CN104118660A - 风力涡轮机叶片保持装置 - Google Patents

Abstract

一种风力涡轮机叶片保持装置，包括根框架，用于固定到叶片的根部；翼面夹具，用于布置在所述叶片的翼面部分周围；翼面框架，用于支撑翼面夹具，根框架和顶端夹具实现为用于叶片的第一存储和/或运输阶段的第一叶片取向，还用于叶片的第二存储和/或运输阶段的第二叶片取向，第一和第二叶片取向彼此基本上成直角。一种搬运许多风力涡轮机叶片的方法，包括：将根框架固定到叶片的根端；将顶端夹具布置在叶片的翼面部分周围；将顶端夹具安装在顶端框架上。该方法包括在叶片的第一存储和运输阶段将根框架布置成第一叶片取向；在叶片的第二存储和运输阶段将根框架布置成第二叶片取向，第一和第二叶片取向彼此基本上成直角。

Description

风力涡轮机叶片保持装置

技术领域

本发明描述了一种风力涡轮机叶片保持装置以及一种搬运许多风力涡轮机叶片的方法。

背景技术

用于风力涡轮机的转子叶片可以十分长，对于较大的风力涡轮机，容易地达到100m或更长的长度。风力涡轮机转子叶片的形状十分复杂，包括翼面部分及用于安装到风力涡轮机的毂的圆形根端部分。翼面部分通常逐渐变细为一相当薄的顶端。重要的是，在没有损坏的情况下将这种叶片从制造厂运输到装配地点，因为任何表面损坏会减损叶片的空气动力学性能，并会导致昂贵的维修。在搬运和运输期间保护叶片的措施对风力涡轮机的总成本有显著的作用。此外，由于它们的复杂形状以及由于在运输期间必须用于支撑和保护的常规支撑装置的尺寸，仅比较少量的叶片可适合标准运输设施(比如集装箱)，或者适合具有标准集装箱尺寸的运输车辆或船。

相同的考虑因素适用于对叶片的短期或长期存储。在此，空间与成本相关联，由叶片占据的大体积和任何支撑或保护结构导致较高的总成本。

另一成本因素由以下需求提供：初始类型的支撑设备，在叶片制造之后存储叶片(例如位于制造地点的架子或搁板)；另一类型的支撑设备，用于海运或陆运(例如位于运输船中的支架和/或框架)；以及又一类型的支撑设备，用于在安装到风力涡轮机的毂之前进行临时存储(例如位于所有者地点的搁板)。值得考虑的成本因素是叶片从一个支撑设备转换到另一个支撑设备，因为叶片必须从一个设备拆卸，并移动或提升(同时适当注意不要损坏叶片)至下一个设备。叶片损坏的风险随着每个转换步骤而增加。

发明内容

因此，本发明之目的是提供一种改进的叶片搬运设备，避免上面列出的缺点。

该目的通过一种风力涡轮机叶片保持装置和一种搬运许多风力涡轮机叶片的方法来实现。

根据本发明，风力涡轮机叶片保持装置包括用于固定到叶片根部的根框架、用于布置在叶片的翼面部分周围的翼面框架和用于支撑翼面夹具的翼面框架，其中，根框架和顶端夹具实现用于叶片的第一存储和运输阶段的第一叶片取向，还用于叶片的第二存储和运输阶段的第二叶片取向，其中，第一和第二叶片取向彼此不同。

在此，术语“存储和运输阶段”应理解为指的是完成叶片制造和结束步骤的时刻与叶片准备装配到风力涡轮机上的时刻之间的任何阶段。转子叶片制造地点可以远离风力涡轮机装配地点。通常，在制造厂和陆上或海上装配地点之间必须涵盖通过公路、铁路和船的长距离。因此，在将叶片装上船(即，从一个地点运输到另一个地点)之前有必要存储叶片一段时间，然后必须装载叶片以进行船运。在例如从道路运输车辆到运输船的运输期间，有必要装载或卸载叶片一次或多次。这些均是各种“存储和运输阶段”，在此期间，必须安全且可靠地搬运和移动叶片。

