CN107973214A - 风力涡轮机叶片提升装置及相关方法 - Google Patents

风力涡轮机叶片提升装置及相关方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及风力涡轮机叶片提升装置及相关方法。风力涡轮机叶片提升装置包括用于在提升期间支撑叶片(3)的结构(1)。结构(1)由刚性材料制成并且限定具有适于围绕叶片(3)的几何形状的中空封闭轮廓，装置(100)还包括附接到结构(1)并且布置在由结构(1)限定的中空封闭轮廓区域中的气动室(4)，使得气动室(4)至少部分地围绕叶片(3)。气动室(4)是可充胀的并且被布置在由结构(1)限定的封闭轮廓中，使得当其被充胀时，气动室(4)保持叶片(3)，使其固定并防止结构(1)和叶片(3)之间的直接接触。

Description

风力涡轮机叶片提升装置及相关方法
技术领域
本发明涉及风力涡轮机叶片提升装置以及相关方法。
背景技术
新型风力涡轮机的发展已经形成了更大、更强大的风力涡轮机。大型风力涡轮机允许在同一地点产生更多的电力，并减少由多个风力涡轮机形成的基地的视觉冲击。
风力涡轮机包括固定塔架，其通过在地面上方的机械装置抬起容纳连接到转子的发电机的机舱。转子由轮毂形成，该轮毂将多个叶片连接在一起，叶片螺栓连接到轮毂轴承的螺柱上，并且负责将风的动能转换成转子的旋转运动。
发电功率的增加与风力涡轮机转子尺寸的增加直接相关，因此与风轮机叶片的长度增加直接相关。叶片是风力涡轮机中最关键的元件，由于这个原因，它们需要进行预防性和校正性检查，通常需要将叶片从轮毂拆下并将其降低到地面，随后执行完维护任务将其提升并重新组装到轮毂。
在一些情况下，包括在发电机本身中的装置用于提升和降低叶片，例如属于同一申请人的ES2556997A1所公开的。ES2556997A1公开了一种用于风力涡轮机中的叶片更换的方法和装置，其由两个元件组成，一个上部元件和另一个下部元件，其一起起作用以提升和降低风力涡轮机叶片。装置的上部(顶部)元件由螺栓连接到风力涡轮机轴承的元件和叶片紧固装置组成，而下部(地面)元件由围绕风力涡轮机塔架的结构组成并且具有至少两个绞盘和两个偏差滑轮，用于连接装置的“顶部”元件和“地面”元件之间的线缆。
在其他情况下，维护人员使用大型起重机，这些起重机允许处理大型和重型转子，并且使用与叶片以及起重机相关的装置。通过启动起重机来升起或降低装置，这又引起与其相关联的叶片的提升或降低。例如，EP2952733A1公开了一种用于提升具有特定长度的风力涡轮机叶片的提升装置，其包括具有用于支撑提升装置的至少一个联接件和用于容纳叶片的装置的底架。
发明内容
本发明的目的是提供风力涡轮机叶片提升装置和相关方法。
本发明的第一方面涉及一种风力涡轮机叶片提升装置，其包括用于在提升期间支撑叶片的结构。该装置的所述结构由坚固且刚性的材料制成，并且限定适于围绕叶片的中空封闭轮廓。该装置还包括附接到所述结构并设置在由所述结构限定的封闭轮廓的中空区域中的气动室，使得其至少部分地围绕叶片。气动室是可充胀的，适用于在充胀时保持叶片，固定叶片并防止所述结构和叶片之间的直接接触。
以这种方式，一方面，气动室保持叶片，固定叶片并在其移动期间将其保持在适当位置，并且所述结构为提升装置提供刚性，使得该保持在所述移动期间仍是可靠的。此外，这种刚性在叶片移动期间提供了用于支撑叶片的必要力，由于气动室防止所述结构(由坚固并且刚性的材料制成)与叶片之间的直接接触，因此不存在损坏叶片的装置固有缺陷。
因此，利用本发明的装置，叶片在被保持的同时受到保护(关于所述结构本身)，并提供比迄今提供的更多的移动自由度。利用本发明的装置，叶片可以在任何方向和半径上移动而不被损坏，例如，叶片可以在叶片从垂直方向改变到水平方向的叶片改变操作(拆装)中翻转，或者反之亦然(组装)，或者当它们存放在地面上时，在相同的水平轴上径向旋转90°或180°，这通常是现场进行的常见操作。
