CN106194605B - 风力涡轮机领域的联接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风力涡轮机领域的联接装置，涉及一种风力涡轮机和一种用于组装所述联接装置的方法。公开一种风力涡轮机领域的联接装置7，其包括：具有多个螺栓9的舱8；具有多个螺栓孔11的塔6，所述螺栓9可通过在安装方向M上朝向彼此移动所述舱8和所述塔6插入所述螺栓孔11中；以及锁定构件13，其用于在与所述安装方向M相反的方向上将所述舱8锁定至所述塔6。

Description

风力涡轮机领域的联接装置

本发明涉及一种风力涡轮机领域的联接装置，涉及一种风力涡轮机和一种用于组装所述联接装置的方法。

背景技术

以部分来制造及传输风力涡轮机。所述部分连接在风力涡轮机的安装地点。举例来说，塔竖立及连接至地基，舱附接至所述塔，塔连接至所述舱，且转子叶片附接至所述塔。

风力涡轮机的安装涉及大型部件的安装，特别是在危险环境（例如，在远处海面上）下将舱安装至塔。舱由起重机提升且设置在塔的顶部。舱关于塔的位置需要调整以将舱连接至塔。人在塔的上部以将舱导向至待连接的正确位置中且将舱连接至塔。

通过螺栓建立所述连接。所述塔包括在塔的上端区域中的法兰。所述法兰包括与螺栓相互作用的孔。舱通过多个螺栓连接至塔。直到建立连接，舱才通过起重机固定。

在舱接近及调整期间，在塔的上部有人是危险的，因为他们在重移动载荷的区域内。在安装舱期间出现问题的情况下，由于（例如）风力增加，因此可能发生事故且人可能受伤。

同样，在遵守工作安全法规的一些国家，可能要求在将舱提升及降低至塔时技术人员不在塔中。

因此，本发明的一个目的是改进在安装风力涡轮机期间的工作安全性。

本发明的目的通过独立权利要求1实现。本发明的其它特征在从属权利要求中公开。

发明内容

根据第一方面，提供一种风力涡轮机领域的联接装置。该装置包括：具有多个螺栓的舱；具有多个螺栓孔的塔，所述螺栓可通过在安装方向上朝向彼此移动舱和塔来插入螺栓孔中；以及锁定构件，其用于在与安装方向相反的方向上将舱锁定至塔。

有利地，在临时固定舱期间，在舱中不需要技术人员，因此改进了安装风力涡轮机期间的工作安全性。

风力涡轮机为用于发电的风力发电机。

塔承载风力涡轮机的舱，该舱通过螺栓连接至塔。螺栓可为螺纹式重型金属销。螺栓孔适于接纳螺栓。塔可包括具有螺栓孔的法兰。

安装方向为移动方向（通过其实现安装）。

特别地，锁定构件为分离元件（与螺栓和对应螺母分离），其彼此对应且适于以可拆卸方式接合。“锁定”是指通过锁定元件之间的阳配合阻止在与安装方向相反的方向上的相对移动。

