CN116648327A - 用于风力涡轮机叶片的通用支撑构件 - Google Patents
用于风力涡轮机叶片的通用支撑构件 Download PDFInfo
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Abstract
一种可自动调节的通用风力涡轮机叶片处理设备，包含支撑基座板的刚性框架和多个可调节的支撑构件。所述支撑构件彼此间隔开，并且包含竖直的立柱、能够可伸缩地延伸或缩回的可动的轴、以及联接至所述轴的可枢转的垫。所述多个支撑构件被自动地调节以将所述垫定位于预定的高度和/或角度，以适应各种叶片类型/尺寸。
Description
相关申请的交叉引用
本申请根据35USC 119要求于2020年11月25日提交的美国临时申请第63/118363号的优先权，所述申请的全部内容被通过引用并入本文中。
技术领域
所公开的主题涉及一种用于支撑风力涡轮机转子叶片的风力涡轮机转子叶片处理系统和设备。具体地，所公开的主题提供一种具有可调节的支撑件以接收任何叶片构造(尺寸、形状、重量)的通用托架(saddle)，并且在沿着叶片跨度的多个位置处定位于叶片下方，从而允许在暴露的叶片表面上进行表面处理(例如，打磨、上漆等)。
背景技术
已知在风力涡轮机叶片的制造工艺中使用各种方法和系统，其包含推车，所述推车用来例如在风力涡轮机叶片的部段从叶片模具移除之后以及在后成型操作(例如外部叶片表面打磨或涂覆操作)期间支撑风力涡轮机叶片的部段。
传统的叶片推车包括围绕叶片的主体配合的封闭的环结构。然而，随着叶片尺寸增加，这些推车通常难以安装至叶片。当推车沿着叶片运动(通常为手动方式)时，通常需要吊机来支撑叶片重量。另外，推车在后成型操作期间具有危险性，在所述后成型操作期间，人和装备受到大环的阻碍，并且被禁止容易地接近推车的位置处的叶片前缘和后缘。
此外，传统的叶片推车被构造成具有形成封闭环的封闭支架，风力涡轮机叶片被引入所述封闭环中。不仅将叶片插入这些推车中是困难且危险的，而且所述环包围叶片的上表面和下表面(以及前缘/后缘)，这禁止在这些位置处接近叶片以进行表面处理。
在WO2013092597、WO2012048719、US20140356113、EP2584191、JP2010216317中公开一些示例性的传统叶片处理系统，这些文献中的每一个都被通过引用整体并入本文中，所述叶片处理系统包含特定的叶片接触元件和所公开的相对运动范围。如根据相关技术显而易见的，传统方法通常需要复杂的装备，所述装备被专用于单一叶片类型/尺寸。
因此，本公开通过提供一种通用设备来解决传统设计的这些缺点，所述通用设备为可调节的以适应任何叶片类型/尺寸，使危险(对员工和叶片损坏)最小化，并且容许在叶片被安装于支撑件上时执行额外的精加工工艺。
发明内容
所公开的主题的目的和优点将在随后的描述中被阐述并且根据所述描述将为显而易见的，并且将通过所公开的主题的实践而被了解。所公开的主题的额外的优点将通过在说明书描述以及其权利要求以及附图中特别指出的方法和系统来实现和获得。
为了实现这些和其它优点，并且根据所公开的主题的目的，如具体实施和广泛描述的，所公开的主题包含一种风力涡轮机叶片处理设备，所述风力涡轮机叶片处理设备包括：框架，所述框架包含多个支柱和多个向下延伸的腿部；基座板，所述基座板具有大致矩形形状并且沿着相对两侧联接至所述框架；设置于所述基座板上的多个可调节的支撑构件；其中每个支撑构件具有立柱、可动的轴和可动的垫，所述立柱具有顶部表面和底部表面，所述底部表面联接至所述基座板，所述可动的轴具有第一端和第二端，其中所述第一端至少部分地设置于所述立柱内并且所述第二端设置于所述立柱的顶部表面上方，所述可运动的垫联接至所述轴的第二端。
在一些实施例中，所述轴可以相对于所述立柱延伸和缩回，和/或可以围绕竖直轴线旋转。在一些实施例中，所述垫利用销可枢转地附接至所述轴，以使得所述垫可以围绕所述销的轴线旋转。
