专利名称：叶片安装的制作方法
技术领域：
本发明涉及风力设备构建领域，并且更具体地涉及用于将转子叶片在现场安装到风力设施的转子毂上的布置及方法。本发明的各种方面还涉及实施该方法的风力设施。
背景技术：
用于将转子叶片安装到转子毂上的最常见方式为在地面上执行安装，S卩，所有转子叶片都配合到转子毂的法兰上，该转子毂抵靠在地面上。当所有转子叶片都配合好且就位时，具有安装的转子叶片的转子毂提升到塔架的顶部上。具有安装到毂上的若干转子叶片的转子毂的提升是困难且危险的操作，因为转子毂和转子叶片在一起的总重量较高。提升取决于天气，且通常仅可在没有风的平静日执行。为将要架设的风力设备选择的地理位置优选为多风位置，且因此可以理解安装一般将会很昂贵。当时在现场安装一个叶片也是已知的。将转子叶片在现场安装到风力设备的转子毂上伴随着至少两个待处理的问题，即，将转子叶片从地面提升至转子毂，以及在第一转子叶片安装到转子毂上之后，解决相当大的不平衡，该不平衡由于叶片的一侧加载而引起。已知的是使用移动式起重机来用于在现场安装，由此转子叶片由起重机提升且在现场固定到转子毂上。起重机在风力设施地基处提起转子叶片，且将其带至风力设施的毂的转子叶片连接部，以便转子叶片可连接到毂上。移动式起重机的缺点在于，当转子叶片将安装到风力设施的毂上时，它们必须一直在现场。起重机必须足够大，以便设法将转子叶片一直向上提升至毂的转子叶片连接部。此外，风力设备周围的地面可能不是光滑和平坦的，而是山区或丘陵，从而导致难以将巨大的移动式起重机输送至现场。使用起重机来安装转子叶片伴随着巨大的花费-租用或拥有起重机的花费，以及运输起重机的花费。在将第一转子叶片升高和安装到转子毂上之后，引入了由叶片的一侧加载造成的相当大的不平衡。在该过程的下一步骤中，当转子毂进一步旋转至用于下一叶片的安装位置时，不平衡就导致转子毂将克服相当大的转矩。文献US2006/0228220描述了一种在不使用起重机的情况下安装风力设施转子叶片的方法。转子叶片由线缆和绞车提升。文献US2004/0253109描述了一种在转子叶片安装期间，通过使用安装到转子毂法兰上的配重来避免转子毂无意中的旋转运动的方式。对于三叶片的风力设备而言，转子毂在地面上配备了三个配重。然后，转子毂通过起重机输送至安装位置，以便转子叶片可在现场安装来替换配重。根据该美国文献的、对于在转子叶片安装期间转子毂无意中的旋转运动这一问题的解决方案导致要处理较重的配重，配重在安装过程期间必须移除。这是笨重、非稳固和耗时的解决方案。
发明内容
本发明的一个目的在于克服上述现有技术的缺陷和缺点。根据本发明的各种方面的解决方案提供了叶片安装操作的快速、安全和可靠的方法。这可通过用于将转子叶片在现场安装到风力设备转子毂上的布置来获得。在该布置中，转子毂/轴优选通过制动盘由用于旋转的器件引起旋转，且由于制动盘(或可能是另一装置)以如下方式来与转子毂相连(而旋转)在制动盘其围绕其轴线旋转某一角度时， 其将引起转子毂围绕该转子毂的轴线旋转相同角度。由于该旋转，毂进入所期望的位置。 用于旋转的器件然后处于端部位置，且固定器件例如通过锁定的方式来固定该装置免于旋转。制动盘通过锁定装置保持在所期望的位置，且从而防止转子毂进一步旋转。在以下实例中，风力设施具有三个转子叶片，但相同的过程和布置当然也可用于具有两个或四个或更多叶片的风力设施。根据本发明的另一方面，固定器件布置成用以提供制动盘旋转的进一步调整。由于根据本发明的某些方面的布置，可以以安全且可靠的方式来进行将第二转子叶片和接下来的转子叶片安装到转子毂上。安装操作还可以以快速且成本效益合算的方式进行。本发明的各种实施例所需的设备的投资成本较低。
