CN110962378B - 用于修复风力涡轮机的转子叶片的根部的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于修复风力涡轮机（24）的转子叶片（1）的根部（2）的方法，所述根部（2）包括用于接收螺栓并从根部前表面（3）延伸到叶片（1）中的若干个孔（4），其中使用去除工具（14）去除包围孔（4）的前表面叶片材料的至少一部分，并且将至少一个垫板（8）附接到包围孔（4）的经加工的前表面。

Description

用于修复风力涡轮机的转子叶片的根部的方法

技术领域

本发明涉及一种用于修复风力涡轮机的转子叶片的根部的方法，该根部包括用于接收螺栓并从根部前面延伸到叶片中的若干个孔。

背景技术

转子叶片通常借助于叶片螺栓附接到毂。如果转子叶片可以变桨，则叶片通过轴承环中的相应一者附接到轴承，其中轴承也用另一个轴承环附接到毂。用于安装叶片的螺栓被插入到设置在根部前表面中的相应孔中，这些孔彼此平行地延伸到叶片中。每个螺栓被旋拧到螺纹孔中或固定到叶片并横向于孔延伸的保持螺栓中。通过这些螺栓，叶片可以通过相应的轴承牢固地固定到毂。

叶片螺栓经受磨损，这是叶片根部自身磨损的相当频繁的征兆。来自轴承密封件的泄漏的脂或润滑剂可能导致磨损，该泄漏会进入安装区域中，从而进入根部前表面和螺栓。螺栓磨损可最终导致断裂。

如上文所描绘的，由于叶片通过相应的根部前表面直接附接到轴承，泄漏材料的进入首先不利地影响叶片根部材料。从0.3-1.0 mm处曾观察到磨损，该磨损导致该区域中的叶片螺栓上的应力增加。在轴承加强叶片保护叶片根部的情况下，即使轴承加强叶片保护叶片根部，磨损也可能在视觉上作为围绕根部中的螺栓孔的环状物出现在该区域中。

发明内容

本发明的目的是提出一种在磨损情况下修复根部的方法。

为了解决该问题，本发明提出了一种用于修复风力涡轮机的转子叶片的根部的方法，该根部包括用于接收螺栓并从根部前表面延伸到叶片中的若干个孔，该方法的特征在于，使用去除工具去除包围除孔的前表面叶片材料的至少一部分，并且将至少一个垫板附接到包围孔的经加工的前表面。

根据本发明，根部前表面处的根部材料通过用去除工具来加工前表面而被部分地去除。这允许去除包围孔的材料，并且尤其允许去除出现磨损的区域中的材料，而仍然完好的区域不需要加工。

在去除磨损材料之后，将至少一个垫板附接到前表面的经加工的区域，该垫板被设计成包围孔。

本发明方法允许根部前表面的简单、快速且如果需要的话仅局部的修复，并提供带有附接的垫板的新表面区域。根部处的张力区域也可借助于垫板来固定，如上文所描绘的，垫板包围螺栓孔。当本发明的修复与叶片轴承密封件的更换一起完成时，这是尤其有利的，因为可阻止任何泄漏，并且可防止可能通过前表面区域中的相应螺栓进入孔的任何进一步泄漏。因此，本发明不仅允许通过恢复相应的正确的表面来修复以用于将叶片根部通过相应密封件附接到毂，而且还允许张紧螺栓并阻止进一步泄漏以及由此产生的任何磨损问题。

根据本发明，去除工具用于加工根部前表面。在该加工状态期间，可用该工具仅加工包围一个孔的区域。这是可能的，尤其是当磨损仅出现在围绕某些孔的较小局部区域时。在该过程期间，例如，根部表面材料的围绕孔的环形区域被去除，因此实现了沟槽的一种环形形状的凹槽，以用于优选地容纳环形形状的垫板。在需要加工两个或更多个相邻的孔区域的情况下，可以以环形形状形式再次去除材料，但是相应的环形形状的沟槽或凹槽彼此交叠。在这种情况下，例如，可使用环形形状的垫板，该垫板具有适配的外圆周，该外圆周具有一个半月凹槽，相邻板接合到该半月凹槽中。