根据一实施例，锁定构件包括第一元件和第二元件，其中第一元件接合在第二元件中或第二元件后面用于将舱锁定至塔。

根据另一实施例，锁定构件构造为自锁。

自锁是指锁定的步骤是在无人为干预（至少来自塔内部）的情况下或没有任何人为干预的情况下获得的。

根据另一实施例，锁定构件弹簧加载成用于自锁。

特别地，弹簧加载表示借助于弹簧拉力或压力来加载或固定。

根据另一实施例，锁定构件包括致动器，特别是电磁或液压致动器。

致动器可通过塔外部的使用者或全自动（使用适当的传感器）远程控制。

根据另一实施例，舱具有比螺栓在安装方向上突出更远的突出元件，该突出元件中的每一个具有第一或第二元件中的一个，且塔具有第一或第二元件中的对应的另一个。

有利地，第一及第二元件的不同组合可想像为用于不同安装情况的锁定构件。

根据另一实施例，突出元件构造为可通过在安装方向上朝向彼此移动舱和塔来插入孔中的突出螺栓。

根据另一实施例，第一或第二元件在垂直于安装方向的方向上弹簧加载成用于接合第一或第二元件的对应的另一个。

根据另一实施例，致动器在垂直于安装方向的方向上致动第一或第二元件用于接合第一或第二元件的对应的另一个。

垂直构件与给定方向成直角，且优选地包括与所述方向+/-20度、更优选地+/-5度的偏差。

根据另一实施例，第一元件构造为至少一个移动销，且第二元件构造为用于接合移动销的止动表面。

止动表面为充当机械末端止动装置的表面。

根据另一实施例，第一元件构造为可旋转臂，且第二元件构造为用于接合可旋转臂的止动表面。

特别地，可旋转的表示能够在枢轴（即，轴或销）上旋转。

根据另一实施例，第一元件为可旋转叶，且第二元件为对应的接合表面。

举例来说，叶可为弧形的或圆形的元件，例如，凸轮状的元件。

根据另一实施例，第一元件为可旋转钩，且第二元件为可通过钩接合的对应表面。

举例来说，钩可为弧形的或弯曲的元件以用于捕获或保持。

根据另一实施例，第一元件为齿状元件且第二元件为用于与齿状元件啮合的对应齿状元件。

特别地，齿状是指在边缘或表面上具有尖的突出部分（齿）。

根据另一实施例，舱包括导向构件的第一部分，且塔包括导向构件的第二部分。该导向构件的第一部分和第二部分以在舱安装至塔时彼此紧靠的方式准备和设置。由此限制舱关于塔的移动且影响舱关于塔的位置，以允许联接装置相互作用。

因此，舱更容易且更快速安装在塔上。

第一方面的任何实施例可与第一方面的任何实施例组合以获得第一方面的另一实施例。

根据第二方面，提供一种包括联接装置的风力涡轮机。

安装后，待安装于风力涡轮机上的舱临时由此联接装置锁定，使得舱不能在与安装方向相反的方向上收缩。

根据第三方面，提供一种用于组装联接装置的方法。该方法包括以下步骤：a）将舱和塔朝向彼此移动，b）通过使用锁定构件在与安装方向相反的方向上将舱锁定至塔，以及c）将螺母固定至螺栓。

参考本发明的装置描述的实施例和特征将必要的修改应用于本发明的方法。

本发明的其它可能实施方式或替代解决方案还包含关于实施例在上文或下文描述的特征的组合（其在本文中未明确提及）。本领域的技术人员还可添加个别的或单独的方面和特征至本发明的最基本形式。

附图说明

借助于附图更详细示出本发明。附图示出优选构造且不限制本发明的范围。

结合随附附图，本发明的其它实施例、特征及优点将从后续描述和附属权利要求书变得明显，在附图中：

图1示出根据实施例的风力涡轮机；

图2以图1的剖视图II-II示出的根据实施例的联接装置；

图3示出来自图2的放大图III；

图4示出处于锁定状态的放大螺栓或第一元件12、14；

图5至图18示出联接装置的各种实施例；以及

图19示出根据实施例的方法的流程图。

在附图中，相同附图标记表示相同或功能上相当的元件，除非另外指定。

具体实施方式

图1示出根据实施例的风力涡轮机1。

风力涡轮机1包括连接至发电机（未示出）的转子2，所述发电机设置于舱8内部。舱8设置在风力涡轮机1的塔6的上端处，且可优选地绕着塔6的旋转轴线旋转。

转子2包括三个叶片5，优选地具有可调整间距。叶片5连接至风力涡轮机1的轮毂3。这种转子2可具有范围为（例如）30米至160米的直径。叶片5经受高风载。同时，叶片5需要为轻量的。由于这些原因，现代风力涡轮机1的叶片5由纤维强化型复合材料制成。

