CN104214053B - 移动风力涡轮机转子叶片的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于移动风力涡轮机转子叶片(20)的风力涡轮机转子叶片处理系统。所述风力涡轮机转子叶片(20)包括根端部段(21)、尖端部段(22)和从根端部段(21)向尖端部段(22)延伸的转子叶片纵向旋转轴线(23)。此外，所述风力涡轮机转子叶片处理系统包括旋转装置(30)，其适合于围绕转子叶片纵向旋转轴线(23)旋转风力涡轮机转子叶片(20)。所述旋转装置(30)被配置和准备成紧固至所述尖端部段(22)。此外，本发明还涉及借助于风力涡轮机转子叶片处理系统移动风力涡轮机转子叶片(20)的方法。该风力涡轮机转子叶片处理系统的优点在于它是灵活的并能适用于各种风力涡轮机转子叶片位置。这在风力涡轮机转子叶片(20)上导致更小载荷。因此，损伤风力涡轮机转子叶片(20)的风险得到降低。
Description
技术领域
本发明涉及用于移动风力涡轮机转子叶片的风力涡轮机转子叶片处理系统。此外，本发明涉及借助于这种处理系统移动风力涡轮机转子叶片的方法。
背景技术
在转子叶片的制造期间以及后来，有必要处理即移动或运输转子叶片。当前的风力涡轮机转子叶片通常呈现出至少50m的尺寸即最大延伸度，并且可达到高达100m的尺寸。因此，处理这种风力涡轮机转子叶片具有挑战性。
当前的转子叶片处理系统包括至少两个部分，即根端部分和尖端部分。为了旋转风力涡轮机转子叶片，风力涡轮机转子叶片被根端部分旋转。换言之，风力涡轮机转子叶片的根端部段被根端部分支承，并由适当的机构旋转。另一方面，风力涡轮机转子叶片的尖端部段被尖端部分固定。尖端部段可以被固定在盘中，并且根端部分处的旋转可以由电动辊子执行。
当前转子叶片处理系统的缺点是：尖端部段被僵硬地固定在尖端部分中，因此风力涡轮机转子叶片在处理期间例如旋转期间的挠曲是困难的或不可能的。这由于在旋转期间作用在转子叶片上的高载荷和高作用力而导致问题。作为结果，风力涡轮机转子叶片的处理是复杂的，并且经常发生风力涡轮机转子叶片的损伤。
发明内容
因此，存在急迫的需求来提供一种改进的用于处理风力涡轮机转子叶片的系统，其与现有技术相比，由处理造成的对风力涡轮机转子叶片的损伤较少。
该目的通过根据本发明的用于移动风力涡轮机转子叶片的风力涡轮机转子叶片处理系统、移动风力涡轮机转子叶片的方法来实现。优选技术方案描述本发明的有利改进和变型。
依据本发明，提供了一种用于移动风力涡轮机转子叶片的风力涡轮机转子叶片处理系统。所述风力涡轮机转子叶片包括根端部段、尖端部段和从所述根端部段向所述尖端部段延伸的转子叶片纵向旋转轴线。此外，所述风力涡轮机转子叶片处理系统包括旋转装置，其适合于围绕所述转子叶片纵向旋转轴线旋转所述风力涡轮机转子叶片。所述旋转装置被配置和准备成紧固至所述尖端部段。
风力涡轮机转子叶片被配置和准备成作为风力涡轮机的一部分。风力涡轮机是这样一种装置，其可将风能即来自风的动能转换成机械能。有利地，机械能随后用于生成电力。风力涡轮机也被称为风力发电站或风力充电器。此外，风力涡轮机还可以被称为风力涡轮发动机。
在本申请中，风力涡轮机转子叶片还被简单地表示为转子叶片。转子叶片有利地包括根端、主体和尖端。在根端处，转子叶片有利地附接至风力涡轮机的轮毂。尖端可以被表征为转子叶片的这样一个部分，其最远离根端。转子叶片因此可以被分成根端部段、尖端部段和主体部段。根端部段可以被表征为转子叶片的这样一个部段，其包括根端和围绕根端的部段。根端部段可以占整个转子叶片的高达20%，特别是高达10%。类似地，尖端部段可以被表征为转子叶片的这样一个部段，其包括尖端和围绕尖端的部段。尖端部段可以被表征为转子叶片的这样一个部段，在这里尖端支座附接至主体部段。关于转子叶片的最大延伸度即其最大长度，尖端部段可以占转子叶片的总长度的高达50%。