将参照所附的图来更为详细地描述本发明的各种方面和实施例，在附图中图1示出了包括塔架和待配合到转子毂上的第一转子叶片的风力设备的总览图，图2示出了制动盘、锁定装置和用于旋转的器件的侧视图，图3示出了连接到制动盘上的转子毂的侧视图，图如至图4d示出了具有彼此不同的位置的制动盘和锁定装置以及用于旋转的器件的前视图，以及图5示出了锁定装置和用于旋转的器件处于其静止位置的情况下的制动盘的前视图。
具体实施例方式图1为风力设备的总览图。转子叶片51提升至塔架50上部处的转子毂40，以便利用其转子叶片连接部52配合到转子毂40的法兰41上，转子毂40通过毂法兰(在图2 中示出)连接到主轴上。图2为风力设备的机器壳体内部的侧视图。制动盘1居中地安装到风力涡轮机的主轴S上，且具有一般在1. 5米至3米的范围内的较大直径。制动盘1延伸而使其周边的一部分进入许多制动单元5的间隙中。制动盘1设有连接器件2，该连接器件2由在离制动盘1的轴线某一距离处在该制动盘1上均勻分布的许多通孔构成。通孔数目和通孔之间的角度可取决于不同需求而变化。锁定装置20沿制动盘1的径向方向定位。锁定装置20在一端处绕固定位置21枢转地布置。在锁定装置20的另一端处存在具有同轴的通孔220的两个平行的板221，222，这些板221，222在沿径向向内枢转时，布置成定位在制动盘1的相应侧上。在制动盘1的相对侧上，沿径向方向布置有制动盘1的用于旋转的器件30，该器件 30利用其一端也绕固定位置31枢转地布置。在另一端处存在紧固器件32。示出了毂法兰4。图3为连接到毂法兰4上的转子毂40的侧部透视图。其还示出了制动盘1的用于旋转的器件30。转子毂40的叶片法兰41对应于转子叶片的法兰52。毂40布置成具有三个叶片法兰41且用于三个叶片51。图如示出了制动盘1的前视图。锁定装置20的锁定连接部22经由销钉23连接到制动盘1的一个通孔2上，从而锁定制动盘1的位置且防止制动盘1围绕其轴线3旋转。 这里表现为液压单元34，35的用于旋转的器件未连接到制动盘1上。示出了紧固器件32 包括爪状部件，其具有两个平行的板，布置成具有对应于制动盘1的两个相邻通孔2的一对同轴的通孔330。在图如中，紧固器件32的通孔330几乎与制动盘1的一对孔2共线。在优选实施例中，制动盘的用于旋转的器件30为液压单元34，35。用于旋转的器件30的紧固器件32围绕活塞35顶端处的销钉331枢转地定位，从而提供了进入精确位置来连接到制动盘1上的良好灵活性。在图如中，用于旋转的器件30处于扩张位置。图4b示出了与图如相同的视图，但处于紧固器件32连接到制动盘1上的阶段。 这种连接通常由延伸穿过紧固器件32的通孔330和制动盘1的通孔2的螺钉器件或销钉 33产生。枢转装置38 (例如，液压单元)用于将单元30和紧固器件32移动至用于对准孔 330，2的精确位置。在图如中，锁定装置20与制动盘1脱离，即，通过移除销钉23。示出了锁定装置 22(图如中显示)的通孔220。此外，用于旋转的器件30已移动至收缩位置。紧固器件32 连接到制动盘1上。在图4d中，用于旋转的器件30提供为液压单元34，35，其中液压活塞杆35的内凹部分套筒36连接到液压缸34的凸出部分套环37上。套筒36在其内表面上设有螺纹，且这些螺纹对应于套环37包围表面上的螺纹。因此，套筒36可旋拧到套环37上。这便于套筒36与套环37之间的刚性连接，提供了液压单元34，35的锁定，从而固定液压活塞杆35 而免于突然和不期望的扩张。此外，锁定装置20的锁定连接部22的通孔220处于经由通孔220和2而再连接制动盘1的连接装置2的位置。图5示出了锁定装置20和用于旋转的器件30的静止位置。