图2示出根据实施例在将舱8组装至塔6及因此组装联接装置7期间的方法步骤。

联接装置7包括舱8和自舱8延伸的螺栓9。另外，联接装置7包括具有法兰10的塔6。平行的螺栓孔11通过法兰10延伸。除螺栓9之外，舱8具有比螺栓9在安装方向M上突出更远的突出元件12。在本示例中，突出元件12形成为平行的突出螺栓。

联接装置7进一步包括图3中所示的锁定构件13。锁定构件13包括第一元件14和第二元件15。

在本示例中，第二元件15包括在垂直于突出螺栓轴线X和安装方向M的方向上由各自的弹簧17偏压的销16。销16和相关联的弹簧17设置于第二元件15的凹口18中。

根据本实施例，第一元件14包括在具有减小直径20的区域处的止动表面，所述止动表面在突出螺栓14在与安装方向M相反的方向上收缩时由销16在其延伸位置中接合。

在图2中示出的方法步骤之前的方法步骤中，舱8相对塔6定位，以使得螺栓9和突出螺栓12分别与对应的螺栓孔11对准。

在另一步骤S1（见图19）中，舱8在安装方向M上朝向塔6移动。随后，突出螺栓14进入法兰10的外侧上的各自的螺栓孔15。因此，最初在其延伸位置上的销16被压下。随后，具有减小直径20的螺栓12、14的区域到达销16的位置，且所述销由于弹簧17（即无另外的人为干预（本文中称为自锁）的情况下）卡扣到其延伸位置（图3）。因此，销16与螺栓14一起在与安装方向M相反的方向上关于塔6锁定舱8（图19中的步骤S2），即，舱8与销16相比不能进一步远离塔6且螺栓12、14允许。

螺栓9在突出螺栓12、14之后不久进入其对应的螺栓孔11。这是由于突出螺栓12比螺栓9长例如1 cm至20 cm。突出螺栓12提供螺栓9的导向以螺纹旋进其对应的螺栓孔7中。在销16卡扣到其延伸位置的时间点，螺栓9还优选地延伸超过法兰10的内表面，即，螺栓9延伸穿过及超过螺栓孔11。

现在，技术人员可安全进入塔6且将螺母附接至螺栓9的端部。一旦在步骤S3（见图19）中紧固螺母，舱8就牢固附接至塔6。

图4示出处于锁定状态的突出螺栓或第一元件12、14。

突出螺栓12由对应的螺栓孔接纳。销16通过弹簧17自凹口18推动至螺栓12的具有减小直径20的区域中。因此，螺栓12通过销16锁定在螺栓孔中的其位置上。

在下文中，描述联接装置7的不同示例，其每一个包括锁定构件13，所述锁定构件13包括待彼此接合的至少一个第一元件14和至少一个第二元件15。所描绘锁定构件13中的每一个表示在与安装方向M相反的方向上将舱8的突出元件12锁定至塔6的方式。

图5和图6示出类似于图3的实施例的联接装置7的另一实施例的剖视图。突出螺栓12包括在自由端19提供的两个可旋转臂23。可旋转臂23在垂直于安装方向M的方向上通过弹簧17弹簧加载。在图5中，臂23折叠至突出螺栓12中（其通常在突出螺栓12进入对应的螺栓孔11时发生）。在图6中，在突出螺栓12的自由端19从螺栓孔11离开后，臂23横向展开且在法兰10处与止动表面15接合。

