CN102530428B - 用于运输风力机叶片的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于运输包含一个或多个风力机叶片的一组风力机叶片的系统，包括：用于保持一个或多个风力机叶片的框架组件；及连接到框架组件的多个可充气设备，多个可充气设备被充气以支撑一个或多个风力机叶片的一部分。气囊使得一个系统可用于不同尺寸的替换和更好地保护了运输的元件，并且气囊使得元的安装和移除程序更简单。

Description

用于运输风力机叶片的方法和装置
相关申请的交叉引用
本申请是于2010年10月15日提交的、题为“Method and Apparatus forTransporting Wind Turbine Blades”、临时申请号为61/393,404的非临时申请，为了所有的目的，通过引用将该申请并入本文中，如同全文引述一般。
技术领域
本发明大体上涉及运输系统，具体地，涉及用于运输风力机叶片的系统。
背景技术
常规的风力机是配置为从风力中提取能量的旋转设备。如果机械能转化为电能，风力机100可称为风电机、风轮机、风力发电机组、风电单元、风能转化器或风力发电机。商业发电的风电场中所使用的风力机通常是三叶片型，并且通过计算机控制的电机导进风。高大的塔基在具有风切变的风场中允许承受较大的风力。在一些风切变风场中，对于海拔上的相对小的增量，风速和相应的功率输出显著增加。
参考附图中的图1，其中示出了常规的风力机100。在运送到有轨车、船只、卡车和/或其他交通工具之前，大的风力叶片通常被拆成组件部分。在示出的实施方式中，风力机100包括塔102、机舱104和三个叶片106、108和110。与塔和机舱不同，叶片不能被拆分成便于运输的较小组件。应该理解的是，叶片长度可能超出160英寸，并且翼长为12英寸。运输这些叶片可能产生明显的问题。
尽管风力机叶片运输领域已经有了显著的发展，但仍存在许多缺点。
发明内容
一种用于运输包含一个或多个风力机叶片的一组风力机叶片的系统，包括：
用于保持一个或多个风力机叶片的框架组件；及
连接到框架组件的多个可充气设备，多个可充气设备被充气以支撑一个或多个风力机叶片的一部分。
其中，框架组件被配置用于可释放地附加到支撑结构，支撑结构连接到一种运输装置。
还包括：壳元件，其被配置为可释放地附加到框架组件以形成壳。
其中，壳被配置为与另一壳堆叠。其中，壳元件通过一个或多个快速释放设备可释放地附加到框架组件。
其中，一个或多个快速释放设备包括：卡口扭锁设备和盒间连接器中的至少一种。
其中，多个可充气设备包括：多个气囊。
其中，多个可充气设备的至少一个的形状预先形成为当多个可充气设备的该至少一个被充气时的具体形状。
其中，当多个可充气设备的至少一个被充气时，多个可充气设备的该至少一个的形状适应一个或多个风力机叶片中的至少一个的特定部分的形状。
其中，当多个可充气设备的至少一个被充气时，与多个可充气设备的至少一个相关的充气的程度决定了适应一个或多个风力机叶片中的至少一个的特定部分的形状的程度。
还包括：支撑一个或多个风力机叶片的至少一部分的柔性张力元件。
其中，柔性张力元件包括：至少一个KEVLAR带。
还包括：支撑支架，用于将机械紧固件可释放地附加到一个或多个风力机叶片中的一个的端部。
一种用于运输包含一个或多个风力机叶片的一组风力机叶片的方法，包括：
可释放地将一个或多个风力机叶片附加到框架组件上；及
通过对连接到框架组件的多个可充气设备进行充气来支撑一个或多个风力机叶片的一部分。
其中，可释放地将一个或多个风力机叶片附加到框架组件上包括：利用柔性张力元件支撑一个或多个风力机叶片的至少一部分。
还包括：将机械紧固件通过支撑支架可释放地附加到一个或多个风力机叶片中的一个的端部。
还包括：将壳元件可释放地附加到框架组件以形成壳。
还包括：将框架组件可释放地附加支撑结构，其中支撑结构连接一种运输装置。
还包括：在运输一个或多个风力机叶片期间确定多个可充气设备是否发生漏气；及响应于确定在运输一个或多个风力机叶片期间多个可充气设备发生漏气，从气源对多个可充气设备再次充气。
还包括：将框架组件从支撑结构分离；将壳元件从框架组件分离；将机械紧固件分离，该机械紧固件将一个或多个风力机叶片的一个的端部附加到支撑支架；对多个可充气设备进行放气；及将一个或多个风力机叶片从框架组件分离。
