安装叶片插入件的系统和方法
【专利摘要】本发明公开一种安装叶片插入件的系统和方法，用于将叶片插入件安装在风力涡轮机的转子叶片的根部与尖端部之间。该系统可以包括被构造成支承转子叶片的根部的根部支架组件和被构造成支承转子叶片尖端部的尖端支架组件。该尖端支架组件或根部支架组件中的至少一个能够相对于该尖端支架组件或根部支架组件中的另一个移动，以允许尖端部在转子叶片已在根部与尖端部之间被分开之后与根部间隔开。此外，该系统可以包括插入件支架组件，该插入件支架组件被构造成支承用于转子叶片的叶片插入件。该插入件支架组件可以被构造成定位在根部支架组件与尖端支架组件之间，以便将叶片插入件定位在根部与尖端部之间。
【专利说明】安装叶片插入件的系统和方法
【技术领域】
[0001]本主题总体涉及风力涡轮机，并且更具体地，涉及用于将叶片插入件安装在风力涡轮机转子叶片的根部与尖端部之间的系统和方法。
【背景技术】
[0002]风能被认为是目前可获得的最清洁、最具环境友善性的能源之一，并且风力涡轮机在这方面已不断获得关注。总体而言，风力涡轮机包括塔架、安装于塔架上的机舱、和联接到机舱的转子。该转子典型地包括可旋转毂以及多个转子叶片，这多个转子叶片联接到毂并且从毂向外延伸。每一个转子叶片都围绕毂间隔开以便有利于使转子旋转，从而使得来自风的动能能够转化成可用机械能，并且随后转化成电能。
[0003]转子叶片的特定尺寸是影响风力涡轮机的总体效率的重要因素。具体而言，转子叶片的长度或翼展的增大通常可能造成风力涡轮机的能量产生的总体增加。因此，在增大转子叶片尺寸方面的努力有助于风力涡轮机技术的持续增长以及采用风能作为备选能源。
[0004]先前已对在翻新过程中延长已安装的转子叶片的长度方面做出努力，包括通过尖端延长部来更换转子叶片的原始尖端。然而，该方法存在问题，原因是转子叶片的叶片根部通常不够强健从而无法支承为了使该过程在经济上可行而具有合适尺寸的尖端延长部。例如，在多种情况下，该尖端延长部将需要使额外的年发电量(AEP)增加大约20%以使该更换在经济上可行。这大体对应于大约7米的叶片长度的增加。但是，原始叶片根部仅能够典型地支承大约2米(2m)的尖端长度的增加。此外，这种延长叶片长度的更换努力典型地涉及使用高成本的起重机。
[0005]因此，用于将叶片插入件安装在风力涡轮机转子叶片的根部与尖端部之间的系统和方法将是本【技术领域】内受欢迎的。
【发明内容】
[0006]本发明的方面和优点将在下文的描述中部分地阐述，或者可以是通过描述显而易见的，或者可以通过实施本发明而习得。
[0007]在一个方面中，本主题涉及一种用于将叶片插入件安装在风力涡轮机的转子叶片的根部与尖端部之间的系统。该系统可以包括被构造成支承转子叶片的根部的根部支架组件和被构造成支承转子叶片尖端部的尖端支架组件。该尖端支架组件或根部支架组件中的至少一个能够相对于该尖端支架组件或根部支架组件中的另一个移动，以允许尖端部在转子叶片已在根部与尖端部之间被分开之后与根部间隔开。此外，该系统可以包括插入件支架组件，该插入件支架组件被构造成支承用于转子叶片的叶片插入件。该插入件支架组件可以被构造成定位在根部支架组件与尖端支架组件之间，以便将叶片插入件定位在根部与尖立而部之间。
[0008]在另一个方面中，本主题涉及一种用于将叶片插入件安装在风力涡轮机的转子叶片的根部与尖端部之间的方法。该方法可以包括:通过根部支架组件来支承转子叶片的根部；通过尖端支架组件来支承转子叶片的尖端部；在根部与尖端部之间将转子叶片分开；使尖端支架组件或根部支架组件中的至少一个移动，以便使尖端部与根部间隔开；将插入件支架组件定位在根部支架组件与尖端支架组件之间，其中插入件支架组件支承用于转子叶片的叶片插入件；以及将叶片插入件固定在根部与尖端部之间。
