CN110249128A - 用于平行于风力涡轮机塔架升高或降低负载的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于平行于风力涡轮机塔架（4）升高或降低负载（7）的方法，该方法包括：使用缆索（8）升高或降低（S1）负载（7），以及使用支撑在塔架（4）处的引导装置（9）施加（S2）作用在负载（7）上朝向塔架（4）的力（F）。在本方法中，升高或降低操作被辅助，并且减少了在升高或降低期间负载的不期望的运动。

Description

用于平行于风力涡轮机塔架升高或降低负载的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于平行于风力涡轮机塔架升高或降低负载的方法和设备。

背景技术

诸如备件的物体需要被安装到风力涡轮机，特别是风力涡轮机的机舱的内部。

EP 2 520 533 B1公开了一种放置在风力涡轮机的机舱中的维护起重机。维护起重机被设计为可延伸的吊臂（boom），其能够穿过机舱的舱口，以将负载从邻近塔架的基部的位置提起到机舱。然而，存在通过负载和塔架之间的可能的碰撞而损坏负载和/或塔架的风险。EP 2 520 792 B1陈述了避免这种损坏的一种方式，其建议在提升期间在负载和塔架之间放置间隔件。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种改进的用于平行于风力涡轮机塔架升高或降低负载的方法和设备。特别地，期望提供一种方法和设备，该方法和设备将允许辅助升高或降低过程并且在升高或降低期间减少负载的运动。

相应地，提供了一种用于平行于风力涡轮机塔架升高或降低负载的方法。该方法包括：使用缆索升高或降低负载，以及使用支撑在塔架处的引导装置施加作用在负载上朝向塔架的力。

升高负载在此意味着负载被提升或提起。例如，负载可以从邻近塔架的基部的位置升高到位于塔架的顶部上的机舱。降低负载指明相反的运动，即释放、下降或放下负载的方向。升高和降低负载的相应操作的区别仅在于它们在方向上相反。在之后的描述中，将仅描述升高操作。不言而喻，可以相同地进行降低操作。

平行或至少大体上平行于塔架的表面升高负载。一般地，升高负载所沿着的方向对应于竖直方向。

负载能够是需要放置在风力涡轮机顶部上或从风力涡轮机下降的任何物体，诸如备件或维护装备。经常，这些物体太大和/或太重而不能通过风力涡轮机塔架的内部被升高，并且因此通过风力涡轮机的外部被升高。

用于升高负载的缆索通常是钢缆。缆索在负载上提供竖直的力以用于升高或降低负载。“竖直”在本文中包括达到30°（更优选地达到15°）的与精确竖直的偏差。缆索的下部端部可以设置有钩子或竖钩（carabiner）以容易地将负载附接到缆索。

除了缆索之外还提供引导装置，即引导装置和缆索是不同的元件。引导装置通过直接接触塔架的表面而由塔架支撑，或者通过间接接触塔架的表面而由塔架支撑，例如通过在引导装置和塔架之间放置诸如间隔件的元件而间接接触塔架的表面。为了向负载施用力，引导装置可以直接附接到负载。替代地，引导装置能够在缆索的底部端部处附接到钩子或竖钩，或者附接到邻近负载的缆索的一部分。

由引导装置施加在负载上的力防止负载远离塔架移动超过引导装置所规定的最大距离，一般通过其长度规定。可以调节所述力或长度以考虑诸如负载的尺寸和重量、塔架的高度或天气条件的因素。如下文将更详细地解释的，所述力特别地通过调节引导装置的配置来调节。

由引导装置施加在负载上的力减少了运动，特别是在负载的升高期间负载的摆动运动。这在经常在近岸风力涡轮机处观察到的高风条件下尤其有利。由此，防止了负载和/或塔架的损坏。

根据实施例，引导装置可移动地支撑在塔架处并在升高或降低负载时沿着塔架移动。

引导装置可以在平行于塔架（特别是平行于塔架壁的外表面）的方向上移动。在这种情况下，引导装置与升高或降低负载一起而被升高或降低。例如，轨道可以固定在塔架的表面上以用于引导引导装置。