锁定装置20由枢转装置39 (例如，液压单元)沿径向方向远离制动盘1移动，从而提供锁定装置20与制动盘 1之间的自由空间。其它枢转装置38用于将用于旋转的器件30移动至其静止位置。制动盘1与处于其静止位置的用于旋转的器件30之间存在距离(自由空间)。另外，紧固器件 32已经围绕销钉33向外旋转至静止位置，即，远离制动盘1移动。锁定装置20和用于旋转的器件30的这些静止位置例如在所有转子叶片都安装到转子毂上且风力设备操作时使用。在优选实施例中，第一转子叶片51从地面向上提升到塔架顶部部分，且配合到转子毂的环形法兰41上。从前部侧视图中看，转子叶片51然后在安装期间保持在竖直或几乎竖直的位置。在提升转子叶片之前，当转子叶片在地面上处于其水平位置时，转子叶片的端部 52 (将要配合到转子毂上的端部)连接到两个绞车缆索56，57上。这些绞车缆索56，57向上延伸至在塔架顶部上定位在毂41附近的导轮或滑轮。绞车缆索越过滑轮，改变方向且朝向地面上的提升绞车延伸。提升绞车可为电动地、液压地、气动地驱动的或由内燃机驱动的。当转子叶片51通过绞车系统升起至大致竖直位置时，转子叶片的末梢(与将配合到转子毂的法兰41上的端部相对的端部)连接到安全装置53上，安全装置53布置成固定转子叶片，且即使风很强也保持转子叶片的精确位置。该安全装置在两条线缆M，55上运行，这些线缆从风力设备机舱的毂区至风力设备的地基大致平行于彼此和塔架而伸展。安全装置设有容许该安全装置沿着直到转子毂的路径引导的器件。该器件布置在与连接到转子叶片的端部相对的端部上。容许引导安全装置的器件的实例可为轮。轮的目的在于在转子叶片提升时，使它们沿塔架外表面连续行进。如果在进行提升操作时有风，则安全装置确保转子叶片不会由风推动或转动和与塔架碰撞，与塔架碰撞可导致转子叶片和塔架上的破坏。安全装置还可在突出的臂部上设有额外的轮，其将减小设备接触和破坏塔架的风险。当第一转子叶片51已经配合到转子毂40上时，转子毂40必须旋转120度，以便使转子毂的下一法兰41进入用于安装第二转子叶片的位置上。在一些设施中，使具有配合到转子毂40上的第一转子叶片51的转子毂40旋转和安装第二转子叶片的过程可通过将停机制动器5应用至制动盘1来开始。在优选实施例中，制动盘1的用于旋转的器件30为液压单元34，35。液压单元34，35扩张至其最大行程位置或接近其最大行程位置，且液压单元34，35的紧固器件32连接到制动盘1上。连接通常由螺钉器件或销钉产生，螺钉器件或销钉延伸穿过紧固器件32的通孔330和制动盘1的通孔4。紧固器件32现在处于其上方位置。液压单元34，35开始使其自身收缩，从而使制动盘沿顺时针方向旋转。紧固器件32移动至其下方位置。当液压缸已经收缩至某一收缩位置时，制动盘1 旋转了大约30度，导致转子毂40围绕转子毂轴线旋转相同的角度。因此，在适当数量的" 回合"之后，转子毂40旋转了 120度，且用于配合第二转子叶片51的转子毂40的下一法兰41就位。在再取用(retake)用于旋转的器件30期间以及还有在安装转子叶片期间，为了避免转子毂40无意中的旋转运动，该转子毂必须保持就位。这通过刚性锁定装置20来完成。锁定装置20在其一端围绕固定位置21可旋转地布置，且在其另一端设有包括通孔220 的锁定连接部22。锁定连接部22的通孔220布置成配合到制动盘1的连接装置2的通孔中。使螺钉器件或销钉23进入开孔中。制动盘1的位置现在刚性地且安全地锁定，从而锁定转子毂的位置。刚性锁定装置20载有出现的转矩，且在其使液压单元34，35与制动盘1 脱离且将液压单元34，35再连接到制动盘1上的另一位置所花的时间期间将制动盘1保持在固定位置。