根据本发明的风力涡轮机叶片保持装置的优点在于，其可在叶片的所有存储和运输阶段中使用，从完成叶片制造和结束步骤的时刻到叶片装配到风力涡轮机上的时刻，并可适用于不同叶片取向要求。保持装置的各种元件从头至尾均维持固定到叶片，即使在明显不同的叶片取向或位置时也如此，直到叶片准备安装到风力涡轮机的毂为止。代替必须将叶片从存储保持器件(例如，可需要“水平”叶片取向)转移到不同的运输保持器件(例如，可需要“竖直”叶片取向)，根据本发明的单个保持装置可从头至尾使用。由于叶片必须经历在制造和装配之间的若干存储和运输阶段，根据本发明的保持装置明显节省了成本，这是因为保持装置的元件在叶片的整个存储和运输阶段期间均维持附接到叶片，并且因为所有存储和运输步骤使用保持装置的元件。此外，由于不需要在不同类型的保持器械之间转移叶片，所以搬运步骤的数量得以减小，而且叶片损坏的风险较小。这还有助于减少总风力涡轮机成本。

根据本发明，搬运许多风力涡轮机叶片的方法包括以下步骤：将根框架固定到叶片根端、将顶端夹具布置在叶片的翼面部分周围；以及将顶端夹具安装在顶端框架上，该方法包括在叶片的第一存储和运输阶段将根框架布置成第一叶片取向；以及在叶片的第二存储和运输阶段将根框架布置成第二叶片取向，其中，第一和第二叶片取向在空间上显著不同或彼此不同。

根据本发明的搬运方法的优点在于，将叶片的制造和装配之间的存储和运输阶段中的搬运步骤减少到有利的最小，同时确保总是以安全可靠的方式保持叶片。

特别地，本发明的有利实施例和特征如在下列描述中揭示的。

根据本发明的搬运或保持装置可适于在运输和存储期间可靠地保持任何类型或形状的叶片。下面，不以任何方式限制本发明，可假设风力涡轮机叶片包括大致圆形根部和翼面部分，肩部或过渡区域位于其间。当然，根框架可容易地实现为装配在具有非圆形形状(例如，椭圆形或其它复杂形状)的根部周围。

如上所提及，根据本发明的保持装置可将叶片保持在彼此不同的叶片取向中。例如，第一和第二叶片取向彼此基本上成直角。当然，第一和第二叶片取向可以任何适合角度而不同。下面，不以任何方式限制本发明，为简化起见，可假设第一和第二叶片取向彼此成直角。

翼面夹具优选地在以某种方式超出叶片中间并朝向顶端的位置处布置在叶片的较平坦翼剖面周围，使得叶片的重量最优地支撑在两个位置(在一个位置由根框架支撑，在另一位置由翼面框架和翼面夹具支撑)。因此，下面，不以任何方式限制本发明，翼面夹具还可指代为“顶端夹具”，翼面框架还可指代为“顶端框架”。

在制造阶段之后，在移动叶片以存储或运输之前，叶片可暂时“停放”。这还可以是在最终目的地卸载叶片之后的情况。因此，在本发明的特别优选的实施例中，保持装置还包括实现为支撑叶片根部的根端脚。该根端脚的形状优选地做成匹配根端的一部分，使得其可放置在根端和地面之间。然后，叶片可以可靠地停留在根端脚上。在这种“停放”位置或竖直叶片取向中，叶片优选地布置成其肩部和翼面部分竖直向上面向，这是叶片的稳定位置，并还占据较少空间。

优选地，这种根端脚包括一些器件，根端脚通过这些器件可固定到根端，使得其停留到位，即使叶片从其“停放”位置提升和/或转动也如此。为了将叶片安装到风力涡轮机的毂，销钉通常拧进嵌入叶片根部区域的套管中，并在一定程度上突出。然后，这些销钉可插入圆形毂连接器中的对应套管中，例如变桨轴承。因此，在本发明的另一优选实施例中，根端脚包括实现用于安装在叶片根端的已装配且突出销钉上的螺栓盖部。例如，根端脚可包括具有突出管状螺栓盖的两个区段，其装配在许多邻接销钉上。这足以确保根端脚保持到位。根端脚可旋拧在根端上。根端脚可由一些适合的材料制成，比如钢，并可十分节省地制成，例如其可以一体铸造。