根据另一实施例，负载布置成面向塔架的下风处。

在该实施例中，风在负载上的力将负载从塔架推离。换句话说，风的力与由引导装置施加在负载上的力是平行的并且在方向上相反。可以选择由引导装置施加在负载上的力，以便通过适当地调节引导装置的配置来接近地或完全地平衡由风施加在负载上的力。然后，负载能够平行于塔架升高或降低，而不会有朝向或远离塔架的任何摆动，由此防止由于碰撞而损坏负载和/或塔架。

根据另一实施例，引导装置包括围绕塔架的闭合圈（closed loop）。

为了围绕塔架形成闭合圈，引导装置能够围绕塔架安放并且直接或间接地附接到负载。这样，引导装置由塔架可靠地支撑，并且引导装置到塔架的附接对于塔架不是侵入性的，因为不需要为塔架的表面提供轨道、孔或类似物以用于可移动地支撑引导装置。

根据另一实施例，间隔件布置在引导装置和塔架之间。

一个或多个间隔件可以附接到塔架的表面和/或附接到引导装置，以用于在塔架和引导装置之间提供余隙。由此能够避免引导装置和塔架之间的直接接触。间隔件能够例如围绕引导装置缠绕。如果间隔件由不损坏塔架的材料（诸如橡胶材料、泡沫或类似物）制成，则在使用间隔件时避免了由引导装置损坏塔架。

根据另一实施例，引导装置由滚动元件支撑，该滚动元件在升高或降低负载时沿着塔架滚动，滚动元件优选地形成间隔件。

能够使用轮、辊或滑轮作为该滚动元件。一般地，引导装置直接附接或穿过滚动元件。通常，选择滚动元件以便沿着塔架的表面平滑地滚动，由此便于引导线与负载一起升高。如果使用数个滚动元件，则进一步便于引导线沿着塔架的表面的运动。在滚动元件和塔架之间应该存在显著的摩擦，使得引导装置有效地支撑在塔架处并且能够有效率地在塔架上施加力。

滚动元件能够设计成具有基本上与塔架壁的曲率（围绕竖直塔架轴线的曲率）相匹配的曲率，以用于增强滚动元件和塔架表面之间的接触面积，由此提供必要的摩擦，同时仍然允许沿着塔架的表面的平滑运动。附加地，滚动元件能够由柔性材料构成，使得在滚动元件沿着塔架表面滚动时滚动元件适于塔架的变化曲率，由此优化滚动元件和塔架表面之间的接触面积。而且，滚动元件能够像间隔件那样起作用，并且然后带来上文所描述的间隔件的优点。

根据另一实施例，重物（weight）被附接到引导装置以用于增加作用在引导装置上的重力。

除了其自身的质量之外，引导装置还设置有附加的重物，该重物具有限定的质量。向下拉动引导装置的重力能够通过准确选择重物来调节，以考虑诸如负载的质量和风的强度的因素。通过使用重物能够进一步减小负载的摆动。

根据另一实施例，系绳（tack-line）被附接到引导装置。

一个或数个系绳被连接到引导装置以用于负载的附加控制。例如，系绳能够是用于（例如通过人力）向下拉动引导装置的绳索，其具有与上文所描述的重物类似的效果。

根据另一实施例，引导装置包括引导线。

引导装置通常由一材料制成或由一材料覆盖/保护，该材料将不会对塔架的表面造成任何损坏，诸如封闭在橡胶或塑料材料或护套中的钢线。通常，线提供一些摩擦，以便不围绕塔架移动并且因此防止或至少减少负载在升高期间的摆动。而且，引导线具有便宜且普遍可用的优点。“线”意味着任何线、绳索或缆索，并且优选地由钢或尼龙制成。

根据另一实施例，引导装置包括在整个圆周上环绕塔架的实心引导环。

实心引导环可以是钢环，该钢环封闭在橡胶或塑料材料或护套中以用于避免损坏塔架。通常，引导环具有一直径以与塔架的最宽直径相匹配。钢环通常借助于线连接到负载。

实心引导环还能够被附接到弹簧元件，该弹簧元件被连接到滚动元件，该滚动元件在升高或降低负载时沿着塔架滚动，其中，弹簧元件在滚动元件上施加力以便在升高或降低负载时维持滚动元件之间和塔架之间的接触。弹簧元件（例如螺旋弹簧或板簧）连接实心引导环和滚动元件。在该实施例中，螺旋弹簧或板簧将根据塔架的直径而或多或少地被压缩，由此维持滚动仪器处于与塔架表面的紧密接触中。

