JP2006515043A - ローターブレード取付け方法および風力タービン用のローターブレード - Google Patents

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Abstract

本発明はローターハブにローターブレードを取り付けるための方法に関し、ローターハブは風力タービンのナセルに接続される。本方法は以下のステップ、すなわち所定の第１のポジションへのローターハブの回転、ローターブレード(２１)の設置、設置されたローターブレード(２１)を用いた所定の第２のポジションへのローターハブの回転、および第２のローターブレード(２２)の設置を具備し、これによってローターハブは、既に取り付けられた第１のローターブレード(２１)の重力の方向に回転させられる。クレーン(これはローターハブ自体またはナセルを設置するのに必要十分なものである)は、比較的高い所に位置するハブを備えた風力タービンにローターブレードを設置するのにも使用できる。本発明はまた、風力タービンに設置されるべきローターブレードに関し、このローターブレードは少なくとも一つの孔を有する。

Description

本発明は、風力発電設備のポッドに連結されたローターハブに対してローターブレードを取り付ける方法、および風力発電設備用のローターブレードに関する。
風力発電設備用のローターブレードは一般に公知である。風力発電設備の規模拡大および出力増大に伴って、ローターブレード寸法およびその固有重量もまた増大している。ゆえに部品を取り付けるには、固有重量が増大した荷をより高い所まで運ぶことができるクレーンが必要である。したがって必要なクレーンもまた大型のものとなる。
本発明の目的は、ローターブレードの取付けを容易にし、かつローターブレードの取扱いに関して改善をなすことである。
本発明の目的は、請求項１記載のローターブレード取付け方法によって、および請求項６記載のローターブレードによって達成される。
風力発電設備のポッドに接続されるローターハブに対するローターブレードの取付け方法は、所定の第１のポジションへとローターハブを回転させ、ローターブレードを取り付け、ローターブレードを使用してローターハブを所定の第２のポジションへと回転させることによって達成され、ここでローターハブは、既に取り付けられた第１のローターブレードの重力作用の方向に回転させられる。
ゆえに、ハブが比較的高い所にある風力発電設備にローターブレードを取り付ける場合でさえ、ローターハブ自体またはポッドを取り付けるのに十分なクレーンを使用できる。
本発明による方法の特に好ましい実施形態では、ポッドは、第２のローターブレードが取り付けられる前に１８０度回転させられる。この処置によって、クレーンの位置を変えることなく、第２のローターブレードの取付けが可能になる。なぜならポッドの回転は、ローターブレードの配備位置が、クレーンが設置される、風力発電設備の側方に再び存在することを意味するからである。
本方法のさらに好ましい発展に関して、ローターハブはさらなる所定のポジションへと第２のローターブレードを使用して回転させられ、ポッドは再び１８０度回転させられ、そして第３のローターブレードが取り付けられる。
第３のローターブレードを取り付ける方法もクレーンの位置を変更することなく実施可能であり、しかもローターブレードは、クレーン位置の変更に係る煩雑で費用のかかる作業を省くことによって時間を節約して取り付けることができる。
ハブの回転動作を特に簡単かつ効果的な方式で促進するため、クレーンはローターブレードと、特に好ましくはその貫通孔と連係でき、したがって、反対向きの力によって重力方向にローターブレードの回転動作を遅くすることができる。上記手法では、簡単な方式で回転を確実に制御しかつそれに影響を及ぼすことができる。
本発明はまた風力発電設備用のローターブレードに関する。
ローターブレードの取扱いに関して改善をなすため、ローターブレードはその所定の位置に少なくとも一つの貫通孔を有する。これは、特に、ローターブレードを介して連係できるハンドリング手段は、ストラップおよびラッシングケーブルを使用する公知のハンドリング方式よりも、一層迅速かつ安全に使用できるという利点をもたらす。
好ましい実施形態では、ローターブレードは、その長手方向軸線に対して実質的に直交するよう延在する貫通孔を有する。これによって、ローターブレードの貫通孔の向きに従って、上記ローターブレードは実質的に水平な姿勢であるいは実質的に垂直な姿勢で取り扱うことができる。
特に好ましい特徴に関し、上記貫通孔はローターブレードの負圧面とその正圧面との間に延在し、したがってフェザリング姿勢に似た実質的に水平な姿勢でローターブレードを取り扱うことを可能にする。この場合、ローターブレードは、それに作用する風にとって可能な限り最も小さな表面積をもたらし、したがって当然ながらまた可能な限り最小限しか、その影響を受けない。
本発明の特に好ましい実施形態では、ローターブレードは、その長手方向軸線上の少なくとも一つの所定位置において、二つの相互に交差する貫通孔を有し、この貫通孔は、ローターブレードの長手方向軸線に対して直交するよう延在しかつたとえば局所的要因に依存したローターブレードの融通の利く取扱いを可能にする。
さらに有利な実施形態は付随する請求項で言及されている。
以下、図面を参照して本発明についてさらに詳しく説明する。
図１の平面図はローターブレード２１の概略図である。ローターブレード２１はローターブレード根部２５とローターブレードチップ２６との間でその長手方向に二つの貫通孔３０,３２を有する。貫通孔３２はローターブレードチップ２６の領域に設けられ、一方、貫通孔３０はローターブレード根部付近の領域に配置されている。この点で、風力発電設備のローターハブに対するその取付け時にローターブレードの安全かつ確実なハンドリングが保証されるよう上記位置は設定される。孔３０,３２の位置は、ローターブレード２１の荷重受け構造に関する接続を考慮して設定される。
図２は、ただ一つの貫通孔３０を備えたローターブレード２１の代替実施形態を示す。この単一の貫通孔３０はローターブレードの重心に配置されるのが適切であり、これによってブレードはまた、ハンドリング手段を用いて安全に扱える。この場合も当然ながら、荷重受け構造に対する接続が考慮される。
二つ以上の貫通孔を備えたさらなる実施形態も可能である。
図３および図４は例として貫通孔の代替実施形態を示す。
図３は円筒形の貫通孔３０,３２を示し、これは適当なカバー部材によって閉塞可能である。