根框架可以任何适合的方式固定到叶片的根端。优选地，根框架固定到根端，使得根框架和根端可作为单个整体来搬运。因此，在本发明的特别优选的实施例中，根框架包括许多根端托架，实现用于使用在根端安装表面周围的许多“空”销钉套管将根框架固定到叶片根端。本发明利用叶片根端的销钉套管为替代部件(在该情况下为根框架)提供十分稳定的连接方式的事实。连接托架附接到根框架，具有与若干空销钉套管的位置一致的开口。适合的紧固件可插入通过这些开口，进入空销钉套管，并随后加紧。

如上所述，有利地，根端脚可保持安装到叶片，使得其可用于第一“停放”阶段和叶片的最终“停放”阶段，在第一“停放”阶段期间，根端的重量由根端脚支承，在最终“停放”阶段期间，根端的重量由根框架支承。因此，在本发明的另一优选实施例中，根框架实现为容纳根端脚，即根框架可构造成装配在根端脚周围。同样，根端脚的形状可做成装配“进”根框架中。然后，根框架和叶片可从第一位置(根端停留在根端脚上)转动到第二位置(根端仅由根框架保持)，而不必移除根端脚，因为其不会突出超出根框架。随后其可再次使用，例如，当移除了根框架时，叶片的重量可在根端再次由根端脚支承。

当存储风力涡轮机叶片时，优选地例如在存储室或在运输船的货舱中将它们布置成层。常规方法涉及将每个叶片从支撑设备(比如支架)提升和移动到搁板或架子上。本发明采用不同的方法，即，使用一种类型的器械或设备来完成若干存储和运输功能。在本发明的特别有利的实施例中，框架堆叠在同一类型的另一框架上。例如，根框架可布置在另一根框架上，从而可以建立根框架堆叠件。类似地，顶端框架可以布置在另一顶端框架上，从而可以建立顶端框架堆叠件。

为了便于堆叠，顶端夹具和根框架优选地包括许多连接器件，用于连接到提升设备，例如用于连接到起重机的缆绳或绳索，起重机用于将叶片及其顶端夹具和根框架从一个位置提升至另一位置。一旦处于空中，缆绳便可控制成使根框架和顶端夹具转动例如四分之一圈。绞车可用于实现期望的旋转角度。在转动之后，根框架和顶端夹具处于“水平”位置或叶片取向，因为叶片的翼面和肩部基本上“平坦地”摆放。然后，水平布置可下降成放置在等待的顶端框架上，顶端夹具可落入顶端框架中，并固定到顶端框架。之后，具有顶端夹具、顶端框架和根框架的叶片可被再次提升，并移动至一新位置。例如，整个布置可实际上提升，然后下降至平板货车或有轨车上，准备运输至新地点。同样，整个布置可实际上提升，然后下降至预先组装的叶片和框架布置的堆叠件上，以形成“叶片堆叠件”，其中，所有顶端框架布置在竖直“顶端框架堆叠件”中，所有根框架布置在竖直“根框架堆叠件”中。

为了易于组装，当形成叶片堆叠件时，框架的立柱的形状优选地做成容易地装配在下部框架的立柱上。为此，顶端框架或根框架优选地包括第一界面部分，用于与对应框架的第二界面部分连接，使得框架彼此连接起来。例如，框架的立柱的形状可做成顶部角部是锥形的或尖角的，以装配进堆叠件中的下一框架的对应形成的底部角部中。锁定装置(比如锁定销或夹具)可实施用于锁定堆叠框架的竖直对准的立柱。

还重要的是，将整个堆叠件固定到运输和/或存储设施的地板。为此，根据本发明的保持装置优选地包括一个或多个安装“脚”或安装托架，用于安装到运输工具和/或存储设施的表面。这种脚或托架可以固定到地面，并隔开，使得框架的立柱装配在托架上。安装脚可以焊接到位，或者可使用适合的锁定装置(比如扭锁机构)可移除地固定。优选地，安装脚和框架用于例如通过使用穿过框架立柱的锁定销和安装脚的桶或柱可靠地连接在一起。