本发明的第二方面涉及一种将风力涡轮机叶片固定到根据本发明的第一方面的装置的方法。在该方法中，由所述装置的所述结构限定的中空封闭轮廓首先被布置成面向叶片的末端，然后随着所述装置的气动室放气，所述结构在叶片的外表面上纵向滑动到期望的位置。一旦装置被布置在期望的位置，则气动室被充胀以保持或固定叶片。
因此，叶片可以在所需位置容易且牢固地固定到装置，而不会损坏叶片。
鉴于本发明的附图和详细描述，本发明的这些和其它优点和特征将变得显而易见。
附图说明
图1是由本发明的风力涡轮机叶片提升装置的实施例保持的风力涡轮机叶片的局部侧视图。
图2是由图1所示的装置保持的叶片的截面视图。
图3通过示例的方式以简化的方式示出了通过根据图1的装置移动叶片的时刻，叶片由装置的结构保持。
图4是根据图1的装置的结构的立体图。
具体实施方式
本发明的第一方面涉及一种风力涡轮机叶片提升装置100，例如在图1至3中以示例的方式示出的。装置100包括在图4中进一步详细示出的结构1，用于在提升期间支撑叶片3。
结构1由坚固且刚性的材料(优选为金属材料)制成，并且限定了具有适于围绕叶片3的几何形状的中空封闭轮廓。由于其由坚固且刚性的材料制成，结构1可以在提升期间支撑叶片3。装置100还包括附接到结构1的气动室4，其布置在由所述结构1限定的封闭轮廓的中空区域中，从而至少部分地围绕叶片3。气动室4是可充胀的并且是布置在所述轮廓中，使得当流体被注入所述室并且其被充胀时，所述室4保持所述叶片3并将其固定。因此，装置100通过气动室4保持叶片3，并且所述叶片3可以在期望的方向上移动，而不会在其移动期间脱落或与装置100分离。此外，由于气动室4保持叶片3，所以结构1不接触所述叶片3，并且防止结构1损坏叶片3(由于结构1本身的材料)。流体，优选在特定压力下的空气，被引入气动室4以使其充胀。
由于结构1提供的刚性以及叶片3被气动室4保持(并且不与结构1接触)的事实，因此可以利用本发明的装置100使叶片3无受限地移动，由于所述装置100的构造在叶片3运动期间保持叶片3，并且防止其脱落或意外移动。
结构1包括由串联连接以形成中空封闭轮廓的由刚性材料制成的多个段1.1。相邻的段1.1彼此连接，优选地以固定的和特定的方式相互连接，以使由相应的结构1限定的闭合轮廓具有所需形状，以适应相应的叶片3，而不会失去刚度和强度。因此，每个段1.1可以以特定角度附接到相邻的段1.1，从而提供具有期望形状的轮廓。
结构1优选地在上部包括基本上倒U形，用于接收叶片3的最敏感部分(后缘)，并且气动室4构造成使得其不压在所述后缘上，从而确保压力仅施加在叶片3的最强区域上，并且因此与具有按压所述后缘的情况相比，叶片3能够以更高的压力保持以确保更强的固定。
在优选实施例中，结构1包括由坚固且刚性的材料制成的两个子结构1.2，它们彼此平行且间隔布置，每个子结构1.2限定中空的封闭轮廓，并且两个轮廓基本相等。每个子结构1.2包括串联连接以形成相应的空心封闭轮廓的多个段1.1。相邻的段1.1彼此附接，优选地以固定和特定的方式附接，以使由对应的子结构1.2限定的封闭轮廓具有所需形状。结构1还包括由与子结构相同的材料制成的多个部分1.3，优选为横向部分，将两个子结构1.2彼此附接，由此结构1由至少两个子结构1.2和部分1.3形成。以这种方式，由于包括两个子结构1.2，结构1更可靠和均匀地支撑叶片3，因为总长度以简单的方式增加，并且防止了叶片3倾向于移动到一侧或另一侧，这将增加装置100必须承受的应力。此外，这样实现的结构1比不由彼此分离的两个平行子结构1.2组成的结构轻，而不影响能够支撑叶片3所需的刚度和强度。