図４は貫通孔３０,３２を示し、これはやはり中央部分が円筒形である。だが、貫通孔３０,３２の端部(これはローターブレード２１の表面に隣接する)は拡張されている。この拡張によって、表面に同一平面をなすよう嵌め込まれたカバー部材により、一方ではゴミおよび水分が入り込むのを防止するため、そして他方ではローターブレードにおける流れが孔によって影響を受けるのを抑止するため、貫通孔３０,３２を覆うカバー部材の装備を改良できる。たとえばアンダーカット構造、ネジなどのようなそれ自体異なる公知の可能な手法が、そうしたカバー部材(図示せず)を固定するために考慮されるべきである。
図５は、風力発電設備のローターハブにローターブレードを取り付けるための本発明による方法の開始状況を示す。これは好ましくは、図１および図２に示すように、貫通孔を備えたローターブレードの使用を含む。これらの図および続く図５ないし図１３において、本発明を説明するのに必要な構成要素は非常に簡素化した形態で示されている。この点に関して、符号１０は風力発電設備のパイロンを示し、１２はポッドの向きを示し、１４はローター円を示し、１６,１７および１８はローターブレード接続部の方向を提供し、そして２１,２２および２３は取り付けられたローターブレードを示す。
ローターブレードを風力発電設備のポッドのローターハブへ取り付けるため、ハンドリング手段が貫通孔３０,３２に取り付けられる。これは、ローターハブを用いかつクレーンを用いてローターブレードを上方へとローターハブまで安全に搬送可能とするためである。貫通孔はローターブレードの負圧面と正圧面との間に延在するので、ローターブレードは水平姿勢で安全に取り扱うことができる。ローターブレードに上記貫通孔を設けたことにより、これらローターブレードの取付けに係る以下で説明する方法がかなり簡素化される。
図５では、視方向に関して、ローター円１４は風力発電設備のパイロン１０の背後に配置され、しかもローターブレード接続部１６,１７,１８は１２時、４時、８時の位置に配置されている。
第１の方法ステップでは、ローターハブは所定のポジションへと直ちに動かされる。この状況を図６に示す。この点に関し重要なことは、ローターブレード接続部１７が今は９時の位置にあることである。したがって、ローターブレード１６はその時、１時の位置にあり、しかもローターブレード接続部１８は５時の位置にある。
上記のようにして実現されたローターブレード接続部１７の向きによって、今や、ローターブレード２１を上記ローターブレード接続部に対して、水平向きで取り付けることが可能となる。この目的のためにローターブレードは適切な姿勢で捕らえられる。この捕捉作業は以下のさらなる説明のための前提とされ、これ以上は詳しく説明しない。
第１のローターブレード２１の取付け後の状況は図７に示す。そこではローターブレード２１は９時の位置にあり、一方、ローターブレード接続部１６および１８はそれぞれ１時および５時の位置にある。
次の方法ステップを図８に示す。そこではローターブレード２１は７時の位置まで降下させられる。この降下動作は重力作用によって実現できる。同時に、取付け位置へとローターブレード２１を持ち上げたクレーン(図示せず)は、回転動作に対して逆の関係で働くことができ、ゆえに制御された回転動作を強制する。
同図から、ローターブレード接続部１８は今や３時の位置にあり、そしてローターブレード接続部１６は１１時の位置にあることを認識である。
図９には、ローターハブの姿勢が不変のまま、ポッドが１８０度回転させられ、これによってローター円１４が、視方向に関して、パイロン１０の前方にあることが明確に示されている。ポッドの回転動作によって、ローターブレード２１は今や５時の位置にあり、ローターブレード接続部１６は１時の位置にあり、そしてローターブレード１８は９時の位置にある。したがって、今度は、クレーンによって水平姿勢で持ち上げられた、さらなるローターブレードを、クレーン位置を変更することなく、上記ローターブレード接続部１８に対して接続できる。
この時に生じる状況を図１０に示す。ここでは、ローターブレード接続部１６は依然として１時の位置にあり、第１のローターブレード２１は５時の位置にあり、一方、第２のローターブレード２２は今や９時の位置にある。
第３のローターブレードの取付け準備のために、その後、図１１に示すように、ローターブレード２１は５時の位置から７時の位置へとクレーンを用いて回動させられる。その結果、第２のローターブレード２２は１１時の位置へと動き、そしてローターブレード接続部１６は３時の位置へと進む。続いて、ポッドが再び１８０度回転させられる。
上記回転動作の帰結を図１２に示す。観察者の視点からは、ローター円１４はここでは再びパイロン１０の後方に配置されている。結果として、ローターハブ位置が変化しないので、第１のローターブレード２１は５時の位置にあり、第２のローターブレード２２は１時の位置にあり、そしてローターブレード接続部１６は９時の位置にある。上記方法で、第３のローターブレードを、クレーンの位置を変えることなく、上記ローターブレード接続部１６に対してもう一度取り付けることができる。この状況を図１３に示す。第１のローターブレード２１は５時の位置にあり、第２のローターブレード２２は１時の位置にあり、そして第３のローターブレード２３は９時の位置にある。本発明による方法はこのようにして終了し、そして三つのローターブレード全てが風力発電設備に取り付けられる。
本発明によるローターブレードの第１実施形態の側面図である。 本発明によるローターブレードの代替実施形態の側面図である。 貫通孔を有するローターブレード部分の概略断面図である。 貫通孔の代替実施形態を備えた本発明によるローターブレード部分の概略断面図である。 ローターブレードの取付けに係る本発明による方法における開始状況を示す図である。 本発明による方法の第１のステップを示す図である。 本発明による方法の第２のステップを示す図である。 本発明による方法の第３のステップを示す図である。 本発明による方法の第４のステップを示す図である。 本発明による方法の第５のステップを示す図である。 本発明による方法の第６のステップを示す図である。 本発明による方法の第７のステップを示す図である。 本発明による方法の第８のステップを示す図である。
符号の説明
１０ パイロン
１４ ローター円
１６,１７,１８ ローターブレード接続部
２１,２２,２３ ローターブレード
２５ ローターブレード根部
２６ ローターブレードチップ
３０,３２ 貫通孔