图7示出联接装置7的另一实施例的剖视图。

突出螺栓12具有延伸部24，延伸部24具有T形截面。一旦延伸部24离开对应的螺栓孔11（见（例如）图1）且已通过板26中的锁孔25，板26就在垂直于安装方向M的方向N上通过致动器27（例如，电磁体）移动，使得接近具有减小宽度的锁孔25的部分28的板26的止动表面15与延伸部24接合。板26支撑成，使得在塔6中或在法兰10处，其可在方向N上移动但在与安装方向M相反的方向上固定。致动器27可构造成由使用者从远程（特别是从塔6外部）控制。此外，致动器27可全自动工作，为此目的，致动器27可包括用于感测突出螺栓12的存在的传感器。当感测突出螺栓12时，致动器在无任何人为干预的情况下移动板26。这些原理适用于本文提及的所有致动器。

图8示出联接装置7的另一实施例。

图8示出联接装置7。突出元件12包括第一元件14且设置在螺栓9的环内舱8处，螺栓9准备成与法兰10中的孔11相互作用。

第一元件14包括方形部分，且第二元件15包括方形开口。第二元件15的方形开口在尺寸上与第一元件14的方形部分对应，使得可通过方形开口移动方形元件。

在第一元件14关于第二元件15的甚至小旋转后，联接装置7锁定，且舱不能在与安装方向相反的方向上移动远离塔。

第一元件14比螺栓9自舱8突出更长。因此，可使用第二元件15锁定第一元件14，且之后螺栓9引入到法兰10的螺栓孔11中。

为了锁定联接装置，第一元件14可关于第二元件15旋转，或反之亦然。

图9和图10示出联接装置7的另一实施例的剖视图。

突出元件12形成为叶30，叶30在舱8处分别关于轴线G保持旋转（轴线G平行于安装方向M定向）。在此示例中不需要突出螺栓12但可设置其。一旦舱8已在螺栓9已通过对应的螺栓孔11（未示出）的程度在安装方向M上朝向塔6移动，叶30就关于对应轴线G旋转（通过致动器，未示出），由此其变为分别与塔6或法兰10处提供的止动表面接合。因此，与止动表面协作的叶30防止舱8在与安装方向M相反的方向上收缩。

图11和图12的实施例类似于图9和图10。

钩31绕着与舱8处的安装方向M垂直的轴线Z分别可旋转地提供。一旦舱8已在螺栓9已通过对应的螺栓孔11（未示出）的程度在安装方向M上朝向塔6移动，钩31就绕着轴线Z旋转且与塔6或法兰10处的止动或接合表面接合。

图13和图14示出联接装置7的实施例，其中突出螺栓12设置有齿32（第一元件），一旦舱8已在螺栓9已通过对应的螺栓孔11的程度在安装方向M上朝向塔6移动，齿32就与塔6或法兰10处的对应齿33（第二元件）接合。

图15和图16示出联接装置7的实施例，其中突出螺栓12设置有螺纹部分34（第一元件），一旦舱8已在螺栓9已通过对应的螺栓孔11的程度在安装方向M上朝向塔6移动，螺纹部分34就通过在塔6或法兰10处提供的螺母35（第二元件）接合。螺母35可通过致动器（未示出）旋转以用于与螺纹部分34接合。

在图17和图18的实施例中，联接装置7包括具有V形元件36（第一元件）的舱8和具有对应的V形凹口37（第二元件）的塔6。一旦舱8已在螺栓9已通过对应的螺栓孔11的程度在安装方向M上朝向塔6移动，V形元件36就沿路径P移动以与对应的V形凹口37接合。

尽管已根据优选实施例描述本发明，但是对于所属领域的技术人员明显的是，在所有实施例中修改是可能的。附图中的示出呈示意性的形式。注意，在不同附图中，类似或相同元件具有相同附图标记。

应注意，贯穿本申请案的“一（a）”或“一（an）”的使用不排除复数，且“包括”不排除其它步骤或元件。同样，可结合与不同实施例相关联地描述的元件。还应注意，权利要求书中的附图标记不应解释为限制权利要求书的范围。

Claims (15)