气动室4包括用于结构1的每个子结构1.2的相应的气动子室4.1，并且每个气动子室4.1附接到相应的子结构1.2。该附接优选地通过围绕气动子室4.1和相应的子结构1.2的附接元件5进行，并且所述附接元件5具有弹性，以允许所述气动子室4.1膨胀。结构1的每个子结构1.2包括壳体1.2.1，其中气动室4的对应气动子室4.1被支撑或容纳在壳体1.2.1中，并且所述壳体1.2.1优选地包括基本上U形的截面。因此，当气动室4没有充胀时，它牢固地容纳在壳体1.2.1内，气动室4总是被结构1保护。
装置1还包括流体分配器7，优选地固定在结构1的上部并且附接到两个子结构1.2，所述分配器7与气动室4的气动子室4.1流体连通，以用相应的流体(相同流体用于两个子室)充胀。例如，分配器7可以连接到外部加压空气源，并且将空气从所述源分配到两个气动子室4.1。
装置100还包括多个辊6，其相对于它们各自的轴线自由旋转地附接到结构1。辊6进一步附接到结构1，使得当气动室4放气并且结构1围绕叶片3时，辊6而不是结构1接触叶片3的外表面。由此允许将装置100带到叶片3的所需位置，因为辊6在叶片3的外表面上滚动，装置100在叶片3上移动而不会损坏所述叶片3，并且尽管气动室4被放气，也能防止结构1与叶片3接触。辊6从结构1的一侧突出，但是装置100优选地包括从一侧凸出的多个辊6和从另一侧突出的多个辊6。为了防止辊6损坏叶片3，选择所述辊6的材料，使得其足够坚固地在叶片3上稳定地滚动，并且足够软地在叶片3的外表面上滚动时不会损坏叶片3。
装置100还包括至少一个联接件1.4，优选横向联接件，其连接到结构1的外表面，并且适于由提升装置2支撑，提升装置2提升装置100和由所述装置100固定的叶片3，例如从图3可以看出。提升装置2例如可以是吊具，其一方面支撑装置100，另一方面钩住起重机或等效提升装置，使得通过致动所述起重机并且借助吊具，产生装置100所需的运动(由于联接件1.4)，因此产生叶片3的运动。联接件1.4在至少两个远点处附接到结构1，使得其在两个点之间包括与结构1分离的部分1.4.1，该距离用于提升装置2来支撑装置100。
本发明的第二方面涉及将风力涡轮机叶片固定到根据本发明的第一方面的装置100的方法。在该方法中，由所述装置100的结构1限定的中空封闭轮廓首先被布置成面向叶片3的末端，并且随着所述装置100的气动室4放气，所述结构1在叶片3的外部表面上纵向滑动到所需的位置。可以通过起重机或等效提升装置来生产移动。
一旦装置100处于围绕叶片3的期望位置(远离或更靠近根部)，则装置100的气动室4被充胀，发生对叶片3保持或固定。在这样固定叶片3的情况下，所述叶片3可被移动以将其带到所需位置(例如可将其提升到风力涡轮机的轮毂)，而不会有任何风险从设备100脱落或掉下。

Claims (12)

1.一种风力涡轮机叶片提升装置，包括用于在提升期间支撑叶片(3)的结构(1)，其特征在于，所述结构(1)由刚性材料制成，并且限定出具有适于围绕叶片(3)的几何形状的中空封闭轮廓，所述装置(100)还包括附接到所述结构(1)并且布置在由所述结构(1)限定的中空封闭轮廓区域中的气动室(4)，使得所述气动室(4)至少部分地围绕所述叶片(3)，所述气动室(4)是可充胀的并且被布置在由所述结构(1)限定的封闭轮廓中，使得当所述气动室(4)充胀时，所述气动室(4)保持并固定所述叶片(3)，防止所述结构(1)和所述叶片(3)之间的直接接触。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述结构(1)在上部包括适于接收所述叶片(3)的后缘的大致倒U形，并且在下部具有大致圆形形状。