根据另一实施例，起重机使用缆索升高或降低负载。

支撑缆索的起重机可以是位于机舱内部的内部起重机，或者是靠近风力涡轮机的基部而立于地面上的外部起重机，其能够向上到达机舱或机舱上方。作为起重机的替代方案，也可以使用放置在机舱内部或塔架的基部处的地面上的绞车系统。

根据另一实施例，一种用于平行于风力涡轮机塔架升高或降低负载的设备包括：用于升高或降低负载的缆索，以及支撑在塔架处以用于施加作用在负载上朝向塔架的力的引导装置。

该设备可以设置有上文和下文所描述的与用于升高或降低负载的方法相关联的元件，并且反之亦然。

本发明的另外的可能的实施方式或替代解决方案还包括上文或下文关于实施例所描述的特征的组合（其在本文中未明确提及）。本领域技术人员还可以将单独的或孤立的方面和特征添加到本发明的最基本形式。

附图说明

由结合附图取得的随后的描述和从属权利要求，本发明的另外的实施例、特征和优点将得以阐明，其中：

图1是根据一个实施例的风力涡轮机的立体图；

图2是根据第一实施例的设备的侧视图；

图3是根据第一实施例的设备的侧视图；

图4是根据第二实施例的设备的俯视图；

图5是根据第二实施例的设备的侧视图；

图6是图示了当负载到达机舱时拆下引导装置的步骤的侧视图；以及

图7示出了用于升高和降低负载的方法的实施例。

在附图中，除非另有指示，否则相同的附图标记指明相同或功能等同的元件。

具体实施方式

图1示出了根据实施例的风力涡轮机1。

风力涡轮机1包括转子2，该转子2连接到布置在机舱3内部的发电机（未示出）。机舱3布置在风力涡轮机1的塔架4的上部端部处。

转子2包括三个转子叶片5。转子叶片5连接到风力涡轮机1的毂部6。这种转子2可以具有范围为例如30到160米或甚至更大的直径。转子叶片5经受高风负载。同时，转子叶片5需要是轻重量的。由于这些原因，现代风力涡轮机1中的转子叶片5由纤维增强复合材料制造。

图2是根据第一实施例的设备的侧视图。

根据第一实施例的设备20包括外部起重机10，该外部起重机10靠近塔架4的基部放置在表面24上或附接到塔架4的基部和/或基础（foundation）。起重机10用于借助于缆索8将负载7升高到机舱3。缆索8借助于钩子11附接到负载7。在图2中，风力的方向由箭头W指示。负载7放置在塔架4的下风处。即，风从左侧撞击塔架4并且负载7放置在塔架4的右侧上。通过使用引导装置9防止了由于风所引起的负载7的摆动。

引导装置9例如由引导线17构成，从而形成围绕塔架4的圈。引导线17的两个端部均附接到钩子11。辊12附接到引导线17。为此，引导线17可以穿过辊12的中心中的孔。辊12用作避免引导线17和塔架4之间的接触的间隔件。当起重机10升高负载7时，引导线17与负载7一起被升高并且以平滑的方式沿着塔架4的表面移动，其中，辊12在塔架壁的外表面上滚动。而且，重物13附接到接近辊12的引导线17，以便向下拉动引导线17。附加地，系绳15被附接到引导线17以用于引导引导线17。例如，位于表面24上的人（未示出）可以保持系绳15的未附接到引导线17的末端，并且拉动或释放所述末端以引导引导线17。

当负载7被升高或降低时，风使引导线17处于张紧状态下，使得引导线17施加作用在负载7上朝向塔架4的力F。

图3示出了如从上方观察的根据第一实施例的设备。特别地，图3示出了辊12具有细长的、近似圆柱形的形状，其具有凹曲率，该凹曲率基本上与塔架壁绕塔架的竖直轴线的曲率相匹配。由此，辊12和塔架4之间的接触表面是大的。