为了能够将锁定装置20的锁定连接部22连接到制动盘1的连接装置2 (例如，通孔)上，枢转装置38将锁定装置20的位置操纵和调整至用于连接的精确位置。在另一实施例中，当液压单元34，35处于某一收缩位置(通常接近完全收缩)时， 就防止例如液压单元34，35的用于旋转的器件30的意外和非期望的扩张。这通过固定器件完成，固定器件包括内凹部分36和凸出部分37。在该实施例中，内凹部分为套筒36，而凸出部分37为套环。套筒36在其内表面上设有若干螺纹，且这些螺纹对应于套环37的包围表面上的螺纹。套筒36旋拧在套环37上几圈，从而固定液压单元34，35免于扩张。在许多设施中，通过固定器件将液压单元34，35从扩张固定在其收缩位置可为重要的安全操作。固定器件的另一特征在于，其以如下方式提供制动盘1的旋转的进一步调整为了使连接装置2，即通孔2，处于连接到锁定连接部22 (即通孔220)的精确位置，套筒36旋拧在套环37上的圈数可为可变且可调整的。然后，在不使用液压动力的情况下执行盘1最终调整/调节到精确位置。固定器件36，37的另外的另一特征为，该器件还改善了关于将锁定装置20连接到制动盘1上的工作的安全性。该工作可由手来完成，且由于额外的固定器件36，37，其可以以安全方式来执行，而没有制动盘1的突然和意外旋转造成事故的风险。在一些设施中，这可为本发明的重要特征。当通过固定器件固定用于旋转的器件30而使其免于突然和非期望的扩张时，锁定装置20以前文描述的方式连接到制动盘1上。转子毂40现在定位好，且准备好将第二转子叶片配合到转子毂的法兰41上。由于转子毂的锁定位置，第二转子叶片现在可以以安全的方式配合到转子毂的法兰上。当第二转子叶片已配合到转子毂40上时，液压单元34，35的套筒36就与套环37 脱离，且从而不再防止液压缸扩张。液压单元34，35的紧固器件32与制动盘1脱离。液压单元34，35扩张至其最大行程位置或接近其最大行程位置的位置，且紧固器件32再连接到制动盘1上。锁定连接部22现在与制动盘1的连接装置2脱离，从而不会妨碍制动盘1旋转。液压单元34，35通过使其自身收缩至其最小行程位置或接近其最小行程位置的位置，再次使制动盘1沿顺时针方向旋转。套筒36如上文所述那样旋拧到套环37上，锁定装置22连接到制动盘1上，且转子毂从而再次定位且准备好将第三转子叶片配合到转子毂的法兰上。在将第三转子叶片安装到转子毂上之后，锁定装置20和液压单元34，35与盘式制动器1脱离。活塞38和39将液压单元34，35和锁定装置20操作至图5中所示的它们的
静止位置。如根据上文显而易见的那样，在安装转子叶片51时，同时使用锁定装置20和固定器件36，37两者来固定转子叶片40免于突然和非期望的旋转导致了双重保障。然而，在一些设施中，仅一个保障器件可能就足够。在另外的另一实施例中，沿逆时针方向执行制动盘的旋转及(作为其结果)转子毂40的旋转。然后，当液压单元34，35处于收缩位置时，液压单元34，35的紧固装置32连接到盘式制动器1上。液压单元34，35开始扩张，从而使制动盘1沿逆时针方向旋转。当制动盘1的旋转达到一定角度(通常接近单元30的完全扩张)时，锁定装置20就连接到制动盘1上，从而固定制动盘1来免于进一步旋转。如上文所述，这可在许多设施中提供充分的安全性。然而，还根据该实施例，双重保障可由防止活塞35收缩的阻挡装置使用。如果假设液压系统中的一些破裂，从而导致突然的液压压降(使液压单元34，35处于其扩张位置)，在锁定转子毂40之前(即，在将锁定装置20连接到制动盘1上之前)，可通过附加的固定器件(阻挡装置，未示出)来防止液压单元34，35的收缩，附加的固定器件例如可为弓形的细长金属件，其适于活塞杆的直径，且具有与活塞杆几乎相同的长度，从而固定活塞杆来免于收缩。