在一些实施例中，所述可调节的支撑构件在每个支撑件之间以固定的距离间隔开，或者替代地，所述可调节的支撑构件在每个支撑件之间以可变的距离定位于所述基座板上。
在一些实施例中，所述立柱为矩形柱，所述轴为可伸缩地接收于所述立柱内的圆柱形杆，并且所述垫为垂直于所述轴定向的矩形结构。在一些实施例中，每个支撑构件为可独立调节的。所述支撑构件可以经由液压动力和/或气动动力调节。
根据本公开的另一个方面，提供一种可自动调节的风力涡轮机叶片处理设备，所述可自动调节的风力涡轮机叶片处理设备包括：框架，所述框架包含多个支柱和多个向下延伸的腿部；基座板，所述基座板具有大致矩形形状并且沿着相对两侧联接至所述框架；设置于所述基座板上的多个可调节的支撑构件；其中每个支撑构件具有立柱、可动的轴和可动的垫：所述立柱具有顶部表面和底部表面，所述底部表面联接至所述基座板，所述可动的轴具有至少部分地设置于所述立柱内的第一端和设置于所述立柱的顶部表面上方的第二端，所述可动的垫联接至所述轴的第二端；其中多个支撑构件被自动地调节以将所述垫定位于预定高度处。
在一些实施例中，多个支撑构件被自动地调节以将所述垫定位于预定的倾斜角上。在一些实施例中，第一垫的预定高度不同于相邻垫的预定高度。在一些实施例中，所述多个垫被相对于彼此定位成与风力涡轮机叶片表面的轮廓相符。
在一些实施例中，所述可调节的支撑构件在每个支撑件之间以固定的距离间隔开。在一些实施例中，所述立柱为矩形柱，所述轴为可伸缩地接收于所述立柱内的圆柱形杆，并且所述垫的底部表面为垂直于所述轴定向的矩形结构。
在一些实施例中，所述立柱具有的高度等于或大于所述轴的高度。在一些实施例中，所述框架具有矩形上表面，并且所述基座板定位于所述框架的上表面上方，其中在所述基座板和框架之间限定有间隙。
应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都是示例性的，并且旨在提供对所公开的要求保护的主题的进一步的解释说明。
包含于本说明书中并且构成其一部分的附图用于示例说明所公开的主题的方法和系统以及提供对所公开的主题的方法和系统的进一步理解。附图与描述一起用来解释说明所公开的主题的原理。
附图说明
参考附图提供对本文中所描述的主题的各个方面、特征以及实施例的详细描述，在下面简要描述所述附图。附图为示例说明性的，并且不一定是按比例绘制的，其中为了清楚起见，一些部件和特征被放大。附图示例说明本主题的各个方面和特征，并且可以整体或部分地示例说明本主题的一个或多个实施例或示例。
图1为根据所公开的主题的风力涡轮机叶片的示意图。
图2为图1中所示的叶片的末端的局部剖视图，其中描绘设置于所述叶片的上下半部或“蒙皮(skin)”之间的抗剪腹板。
图3为根据所公开的主题的用于风力涡轮机叶片的通用支撑件的示意图。
图4为图3的设备的放大视图。
图5为图3的设备的视图，其中省略了可调节的支撑构件以描绘支撑框架。
图6为单独的图3的设备中所示的可调节的支撑件的前视图。
图7为单独的图3的设备中所示的可调节的支撑件的立体图。
图8为图3的通用支撑件的示意图，其中部分叶片被放置于所述支撑件上。
图9为图3的通用支撑件的示意图，其中叶片被放置于支撑件上。
具体实施方式
所公开的主题的目的和优点将在随后的描述中被阐述并且根据所述描述将为显而易见的，并且将通过所公开的主题的实践而被了解。所公开的主题的额外的优点将通过在书面描述以及其权利要求以及附图中特别指出的方法和系统来实现和获得。
现在将详细参考所公开的主题的示例性实施例，其示例在附图中被示例说明。将结合系统的详细描述来描述所公开的主题的方法和相对应的步骤。