[0009]参照下文的描述以及所附权利要求，本发明的这些和其它的特征、方面以及优点将变得更好理解。结合在本说明书中并且构成本说明书一部分的附图显示了本发明的实施例并且与描述一起用于对本发明的原理进行解释。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]参照附图，说明书中阐述了面向本领域普通技术人员的本发明的完整公开，这种公开使得本领域普通技术人员能够实现本发明，包括本发明的最佳模式，在附图中:
[0011]图1示出了转子叶片的一个实施例的透视图；
[0012]图2示出了在叶片已被切割或以其它方式一分为二之后图1中所示的转子叶片的透视图，特别示出了将被安装在转子叶片的根部与尖端部之间的叶片插入件；
[0013]图3示出了根据本主题的方面的用于将叶片插入件安装在转子叶片的分离部之间的系统的一个实施例内所包括的各个部件的透视图；
[0014]图4示出了图3中所示的系统部件的俯视图；
[0015]图5示出了根据本主题的方面的所公开的系统内所包括的其它部件的透视图；
[0016]图6示出了根据本主题的方面的所公开的系统的由根部支架支承的转子叶片的透视图；
[0017]图7示出了转子叶片已旋转并且尖端支架已定位在转子叶片的尖端部下方之后的图6中所示的转子叶片的透视图；
[0018]图8示出了转子叶片已被切割或以其它方式一分为二并且叶片的根部和尖端部已彼此分开之后的图7中所示的转子叶片的透视图；
[0019]图9示出了插入件支架组件的部件已定位在根部支架与尖端支架之间之后的图8中所示的转子叶片的透视图；
[0020]图10示出了叶片插入件的第一部已与叶片的根部和尖端部对准之后的图9中所示的转子叶片的透视图；
[0021]图11示出了叶片插入件的第二部已定位在叶片插入件的第一部上方之后的图10中所示的转子叶片的透视图；
[0022]图12示出了叶片插入件的第二部已下降至叶片插入件的第一部上之后的图11中所示的转子叶片的透视图；以及
[0023]图13示出了叶片插入件已被完全安装在转子叶片的根部与尖端部之间之后的图12中所示的转子叶片的透视图。
【具体实施方式】
[0024]现在将详细地参照本发明的实施例，其中的一个或多个例子示于附图中。每个例子都以对发明进行解释的方式给出，并不对本发明构成限制。实际上，对于本领域技术人员而言显而易见的是，能够在不偏离本发明的范围或者精神的前提下对本发明进行多种改型和变型。例如，作为一个实施例的一部分示出或者进行描述的特征能够用于另一个实施例，从而产生又一个实施例。因此，期望的是，本发明覆盖落入所附权利要求及其等同形式的范围内的这些改型和变型。
[0025]总体而言，本主题涉及用于将叶片插入件安装在风力涡轮机转子叶片的分离部之间的系统和方法。具体而言，在若干实施例中，公开了允许在叶片被分为两个分离部(即，根部和尖端部)并且叶片插入件被安装在所述分离部之间的同时转子叶片相对于地面被支承的多个支架组件。这种支架组件消除了对可获得以在转子叶片被分开并且叶片插入件被安装的同时支承转子叶片的起重机的需要，由此降低安装成本并且降低过程的复杂度。此外，通过使用所公开的系统和方法来将叶片插入件安装在转子叶片的分离部之间，所获得的转子叶片的有效长度或翼展可以显著增大而不损害叶片的结构完整性，由此相对于其上安装有尖端延长部的转子叶片提供显著改进。
[0026]现在参照附图，图1示出了适于用于风力涡轮机(未示出)的转子叶片20的一个实施例的透视图。如图所示，转子叶片20大体包括被构造成用于将转子叶片20安装于风力涡轮机的毂(未示出)的叶根22以及与叶根22相对地布置的叶片尖端24。转子叶片20的主体26可以大体被构造成在叶根22与叶片尖端24之间延伸并且可以用作叶片20的外部壳体/表皮。在若干实施例中，主体26可以限定基本气动外形，例如通过限定对称或弧形的翼型形状横截面。这样一来，主体26可以包括在前缘32与后缘34之间延伸的压力侧28和吸力侧30。此外，转子叶片20可以具有在叶根22与叶片尖端24之间限定了总体长度的翼展36以及在前缘32与后缘34之间限定了总体长度的翼弦38。众所周知，随着转子叶片20从叶根22延伸至叶片尖端24，翼弦38的长度可以相对于翼展36发生变化。