通过上述描述，显而易见，本申请具有明显的益处和优点，包括：(1)气囊使得一个系统可用于不同尺寸的替换；(2)气囊容易适应不同形状的元件；(3)气囊可用在多种运输装置中；(4)气囊降低了当叶片设计改变时重新设计航运组件需要的费用；(5)气囊更好地保护了运输的元件；及(6)气囊使得元的安装和移除程序更简单。
附图说明
作为本发明的特点的新颖性特征在随附权利要求中陈述。但是，结合附图阅读下述详细说明可以最佳地理解本发明其本身、使用的优选实施方式和其他目的和优点，附图中：
图1是常规风力机的前视图；
图2是根据本申请的用于运输风力机叶片的系统的侧视图；
图3是沿图2中的III-III截取的系统的框架组件的横截面端视图；
图4是沿图2中的IV-IV截取的系统的框架组件的另一横截面端视图；
图5是根据本申请的运输系统的框架组件的端视图；及
图6是根据本申请的运输系统的框架组件的另一端视图。
具体实施方式
本申请的组件和方法容许各种修改和替代形式，通过附图中的实例示出了并详细描述了其具体实施方式。然而，应该理解的是，本文的具体实施方式的说明并不是为了限定将本发明限制在公开的特定实施方式内，相反地，本发明涵盖所有落入由随附权利要求限定的本发明的方法的精神和范围内的修改、等同物和替代物。
为清楚起见，在本说明书中并未描述实际实施的所有特征。当然，应该意识到，在任何这样的实际实施方式的开发中，很多具体实施是为了实现开发者的具体目标，例如适应系统相关和商业相关的限制，这使得一种实施方式与另一种实施方式不同。此外，应该意识到，这种开发努力可能是复杂且耗时的，但仍然是受益于本公开文本的本领域内技术人员的工作。
参考附图的图2，示出了用于运输风力机叶片的系统200的侧视图。系统200包括框架组件202-208。框架组件202和204保持涡轮叶片210和212，而框架组件206和208保持住塔部分214。框架组件206和208可使用定位器216和218(可以是带子216和218)以保持塔部分214。系统200可用于运输风力机叶片210和212、与风力机产品相关的其他元件(包括塔部分214)或可安装到系统200中的任何其他有可能的元件。
框架组件202-208包括可充气设备以支撑且固定叶片210和212以及塔部分214。图2中未示出可充气设备，这是因为在一些实施方式中，可充气设备不会延伸出框架组件202-208的侧视宽度，该侧视宽度可能为4或5英寸宽。框架组件202和204可利用各种连接器和连接件连接到机舱216、卡车、船只或其他交通工具上，连接器和连接件包括快速释放连接器、扭锁设备和盒间连接器(IBC)(未示出)。框架组件206和208可利用扭锁设备(也未示出)连接到机舱218、卡车、船只或其他交通工具上。框架组件202-208可被随时升起。例如，框架组件202和204顶部上的铸件可使得框架组件202和204被机器升起，该机器使用间隔条以防止框架组件202和204以可弯曲或损坏叶片210和212的方式移动。
参考附图的图3，示出了沿图2中的III-III截取的系统的框架组件的横截面端视图。系统300包括用于保持叶片304和306的框架组件302，其可被称为底部机架302。系统300还包括用于支撑和固定叶片304和306的可充气设备308-316，其可被称为气囊308-316。
系统300也可包括壳元件318，其也可被称为顶部机架318。当不需要壳时(例如当运输塔部分时)，可在没有顶部机架318的情况下使用底部机架302。举例来说，底部机架302可大体上类似于图2中的框架组件206和208中的任意一个。当需要形成壳时，顶部机架318可与底部机架302一起使用。举例来说，底部机架302和顶部机架318的组合可大体上类似于图2中的框架组件202和204中的任意一个。当机架302和318连接以形成壳时，壳可被用为联运设备，该联动设备对于若干不同的运输装置是可接受的，不同的运输装置包括：有轨车、卡车、船只和其他交通工具。例如，壳可堆叠在容器或其他壳上，而容器或其他壳可堆叠在壳上。尽管图2描述了由两个机架元件(机架302和318)形成的框架壳，但框架壳可由不止两个的机架元件形成。
机架302和318可通过连接器320-326连接。例如，连接器320-326可以是标准IBC320-326和类似于在联运中用于连接堆叠的容器的角铸件。尽管图3描述了在由机架302和318形成的壳的底部大约1/3处连接机架302和318的连接器312-326，但连接器320-326可在任何高度上连接机架302和318，甚至在由机架302和318形成的壳的顶部。此外，连接器320和322可以在与连接器324和326连接机架302和318的高度不同的高度上连接机架302和318。在一些实施方式中，连接器320和322或连接器324和326可以是铰链。连接器320-326使得顶部机架318可从底部机架302上移支，从而允许从空中将元件(例如叶片304和306)装载到底部机架302中。
