用于放置风力涡轮机的转子叶片的设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于放置风力涡轮机的转子叶片的设备。本发明还涉及用于放置结构的部件的方法。本发明还涉及使用该设备同时放置风力涡轮机的转子叶片的方法。
【背景技术】
[0002]虽然本发明将主要在组装高层结构(诸如海上的风力涡轮机)的背景下进行阐述，但是根据本发明的设备和方法明显地可以在陆地上(陆上)和海上(近海)两处使用。
[0003]在海上架起、维护或维修的高层结构的数量正在增长。典型的示例为包括吊舱(或机舱)的风力涡轮机，其吊舱(或机舱)放置于桅杆上并形成诸如发电机的机电设备的壳体。机舱设置有毂，在该毂上布置有多个转子叶片。转子叶片将风的动能转变为机舱的轴的旋转运动，发电机将机舱的轴的旋转运动转变为电能。
[0004]在放置这种大型结构的尤其是转子叶片的部件的过程中，根据现有技术，转子叶片由放置在表面上的起重机操纵，并放置在支撑结构上已经可用的机舱上。在风力涡轮机的情况下，支撑结构例如可以包括放置在适当基座上的桅杆。
[0005]大型细长部件、尤其是风力涡轮机叶片的提升和放置受到风力载荷的阻碍。附接到起重机的风力涡轮机叶片此时可能遭受相对于支撑结构或相对于已经安装的部件的巨大的以及不期望的运动。这使得组装在强劲风力载荷的情况下变得非常困难或甚至不可能。风力涡轮机叶片不得不借助于螺栓连接件附接到机舱毂，这需要风力涡轮机叶片相对于已经安装在桅杆上的机舱的精确定位。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种设备，通过该设备，风力涡轮机的转子叶片可以以相比于现有技术已知的方式比较不易受到风力影响的方式放置和安装。
[0007]此目的通过具有根据权利要求1的技术特征的设备实现。根据本发明的设备包括吊装装置，吊装装置放置在表面上，且其绕基本上竖直的旋转轴线可旋转的吊臂设置有至少一个吊装缆绳，其中吊装缆绳包括附接装置，诸如吊钩，待放置的转子叶片能够经由安装在附接装置上的伸长吊装轭附接至附接装置，吊装轭沿转子叶片的纵向方向延伸，其中吊臂和基本上竖直的旋转轴线限定提升平面，其中吊臂进一步包括导引设备，导引设备构造为限制吊装轭在横交于提升平面运行的方向上的运动，且导引设备借助于沿吊臂的纵向轴线可移位的移位设备连接至吊臂。附接至吊装轭的转子叶片将大致沿伸长吊装轭的纵向放置延伸。
[0008]提升从吊装缆绳悬吊的部件容易受到风力影响。通过使用导引设备限制吊装轭的运动，至少在零件的提升和下降期间，在那一时刻部件被联接用于组装目的。从而可能限制部件的不期望的运动且能够以更有效率和更安全的方式组装大型结构。通过进一步将吊装轭从沿吊装轭的纵向方向(因此也沿转子叶片的纵向方向)彼此呈一定距离地接合的两个吊装缆绳悬吊，可以使用吊装轭的移位装置实现转子叶片沿此转子叶片的纵向方向的移位，这不会发生与转子叶片的纵向方向基本上呈直角的转子叶片叶根中的螺栓的不期望的移位，也不会发生作用在导引设备上的不期望的力。转子叶片的重心的水平移位仅引起吊装缆绳中的不同的拉伸载荷。
[0009]在本发明的一个实施例中，提供一种设备，其中吊臂设置有至少两个吊装缆绳，其中每个吊装缆绳包括附接装置。至少两个附接装置优选地沿吊装轭的纵向方向彼此呈一定距离地连接至吊装轭。
[0010]在本发明的又一个优选实施例中，提供一种设备，其中导引设备构造为还限制吊装轭在提升平面中的运动。从而风力可以完全不会引起吊装轭的基本上的移位。
[0011]所发明的设备的进一步的优点是其允许在高度不利的条件下发生作业，然而已知的设备仅能够在确定风速下展开作业。结构的组装时间因此可以显著减少。导引设备可以容易地沿吊臂的纵向轴线移位，例如远离附接装置，从而吊装装置可以如现有技术已知的吊装装置操作。通过释放附接装置，可以继续通过吊装装置从表面的甲板容易地获取待被提取的部件。
[0012]在该设备应用于在海上组装由多个部件构造的结构(特别是风力涡轮机)的情况下，表面优选地包括船，更优选地包括自升式平台。对于在陆地上组装结构而言，表面可以可选地由地面形成或例如由为吊装装置而设置的支承结构形成。
[0013]在本发明的一个实施例中，提供一种设备，其中吊装缆绳连接至吊臂。这种实施例避免使用单独的吊装装置，用于连接至吊装轭的吊装缆绳。