此外，转子叶片可以包括后缘和前缘。
转子叶片可以包括对称轴线，并且转子叶片可以对于转子叶片围绕对称轴线的旋转来说是对称的。然而，有利地，由于转子叶片的最佳轮廓，转子叶片不是完全对称的。
转子叶片纵向旋转轴线的长度，其从根端部段延伸至尖端部段，可以被称为转子叶片的最大延伸度。如果转子叶片包括对称轴线，则转子叶片纵向旋转轴线可以等于对称轴线。
旋转装置可以直接地或间接地紧固至尖端部段。旋转装置是例如固定至尖端部段的另一装置的一部分。该另一装置可以被称为风力涡轮机转子叶片处理系统的尖端部分。
旋转装置有利地附接至链条，所述链条围绕盘延伸，所述盘固定尖端部段。因此，借助于链条，旋转装置可以能够旋转转子叶片。
通过陈述旋转装置紧固至尖端部段，在本申请的背景中，意味着旋转装置被附接或连接或接合或固定至尖端部段。
尖端部分的功能可以是：将转子叶片支承在处理系统上，将转子叶片固定在固定位置，以及使转子叶片旋转。
如以上所描述的风力涡轮机转子叶片处理系统的优点在于它是灵活的并能适用于各种转子叶片位置。这在转子叶片上导致更小载荷。作为结果，损伤转子叶片的风险得到降低。
在本申请中，风力涡轮机转子叶片处理系统还被简单地表示转子叶片处理系统或处理系统。
在一有利实施例中，风力涡轮机转子叶片处理系统包括枢转机构，通过所述枢转机构，风力涡轮机转子叶片可围绕旋转轴线旋转。该旋转轴线基本上垂直于转子叶片纵向旋转轴线。
在本申请的背景中，如果第一轴线被称为基本上垂直于第二轴线，则包括高达20°、特别是高达10°、有利地高达5°的偏差。类似地，如果第一轴线被称为基本上平行于第二轴线，则同样包括高达20°、特别是高达10°、有利地高达5°的偏差。
因此，特别是在该实施例中，旋转轴线包括与转子叶片纵向旋转轴线成一定角度，其为至少70°、特别是至少80°、有利地为至少85°。
转子叶片处理系统的枢转机构例如在移动或运输转子叶片时是有利的。由于该枢转机构，与转子叶片向转子叶片处理系统的固定附接相比，在运输或移动期间作用在转子叶片上的载荷和作用力可能被降低。
在另一有利实施例中，所述枢转机构包括第一枢转装置，通过所述第一枢转装置，风力涡轮机转子叶片可围绕第一横向旋转轴线旋转。附加地，所述枢转机构包括第二枢转装置，通过所述第二枢转装置，风力涡轮机转子叶片可围绕第二横向旋转轴线旋转。此外，第一横向旋转轴线和第二横向旋转轴线彼此基本上垂直。
具有彼此基本上垂直并且各自基本上垂直于转子叶片纵向旋转轴线的两个横向旋转轴线的优点是：在垂直于转子叶片纵向旋转轴线的平面中的任何运动成为可能。当还计入围绕转子叶片纵向旋转轴线的运动时，甚至是在空间中的任何运动都成为可能。换言之，处理系统包括三个自由度。
第一枢转装置和/或第二枢转装置可以包括铰链或接头。
在一有利实施例中，所述风力涡轮机转子叶片处理系统包括尖端部分框架和用于将所述尖端部段固定至所述尖端部分框架的尖端部分固定器件。
尖端部分固定器件可以包括钳夹偏转器、安装支架和/或束带。对于尖端部分固定器件的要求一方面是转子叶片安全地且以固定方式得到固定。另一方面，转子叶片，例如转子叶片的表面和/或转子叶片的结构元件，不被尖端部分固定器件损伤。
尖端部分框架可以包括铁。有利地，它在机械上是刚硬的和稳定的。