[0027]在若干实施例中，转子叶片20的主体26可以形成为单一的、统一的部件。备选地，主体26可以由多个壳部件形成。例如，主体26可以由大体限定转子叶片20压力侧28的第一壳半部和大体限定转子叶片20吸力侧30的第二壳半部制成，其中壳半部在叶片20的前缘32和后缘34处固定至彼此。此外，主体26可以大体由任何合适的材料形成。例如，在一个实施例中，主体26可以完全由层压复合材料形成，例如碳纤维增强层压复合材料或玻璃纤维增强层压复合材料。备选地，主体26的一个或多个部分可以被构造成分层结构并且可以包括布置于层压复合材料层之间的由轻质材料(例如木材(例如，轻木)、泡沫(例如，挤出聚苯乙烯泡沫)、或者这种材料的组合)形成的芯材料。
[0028]应当领会，转子叶片20还可以包括一个或多个纵向延伸的结构部件，这一个或多个纵向延伸的结构部件被构造成向转子叶片20提供增大的刚度、抗弯阻力(bucklingresistance)和/或强度。例如，在若干实施例中，转子叶片20可以包括在相应的翼梁缘条(未示出)之间延伸的一个或多个抗剪腹板(未示出)。然而，在其它实施例中，本公开的转子叶片20可以具有任何其它合适的内部构造。
[0029]此外，在若干实施例中，转子叶片20的主体26可以包括根部40和尖端部42 二者。根部40可以从叶根22延伸至被限定在叶根22与叶片尖端24之间的参考切割线44。尖端部42可以从参考切割线44延伸至叶片尖端24。总体而言，参考切割线44可以与这样的参考线相对应:转子叶片20沿该切割线被切割或以其它方式一分为二以便容纳用于加长转子叶片20的叶片插入件46 (图2)。因此，如本文中所使用的，术语“根部”可以指从叶根22延伸至参考切割线44 (即，在将转子叶片20 —分为二之前)的转子叶片20的部分以及/或者从叶根22延伸至被限定在切割线44处的接头端48 (图2) (S卩，在将叶片20一分为二之后的根部40的端部)的转子叶片20的部分。类似地，术语“尖端部”可以指从叶片尖端24延伸至参考切割线44 (即，在将转子叶片20 —分为二之前)的转子叶片20的部分以及/或者从叶片尖端22延伸至被限定在切割线44处的接头端50 (S卩，在将叶片20一分为二之后的尖端部42的端部)的转子叶片20的部分。
[0030]应当领会，切割线44可以沿转子叶片20的翼展36大体定位在任何合适的位置处。例如，在一个实施例中，切割线44离开叶根22的距离可以处于从翼展36的大约40%至大约95%的范围内，例如从翼展36的大约40%至大约80%或者从翼展36的大约50%至大约65%。然而，在其它实施例中，能够预见的是，切割线44离开叶根22的距离可以小于翼展36的40%或者大于翼展36的95%。
[0031]现在参照图2，示出了被切割或以其它方式一分为二之后的转子叶片20。具体而言，如图所示，在切割线44 (图1)处将转子叶片20分开之后，根部40 (即，从叶根22延伸至接头纟而48)可以与尖纟而部42 (即，从叶片尖纟而24延伸至接头纟而50)分尚。之后，叶片插入件46可以被安装在根部40与尖端部42之间，以增大转子叶片20的有效长度或翼展，其中叶片插入件46的第一端52被固定至根部40的接头端48并且叶片插入件46的第二端54被固定至尖2而部42的接头2而50。