本文中所提出的设备提供一种通用结构，所述通用结构为可调节的以适应任何风力涡轮机叶片的类型和/或尺寸，使危险(对员工和叶片损坏)最小化，并且容许在叶片被安装于设备上时执行额外的精加工工艺。此外，所述设备可以沿着叶片的从根部至末端的跨度定位于任何位置处。因此，本公开提供一种叶片支撑设备，所述叶片支撑设备可以被自动操作(从而降低受伤/损坏的风险)；避免为每种叶片类型提供不同托架设计库存的负担；通过消除更换叶片专用工具/设备的需要而缩短产品生命周期；不需要叉车来支撑叶片。
出于解释说明和示例说明而非限制的目的，根据所公开的主题的系统的示例性实施例在图3-图9中示出，并且通常由附图标记1000表示。可以在本文中呈现的各种视图和附图中提供相似的附图标记(由前导数字区分)来表示功能上对应的但是不一定相同的结构。
如图1-图2中所示，风力涡轮机叶片10具有大致圆形的根部部段和翼型的末端。叶片通常在分开的模具中被形成为两个外壳半部，所述模具然后以蛤壳方式旋转闭合(例如围绕后缘旋转)，以使两个叶片半部的前缘和后缘接合，以用于粘合式结合。设置于叶片内的是为叶片提供结构刚性的抗剪腹板(多个抗剪腹板)20。考虑到叶片的尺寸和重量，通常需要至少两个单独的装置来处理和支撑叶片-亦即根部环托架和末端夹具。这些装置中的每一个具有不同的几何形状，并且具有用于接合叶片的有限的专用位置(例如，根部托架的曲率半径阻止该装置接合不同形状的末端)。
如图3中所示，本文中所公开的用于处理和支撑叶片的系统1000通常包含框架100、基座板200以及多个支撑构件300。
框架100
在图3和图5中所示的示例性实施例中，框架100具有矩形形状，其带有四个向下延伸的腿部。框架可以由多个单独的支柱或梁形成，所述支柱或梁由能够支撑叶片的重量的任何合适的刚性材料(例如钢)制成，这些支柱或梁连接(例如焊接)在一起以提供承重结构。腿部可以包含支脚，如图所示，所述支脚带有防滑垫以防止框架100的移位。在一些实施例中，腿部可以包含可移除的和/或可锁定的脚轮，以容许设备能够根据需要重新定位，而不需要提升所述设备。另外，腿部可以具有固定的长度(如图所示)，或者为可调节的(例如可伸缩的)以调节叶片的高度并且确保叶片底部与车间地板之间的足够的间隙。
在所示实施例中，框架100具有的宽度“W”等于或大于要放置于其上的叶片(多个叶片)的翼弦。因此，叶片可以定位于支撑件上，其中叶片的上表面以及在一些实施例中叶片的前缘和/或后缘不与支撑件接触。此外，框架可以在侧向侧处包含向上延伸的桁架102、104。这些桁架102、104可以接收联接至基座板200的支架110。桁架102、104从框架100的顶部竖直向上延伸，以在基座板200与下面的框架100之间产生间隙或空间。在一些实施例中，支架110和桁架102、104的组合包含销或轴承105，所述销或轴承容许支架(和附接的基座板200)围绕延伸穿过销105的纵向轴线相对于框架100旋转。例如，基座板200的倾斜度可以在叶片(其将被定位于所述基座板上)的纵向方向上调节，并且由此容许根据需要升高/降低根部和/或末端-而无需利用直接接合根部或末端的任何装备，也无需利用在叶片上方的任何装备(例如滑轮或缆索)。
框架100还包含附接结构120，例如提升套筒，以接收叉车或其它提升机构的叉齿(以容许叉车提升整个框架，所述框架具有或不具有放置于其上的叶片)。这些附接结构可以被构造成如图所示的具有线性壁的套筒或者非线性附接结构(例如圆形孔眼)。此外，第一组附接结构120a可以被定向成使得它们的开口面向前/后，或面向根部/末端)，而第二组附接结构120b可以被定向成使得其开口面向上/下(以容许滑轮/缆索穿过所述第二组附接结构插入以提升整个框架，所述框架具有或不具有放置于其上的叶片)。两种取向的存在是有利的，因为其容许从各种外部装备(叉车、桥式起重机等)吊起和操纵框架。
基座板200
在所示的示例性实施例中，基座板200为宽度小于框架100的矩形板。基座板200可以在每个侧向侧上的中点处附接至支架110，从而将基座板联接至框架100。类似于上述框架，基座板200可以由能够支撑叶片的重量的各种合适的刚性材料(例如钢)形成。