Claims (10)

  1. ローターブレードを風力発電設備のローターハブに対して取り付けるための方法であって、前記ローターハブはポッドに対して接続されるものであり、
    ａ)所定の第１のポジションへと前記ローターハブを回転させるステップと、
    ｂ)ローターブレード(２１)を取り付けるステップと、
    ｃ)前記第１のローターブレード(２１)を使用して前記ローターハブを所定の第２のポジションへと回転させるステップと、
    ｄ)第２のローターブレード(２２)を取り付けるステップと、を具備してなり、
    前記ローターハブは、前記第１のローターブレード(２１)の重力作用の方向に回転させられることを特徴とする方法。
  2. ａ)前記ポッドは、前記第２のローターブレード(２２)が取り付けられる前に１８０度回転させられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. ａ)前記ローターハブはさらなる所定のポジションへと前記第２のローターブレード(２２)を使用して回転させられ、
    ｂ)前記ポッドは再び１８０度回転させられ、
    ｃ)第３のローターブレード(２３)が取り付けられる、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. クレーンは、ローターブレード(２１,２２)と連係すると共に前記ハブの回転動作を助けることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の方法。
  5. 前記クレーンは前記ローターブレード(２１,２２)の貫通孔(３０,３２)と連係することを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 少なくとも一つの貫通孔(３０,３２)によって特徴付けられる風力発電設備用のローターブレード。
  7. 前記ローターブレードの長手方向軸線に対して実質的に直交するよう延在する貫通孔(３０,３２)によって特徴付けられる請求項６に記載のローターブレード。
  8. 前記ローターブレード(２１,２２,２３)の負圧面と正圧面との間に延在する貫通孔(３０,３２)によって特徴付けられる請求項６または請求項７に記載のローターブレード。
  9. 前記ローターの長手方向軸線に対して実質的に直交するよう延在する、二つの相互に交差する貫通孔(３０,３２)によって特徴付けられる請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載のローターブレード。
  10. 前記貫通孔(３０,３２)を塞ぐための取外し可能なカバー部材によって特徴付けられる請求項６ないし請求項９のいずれか１項に記載のローターブレード。
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