[0032]应当领会，总体而言，叶片插入件46可以具有本领域内已知的任何合适的构造。在若干实施例中，叶片插入件46可以被构造成与转子叶片20的主体26相同或相似。例如，叶片插入件46可以被构造成限定气动外形，该气动外形与转子叶片20的气动外形大体相对应。此外，叶片插入件46可以包括一个或多个内部结构部件(例如，一个或多个抗剪腹板以及相应的翼梁缘条)。
[0033]还应当领会，如本文中所使用的，术语“根部”和“尖端部”不必限于转子叶片22的单一的连续部段。例如，根部40可以由在叶根22与接头端48 (或切割线44)之间延伸的单一的、统一的叶片段形成或者根部40可以由两个或更多个叶片段形成，当联接在一起时，这两个或更多个叶片段在叶根22与接头端48 (或切割线44)之间延伸。类似地，尖端部42可以由在叶片尖端22与接头端50 (或切割线44)之间延伸的单一的、统一的叶片段形成或者尖端部42可以由两个或更多个叶片段形成，当联接在一起时，这两个或更多个叶片段在叶片尖22与接头50 (或切割线44)之间延伸。
[0034]现在参照图3至图5，根据本主题的方面示出了用于将叶片插入件46安装在转子叶片的相分离部件40、42之间的系统100的一个实施例。具体而言，图3示出了系统100的各个部件的透视图并且图4示出了图3中所示的系统部件的俯视图。此外，图5示出了系统100内可以包括的其它部件的透视图。
[0035]如图所示，所公开的系统100可以大体包括多个支架组件以用于在安装叶片插入件46的同时支承转子叶片20的根部40和尖端部42。例如，该系统100可以包括根部支架组件102以用于支承转子叶片20的根部40。如图3中所示，在一个实施例中，根部支架组件102可以包括第一根部支架104和第二根部支架106。第一根部支架104可以大体被构造成支承布置于叶根22处并且/或者邻近叶根22的根部40的第一部段(例如，如图6和图7中所示)。类似地，第二根部支架106可以大体被构造成支承根部40更外侧的第二部段(例如，如图6和图7中所示)。然而，在备选实施例中，根部支架组件102可以仅包括被构造成支承转子叶片20的根部40的单个根部支架或者根部支架组件102可以包括被构造成支承根部40的多个不同部段的三个或更多个根部支架。
[0036]如图3中所示，每一个根部支架104、106都可以大体包括固定的基部框架108以及由该基部框架108支承的根部套(nest) 110、112。每一个基部框架108都可以大体用作用于相对于地面支承根部套110、112 二者以及根部40的主要结构部件。因此，每一个基部框架108都可以大体包括多个结构构件，这多个结构构件彼此联接以形成合适的支承结构。此外，如图3中所示，每一个基部框架108都可以还包括从其底部延伸的多个调平构件(leveling member) 116 (例如,螺旋千斤顶、调平垫等)以允许根部支架104、106相对于地面调平。例如，如众所周知的，调平构件116的高度能够手动和/或自动调节，以允许根部支架104、106调平。
[0037]每一个根部支架104、106的根部套110、112都可以大体被构造成接收和/或支承转子叶片20的根部40的部段。例如，如上所述，第一根部支架104可以大体被构造成在叶根22处并且/或者邻近叶根22支承根部40(例如，如图6和图7中所示)。因此，如图3中所示，用于第一根部支架104的根部套110可以限定半圆形形状，使得被限定在叶根22处并且/或者邻近叶根22的根部40的圆形部段可以被接受在根部套110内并且/或者由根部套110支承。类似地，如上所述，第二根部支架106可以被构造成在相对于叶根22更外侧的位置(例如，在根部40的形状已从圆形叶根22过渡至更气动形状的位置)处支承根部40。因此,如图3中所示,用于第二根部支架106的根部套112可以限定圆形(rounded-off)腔118并且还可以包括延长臂120，该延长臂120与腔118相对地延伸。这样一来，当根部40定位在根部套112上以及/或者根部套112内时，根部40的前缘可以被接收在腔118内并且根部40的后缘可以由延长臂120支承(例如，如图7中所示)。