可充气设备308-316或气囊308-316可附加到底部机架302和/或顶部机架318上。气囊308-316可被充气到适当压力和尺寸以固定不同形状的元件，这些元件在框架组件302或壳内被保护。气囊308-316的形状可预先形成为充气时的具体形状。气囊308-316的形状也可以在充气时变化，取决于拟在框架组件302或壳内固定的元件的形状的需要。气囊308-316可被用为自保持保护“支架”或“垫座”，其围绕在固定的元件的特定形状周围以用于运输移动。气囊308-316可以是可充气的以适合叶片和塔元件的所有尺寸和形状。在一种实施方式中，叶片尺寸和形状上的不同可由气囊308-316的充气的程度调和。气囊308-316可提供足够的压力以适当地保持叶片、塔部分或其他元件，同时在不使用特定机械紧固件的情况下提供支撑元件的柔性且安全的装置。气囊308-316比机械紧固件具有更高的柔性以接受一系列不同形状和尺寸的元件。
此外，如果发生漏气，可充气设备308-316可能能够从外部源接受充气。例如，空气可由火车、卡车和其他交通工具上的气闸系统提供。此外，系统300也可包括内部充气源(未示出)，其能够在将可充气设备308-316加载到交通工具上之前对可充气设备308-316进行充气，交通工具提供外部充气源。
底部机架302可利用多个扭锁设备(未示出)(例如IBC)连接到支撑结构328，其可被称为支撑板328。支撑板328可连接到有轨车(例如图2中的有轨车216和218)、卡车、船只或一些其他交通工具上。不管有没有顶部机架318，底部机架302也可随意升起。
现在参考图4，示出了沿图2中的IV-IV截取的系统的框架组件的横截面端视图。系统400包括放气的可充气设备402-410，其可被称为放气的气囊402-410，而不是充气的可充气设备(其可被称为充气的气囊)。系统400还包括柔性张力元件412和414以在放气的气囊402-410充气之前和/或气囊402-410放气之前支撑和限制叶片416和418。柔性张力元件412和414优选地是KEVLAR带子或条带，但也可由其他复合材料或多种材料的任何一种制成。
现在参考附图中的图5，其示出了根据本申请的替代实施方式的系统500的端视图。机架502和/或504可具有支撑机架506和508以将机械紧固件510和512附加到叶片514或其他元件的端部(可能使用叶片514或其他元件端部上的螺栓孔)。支架506和508和/或机械紧固件510和512可包括一些形式的悬架系统(例如弹簧或震动吸收器)以减轻运输对叶片514的影响。
现在参考附图的图6，其示出了根据本申请的替代实施方式的系统600的端视图。系统600包括膨胀以适应叶片610从而支撑并固定叶片610的可充气设备602-608，其可被称为气囊602-608。系统600也可包括支架和/或机械紧固件612以在可充气设备602-608充气之前和在可充气设备602-608放气之后支撑叶片610。支架和/或机械紧固件612可包括一些形式的悬架系统(例如弹簧或震动吸收器)以减轻运输对叶片610的影响。
现在描述一种运输叶片106的方法。在运输点或起始点，叶片304和306附加到框架组件302上。可利用柔性张力元件412和414支撑叶片416和418。放气的可充气设备402-410被充气以成为支撑叶片304和306的一部分的可充气设备308-316。对于额外支撑，机械紧固件510和512可通过支撑支架506和508附加到叶片514的端部。壳元件318可附加到框架组件302上以形成壳。框架组件302附加到支撑结构328上，并且支撑结构328连接到一种运输装置，例如有轨车、卡车、船只或其他交通工具。在该方法的这种步骤中，风力机叶片被牢固地支撑并准备好运输。
在运输风力机叶片时，可确定可充气设备是否漏气。如果发生漏气，则可从与运输装置相关的源(例如卡车或有轨车的气闸)或从内部充气源对可充气设备再次充气。