框架的立柱的形状优选地做成容易地装配在安装脚上。因此，在本发明的优选实施例中，安装脚优选地包括安装部分，安装部分的形状对应于框架的框架界面部分。如此，每个框架可用于堆叠件中的任何位置，例如每个顶端框架可用作固定到地面上的安装脚的最低顶端框架，或者用作安装在另一下部顶端框架上的任何中间顶端框架等。不需要进行任何区分，即任何框架可用在其堆叠件中的任何位置。

在另一优选实施例中，保持装置包括一个或多个连接支柱，用于连接相邻框架，例如用于连接相邻的根框架。如此，尤其在海运期间，可以确保额外的横向稳定性。

根框架和顶端框架的紧凑实现方式意味着叶片可堆叠成具有有利经济空间的比较窄的叶片堆叠件。此外，由于框架不需要以任何显著程度延伸超出叶片的外形或轮廓，可将竖直叶片堆叠件交错地布置在紧密和紧凑的阵列中。例如，堆叠件可以形成为一个叶片堆叠件的翼面面向邻接的平行叶片堆叠件的根部。叶片堆叠件可以该交替方式渐次布置，以提供具有两个相对根框架布置以及位于其间的两个顶端框架布置的交错阵列，使得有效地，两倍的顶端框架容纳在由一个根框架“阵列”占据的空间中。根框架堆叠件可使用支柱连接，如上所提及的。为了获得最优堆积密度，根框架和连接支柱的组合宽度可基本上对应于两个顶端框架的宽度。

附图说明

结合附图考虑下面详细描述，本发明的其它目的和特征变得明显。然而，应理解，附图仅设计用于说明的目的，不应定义为对本发明的限制。

图1示出处于第一存储阶段的叶片，由根据本发明实施例的保持装置的根端脚和顶端夹具支撑；

图2示出由根框架支撑的图1的叶片；

图3示出处于提升步骤期间的图1和图2的叶片；

图4示出根据本发明实施例的保持装置的顶端夹具和顶端框架；

图5示出根据本发明实施例的保持装置的框架的细节；

图6示出处于道路运输阶段的叶片，由根据本发明实施例的保持装置支撑；

图7示出由根据本发明实施例的保持装置支撑的叶片的竖直堆叠件；

图8示出图7的竖直堆叠件的阵列；

图9示出布置在用于海运的集装箱船上的图8的阵列。

在附图中，类似的标号从头至尾均表示类似的物体。附图中的物体未按比例绘制。

具体实施方式

图1示出处于第一存储阶段的叶片6，其由根据本发明实施例的保持装置的根端脚4和顶端夹具3支撑。在该基本构造中，根端61由根端脚4支撑，叶片的翼面部分62支撑在翼面夹具3或“顶端夹具”3中。在制造和运输阶段之间可暂时需要该位置或叶片取向。根端脚4使用若干已安装好的螺栓610(从根端61突出)固定到根端61，所述螺栓随后用于将叶片6安装到风力涡轮机的毂。为此，根端脚4包括具有许多刚性突出管的平面部分，所述刚性突出管布置成与一定销钉610的位置一致。根端脚4的平面部分抵靠根端的平面。根端脚4是紧凑和经济的，因为其不需要绕整个根部61延伸。如此，根端脚4的坚固形状意味着其能够可靠地保持叶片6。为此，根端脚4具有比较宽的平坦部分，该平坦部分的形状做成稳固地停留在水平表面上，比如地面或者卡车、集装箱、有轨车等的内部，如随后所示。顶端夹具3或翼面夹具3包括两个铰接部分或“夹爪”31，两个铰接部分或夹爪的形状做成在沿其长度的一距离处贴合叶片6的翼面形状，例如在叶片中间和叶片顶端之间的一位置处。顶端夹具3的形状确保可以在没有刮擦或凹痕的情况下可靠地保持叶片6，叶片6还由许多垫32保护。顶端夹具3接着安装到脚30，脚30用于牢固地停留在水平表面上，比如地面或者卡车、集装箱、有轨车等的内部。

在该初始阶段，叶片的肩部63以“竖直”叶片取向V向上指向，翼面61的其它部分也基本上是竖直的。在完成叶片6的制造之后，顶端夹具3和根端脚4得以安装，并在所有随后的运输和存储阶段期间维持在叶片6上，如下面更加清楚。在该阶段，如图所示，顶端夹具3处于向上指向的“竖直”位置V或叶片取向。