[0038]此外，在若干实施例中，每一个根部套110、112都可以被构造成相对于其相应的基部框架108旋转。例如，在一个实施例中，一个或多个辊或者其它合适的旋转装置可以联接在每一个根部套110、112与基部框架108之间以允许相对转动。如下文将描述的，这种相对转动可以允许转子叶片20首先被支承在根部支架104、106上的第一位置(例如，大体竖直位置)处并且随后旋转至第二位置(例如，大体水平位置)。
[0039]应当领会，根部套110、112可以被构造成相对于其相应的基部框架108手动或自动旋转。例如，在一个实施例中，合适的致动器(多个致动器)(例如，液压缸或气动缸)可以用于使根部套110、112相对于基部框架108自动旋转。在这种实施例中，致动器(多个致动器)可以被安装在根部支架104、106 二者上或者致动器(多个致动器)可以仅被安装在根部支架104、106中的一个根部支架上(其中另一个根部支架由于被致动的根部支架的旋转而旋转)。
[0040]特别参照图3，系统100还可以包括尖端支架组件126以用于支承转子叶片20的尖端部42。如图所示，在一个实施例中，尖端支架组件126可以包括第一尖端支架128和第二尖端支架130。第一尖端支架128可以大体被构造成支承尖端部42的更内侧第一部段(例如，在邻近切割线44的位置处)并且第二尖端支架130可以大体被构造成支承尖端部42的更外侧第二部段(例如，如图7中所示)。然而，在备选实施例中，尖端支架组件126可以仅包括被构造成支承转子叶片20的尖端部42的单个尖端支架或者尖端支架组件126可以包括被构造成支承尖端部42的三个或更多个尖端支架。
[0041]如图3中所示，每一个尖端支架128、130都可以大体包括基部框架132以及由该基部框架132支承的尖端套134。每一个基部框架132都可以大体用作用于相对于地面支承尖端套134和转子叶片20的尖端部42 二者的主要结构部件。因此，每一个基部框架132都可以大体包括多个结构构件，这多个结构构件彼此联接以形成合适的支承结构。此外，类似于用于每一个根部支架104、106的基部框架108，每一个基部框架132还可以包括从其底部延伸的多个调平构件(未示出)(例如，螺旋千斤顶、调平垫等)以允许尖端支架128、130相对于地面(以及/或者相对于下文所描述的轨道组件140)调平。例如，如众所周知的，调平构件的高度能够手动和/或自动调节，以允许尖端支架128、130调平。
[0042]每一个尖端支架128、130的尖端套134都可以大体被构造支承转子叶片20的尖端部42的部段。例如，如图3中所示，每一个尖端套134都可以限定半翼型形状外形，该半翼型形状外形与转子叶片20的气动外形大体匹配。这样一来，尖端部42可以在其由尖端支架128、130支承的同时齐平地安装或嵌套成在尖端套134内(例如，如图7中所示)。
[0043]此外，在若干实施例中，每一个尖端支架128、130都可以联接到被构造成使尖端支架128、128相对于根部支架104、106移动的任何合适的平移或移动装置、由所述任何合适的平移或移动装置支承并且/或者以其它方式与所述任何合适的平移或移动装置相关联。例如，如图3和图4中所示，移动装置可以是轨道组件140，尖端支架128、130被可移动地支承在该轨道组件140上。在这种实施例中，每一个尖端支架128、130的基部框架132都可以通过允许尖端支架128、130朝向或离开根部支架104、106 二者沿组件140侧向(SP，沿箭头142的方向(图4))移动的方式定位在轨道组件140上。如下文将描述的，根部支架104、106与尖端支架128、130之间的这种相对移动可以允许叶片插入件46定位在转子叶片20的根部40与尖端部42之间。