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述结构(1)包括以特定方式彼此串联固定的多个段(1.1)，以形成具有所需形状的中空封闭轮廓。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述结构(1)包括彼此间隔开的两个平行子结构(1.2)和将两个子结构(1.2)彼此附接的多个部分(1.3)，每个子结构限定中空封闭轮廓，并且两个轮廓相等，每个子结构(1.2)包括串联连接以形成对应的中空封闭轮廓的多个段(1.1)。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述气动室(4)包括用于所述结构(1)的每个子结构(1.2)的相应气动子室(4.1)，每个气动子室(4.1)被附接到相应的子结构(1.2)。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述结构(1)的每个子结构(1.2)包括内表面，所述气动室(4)的相应气动子室(4.1)被支撑在所述内表面上，每个子结构(1.2)在所述内表面上包括壳体(1.2.1)，用于容纳所述气动室(4)的相应的气动子室(4.1)，每个壳体(1.2.1)包括大致U形的截面。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其中，每个气动子室(4.1)通过附接元件(5)附接到相应的子结构(1.2)，所述附接元件围绕所述气动子室(4.1)和相应的子结构(1.2)，所述附接元件(5)包括弹性，以允许相应的气动子室(4.1)充胀。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的装置，包括固定到所述结构(1)的上部并且附接到两个所述子结构(1.2)的流体分配器(7)，所述分配器(7)与所述气动室(4)的气动子室(4.1)流体连通，以便用相应的流体对它们进行充胀。
9.根据前述任一项权利要求所述的装置，包括多个辊(6)，所述多个辊(6)相对于它们各自的轴线自由旋转地附接到所述结构(1)，所述辊(6)附接到所述结构(1)使得随着所述气动室(4)放气并且所述结构(1)围绕叶片(3)，所述辊(6)在所述结构(1)接触所述叶片(3)之前接触叶片(3)，所述辊(6)从所述结构(1)的至少一侧突出，并且所述辊(6)的材料被选择为使得其足够坚固以在所述叶片(3)上方稳定地滚动并且足够柔软以在滚动期间不损坏所述叶片(3)。
10.根据前述任一项权利要求所述的装置，包括至少一个横向联接器(1.4)，其连接到所述结构(1)的外表面并且适于由提升装置(2)支撑，所述提升装置提升所述装置(100)和相关的叶片(3)，所述联接器(1.4)在至少两个远点处附接到所述结构(1)，并且所述联接器(1.4)在两点之间包括与所述结构(1)分离的部分(1.4.1)，使得所述分离用于所述提升装置(2)支撑所述装置(100)。
11.一种将风力涡轮机叶片固定到根据任一项前述权利要求所述的装置的方法，其特征在于，由所述装置(100)的所述结构(1)限定的中空封闭轮廓布置成面对所述叶片(3)的末端，并且随着所述装置(100)的气动室(4)放气，所述结构(1)在叶片(3)的外表面纵向滑动到所需位置。
12.根据权利要求11所述的固定风力涡轮机叶片的方法，其中，在所述结构(1)处于所需位置时，所述气动室(4)被充胀，使得所述气动室(4)保持并固定所述叶片(3)，并使所述装置(100)提升，因此通过所述装置(100)固定所述叶片(3)。
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