[0014]这里进一步有利的是，该设备的一个实施例具有以下特征，S卩，该设备和/或吊装轭包括用于使吊装轭和/或吊装轭的多个部分分别移位和/或旋转的装置。此实施例具有以下优点:一旦转子叶片已由吊装装置运送至期望的安装位置附近，吊装装置可以绕旋转轴线以精确的方式移位和旋转，以将部件准确地运送至安装位置。此特征为将风力涡轮机叶片安装在风力涡轮机机舱的毂上提供了选择，甚至当安装在毂上的叶片与水平成除了零之外的其它角度时。吊装轭的精确的移位能够使叶片在没有吊装装置的附加运动的情况下安装。
[0015]进一步改进的实施例提供一种设备，其中吊装轭包括用于使吊装轭和/或吊装轭的多个部分沿悬吊至吊装轭的叶片转子的纵向方向分别移位的装置。以此方式，转子叶片可以沿其纵向方向以准确的方式移位。这种吊装轭相对简单且已足够，因为沿纵向方向彼此呈一定距离地接合的至少两个吊装缆绳弥补了重心的移位，没有发生转子叶片的附接部分的不期望的移位，且没有使导引设备受到不期望的载荷。
[0016]该设备的一个实施例具有以下特征:其包括用于使吊装轭和/或吊装轭的多个部分绕位于提升平面中的水平和/或竖直轴线分别旋转的装置。优选的实施例具有以下特征:该设备包括用于使吊装轭和/或吊装轭的多个部分单独地绕位于提升平面中的水平或竖直轴线分别旋转的旋转装置。这种实施例使得可将吊装轭平行于存放在别处或表面的支撑面上的转子叶片放置，使得可以容易地将转子叶片提起。一旦转子叶片已被提升离开支撑面，如果期望，吊装轭可以旋转，使得转子叶片的纵向方向与两个连接装置的连接线平行。绕与转子叶片的纵向方向成直角的水平轴线旋转是期望的，一方面为了校正转子叶片的角度偏差，另一方面实现30度的安装角度。
[0017]本发明的一个特别有利的实施例提供一种设备，该设备的吊装轭包括能够定向的转子叶片吊具。转子叶片吊具是伸长结构，其具有纵向方向、横向方向和竖直方向，竖直方向在本实施例中对应于提升方向。吊具设置有用于例如借助于马达驱动的小齿轮使该吊具绕纵向轴线旋转且使其绕竖直轴线枢转的装置。另外，吊具沿纵向方向的长度优选地能够可伸缩地调节。由此其可以被调节为伸长部件(诸如例如风力涡轮机叶片)的接合部分的长度。对于吊具而言还有利的是其设置有能够使转子叶片沿纵向方向滑动的机构。从而可以使得重心可调节，且转子叶片的紧固螺栓可以在组装期间经由平移推动到毂中的对应的孔中，而无需吊装装置另外的移位。吊具进一步设置有接合装置，例如夹钳臂、吊索、夹紧机构等形式，以使得能够固定待放置的转子叶片。
[0018]根据本发明的设备特别适于操纵风力涡轮机的转子叶片，其中转子叶片放置在基本上水平的位置或相对于水平基本上倾斜30度的位置。所发明的设备能够在风速高达12m/s或更高时组装海上风力涡轮机的转子叶片，而通过已知的设备个别的转子叶片仅能够在风速高达8m/s时组装。
[0019]在本发明的一个实施例中，吊装轭包括导引箱，其优选地在至少两个吊装缆绳之间，且几乎没有间隙地装配在导引设备的导引结构中。在一个实施例中，导引箱具有两个轮，在施加有限的力时导引设备停驻在两个轮上。为此目的，提供具有恒定张紧操作模式的导引设备的吊装绞盘。由此导引设备被动地跟随具有吊装装置的吊装轭提升和释放。
[0020]如果期望，导引设备可以包括用于吊装轭的导引箱的夹紧设备，从而基本上防止了吊装轭相对于导引设备的运动。这进一步降低了在转子叶片的提升期间对风力的易感度。
[0021]通过使用具有抓取构造的导引设备来代替夹紧设备，吊装轭的运动沿至少两个方向被临时地限制且基本上不受风力载荷影响。通过绕竖直轴线旋转吊装装置、在提升平面中上下旋转吊装装置的吊臂和/或通过吊装缆绳上下移动吊装轭可以使部件相对于支撑结构定位。当部件已被带到该部件待联接的部分附近时，根据本发明的吊装轭的导引箱优选地临时地接收在抓取构造中或由抓取构造提取。但是由于抓取构造构造为使吊装轭在吊臂附近的位置和进一步远离吊臂的位置之间(和/或反之亦然)平行于提升平面移位，可实现部件的基本上不受风力影响的良好的定位。
[0022]导引设备可以包括互相连接的梁的框架，该框架的至少两个梁沿附接装置之间的中心方向从吊臂延伸且至少部分地包围吊装轭的导引箱。例如，该至少两个梁可以沿吊臂的横向方向连接至基础梁。这两个梁在附接装置的任一侧上运行，且因此限制附接装置在横交于梁的方向上的运动。因此，附接装置在其它方向上的运动，例如在提升方向上的运动，基本上不受阻碍。
[0023]一般来说，该至少两个梁基本上垂直于吊臂的纵向轴线地延伸，因为以此方式它们从吊臂覆盖最大距离。虽然此距离原则上不受限制，但是该至少两个梁从吊臂延伸超过例如最大为吊臂宽度两倍的垂直距离。可以理解，吊臂宽度意为吊臂的垂直于吊臂的纵向轴线且垂直于梁的方向的横向尺寸。
[0024]夹紧设备可以由至少一个夹紧梁形成，其附接至至少一个梁且可移位到吊装轭的导引箱，直到发生夹紧。此实施例提供了一种用于附接装置的可操作地可靠的夹紧设备。