基座板200可以包含多个分离的单元(例如，具有向下延伸的侧壁的凹槽)，其中每个单元被构造成接收支撑构件300。每个单元可以定位于距相邻单元和/或支撑构件一固定的距离处。替代地，单元可以以一定的形式定位，例如在板200的第一侧处比在第二侧处更集中。例如，与前缘相比，更多数量的单元可以沿着基座板200的与叶片后缘位置重合的侧部聚集，或者与后缘相比，更多数量的单元可以沿着基座板200的与叶片前缘位置重合的侧部聚集。在支撑构件300永久地附接至基座板200的实施例中，支撑构件可以与基座板一体形成，或者固定地形成(例如焊接)至基座板。在支撑构件300可移除地附接至基座板200的实施例中(例如，经由舌/槽的机械联接或磁性地联接；或者支撑构件300中的磁体与磁性基座板200之间的磁性结合)。
另外地或替代地，在一些实施例中，基座板200可以包含一系列平行轨道(例如，从板200的顶部表面凹入)，其中支撑构件滑动地定位于所述平行轨道中并且可运动以根据需要重新构造支撑构件300的布置或集中度。这容许支撑构件例如从末端部分移动或滑动靠近叶片的根部部分，所述根部部分更重并且因此需要额外的支撑件300。同一支撑构件因此可以被重新构造以调节支撑构件300的位置，以适应不同的叶片、或者如果叶片被重新定位于支撑构件上的话甚至适应同一叶片(例如，叶片被移除/以不同的根部/末端取向重新放置)。
支撑构件300
根据本公开的一个方面，可以提供多个支撑构件300来接合叶片。如示例性实施例中所示，支撑构件可以为多个分离的向上延伸的构件，其包含立柱302、轴304、以及垫305，如图4以及图6-图7中所示。支撑构件300的高度可以为可调节的，例如轴304可以在立柱302内延伸/缩回。因此，在一些实施例中，立柱302在高度方面等于或大于轴304。另外地或替代地，轴304可以围绕它们的竖直/纵向轴线在立柱302内旋转360度。立柱302可以为各种形状，例如矩形、圆柱形等，并且所述立柱的尺寸被设置成在其中接收轴304，以及包含于其中的任何流体室(多个流体室)以实现轴304的致动/延伸，所述轴的运动可以被气动地或液压地致动。例如，动力(电动/液压/气动)线可以穿过基座板200布线至每个或所选择的支撑构件的立柱302，以提供致动力。轴304可以与相邻的轴协同操作、或者独立操作(其中每个轴延伸至不同的高度)。该操作可以在所有轴同时运动的情况下进行，或者相反地，在每次仅仅所选择的轴304运动的情况下进行。
垫305可以经由销或轴承306联接而可枢转地附接至轴304，以使得垫305可以关节式枢转180度，穿过相对于基座200的侧向侧的弧(从叶片的前缘至后缘)。换句话说，所述垫的倾斜度是可调节的；垫305可以从竖直定向且面向右的位置旋转通过水平面向上的位置至相对的竖直定向且面向左的位置。此外，垫可以适当地锁定于上述运动范围内的任何位置处。垫305可以在上表面上包含缓冲材料(例如，泡沫、橡胶)以在接合叶片时避免损坏。
此外，垫305和轴304可以用作减震器或阻尼机构，其在叶片被放置于支撑构件上时暂时地偏转。所述设备可以包含存储器，所述存储器记录轴304的预设高度，然后在由于叶片的冲击而产生初始偏转之后逐渐使轴304返回至该预设高度。此外，垫305可以为可移除的，以便根据需要被不同的几何形状/材料构造的垫替换，以适应各种叶片类型。此外，支撑构件300可以在叶片被放置于其上之后被各自独立地致动，以重新定位叶片(例如，定位至期望的高度或倾斜度)，以容许后成型加工(例如，打磨、上漆等)。
如图4中所示，支撑元件可以被彼此协同操作至它们各自的预定位移高度，以形成(不连续的)接收表面，所述接收表面与将要放置于其上的特定叶片的轮廓相符。垫305的间隔产生间隙，以使得叶片的底部具有暴露的表面区域，这容许在暴露的表面区域(多个暴露的表面区域)上对叶片蒙皮进行精加工处理(例如，打磨、上漆等)。