在一有利实施例中，所述风力涡轮机转子叶片处理系统包括高度调节器件，通过所述高度调节器件，所述风力涡轮机转子叶片能相对于所述风力涡轮机转子叶片处理系统被设置之处的平面得到升高和/或降低。
可调节高度的处理系统是有利的。当转子叶片被运输时，它可以首先在低位固定至尖端部分框架。当固定完成时，它例如被升高，并且随后借助于转子叶片处理系统移动转子叶片。
风力涡轮机转子叶片处理系统被设置之处的平面也被称为地面，在这里处理系统被放置或定位。如果地面是基本上水平的，则高度调节器件具有例如竖直地调节转子叶片的功能。
高度调节器件可以包括以液压方式工作的高度调节机构。转子叶片可以被升高和/或降低高达10m(米)，特别是高达2m。
在一有利实施例中，所述风力涡轮机转子叶片处理系统包括根端支承元件，其被配置和准备成支承所述根端部段。
为了有效地移动转子叶片，被称为根端部分的第二部分是有利的。由于转子叶片的长度，其在当前的工业类型应用中可以至少为50m，并且其可以达到高达100m，有利的是根端部分相对于尖端部分是单独的部分。根端部分特别是根端支承元件的功能是在运输期间支承转子叶片特别是根端部段。根端支承元件还可以在存储期间支承转子叶片。
在另一有利实施例中，根端支承元件包括根端部分框架和至少一个辊子。所述根端部分框架和所述辊子彼此接合。
根端部分框架可以相对于根端部段将辊子保持在最佳位置。辊子可以相对于根端部分框架被枢转。辊子通过例如表面摩擦与根端部段交互作用。辊子可以包括聚氨基甲酸酯。在一有利实施例中，根端支承元件包括四个辊子。
在另一有利实施例中，辊子包括辊子纵向旋转轴线。所述辊子纵向旋转轴线和所述转子叶片纵向旋转轴线彼此基本上平行。
因此，如果转子叶片例如被定位在尖端部分处的旋转装置旋转，则转子叶片与辊子相比，沿相反方向旋转。换言之，如果例如转子叶片顺时针旋转，则辊子可以有利地逆时针旋转。
在另一有利实施例中，所述风力涡轮机转子叶片处理系统包括辊子阻挡机构，用于防止所述辊子围绕所述辊子纵向旋转轴线的旋转运动。
因此，如果辊子可被主动地控制和锁定或解锁，则它是有益的。例如，如果转子叶片沿线性方向被存储或移动，则有利的情况是辊子被锁定并且转子叶片的旋转被防止。然而，如果期望的是应该旋转转子叶片，则有益地，辊子被主动地解锁。
在一有利实施例中，辊子包括圆柱体的形状。
辊子的直径可以处于20cm(厘米)～60cm的范围内。特别地，该直径可以处于40cm～50cm的范围内。辊子的长度可以处于20cm～100cm的范围内。有利地，它处于40cm～80cm的范围内。辊子的长度可以与转子叶片的长度相关联，即为了处理长转子叶片，比起为了处理短转子叶片，使用较长的辊子。然而，更重要地，辊子的长度可以与转子叶片的特定设计以及辊子与转子叶片之间的表面压力相关联。
在另一有利实施例中，根端部分框架包括根端部分框架曲率，其基本上等于所述根端部段的根端部段曲率。
如果根端部段包括圆柱体的形状，则外半径可归属于根端部段。则有利的情况是根端支承元件还包括具有内半径的弯曲形状，所述内半径类似于根端部段的外半径。更一般地说，有利的情况是根端支承元件的形状适于根端部段的形状。
在另一实施例中，所述旋转装置包括至少一个动力机(motor)，用于实现所述风力涡轮机转子叶片围绕所述转子叶片纵向旋转轴线的旋转运动。
所述动力机可以是电动机。有利地，电动机在一个轴线上具有1kW(千瓦)～5kW特别是2kW～2.5kW的电力。
有益的是具有数个动力机，因为单个动力机的动力这时与一个常见动力机相比更小。
动力机可以附接至尖端部分的外部框架，所述外部框架与可被旋转或枢转的尖端部分的其它部分相比是不可旋转的。