[0044]如图3和图4中所示，轨道组件140可以包括多个侧向延伸的轨道(例如，第一轨道144和第二轨道146)以及在轨道144、146之间延伸的多个交叉构件148。轨道144、146可以与任何合适的细长构件大体相对应，尖端支架128、130可以沿所述任何合适的细长构件移动(例如，“工字梁”轨道)。这样一来，合适的辊、轮脚和/或等类似构件(未示出)可以联接到每一个尖端支架128、130的基部框架132的底部，以允许尖端支架128、130沿轨道144、146 移动。
[0045]此外，如图示实施例中所示，轨道144、146可以定位在支承垫150上，所述支承垫150被构造成相对于地面支承轨道144、146。例如，如图3中所示，轨道144、146通过在部件之间延伸的合适的调平构件152 (例如，螺旋千斤顶、调平垫等)被支承在支承垫150上。因此，调平构件152的高度可以手动和/或自动调节，以允许轨道144、146调平。此外，如下文将描述的，每一根轨道144、146的至少一部分可以枢转地联接到轨道组件140的剩余部分。这样一来，轨道144、146可以相对于地面向上枢转，由此允许尖端支架128、130 二者以及转子叶片20的尖端部42相对于根部支架104、106 二者以及转子叶片20的根部40移动至成角度取向。
[0046]此外，在若干实施例中，根部支架组件102的至少一部分可以被布置成邻近轨道组件140的一部分、由该部分支承并且/或者以其它方式与该部分相关联。例如，如图4中所示，在一个实施例中，第二根部支架106可以被布置成邻近并且/或者联接到轨道组件140的根部端141。
[0047]应当领会，作为轨道组件140的备选方式，所公开的系统100可以包括用于使尖端支架128、130相对于根部支架104、106移动的任何其它合适的平移或移动装置。例如，在一个实施例中，移动装置可以仅仅是联接到每一个基部框架132的底部的合适的辊、脚轮和/或等类似构件，以允许尖端支架128、130相对于根部支架104、106滚动或者以其它方式移动跨过地面或任何其它的支承表面。
[0048]还应当领会，尽管根部支架104、106在本文中被描述成是固定的，但是根部支架104、106也可以被构造成能够移动。例如，在一个实施例中，根部支架104、106可以定位在合适的轨道组件上，以允许根部支架104、106相对于尖端支架128、130移动。
[0049]现在特别参照图5，所公开的系统100还可以包括插入件支架组件154，该插入件支架组件154被构造成支承将被安装在转子叶片20的根部40与尖端部42之间的叶片插入件46。如图所示，插入件支架组件154可以包括基部框架156以及被构造成由该基部框架156支承的一个或多个插入件套158、160。基部框架156可以大体用作用于将插入件套(一个或多个插入件套)158、160支承在地面之上的主要结构部件。因此，基部框架156可以大体包括多个结构构件，这多个结构构件彼此联接以形成合适的支承结构。
[0050]插入件支架组件154内所包括的插入件套158、160的数量可以大体取决于叶片插入件46的构造。例如，在若干实施例中，叶片插入件46可以是两件式结构，包括第一壳半部60 (例如，吸力侧壳)和第二壳半部62 (例如，压力侧壳)二者。在这种实施例中，插入件支架组件154可以大体包括被构造成接收和/或支承第一壳半部60的第一或下部插入件套158以及被构造成接收和/或支承第二壳半部62的第二或上部插入件套160。例如，如图5中所示，下部插入件套158和上部插入件套160 二者可以限定半翼型形状外形，所述半翼型形状外形被构造成与每一个相应的壳60、62的气动外形相匹配。备选地，在叶片插入件46的壳半部60、62已预组装的实施例中或者叶片插入件46被构建成单一的、统一的壳的实施例中，插入件支架组件154可以仅包括下部插入件套158，其中整个叶片插入件46都由这种插入件套158支承。