图2示出图1的叶片6，其还由根框架1支撑。叶片肩部63向上指向，根框架1处于对应的“竖直”位置，如图中“V”所示。根端脚4和根框架1设计成根端框架1可装配在根端脚4上。根端框架1的形状做成装配在叶片6的根端61周围，并包括根端托架10，其装配进沿根端61的螺栓环的一定空间中，销钉未插入该空间中。在该示例性实施例中，根端框架1通过将紧固件经由托架10插入空的销钉套管中而固定到根端61。为了稳定，根框架1可放置在安装脚5上，安装脚可具有较宽的基底，以提供支撑。安装脚5可永久或暂时固定到一表面，比如存储设施地板、卡车内部、存储容器内部等，如下所说明的。根框架1可使用适合的连接器件(比如锁定销50)固定到安装脚5。根框架1和顶端夹具3均具有许多提升孔13、33，起重滑车(比如起重机)可连接到提升孔。

图3示出处于提升步骤期间的图1和2的叶片6。在此，缆绳9连接到顶端夹具3和根框架1的提升孔13、33。当叶片6(具有顶端夹具3和根框架1)悬挂在空中时，缆绳9可被调节成使叶片6转动四分之一圈，使得叶片肩部63差不多平坦地摆放。由于根框架固定到叶片6的根部61，根框架1也旋转，现在处于对应的“水平”位置，如图中“H”所示。叶片6下降成放置在顶端框架2上，顶端框架2已预先布置到位。图4示出也以其“水平”位置位于保持装置的顶端框架2上的顶端夹具3。附图示出顶端夹具3和夹具脚30的尺寸做成装配进顶端框架2的上部。顶端框架2还具有许多提升孔23以用于随后运输步骤。顶端框架2还用于装配在安装脚5上。安装脚5可具有锥形顶部，形状做成便于放置顶端框架2。类似地，顶端框架2的立柱可具有锥形点，使得另一顶端框架2可易于堆叠在其上。

图5示出根框架1的细节，示出框架1、2的角部如何装配在安装脚5上。根框架1或顶端框架2的侧部中的适合孔允许锁定销50穿过安装脚5的相应桶或柱。

图6示出处于道路运输阶段的叶片6，其由根据本发明实施例的保持装置1、2、3支撑。叶片6可使用起重机和连接到提升孔的缆绳提升成放置在卡车7上，根框架1和顶端框架2(和夹具3)已经到位。附图示出根框架1和顶端框架2的尺寸做成装配在卡车7的平板上。安装脚5焊接或另外固定到平板，并连接到框架1、2，确保在道路运输阶段期间可靠地保持叶片。当然，该装置同样可应用于铁路运输。

根框架1和顶端框架2允许叶片以实际有利的方式堆叠，以用于存储和运输。图7示出由根据本发明实施例的保持装置1、2、3支撑的叶片的竖直堆叠件。在此，四个叶片6均保持在根框架1和具有顶端夹具3的顶端框架2中，框架1、2堆叠成一个位于另一个上。框架1、2的立柱使用锁定装置彼此固定，锁定装置是比如图5所示的锁定销。最低根框架1和顶端框架2可使用安装脚5和锁定销(如图5所示)固定到地面。由此，四个根框架1形成竖直根框架堆叠件100，而四个顶端框架2形成竖直顶端框架堆叠件200。这种竖直堆叠件100、200可以组合在阵列中。例如，八个叶片可以布置在图7所示类型的两个竖直堆叠布置中。或者，在十分有效的布置中，竖直堆叠件100、200的阵列可以是“交错的”。图8示出这种阵列300，其包括具有12个叶片的两个交错阵列，堆叠在图7所示的三个竖直四叶片堆叠件100、200中。两个十二叶片阵列布置成一个阵列的十二个叶片顶端指向另一阵列的根端。这通过顶端框架2和根框架1的总体窄尺寸而获得，顶端框架和根框架不会以任何显著程度延伸超过叶片本身。为了额外的稳定性，最顶部根框架1可由连接在相邻根框架1的立柱之间的支柱101固定。