在另一实施例中，转子叶片纵向旋转轴线基本上垂直于在风力涡轮机转子叶片的旋转期间作用在风力涡轮机转子叶片上的重力。
换言之，如果转子叶片水平地定位，则转子叶片纵向旋转轴线有利地也是水平的，重力在其质量中心上作用在风力涡轮机转子叶片上。
在另一实施例中，所述风力涡轮机转子叶片处理系统包括运输器件，用于在基本上平行于所述转子叶片纵向旋转轴线的平面中移动所述风力涡轮机转子叶片处理系统。
如果只需要围绕转子叶片纵向旋转轴线旋转转子叶片，则可能不必需要用于移动转子叶片的运输器件。然而，如果转子叶片应该从一个位置运输至另一位置，则用于移动转子叶片和/或处理系统的运输器件是高度有益的。
在一有利实施例中，运输器件包括具有多个轮子的配置。
该配置必须足够稳定以支承转子叶片。有利的是：轮子是可枢转的，即它们可被旋转。此外，有利的是：根端部分和尖端部分中的每一个包括多个特别是至少三个轮子。
本发明还涉及借助于如以上所描述的风力涡轮机转子叶片处理系统移动风力涡轮机转子叶片的方法。
在一有利实施例中，所述方法包括以下步骤：
a) 使所述风力涡轮机转子叶片与所述风力涡轮机转子叶片处理系统固定，以及
b) 旋转所述风力涡轮机转子叶片，特别是通过所述旋转装置。
可以手动地或自动地完成转子叶片的固定。根据尖端部段的常见形状或轮廓，可以存在用于固定尖端部段的预定程序。
在步骤b)中，可以有可能旋转转子叶片大约360°或更小。然而，还可以有可能的是：只高达200°或更小的最大旋转是可能的。
附图说明
现在将参考附图只通过示例方式来描述本发明的实施例，附图中：
图1示出了风力涡轮机；
图2示出了风力涡轮机转子叶片；
图3示出了风力涡轮机转子叶片处理系统的尖端部分；
图4示出了风力涡轮机转子叶片处理系统的根端部分；
图5示出了风力涡轮机转子叶片处理系统和风力涡轮机转子叶片。
图中的表达是示意性的。
具体实施方式
参考图1，示出了具有塔11和机舱12的风力涡轮机10。机舱12与轮毂13连接。两个风力涡轮机转子叶片20安装至轮毂13。轮毂13从而风力涡轮机转子叶片20也可围绕转子旋转轴线14旋转。风力涡轮机10是直接驱动型风力涡轮机。
参考图2，风力涡轮机转子叶片20被示出。风力涡轮机转子叶片20被分成根端部段21、尖端部段(portion)22和主体部段24。根端部段21包括圆柱体的形状。根端部段21包括相对于整个风力涡轮机转子叶片20的最大长度占5%的部段。尖端部段22包括相对于风力涡轮机转子叶片20占30%的部段。
此外，风力涡轮机转子叶片20包括从根端部段21向尖端部段22延伸的虚拟轴线。该虚拟轴线被称为转子叶片纵向旋转轴线23。
风力涡轮机转子叶片20包括大约70m的从根端部段21向尖端部段22延伸的最大延伸度。
参考图3，示出了风力涡轮机转子叶片处理系统的尖端部分(part)40。尖端部分40包括第一机架43和第二机架44。两个机架43、44各自包括运输器件37。运输器件37各自包括两个轮子，其可相对于机架43、44旋转。机架43、44相对于地面38竖直地定位或设置。
替代地，机架43、44还可以定位在公用框架上，并且例如总计包括三个轮子的运输器件37被固定至公用框架。
此外，尖端部分40包括尖端部分框架环45。尖端部分框架环45包括空心圆柱体的形状。尖端部分框架环45借助于第二枢转装置33相对于机架43、44枢转。第二枢转装置33是铰链。第二枢转装置33允许尖端部分框架环45围绕第二横向旋转轴线34旋转。通过第二枢转装置33有可能实现沿两个方向大约25°的旋转，因此总计为50°。