[0051]此外，插入件支架组件154还可以包括用于调节插入件套(一个或多个插入件套)158、160的位置的多个致动器。具体而言，如图5中所示，插入件支架组件154可以包括联接在基部框架156与下部插入件套158之间的多个致动器164以用于调节下部插入件套158(以及上部插入件套160 (当其被支承在下部插入件套156上时))相对于地面(以及/或者相对于根部支架104、106和/或尖端支架128、130)的位置。例如，在一个实施例中，插入件支架组件154可以包括定位在下部插入件套158的中心处的一个或多个致动器164以大体调节插入件套(一个或多个插入件套)158、160的竖直位置以及位于下部插入件套158的每一个拐角处的一个或多个致动器164以允许更精确地调节插入件套(一个或多个插入件套)158、160的取向。
[0052]此外，如图5中所示，插入件支架组件154还可以包括多个致动器166，以用于调节上部插入件套160相对于下部插入件套158的位置。具体而言，如下文将描述的，上部插入件套158可以首先被支承在下部插入件套160上方。之后，当将叶片插入件46安装在转子叶片20的根部40与尖端部42之间时，上部插入件套160可以下降(通过致动器166)到下部插入件套158上，以允许叶片插入件46的壳半部60、62固定在一起。此外，插入件支架组件154还可以包括在上部插入件套158与下部插入件套160之间延伸的引导构件167(例如，从上部插入件套160延伸的凹引导构件和从下部插入件套158延伸的凸引导构件)，以保证插入件套158、160正确对准。应当领会，在叶片插入件不是被安装成两件式结构的实施例中，插入件支架组件154不必包括致动器166和/或引导构件167。
[0053]如上所述，本主题还涉及用于将叶片插入件46安装在转子叶片20的相分离部件40、42之间的方法。将大体参照图6至图13来描述这种方法的各个实施例。然而，应当领会，尽管将大体以特定顺序来描述所公开的方法的各个元件(具体而言，参照图6至图13中所示的顺序)，但是可以大体通过与本文中所公开的发明相一致的任何次序和/或顺序来执行方法元件。
[0054]如图6中所示，转子叶片20可以通过悬臂方式首先被安装在所公开的系统100内，其中转子叶片20的根部40由根部支架104、106支承。具体而言，邻近叶根22延伸的根部40的圆形部段可以定位在第一根部支架104的根部套110内并且根部40的翼型形状外侧部段可以通过第二根部支架106的根部套112来定位(例如，其中前缘被接收在由根部套112限定的腔118 (图3)内)。如图6中所示，在一个实施例中，根部套110、112可以通过使得转子叶片20首先被安装在大体竖直位置处(即，使得被限定在前缘与后缘之间的翼弦线大体竖直地定向)的方式来定向。然而，在备选实施例中，根部套110、112可以具有任何其它合适的取向，以用于首先将转子叶片20的根部40安装在根部支架104、106内。例如，在另一个实施例中，根部套110、122可以通过使得转子叶片20首先被安装在大体水平位置处(即，使得翼弦线大体水平地定向，如图7中所示)的方式定向。
[0055]应当领会，转子叶片20的根部40可以使用本领域内已知的任何合适的附连装置被固定在根部套110、112内。例如，在若干实施例中，合适的带、缆线、绳和/或等可以在每一个根部支架104、106处包裹根部40，以将根部40固定在根部套110、112内。