在上述单个经加工的区域的替代方案中，可以加工包围若干个孔的区域。如果包围若干个相邻孔的区域被磨损，则可以这样做，以便加速材料去除阶段。

所使用的一个垫板或多个垫板可具有不同的形状。例如，可使用具有仅一个开口的垫板，该垫板仅包围一个孔。该垫板局域具有环形形状，相应地是带有中心孔的圆盘状。在替代方案中，可使用具有多于一个开口、包围多于一个孔的垫板。当根部前表面处的较大材料区域被去除时，使用该细长垫板，该较大垫板优选地覆盖整个区域。在这种情况下，只需要附接一个垫板，而不需要附接若干个垫板。

具有仅一个开口的垫板可具有环形形式、椭圆形形式、矩形或多边形形式。优选地，使用环形形状的垫板，这种垫板易于生产，并且也可以容易地以形式配合的方式插入到圆形沟槽或凹槽中，这是一个后面将参考的实施例。

如果使用具有多于一个开口的垫板，则该垫板具有根据根部前表面的半径的弯曲形式以便遵循根部的曲率。垫板可具有矩形或多边形形式，其也可具有自由形式，或者可设置有圆形端部，尤其是当使用矩形或多边形形式时。在使用自由形式的情况下，该自由形式可例如包括环形形状的区段，在该环形形状的区段中设置有开口，这些区段经由桥接杆等连接。

虽然可以将完全围绕孔的根部材料去除至相应的孔，但是在一种替代方案中，将根部前表面加工成这样也是可行的：其中未加工的表面材料的材料环保持围绕孔，并且垫板中或每个垫板中的开口具有至少与保留的材料环相同或更大的直径。保留的材料环是避免被去除的材料落入到孔中的区域。

如上所述，垫板附接到经加工的根部前表面，其中垫板的开口与孔同心，使得垫板包围孔。虽然优选的是在前表面处仅布置一层垫板，但是也可以布置两个或更多个堆叠在彼此之上的垫板。这例如允许调节垫板堆叠的总高度，以便将其调节至材料被去除的凹槽或区域的深度。垫板可设置成包括具有不同厚度（例如在0.1-10.0 mm的范围内）的若干个垫板的组，使得可以非常精确地调节堆叠高度。

根据本发明的优选实施例，可以将具有形式配合的垫板或每个垫板插入到经加工的根部前表面中。如上文已经提到的，优选使用旋转去除工具，例如铣削工具，其允许加工围绕孔的圆环形沟槽或凹槽。在这种情况下，通过使用圆形、盘状或环状垫板，垫板或每个垫板可容易地形式配合到该凹槽中。在经加工的环形区域略微交叠的情况下，形式配合垫板具有适配的外圆周，该外圆周具有一个半月凹槽，相邻板接合到该半月凹槽中。这种形式配合允许相应垫板的略微固定，该垫板优选地还另外借助于固定装置（例如旋拧到根部前表面中的螺钉）固定到根部。它也可借助于胶水等来固定。

优选地，垫板或堆叠的垫板布置成与未加工的前表面齐平。这确保在最终修复之后，根部前表面具有均匀的表面，相应地均匀的平面。垫板或堆叠的板也可以在未加工的表面上方略微延伸，而不应该低于该表面，因为在这种情况下，保留开口，任何有害润滑剂等可能再次进入该开口。

根部前表面加工所至的深度相对于未加工的根部前表面可以在0.1-10 mm的范围内。此外，垫板或每个垫板可具有0.1-10 mm的厚度，而单个垫板的厚度可能由于堆叠若干个垫板的可能性而小于加工深度。

如上文已经提到的，当借助于固定装置附接在根部处时，即使没有给出形式配合，也可以固定垫板或堆叠的垫板。如所提到的，该固定装置可以是例如螺钉或粘合剂等。

在优选实施例中，使用了至少在背离根部前表面的一侧处设置有密封件的垫板。该密封件附接到在毂或轴承的表面。由于该密封件包围垫板的开口，所以它也包围孔，并且因此是另外防止任何有害润滑剂进入螺栓区域的密封区域。也可以在密封板的两侧设置相应的密封装置。在堆叠若干个垫板的情况下，至少最外面的垫板提供有密封件，同时也可以在其他垫板处提供密封件，以用于也在堆叠内提供相应的密封水平。

优选地，当使用环形或盘形形状的密封板时，密封件可以以O形环形式实现。这些密封环优选地布置成靠近相应垫板的外圆周。如果使用包围若干个孔的较大垫板，则也可以使用布置成靠近外圆周的O形环。在这种O形环的替代方案中，也可使用糊状的、优选地可固化的密封装置。第三种替代方案是附接到相应的板的密封带。为了附接相应的密封件，不管密封件是什么，可在密封板的表面中设置小沟槽，密封装置附接到该凹槽中。