作为其结果，就防止了转子毂40的非期望旋转的风险。在完成叶片安装时的其它操作时，例如修理制动单元5时，关于固定转子毂40来免于非期望旋转的上述保障布置也可使用。根据本发明各种实施例的风力设备为在塔架内具有乘客电梯的大型设备。相应地，该过程可由机房里的人员协助。该方法很快，因为其仅花费大约20分钟来连接单元30、 解锁锁定装置20、旋转制动盘和重复该程序，直到实现120度的旋转。这就意味是，根据本发明各种方面的过程是将转子叶片安装在转子毂上的快速和容易的方式。该布置并未结合较大投资成本，而相反，可看作是低成本投资。使具有该布置的设备总是在适当位置上是一个大的优点。所述的风力设备的风力涡轮机没有齿轮箱，但对于具有齿轮箱的那些机器，根据本发明各种实施例的布置可以以与没有齿轮箱的机器相同的方式使用。当然，如果出现修理或更换转子叶片的需要，则根据本发明的布置可用于拆卸转子叶片。本技术领域的技术人员将理解到的是，可对本发明的上述及其它实施例做出许多变化和修改，而不脱离其所附权利要求所限定的范围。锁定装置20具有两个平行的板221，222，平行的板221，222具有同轴的通孔220， 这些板221，222布置成定位在制动盘1的相应侧上。在另外的实施例中，锁定装置可设有仅一个板021或222)。可以液压的方式完成盘1旋转的最终调整，以便将连接装置2定位在精确位置上来连接到锁定装置20的锁定连接部22上。在另一实施例中，紧固器件32可以以使活塞杆的头部本身直接连接到盘式制动器1上的方式布置。当然，盘1的用于旋转的器件30可为除液压单元34，35外的物件，例如，电动驱动的缸或促动器或气动缸。本领域的技术人员很明显会发现关于固定器件的其它解决方案。固定器件的凸出部分37和内凹部分36例如可为棘齿器件或可释放的爪形联接件。固定器件36，37可以按以下方式布置当固定器件36，37固定用于旋转的器件30 来免于扩张时，固定器件36，37不提供盘1旋转的进一步调整。内凹部分36例如可具有相对于盘1固定但弹性的位置。当内凹部分36连接到凸出部分37上时，盘1的位置不受影响。当执行转子叶片的安装或制动单元的修理时，如果期望甚至更高的安全度，则锁定装置20和/或固定器件36，37的连接可布置为受远程控制。
权利要求
1.一种将转子叶片在现场安装到风力设备的转子毂上的布置，所述风力设备包括转子叶片、转子毂(40)、盘(1)、用于使所述盘(1)围绕其轴线旋转的器件(30)，所述盘(1)以如下方式连接到转子毂GO)上当所述盘(1)围绕其轴线( 旋转一定角度时，该盘(1) 将导致所述转子毂GO)围绕所述转子毂的轴线旋转相同的角度，所述盘(1)设有连接装置 O)，其特征在于，所述用于旋转的器件(30)引起所述盘(1)旋转，以及当所述用于旋转的器件(30)进入所期望的位置时，所述盘(1)由固定器件OO ；36 ；37)固定。
2.根据权利要求1所述的布置，其特征在于，所述固定器件分别包括凸出部分03；37) 和至少一个内凹部分O ；220 ；36)，且所述部分中的一个在旋转期间具有相对于所述盘(1) 的固定位置，而另一个部分具有相对于所述盘(1)的非固定位置。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的布置，其特征在于，所述固定器件包括套筒 (36)，该套筒(36)在其内表面上具有螺纹；以及套环(37)，该套环(37)在其包围表面上具有对应的螺纹，以及在所述套筒(36)旋拧到所述套环(37)上时，所述用于旋转的器件(30) 被固定而免于扩张。