图4和图5是根据第二实施例的设备的视图。设备的第二实施例与第一实施例的设备的不同之处在于，代替引导线17，引导装置9包括：在整个圆周上环绕塔架4的实心引导环16，以及用于将实心引导环16连接到钩子11的连接线19。实心引导环16设置有四个间隔件14，该四个间隔件14沿着实心引导环16的圆周均匀分布。详细地说，如图5中所示，每个间隔件14包括：处于与塔架4的表面的接触中的辊12，以及连接辊12和实心引导环16的螺旋弹簧18。当负载7被升高时，引导装置9沿着塔架4位移，其中辊12由于螺旋弹簧18的压缩而始终接触塔架4的表面。

当负载7被升高或降低时，风使连接线19处于张紧状态下，使得引导装置9施加作用在负载7上朝向塔架4的力F。

图6示出了当负载到达机舱3时使引导装置9脱离的步骤。升高的负载7通过机舱3的底板22中的舱口进入机舱3。当升高的负载7到达机舱3的内部时，其被保护而免受风的影响，并且引导装置9能够借助于链式提升机（chainhoist）23从钩子11拆下，并且被放置在停放位置中，例如，附接在机舱3内部，同时负载7被进一步升高或者也被移除。当降低负载7时，引导装置9能够容易地再次附接到钩子11。

图7示出了用于升高和降低负载的方法的实施例，该方法包括步骤S1和S2。在步骤S1中，使用缆索8升高或降低负载7。在步骤S2中，使用支撑在塔架4处的引导装置9施加作用在负载7上朝向塔架4的力F。步骤S1和S2能够同时执行。替代地，步骤S1能够在步骤S2开始之前开始，或者步骤S2能够在步骤S1开始之前开始。能够使用图2中所图示的设备20来实施图7中所图示的方法。

尽管已经根据优选实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员显然的是，在所有实施例中都可以进行修改。

Claims (13)

1.一种用于平行于风力涡轮机塔架（4）升高或降低负载（7）的方法，所述方法包括：

使用缆索（8）升高或降低（S1）所述负载（7），以及

使用支撑在所述塔架（4）处的引导装置（9）施加（S2）作用在所述负载（7）上朝向所述塔架（4）的力（F）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述引导装置（9）能够移动地支撑在所述塔架（4）处并且在升高或降低所述负载（7）时沿着所述塔架（4）移动。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述负载（7）布置成面向所述塔架（4）的下风处。

4.根据权利要求1至3中的一项所述的方法，其中，所述引导装置（9）包括围绕所述塔架（4）的闭合圈。

5.根据权利要求1至4中的一项所述的方法，其中，间隔件（14）布置在所述引导装置（9）和所述塔架（4）之间。

6.根据权利要求1至5中的一项所述的方法，其中，所述引导装置（9）由滚动元件（12）支撑，所述滚动元件（12）在升高或降低所述负载（7）时沿着所述塔架（4）滚动，所述滚动元件（12）优选地形成所述间隔件（14）。

7.根据权利要求1至6中的一项所述的方法，其中，重物（13）被附接到所述引导装置（9），以用于增加作用在所述引导装置（9）上的重力。

8.根据权利要求1至7中的一项所述的方法，其中，系绳（15）被附接到所述引导装置（9）。

9.根据权利要求1至8中的一项所述的方法，其中，所述引导装置（9）包括引导线。

10.根据权利要求1至9中的一项所述的方法，其中，所述引导装置（9）包括在整个圆周上环绕所述塔架（4）的实心引导环（16）。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述引导装置（9）被附接到弹簧元件（18），所述弹簧元件（18）被连接到滚动元件（12），所述滚动元件（12）在升高或降低所述负载（7）时沿着所述塔架（4）滚动，其中，所述弹簧元件（18）在所述滚动元件（12）上施加力，以便在升高或降低所述负载（7）时维持所述滚动元件（12）和所述塔架（4）之间的接触。

12.根据权利要求1至11中的一项所述的方法，其中，起重机（10）使用所述缆索（8）升高或降低所述负载（7）。

13.一种用于平行于风力涡轮机塔架（4）升高或降低负载（7）的设备（20），所述设备包括：

用于升高或降低所述负载（7）的缆索（8），以及

引导装置（9），所述引导装置（9）支撑在塔架（4）处以用于施加作用在所述负载（7）上朝向所述塔架（4）的力（F）。