旋转装置30附接至尖端部分框架环45。借助于在尖端部分框架环45内部延伸的链条，旋转装置30允许尖端部分框架环45旋转高达260°。整个尖端部分框架环45可通过高度调节器件35升高和降低。包括有两个高度调节器件35，一个在第一机架43处，一个在第二机架44处。高度调节器件35在第二枢转装置33处升高和较低尖端部分框架环45。它们允许高达2m的竖直偏移。
尖端部分40还包括由钢制成的尖端部分框架41。尖端部分框架41被第一枢转装置31枢转。第一枢转装置31允许尖端部分框架41围绕第一横向旋转轴线32旋转。围绕第一横向旋转轴线32沿两个方向的25°从而总计为50°的旋转是可能的。第一枢转装置31包括铰链。
尖端部分框架41连接至尖端部分固定器件42。图3中示出的风力涡轮机转子叶片处理系统包括四个尖端部分固定器件42。尖端部分固定器件42包括螺丝，通过所述螺丝可固定风力涡轮机转子叶片20。尖端部分固定器件42包括缓冲垫，以便防止风力涡轮机转子叶片20的表面受到划伤或其它损伤。
风力涡轮机转子叶片20在其尖端部段22处固定至风力涡轮机转子叶片处理系统。借助于旋转装置30，风力涡轮机转子叶片20可围绕转子叶片纵向旋转轴线23旋转。它还可通过第一枢转装置31和第二枢转装置33沿竖直和水平方向移动。
参考图4，示出了风力涡轮机转子叶片20的根端部段21和风力涡轮机转子叶片处理系统的根端部分50。根端部段21包括直径为2.5m的空心圆柱体的形状。根端部分50包括支承根端部段21的根端支承元件51。根端支承元件51包括根端部分框架52，其连接至四个辊子53。辊子53包括聚氨基甲酸酯，并具有直径为430mm(毫米)且长度为400mm的圆柱体的形状。每个辊子53围绕辊子纵向旋转轴线54可旋转地安装。辊子纵向旋转轴线54基本上平行于转子叶片纵向旋转轴线23。操作期间，即当旋转装置30旋转风力涡轮机转子叶片20时，根端部段21逆时针旋转，而辊子53顺时针旋转。更清楚地说，辊子53要么被锁定以固定转子叶片20要么自由滚动，因此转子叶片20可适于由尖端部分40驱动的旋转。
此外，根端支承元件51包括三对运输器件37，其包括轮子。整个根端部分50定位在地面38上。
参考图5，示出了包括尖端部分40和根端部分50的风力涡轮机转子叶片处理系统。风力涡轮机转子叶片处理系统可用于旋转风力涡轮机转子叶片20。风力涡轮机转子叶片20可例如围绕转子叶片纵向旋转轴线23旋转，并且/或者可被移动，即沿基本上垂直于风力涡轮机转子叶片20的重力36的方向被运输。重力36是指被施加或作用在风力涡轮机转子叶片20的质量中心上的重力36。风力涡轮机转子叶片处理系统还包括运输器件37，其包括两对轮子。每个轮子可被旋转。
Claims (12)
1.用于移动风力涡轮机转子叶片(20)的风力涡轮机转子叶片处理系统，其中所述风力涡轮机转子叶片(20)包括根端部段(21)、尖端部段(22)和从所述根端部段(21)向所述尖端部段(22)延伸的转子叶片纵向旋转轴线(23)，所述风力涡轮机转子叶片处理系统包括：
尖端部分(40)，其被配置和准备成用于支承所述风力涡轮机转子叶片(20)的所述尖端部段(22)，所述尖端部分(40)包括：
尖端部分框架环(45)；
旋转装置(30)，其附接至所述尖端部分框架环(45)，且适合于围绕所述转子叶片纵向旋转轴线(23)旋转所述风力涡轮机转子叶片(20)，并且所述旋转装置(30)被配置和准备成紧固至所述尖端部段(22)；
第一枢转装置(31)，其将尖端部分框架(41)连接至所述尖端部分框架环(45)，所述第一枢转装置(31)允许所述尖端部分框架(41)围绕第一横向旋转轴线(32)旋转，其中所述第一枢转装置(31)包括铰链；