支撑构件300可以围绕基座板200均匀地间隔，或者以不同密度的形式分布。例如，更多数量的支撑构件300可以成集群定位于基座板200上，所述更多数量的支撑构件300对应于叶片的较重部分。另外地或替代地，支撑构件可以根据需要被重新构造或者围绕基座板运动，以适应不同的叶片设计。在一些实施例中，支撑构件可被从基座板200拆卸(例如，从基座板200内的单元弹出)。在一些实施例中，支撑构件300永久地联接至基座板200，但是被允许在基座板的轨道内运动或滑动，以便从一个单元滑动至另一个单元(类似于国际象棋盘上的车的移动)。这容许在期望接近叶片的底部(亦即，与设备接触的部分)的蒙皮表面的情况下(例如，打磨、涂抹等)重新定位或移开支撑构件300。
根据本公开的另一个方面，本文中所公开的通用支撑设备可以被编程为对应于各种叶片类型/尺寸的多个预设构造(存储于位于框架100内或外部的CPU中的存储器中)。可以操作每个支撑构件以独立地调节它们各自的取向。另外，支撑构件300可以操作以同时调节它们各自的取向。在一些实施例中，所有支撑构件300最初被定位于完全缩回位置中，然后叶片被放置于设备上，其中支撑构件300接着被致动以移位(亦即延伸)至它们的针对该特定叶片类型的预先指定的高度。替代地，可以使支撑构件300各自移位至它们的预定高度，然后将叶片放置于设备上。在一些实施例中，每个支撑元件的垫305接合叶片的表面；在一些实施例中，如图8中所示，并非所有的垫305都接合叶片的表面。因此，叶片可以在后缘处向上旋转或倾斜，以及在前缘处向下旋转或倾斜，如图所示(其中叶片的上表面以及前缘和后缘保持暴露并且不与任何装备接触)。叶片的这种重新定位容许对叶片进一步处理/加工，而不需要笨重的装备，也不存在伤害技术人员的风险。
在一些实施例中，根部处理设备(例如根部托架)2000可以与本文中所公开的设备1000合作使用，如图9中所示。这里，在将通用支撑设备1000定位于从根部至末端的任何期望的位置处的同时，根部被夹持于固定位置中。换句话说，因为通用支撑设备1000仅从底部表面接合叶片(例如，不包括围绕前缘或后缘延伸以接合叶片上表面的环或夹具)，并且在支撑构件300总体上可以实现的轮廓上具有几乎无限的灵活性，所以设备1000可以定位于任何叶片位置处，而不管该位置处的叶片轮廓如何。
虽然在本文中根据某些优选实施例描述了所公开的主题，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离所公开的主题的范围的情况下，可以对所公开的主题进行各种修改和改进。此外，尽管所公开的主题的一个实施例的各个特征可能在本文中被讨论或在所述一个实施例的附图中被示出，而在其它实施例中没有被示出，但是显而易见的，一个实施例的各个特征可以与另一个实施例的一个或多个特征或多个实施例的特征相结合。
除了下面要求保护的特定实施例之外，所公开的主题还涉及具有下面要求保护的从属特征和上面公开的那些特征的任何其它可能的组合的其它实施例。同样地，从属权利要求中呈现的以及上面公开的特定特征可以在所公开的主题的范围内以其它方式彼此组合，以使得所公开的主题应当被认为也特别涉及具有任何其它可能的组合的其它实施例。因此，出于示例说明和描述的目的，已经呈现了对所公开的主题的特定实施例的前述描述。前述描述不旨在为穷尽的或将所公开的主题限于所公开的那些实施例。
对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不脱离所公开的主题的精神或范围的情况下，可以对所公开的主题的方法和系统进行各种修改和变型。因此，所公开的主题旨在包含在所附权利要求以及其等同物的范围内的修改和变型。
Claims (20)
1.一种风力涡轮机叶片处理设备，包括：
框架，所述框架包含多个支柱和多个向下延伸的腿部；
基座板，所述基座板具有大致矩形形状并且沿着相对两侧联接至所述框架；