垫板可以是各种材料，例如金属或合适的聚合物（塑料）。也可使用由复合材料制成的垫板，例如包括金属和聚合物层或金属和纤维材料等的组合等，同时也可以使用纯纤维材料板。

如上文已经提到的，去除工具被用于去除磨损的表面材料。优选地，使用如铣削工具的旋转工具。这种旋转工具允许容易地制备包围孔的相应提到的圆形沟槽或凹槽，或者，当铣削工具的工作半径足够大时，用于加工前表面的较大区域。

去除工具可优选地借助于在根部的内表面和外表面处接合的夹持机构而附接到根部。该接合机构可包括保持支架或夹持臂，它们牢固地附接或夹持抵靠根部的壁，以用于牢固地固定工具。在一替代方案中，工具也可以借助于插入到邻近于待加工的区域的孔中的一个或两个螺栓固定到根部。在该实施例中，相应的螺栓被旋拧到横向固定螺栓中，当安装时，叶片螺栓被旋拧到横向固定螺栓中。

在另一个实施例中，使用了一种去除工具，该去除工具包括要附接到板的工具框架和可更换的工具头。这允许简单地更换包括铣削部分的工具头，以用于从加工较小区域（如仅围绕一个孔的区域）的工具切换到用于加工较大区域的工具。

最后，优选使用带有加工除尘装置的工具，如抽吸装置或灰尘积聚到其中的一种贮器。

除了用于修复根部的方法之外，本发明还涉及一种用于风力涡轮机的转子叶片，其根部包括用于接收螺栓并从根部前表面延伸到叶片中的若干个孔。该转子叶片的特征在于，根部根据上述方法进行修复，其中至少一个垫板布置在根部前表面处。

附图说明

本发明的另外的细节和优点从下面的描述和相应的附图变得显而易见。附图是原理示意图并且示出了：

图1是转子叶片的局部透视图，其示出了根部和根部前表面，

图2在去除包围孔的表面材料之后的图1的布置结构和待附接在前表面处的垫板，

图3带有附接的垫板的图2的布置结构，

图4是沿图3中的线 IV-IV 的截面图，

图5在去除较大的表面材料区域之后的根据图1的布置结构和覆盖该较大区域的另一实施例的垫板，

图6是根据图2所示的布置结构的附接到用于去除材料的叶片根部的去除工具的原理图；

图7是根部的局部视图，其中围绕一个孔的材料被去除，

图8是其中去除工具的工具框架在去除表面材料之后固定到根部并且其中已经附接一个垫板的局部透视图；

图9在附接第二垫板之后的图8的布置结构，

图10是前表面的视图，其中三个垫板彼此接合并且包括密封装置，以及

图11是包括本发明的转子叶片的风力涡轮机。

具体实施方式

图1示出了用于风力涡轮机的转子叶片1的原理示意图，该转子叶片1包括根部2，该根部2通过布置在毂处的相应变桨轴承附接到毂。

根部2包括根部前表面3，在根部前表面3中设置有若干个孔4，相应的螺栓插入到孔4中，用于将转子叶片1通过相应的轴承固定到毂，这些螺栓旋拧到被固定到根部2并横向于相应的孔4延伸的固定螺栓5的相应螺纹孔中。

在所描绘的示例的中间示出的围绕孔4的区域6中，前表面3的相应表面材料被磨损，如类似于某种裂缝等的线所描绘的。该区域是有害的，因为通过相应的轴承密封件从轴承泄漏的来自变桨轴承的润滑剂或类似脂等可进入该区域6，并且因此可能进一步磨损该区域，从而还导致螺栓的磨损，螺栓可能生锈，并且在最坏的情况下最终断裂。为了修复该区域6，使用稍后将进一步详细公开的去除工具。

使用该工具，去除包围孔4的圆形沟槽或凹槽7，参见图2。凹槽7的直径以及因此去除工具（优选为铣削工具）的工作区优选地被调节至区域6的尺寸。

在去除磨损材料之后，在该实施例中也具有环形形状或盘形形状形式的垫板8被插入到凹槽7中。垫板8包括开口9，开口9具有至少与孔4相同的直径，但是也可具有略微更大的直径，因为可以以未加工的材料环可保持包围孔4的方式加工根部前表面3。