在运输目的点，可以逆序执行对应于在运输点或起始点执行的步骤。将框架组件302从支撑结构328上分离。将壳元件318从框架组件302上分离。将附加到支撑支架506和508的机械紧固件510和512从叶片514的端部分离。对可充气设备308-316放气以形成放气的可充气设备402-410。叶片416和418被从柔性张力元件412和414上升起。当然，可以以不同的顺序执行该方法的步骤。尽管已经描述了与运输大风力机叶片有关的系统和方法，但应该理解的是，该系统和方法可用于运输其他长的目标，例如公路立交桥的梁。
通过上述描述，显而易见，本申请具有明显的益处和优点，包括：(1)气囊使得一个系统可用于不同尺寸的替换；(2)气囊容易适应不同形状的元件；(3)气囊可用在多种运输装置中；(4)气囊降低了当叶片设计改变时重新设计航运组件需要的费用；(5)气囊更好地保护了运输的元件；及(6)气囊使得元的安装和移除程序更简单。
上文中公开的特定实施方式仅仅是示例性地，可以以不同但等价的方式修改和实施本发明，这对受益于本文教导的本领域技术人员来说是显而易见的。因此，显然，上文公开的特定实施方式可被改变或修改，所有的这种变形都涵盖在本发明的范围和精神内。因此，本发明的保护范围如同描述的一样。尽管以受限数量的形式展示了本发明，但其并不限于这些形式，在不脱离其精神的范围内的各种改变和修改都是合适的。

Claims (19)

1.一种用于运输包含一个或多个风力机叶片的一组风力机叶片的系统，包括：
用于保持一个或多个风力机叶片的框架组件；及
连接到框架组件的多个可充气设备，多个可充气设备被充气以支撑一个或多个风力机叶片的一部分；
其中，多个可充气设备的至少一个的形状预先形成为当多个可充气设备的该至少一个被充气时的具体形状。
2.如权利要求1的系统，其中，框架组件被配置用于可释放地附加到支撑结构，支撑结构连接到一种运输装置。
3.如权利要求1的系统，还包括：
壳元件，其被配置为可释放地附加到框架组件以形成壳。
4.如权利要求3的系统，其中，壳被配置为与另一壳堆叠。
5.如权利要求3的系统，其中，壳元件通过一个或多个快速释放设备可释放地附加到框架组件。
6.如权利要求5的系统，其中，一个或多个快速释放设备包括：
卡口扭锁设备和盒间连接器中的至少一种。
7.如权利要求1的系统，其中，多个可充气设备包括：
多个气囊。
8.如权利要求1的系统，其中，当多个可充气设备的至少一个被充气时，多个可充气设备的该至少一个的形状适应一个或多个风力机叶片中的至少一个的特定部分的形状。
9.如权利要求8的系统，其中，当多个可充气设备的至少一个被充气时，与多个可充气设备的至少一个相关的充气的程度决定了适应一个或多个风力机叶片中的至少一个的特定部分的形状的程度。
10.如权利要求1的系统，还包括：
支撑一个或多个风力机叶片的至少一部分的柔性张力元件。
11.如权利要求10的系统，其中，柔性张力元件包括：
至少一个KEVLAR带。
12.如权利要求1的系统，还包括：
支撑支架，用于将机械紧固件可释放地附加到一个或多个风力机叶片中的一个的端部。
13.一种用于运输包含一个或多个风力机叶片的一组风力机叶片的方法，包括：
可释放地将一个或多个风力机叶片附加到框架组件上；及
通过对连接到框架组件的多个可充气设备进行充气来支撑一个或多个风力机叶片的一部分；
将多个可充气设备的至少一个的形状预先形成为当多个可充气设备的该至少一个被充气时的具体形状。
14.如权利要求13的方法，其中，可释放地将一个或多个风力机叶片附加到框架组件上包括：
利用柔性张力元件支撑一个或多个风力机叶片的至少一部分。
15.如权利要求13的方法，还包括：
将机械紧固件通过支撑支架可释放地附加到一个或多个风力机叶片中的一个的端部。
16.如权利要求13的方法，还包括：
将壳元件可释放地附加到框架组件以形成壳。
17.如权利要求13的方法，还包括：
将框架组件可释放地附加支撑结构，其中支撑结构连接一种运输装置。
18.如权利要求13的方法，还包括：
在运输一个或多个风力机叶片期间确定多个可充气设备是否发生漏气；及
响应于确定在运输一个或多个风力机叶片期间多个可充气设备发生漏气，从气源对多个可充气设备再次充气。
19.如权利要求13的方法，还包括：
将框架组件从支撑结构分离；
将壳元件从框架组件分离；
将机械紧固件分离，该机械紧固件将一个或多个风力机叶片的一个的端部附加到支撑支架；
对多个可充气设备进行放气；及
将一个或多个风力机叶片从框架组件分离。
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