设置于所述基座板上的多个可调节的支撑构件；
每个支撑构件具有：
立柱，所述立柱具有顶部表面和底部表面，其中所述底部表面联接至所述基座板，
可动的轴，所述轴具有第一端和第二端，其中所述第一端至少部分地设置于所述立柱内并且所述第二端设置于所述立柱的顶部表面上方，以及
可动的垫，所述垫联接至所述轴的所述第二端。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述轴能够相对于所述立柱延伸和缩回。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述轴能够围绕竖直轴线旋转。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述垫利用销可枢转地附接至所述轴。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述垫能够围绕所述销的轴线旋转。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述可调节的支撑构件在每个支撑构件之间以固定的距离间隔开。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述可调节的支撑构件在每个支撑构件之间以可变的距离定位于所述基座板上。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述立柱为矩形柱，所述轴为可伸缩地接收于所述立柱内的圆柱形杆，并且所述垫为垂直于所述轴定向的矩形结构。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，每个支撑构件为可独立调节的。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，每个支撑构件能够经由气动动力调节。
11.一种可自动调节的风力涡轮机叶片处理设备，包括：
框架，所述框架包含多个支柱和多个向下延伸的腿部；
基座板，所述基座板具有大致矩形形状并且沿着相对两侧联接至所述框架；
设置于所述基座板上的多个可调节的支撑构件；
每个支撑构件具有：
立柱，所述立柱具有顶部表面和底部表面，其中所述底部表面联接至所述基座板，
可动的轴，所述轴具有第一端和第二端，其中所述第一端至少部分地设置于所述立柱内并且所述第二端设置于所述立柱的顶部表面上方，以及
可动的垫，所述垫联接至所述轴的第二端；
其中多个支撑构件被自动地调节以将所述垫定位于预定高度处。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，多个支撑构件被自动地调节以将所述垫定位于预定的倾斜角上。
13.根据权利要求11所述的设备，其中，第一垫的预定高度不同于相邻垫的预定高度。
14.根据权利要求11所述的设备，其中，所述多个垫被相对于彼此定位成与风力涡轮机叶片表面的轮廓相符。
15.根据权利要求11所述的设备，其中，所述可调节的支撑构件在每个支撑构件之间以固定的距离间隔开。
16.根据权利要求11所述的设备，其中，所述立柱为矩形柱，所述轴为可伸缩地接收于所述立柱内的圆柱形杆，并且所述垫的底部表面为垂直于所述轴定向的矩形结构。
17.根据权利要求11所述的设备，其中，每个支撑构件为可独立调节的。
18.根据权利要求11所述的设备，其中，每个支撑构件能够经由气动动力调节。
19.根据权利要求11所述的设备，其中，所述立柱具有的高度等于或大于所述轴的高度。
20.根据权利要求11所述的设备，其中，所述框架具有矩形的上表面，并且基座板定位于所述框架的上表面上方，其中在所述基座板和所述框架的上表面之间限定有间隙。
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