然而，在提供凹槽7之后，垫板8被插入到凹槽7中，其中开口9与孔4同心。由于对应的几何形状，垫板8以形式配合的方式插入凹槽7中。它可用固定装置（如螺钉或粘合剂等）固定在凹槽7中。

图4示出了叶片根部2沿图3中的线 IV-IV的截面图。它示出了垫板8以形式配合的方式插入凹槽中。凹槽7的深度可在0.1-10 mm之间，并且垫板8的高度优选相同，使得垫板8的表面10与未加工的根部前表面3齐平。

图4示出了延伸穿过垫板8的虚线11。该线应指示，在还需要多于两个具有相同几何形状的垫板的情况下，也可以将两个单独的垫板8堆叠在彼此之上。垫板8可具有相同的厚度或不同的厚度。可以提供具有不同厚度的整组垫板，从例如0.1 mm的非常低的厚度到10 mm的非常高的厚度。利用该组垫板，可以精确地调节垫板堆叠的总高度，以便使表面10和3齐平。堆叠的垫板还可彼此固定或者用一个公共的固定螺钉固定。

图5示出了具有根部2和根部前表面3的转子叶片1的实施例，其中设置了相应的孔4。在该实施例中，去除或铣削工具具有非常大的工作直径，该直径由虚线12指示。工作直径交叠。这允许产生延伸或包围若干个孔4的相对大的凹槽7，在所示实施例中，凹槽7覆盖三个孔4。

图5还示出了另一实施例的垫板8，其根据图4所示的凹槽7的几何形状形成。它根据根部2的曲率弯曲，并且具有对应于凹槽7的边缘几何形状的圆形边缘13。

类似于先前描述的实施例，该垫板8插入到凹槽7中，并通过螺纹连接或胶合等方式固定。它通过覆盖相应的凹槽7而覆盖整个区域，从而修复包围若干个孔4的被磨损的表面区域。

同样在该实施例中，可以堆叠若干个形状相同的垫板8，如已经参照图4提到的。

图6示出了去除工具14的原理示意图，这里是铣削工具，其附接到根部2并且用于制备根据图2的实施例的凹槽。去除工具4包括工具框架15，参见图8，工具框架15借助于螺栓16固定到根部2，螺栓16插入到邻近于被加工的孔4的孔4中。这些螺栓16被旋拧到相应的固定螺栓5中。

图8仅示出了工具框架15，而没有示出工具头17，这也在图6中示出。工具头17包括这里呈盒子形式的加工除尘装置18，例如如真空吸尘器的抽吸装置可附接到加工除尘装置18。这优选地是为了避免任何加工灰尘落入被加工的孔4中。

由于工具头17可从工具框架15去除，因此如果需要，可以更换工具头，从而使用提供根据图2的凹槽的工具头，或者将工具头17更换成具有更大工作直径的头，以用于制备根据图5的凹槽。

图7示出了根部前表面3的主视图，其示出了未加工的根部前表面3中的孔4以及具有包围孔4的经加工的凹槽7。在该实施例中，未加工的表面材料的保留的环19包围孔4。垫板8（其中一者在图8中示出）形式配合到该凹槽7中，并且因此具有对应于保留的材料环19的外直径的其开口9的直径。

在图7所示的情况下，去除工具14附接到根部2并加工另一个孔4。

这些加工阶段的结果显示在图8中，其中围绕孔4铣削凹槽7。为了制备保留的材料环19，可以使用套筒20，套筒20插入到孔4中并且在铣削凹槽7时通过覆盖相应的材料环而限定材料环19的外直径。

图9示出了根部前表面3，其中两个垫板8形式配合到相应的凹槽7中。如前面所提到的，相应垫板8的表面10与前表面3齐平或者非常略微地延伸超过该前表面。

修复完成后，可以重新安装转子叶片1。在将其通过相应的轴承附接到毂之后，未加工的根部前表面3和垫板表面10紧密地固定抵靠对应的毂或轴承表面。由于垫板表面10是新的并且完全未磨损，所以避免了如脂、水等的有害润滑剂进入固定孔4。

图10示出了垫板8的另一个实施例。图10示出了根部前表面3，其具有三个孔4和设置在根部前表面3中的三个凹槽7，从而留下围绕相应的孔4的保留的材料环19。如图所示，凹槽7略微交叠。为了形式配合相应的垫板8，有必要调节它们的几何形状。由于交叠，每个垫板8包括半月状凹槽20，相邻垫板8接合到半月状凹槽20中。