图9示出布置在集装箱船8上以用于海运(例如用于海上风电场装配)的图8的阵列300。附图示出比较大量的叶片6可容纳在船8上。这种船8的尺寸通常做成携带特定数量的标准集装箱。标准集装箱的三维阵列通常差不多精确地填满装载空间的矩形体积，即在侧面留有少量或不留任何“多余空间”。附图示出24个叶片交错阵列填满这种矩形体积。这通过使根框架1、顶端框架2和连接支柱101的尺寸恰当形成而获得。例如，三个根框架1和两个支柱101的组合宽度选择成对应于集装箱的整数倍。类似地，六个顶端框架2的组合宽度对应于相同的集装箱宽度整数倍。

尽管本发明以优选实施例及其变型例的方式得以公开，但是应理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多额外修改和变型。

为了清楚起见，应理解的是，在该申请中“一个”及其变体的使用并不排除复数个，“包括”并不排除其它步骤或元件。

Claims (15)

1.一种风力涡轮机叶片保持装置(1,2,3)，包括：

-根框架(1)，用于固定到叶片(6)的根部(61)；

-翼面夹具(3)，用于布置在所述叶片(6)的翼面部分(62)周围；以及

-翼面框架(2)，用于支撑所述翼面夹具(3)；

其中，所述根框架(1)和顶端夹具(3)实现为用于所述叶片(6)的第一存储和/或运输阶段的第一叶片取向(V)，还用于所述叶片(6)的第二存储和/或运输阶段的第二叶片取向(H)，其中，第一和第二叶片取向(H,V)彼此基本上成直角。

2.如权利要求1所述的保持装置，其中，所述根框架(1)包括许多根端托架(10)，所述根端托架实现为用于将所述根框架(1)固定到所述叶片(6)的根端(61)。

3.如权利要求1或2所述的保持装置，其中，框架(1,2)实现为堆叠在同一类型的另一框架(1,2)上。

4.如上述权利要求任一项所述的保持装置，包括根端脚(4)，所述根端脚实现为支撑所述叶片(6)的根部(61)。

5.如权利要求4的所述的保持装置，其中，所述根端脚(4)包括实现用于安装在所述叶片(6)的根端(61)的销钉(610)上的螺栓盖部。

6.如权利要求4或5任一项所述的保持装置，其中，所述根框架(1)实现为容纳所述根端脚(4)。

7.如上述权利要求任一项所述的保持装置，其中，框架(1,2)包括第一界面部分(12,22)，用于与对应框架(1,2)的第二界面部分(14,24)连接。

8.如上述权利要求任一项所述的保持装置，包括安装脚(5)，所述安装脚实现用于安装到运输工具(7,8)和/或存储设施的表面。

9.如权利要求8所述的保持装置，其中，所述安装脚(5)包括安装部分(52,52’)，所述安装部分的形状对应于框架(1,2)的框架界面部分(14,24)。

10.如上述权利要求任一项所述的保持装置，包括用于连接相邻框架(1)的连接支柱(101)。

11.如权利要求10所述的保持装置，其中，连接支柱(101)与根框架(1)的组合宽度基本上对应于两个翼面框架(2)的宽度。

12.一种搬运许多风力涡轮机叶片(6)的方法，所述方法包括以下步骤：

-将根框架(1)固定到叶片(6)的根端(61)；

-将顶端夹具(3)布置在所述叶片(6)的翼面部分周围；以及

-将所述顶端夹具(3)安装在顶端框架(1)上；

所述方法包括在所述叶片(6)的第一存储和运输阶段将所述根框架(1)布置成第一叶片取向(V)；以及在所述叶片(6)的第二存储和运输阶段将所述根框架(1)布置成第二叶片取向(H)中，其中，第一和第二叶片取向(H,V)彼此基本上成直角。

13.如权利要求12所述的方法，包括形成叶片(6)的竖直堆叠件的步骤，所述竖直堆叠件包括根框架堆叠件(100)和顶端框架堆叠件(200)。

14.如权利要求12或13所述的方法，包括形成竖直叶片堆叠件阵列(300)的步骤。

15.如权利要求12至14任一项所述的方法，包括在初始存储和运输阶段将根端脚(4)固定到所述叶片(6)的根端(61)以及仅在最终存储和运输阶段之后移除所述根端脚(4)的步骤。