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的布置，其特征在于，所述固定器件(36，37)布置成提供所述盘(1)的旋转的进一步调整。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的布置，其特征在于，所述固定器件包括布置成防止所述转子毂GO)进一步旋转的枢转锁定装置00)。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的布置，其特征在于，所述盘为制动盘(1)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的布置，其特征在于，所述制动盘(1)的连接装置O)由在离所述制动盘(1)的轴线(3) —定距离处在所述制动盘(1)上均勻地分布的若干通孔构成。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的布置，其特征在于，所述锁定装置00)在其一端绕固定位置可旋转地布置，且在其另一端/相对端处设有锁定连接部(22)，所述锁定连接部0 布置成配合到所述制动盘(1)的连接装置O)中。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的布置，其特征在于，所述用于旋转的器件(30) 为液压缸(34)和液压活塞(35)。
10.根据权利要求9所述的布置，其特征在于，所述液压缸(34)具有安装在其活塞 (35)上的紧固器件(32)，所述紧固器件(3 具有至少一个通孔(330)。
11.一种用于将转子叶片在现场安装到风力设备的转子毂上的过程，所述风力设备包括转子叶片、转子毂(40)、盘(1)、用于使所述盘围绕其轴线C3)旋转的器件(30)，所述盘 (1)以如下方式与所述转子毂GO)相连当所述盘(1)围绕其轴线( 旋转一定角度时， 该盘将导致所述转子毂GO)围绕所述转子毂的轴线旋转相同的角度，所述盘(1)设有连接装置，其特征在于，在将第一转子叶片安装到所述转子毂上之后，发生以下步骤用于旋转的器件(30)使所述盘⑴围绕其轴线(3)旋转，当所述用于旋转的器件(30)进入所期望的行程位置时，所述用于旋转的器件(30)停止，以便防止进一步旋转，且固定器件00，36，37)经由所述制动盘(1)连接，或通过所述制动盘(1)锁定所述转子毂G0)来抗旋转。
12.根据权利要求11所述的过程，其特征在于，当上一转子叶片(51)安装到所述转子毂G0)上时，所述锁定装置00)和用于旋转的器件(30)与所述盘脱离。
13.根据权利要求11或权利要求12所述的过程，其特征在于，所述用于旋转的器件 (30)为液压缸和液压活塞(34，35)。
14.一种风力设备，其特征在于，其包括根据权利要求1至权利要求10中任一项所述的布置。
全文摘要
本发明涉及一种用于将转子叶片在现场安装到风力设备的转子毂上的布置，该风力设备包括转子叶片、转子毂(40)、盘(1)、用于使盘(1)围绕其轴线旋转的器件(30)。盘(1)以如下方式与转子毂(40)相连当盘(1)围绕其轴线(3)旋转一定角度时，其将导致转子毂(40)围绕该转子毂的轴线旋转相同的角度。当用于旋转的器件(30)进入所期望的位置时，盘(1)由固定器件(20；36；37)固定。
文档编号F03D7/02GK102422016SQ201080021462
公开日2012年4月18日 申请日期2010年3月11日 优先权日2009年3月13日
发明者J·赫德贝里, M·林德贝里 申请人:通用电气风能(挪威)有限公司