之间的对应臂126，以有助于在沿x轴18的方向上移动第二叶片支承件114。

y轴对准机构130可操作地联接到第一叶片支承件110上，且构造成用以以期望的y轴定向来定位和/或对准第一叶片支承件110，以有助于相对于y轴19正确地定位第二段14。在一个实施例中，y轴对准机构130包括联接到内支承件102上的基部132，以及联接到基部132上且可运动地联接在x轴对准机构118的对应臂122之间的对应臂134，以有助于在沿y轴19的方向上移动第一叶片支承件110。类似的是，y轴对准机构130可操作地联接到第二叶片支承件114上，且构造成用以以期望的y轴定向来定位和/或对准第二叶片支承件114，以有助于相对于y轴19正确地定位第二段14。在一个实施例中，y轴对准机构130包括联接到内支承件102上的基部136，以及联接到基部136上且可运动地联接在x轴对准机构118的对应臂126之间的对应臂138，以有助于在沿y轴19的方向上移动第二叶片支承件114。

在一个实施例中，内支承件102包括使用适合的联接构件如铰链144枢转地联接到相邻侧板142上的顶板140。顶板140可在闭合位置(如图6中所示)与开启位置之间运动，以有助于从设备40内移除已组装的转子叶片，且具体是从第二部分54内移除已组装的转子叶片。类似的是，外支承件104包括使用适合的联接构件如铰链150枢转地联接到相邻侧板148上的顶板146。顶板146可与顶板140一起在闭合位置(如图6中所示)与开启位置之间运动，以有助于从设备40内移除已组装的转子叶片，且具体是从第二部分54内移除已组装的转子叶片。

图7为示出用于组装诸如两段式转子叶片10的风力涡轮机转子叶片的示例性方法200的流程图。在一个实施例中，第二段14与转子叶片10的第一段12对准。在一个实施例中，第二段14在x轴方向、y轴方向和z轴方向中的至少一个上相对于第一段12运动，以有助于使第二段14与第一段12对准。

为了有助于运输和组装转子叶片10，第一段12的第一末端52由设备40的第一部分50支承且保持202在其内，以及第二段14的第一末端部分56由设备40的第二部分54支承且保持204在其内，其中，第二部分54枢转地联接到第一部分50上。在一个实施例中，第二部分54铰接地联接到第一部分50上，且相对于设备40的第一部分50枢转地运动206，以有助于使第二段14与第一段12对准。当第二部分54相对于第一部分50枢转地运动时，支承第二末端部分64的第三部分62也在弓形方向上相对于第一部分50运动，以有助于将第二段14对准和/或联接到第一段12上。此外，设备40的第三部分62相对于第二部分54运动208，以有助于使第二段14与第一段12对准，例如，通过使第一部分50联接到第二部分54上处于安装构造。

第三部分62构造成用以相对于第二部分54支承第二段14的第二末端部分64。第三部分62包括滚轮机构66，该机构66可伸长以有助于相对于第二部分54移动第三部分62。第二段14的第二末端部分64相对于地平面的高度调整成有助于使第二段14在y轴方向上与第一段12对准。在第二段14与第一段12对准210的情况下，第二段14联接212到第一段12上。更具体而言，第二段14的第一末端部分56联接到第一段12的第一末端部分52上。

在又一实施例中，已组装的转子叶片10从设备40内移除214。在特定实施例中，第一部分50、第二部分54和/或第三部分62包括壁(例如，顶壁)，该壁具有可运动至开启位置的一个或多个面板，或作为备选，壁经移除而有助于从设备40内移除已组装的转子叶片10。在备选实施例中，第一部分50、第二部分54和/或第三部分62在顶端处形成开口，该开口的尺寸形成为容许经由相应的开口移除转子叶片10。

图8为示出用于运输诸如具有第一段或根部段和第二段或末梢段的两段式转子叶片10的风力涡轮机转子叶片的示例性方法300的流程图。为了有助于运输转子叶片10，第一段12的第一末端部分52由设备40的第一部分50支承且保持302在其内，以及第二段14的第一末端56由设备40的第二部分54支承且保持304在其内，其中，第二部分54枢转地联接到第一部分50上。在一个实施例中，第二部分54铰接地联接到第一部分50上，且相对于设备40的第一部分50定位成运输构造用以有助于运输转子叶片10。在转子叶片10处于运输构造的情况下，转子叶片10经运输306到达期望位置，如风力涡轮机安装地点。

上述设备和方法提供了对多段式风力涡轮机叶片的容易运输，且提供了支承结构和对准机构用以有助于在风力涡轮机安装地点处将两段对准和联接到一起，以便组装转子叶片和最大限度地减少将转子叶片组装到风力涡轮机转子毂上所需的吊车作业的数量。

本书面说明使用了包括最佳模式的实例来公开本发明，且还使本领域的技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何相结合的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域的技术人员所想到的其它实例。如果这些其它实例具有与权利要求的书面语言并无不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的书面语言无实质差异的同等结构元件，则认为这些实例落在权利要求的范围之内。

Claims (10)

1.一种有助于运输和对准包括根部段(12)和末梢段(14)的两段式风力涡轮机转子叶片的设备(40)，所述设备包括：

第一部分(50)，其构造成用以支承所述根部段的第一末端部分；以及，

枢转地联接到所述第一部分上的第二部分(54)，所述第二部分构造成用以支承所述末梢段的第一末端部分(56)。

2.根据权利要求1所述的设备(40)，其特征在于，所述第二部分(54)可相对于所述第一部分(50)运动至第一位置，以有助于运输所述转子叶片(10)。

3.根据权利要求2所述的设备(40)，其特征在于，所述第二部分(54)可相对于所述第一部分(50)从所述第一位置运动至第二位置，以有助于使所述末梢段(14)与所述根部段(12)对准。

4.根据权利要求1所述的设备(40)，其特征在于，所述设备(40)还包括第三部分(62)，所述第三部分(62)构造成用以支承所述末梢段(14)的与所述末梢段的第一末端部分(56)相对的第二末端部分(64)。

5.根据权利要求4所述的设备(40)，其特征在于，所述第三部分(62)可相对于所述第二部分(54)运动，以有助于使所述末梢段(14)与所述根部段(12)对准。

6.根据权利要求5所述的设备(40)，其特征在于，所述第三部分(62)还包括构造成用以有助于相对于所述第二部分(54)移动所述第三部分(62)的机构(66)。

7.根据权利要求4所述的设备(40)，其特征在于，所述设备(40)还包括调整机构(68)，所述调整机构(68)构造成用以相对于地平面(72)调整所述末梢段(14)的第二末端部分(64)的高度，以有助于使所述末梢段与所述根部段(12)对准。

8.根据权利要求3所述的设备(40)，其特征在于，所述第三部分(62)联接到所述第二部分(54)上。

9.根据权利要求1所述的设备(40)，其特征在于，所述设备(40)还包括将所述第二部分(54)枢转地联接到所述第一部分(50)上的铰链(60)。

10.根据权利要求1所述的设备(40)，其特征在于，所述第一部分(50)和所述第二部分(54)中的各个均包括壁，所述壁可运动至开启位置，以有助于从所述设备内移除所述转子叶片(10)。

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