第二枢转装置(33)，其将所述尖端部分框架环(45)连接至第一机架(43)和第二机架(44)，所述第一机架(43)和所述第二机架(44)相对于地面竖直地定位，所述第二枢转装置(33)允许所述尖端部分框架环(45)围绕第二横向旋转轴线(34)相对于所述第一机架(43)和所述第二机架(44)旋转，其中所述第二枢转装置(33)包括铰链；
尖端部分固定器件(42)，其用于将所述尖端部段(22)固定至所述尖端部分框架(41)，并且设置在所述尖端部分框架(41)的开口之内；以及
根端部分(50)，所述根端部分(50)包括：
根端支承元件(51)，其被配置和准备成用于支承所述风力涡轮机转子叶片(20)的所述根端部段(21)。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机转子叶片处理系统，
其中，所述风力涡轮机转子叶片(20)能围绕基本上垂直于所述转子叶片纵向旋转轴线(23)的所述第一横向旋转轴线(32)旋转。
3.根据权利要求1所述的风力涡轮机转子叶片处理系统，
其中，所述风力涡轮机转子叶片(20)能围绕所述第二横向旋转轴线(34)旋转，所述第二横向旋转轴线(34)基本上垂直于所述第一横向旋转轴线(32)和所述转子叶片纵向旋转轴线(23)两者。
4.根据权利要求1所述的风力涡轮机转子叶片处理系统，
其中
- 所述根端支承元件(51)包括根端部分框架(52)和至少一个辊子(53)，并且
- 所述根端部分框架(52)和所述辊子(53)彼此接合。
5.根据权利要求4所述的风力涡轮机转子叶片处理系统，
其中
- 所述辊子(53)包括辊子纵向旋转轴线，并且
- 所述辊子纵向旋转轴线和所述转子叶片纵向旋转轴线(23)彼此基本上平行。
6.根据权利要求4或5所述的风力涡轮机转子叶片处理系统，
其中，所述根端部分框架(52)包括根端部分框架曲率，其基本上等于所述根端部段(21)的根端部段曲率。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的风力涡轮机转子叶片处理系统，
其中，所述旋转装置(30)包括至少一个动力机，用于实现所述风力涡轮机转子叶片(20)围绕所述转子叶片纵向旋转轴线(23)的旋转运动。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的风力涡轮机转子叶片处理系统，
其中，在所述风力涡轮机转子叶片(20)的旋转期间，所述转子叶片纵向旋转轴线(23)基本上垂直于作用在所述风力涡轮机转子叶片(20)上的重力(36)。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的风力涡轮机转子叶片处理系统，
其中，所述第一机架(43)和所述第二机架(44)的每一个包括运输器件(37)，用于在基本上平行于所述转子叶片纵向旋转轴线(23)的平面中移动所述风力涡轮机转子叶片处理系统。
10.移动风力涡轮机转子叶片(20)的方法，借助的是根据权利要求1至9中任一项所述的风力涡轮机转子叶片处理系统。
11.根据权利要求10所述的方法，
其中，所述方法包括以下步骤：
a) 使所述风力涡轮机转子叶片(20)与所述风力涡轮机转子叶片处理系统固定，以及
b) 旋转所述风力涡轮机转子叶片(20)。
12.根据权利要求11所述的方法，
其中，通过所述旋转装置(30)旋转所述风力涡轮机转子叶片(20)。
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