1.一种风力涡轮机领域的联接装置（7），其包括

- 具有多个螺栓（9）的舱（8），

- 具有多个螺栓孔（11）的塔（6），所述螺栓（9）可通过在安装方向（M）上朝向彼此移动所述舱（8）和所述塔（6）插入在所述螺栓孔（11）中，以及

- 锁定构件（13），其用于根据舱相对于塔的向下运动在与所述安装方向（M）相反的方向上将所述舱（8）锁定至所述塔（6），这避免了舱相对于塔在竖直方向的运动，

- 其中，所述锁定构件（13）包括第一元件（14）和第二元件（15），其中所述第一元件（14）可接合在所述第二元件（15）中或在第二元件（15）后面用于将所述舱（8）锁定至所述塔（6），

- 其中，所述舱（8）具有比所述螺栓（9）在所述安装方向上突出更远的突出元件（12），所述突出元件（12）中的每一个具有所述第一或所述第二元件（14、15）中的一个，且所述塔（6）具有所述第一或所述第二元件（14、15）中的对应的另一个，

- 其中，所述突出元件（12）构造为可通过在安装方向（M）上朝向彼此移动所述舱（8）和所述塔（6）来插入所述孔（11）中的突出螺栓。

2.根据权利要求1所述的联接装置（7），其中，所述锁定构件（13）构造成自锁。

3.根据权利要求1所述的联接装置（7），其中，所述锁定构件（13）弹簧加载（17）成用于自锁。

4.根据权利要求1所述的联接装置（7），其中，所述锁定构件（13）包括致动器（27）。

5.根据权利要求4所述的联接装置（7），其中，所述致动器（27）包括电磁或液压致动器。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的联接装置（7），其中，所述第一或第二元件（14、15）在垂直于所述安装方向（M）的方向上弹簧加载（17）成用于接合所述第一或第二元件（14、15）的对应的另一个。

7.根据权利要求4所述的联接装置（7），其中，所述致动器（27）在垂直于所述安装方向（M）的方向上致动所述第一或第二元件（14、15）用于接合所述第一或第二元件（14、15）的对应的另一个。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的联接装置（7），其中，所述第一元件（14）构造为至少一个移动销（16），且所述第二元件（15）构造为用于接合所述移动销（16）的止动表面。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的联接装置（7），其中，所述第一元件（14）构造为可旋转臂（23），且所述第二元件（15）构造为用于接合所述可旋转臂（23）的止动表面。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的联接装置（7），其中，所述第一元件（14）为可旋转叶（30），且所述第二元件为对应的接合表面。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的联接装置（7），其中，所述第一元件（14）为可旋转钩（31）且所述第二元件为可通过所述钩（31）接合的对应表面，或其中所述第一元件（14）为齿状元件（32）且所述第二元件（15）为用于与所述齿状元件（32）啮合的对应齿状元件（33）。

12.根据权利要求1至5中任一项所述的联接装置（7），其中，所述舱包括导向构件的第一部分，且所述塔包括导向构件的第二部分，由此所述导向构件的所述第一部分和所述第二部分以在所述舱安装至所述塔时彼此紧靠的方式准备和设置，以限制所述舱关于所述塔的移动且影响所述舱关于所述塔的位置，以允许所述联接装置的所述第一元件（14）和所述第二元件（15）相互作用。

13.一种风力涡轮机（1），其包括根据权利要求1至11中任一项所述的联接装置（7）。

14.一种用于组装根据权利要求1至11中任一项所述的联接装置（7）的方法，其包括以下步骤，

- 将所述舱（8）和所述塔（6）朝向彼此移动，

- 通过使用锁定构件（13）在与所述安装方向（M）相反的方向上将所述舱（8）锁定至所述塔（6），以及

- 将螺母固定至所述螺栓（9）。

15.一种用于组装根据权利要求12所述的联接装置（7）的方法，其包括以下额外步骤，

- 将所述导向构件的所述第一部分紧靠在所述导向构件的所述第二部分上，以限制所述舱关于所述塔的移动且调整所述舱的所述位置以用于所述联接装置相互作用。

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