此外，每个垫板8包括此处呈O形环形式的密封件21，密封件21插入到靠近相应垫板8的外圆周设置的相应沟槽22中。该密封件21通过相应的轴承邻接毂的相应相邻表面，并将相应孔4的区域紧密密封到周围，从而避免有害物质的任何进入。

除了O形环之外，可以使用填充在相应沟槽22中的糊状的、优选可固化的密封装置或密封带等。

图10还示出了呈螺钉形式的相应固定装置23，其延伸穿过相应垫板8中的相应开口并旋拧在相应凹槽7的底部中，以用于固定垫板8。除了这种螺钉之外，也可使用粘合剂。

最后，图11示出了风力涡轮机24，其包括布置在塔架26处的机舱25。机舱25包括毂27，若干个本发明的转子叶片1在其在根据本发明的方法进行修复之后被附接到毂27。

尽管已经参照优选实施例详细描述了本发明，但是本发明不限于所公开的示例，技术人员能够在不脱离本发明的范围的情况下从这些示例得出其他变型。

Claims (18)

1.一种用于修复风力涡轮机（24）的转子叶片（1）的根部（2）的方法，所述根部（2）包括用于接收螺栓并从根部前表面（3）延伸到所述叶片（1）中的若干个孔（4），其特征在于，所述方法包括：

使用去除工具（14）去除包围所述孔（4）的前表面叶片材料的至少一部分，使得未加工的表面材料的材料环（19）保持围绕所述孔（4）；并且

将至少一个垫板（8）附接到包围所述孔（4）的经加工的前表面，其中，所述垫板（8）具有直径与所述材料环（19）的外直径相同或更大的开口（9）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述去除工具（14）加工包围仅一个孔（4）的区域，或者加工包围若干个孔（4）的区域。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用包围仅一个孔（4）的具有仅一个开口（9）的所述垫板（8），或者使用包围多于一个孔（4）的具有多于一个开口（9）的垫板（8）。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，使用具有仅一个开口（9）的垫板（8），所述垫板（8）具有环形形式、椭圆形形式或具有多边形形式，或者使用具有多于一个开口（9）的垫板（8），所述垫板（8）具有根据所述根部前表面（3）的半径的弯曲形式且具有多边形形式或具有圆形端部（13）。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，仅附接一层垫板（8），或者两个或更多个垫板（8）堆叠在彼此之上。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述一层垫板（8）或堆叠的垫板（8）以形式配合的方式插入到所述经加工的根部前表面处的凹槽（7）中。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述一层垫板（8）或堆叠的垫板（8）布置成与相邻的未加工的根部前表面（3）齐平。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，经加工的根部前表面（3）相对于未加工的根部前表面（3）被加工到0.1-10 mm的深度，并且在于，所使用的所述一层垫板（8）或堆叠的垫板（8）具有0.1-10 mm的厚度。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述一层垫板（8）或堆叠的垫板（8）借助于固定装置（23）固定到所述根部（2）。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用至少在背离所述根部前表面（3）的一侧处设置有密封件（21）的垫板（8）。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述密封件（21）是O形环（22）或糊状的可固化的密封装置或密封带。

12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用由金属、聚合物、复合材料或纤维材料制成的所述垫板（8）。

13.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述去除工具（14）为铣削工具。

14.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述去除工具（14）借助于在所述根部的内表面和外表面处接合的夹持机构附接到所述根部（2），或者所述去除工具（14）借助于插入到邻近于待加工的区域的孔（4）中的一个或两个螺栓（16）固定到所述根部。

15.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述去除工具（14）包括待附接到所述叶片（1）的工具框架（15）和可更换的工具头（17），并且/或者，所述去除工具（14）具有加工除尘装置（18）。

16.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，使用具有仅一个开口（9）的垫板（8），所述垫板（8）具有矩形形式，或者使用具有多于一个开口（9）的垫板（8），所述垫板（8）具有根据所述根部前表面（3）的半径的弯曲形式且具有矩形形式。

17.一种用于风力涡轮机的转子叶片，其具有根部（2），所述根部（2）包括用于接收螺栓并从根部前表面（3）延伸到所述叶片（1）中的若干个孔（4），其特征在于，所述根部（2）根据权利要求1至16中任一项所述的方法进行修复，其中至少一个垫板（8）布置在所述根部前表面（3）处。

18.一种风力涡轮机，其包括至少一个根据权利要求17所述的转子叶片（1）。

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