[0056]现在参照图7，在转子叶片20首先被安装在大体竖直位置处的实施例中，转子叶片20可以随后旋转至大体水平位置。例如，如上所述，根部支架104、106可以包括用于使根部套110、112 二者以及转子叶片20相对于基部框架108旋转的合适的旋转装置。因此，转子叶片20可以从大体竖直位置(图6)旋转至大体水平位置(图7)。然而，转子叶片20不必首先被安装在竖直位置处。例如，如上所述，转子叶片20可以首先以大体水平位置被安装在根部套110、112内，由此消除对使转子叶片20旋转的需要。
[0057]无论如何，一旦转子叶片20处于大体水平位置处，尖端支架128、130就可以随后移动至合适的位置以用于支承转子叶片20的尖端部42。例如，如图7中所示，尖端支架128、130可以沿轨道组件140移动，使得第一尖端支架128的尖端套134大体定位在邻近切割线44的尖端部42的部段之下且支承该部段并且第二尖端支架130的尖端套134大体定位在尖端部42的更外侧的部段之下且支承该部段。尖端部42随后可以使用本领域内已知的任何合适的附连装置固定至尖端支架128、130。例如，在一个实施例中，合适的带、缆线、绳和/或等可以在每个尖纟而支架128、130处包裹尖纟而部42，以将尖纟而部42固定在尖纟而套134 内。
[0058]应当领会，当首先将转子叶片20安装在根部支架104、106以及/或者尖端支架128、130上时，所公开的系统100可以包括允许转子叶片正确对准并且/或者定位在根部套110,112以及/或者尖端套134内的任何合适的对准和/或定位特征。例如，如图7中所示，在一个实施例中，系统100可以包括定位构件170，该定位构件170被构造成在叶根22的端部处安装于转子叶片20上。在这种实施例中，定位构件170可以包括间隔的臂172，该间隔臂172沿根部套110的方向向外延伸。这样一来，当将根部40安装到根部支架104、106上时，转子叶片20可以侧向移动直到间隔臂172与根部套110相接触为止，由此指示根部40正确定位在根部套110、112内。
[0059]在将转子叶片20定位在根部支架104、106以及尖端支架128、130内之后，转子叶片20随后可以沿切割线44被切割或以其它方式一分为二，由此使根部40与尖端部42分离。应当领会，转子叶片20可以使用本领域内已知的任何合适的切割装置和/或过程被分开。例如，在一个实施例中，转子叶片20可以使用任何合适的手持切割设备(例如，通过使用任何合适的手动切割装置(例如锯、刀等)以及/或者自动切割装置(例如电动或气体提供动力的锯、磨削器等))并且/或者使用任何合适的切割机械装置(例如，EDM机、水射流切割机等)被分开。
[0060]现在参照图8和图9，在将转子叶片20 —分为二之后，根部40和尖端部42可以彼此分离，以允许插入件支架组件154定位在根部支架104、106与尖端支架128、130之间。例如，如图8中所示，尖端支架128、130可以沿轨道组件140侧向移动(箭头142)离开根部支架104、106，由此限定根部40与尖端部42之间的间隙或距离174。该距离174可以与足以允许插入件支架组件154 (以及叶片插入件46)定位在根部支架104、106与尖端支架128、130之间的任何合适的长度大体相对应。因此，如图9中所示，在使尖端部42移动离开根部40之后，插入件支架组件154可以定位在根部支架104、106与尖端支架128、130之间(例如，通过将插入件支架组件154定位在轨道144、146上)。
[0061]现在参照图10，在将插入件支架组件154定位在根部支架104、106与尖端支架128、130之间之后，叶片插入件46可以与转子叶片20的根部40和尖端部42对准。例如，在图示实施例中，叶片插入件46被安装成两件式结构(其中包括第一壳半部60和第二壳半部62 二者)。因此，在这种实施例中，第一壳半部60可以首先与根部40和尖端部42的相应的壳半部(例如，根部40和尖端部42的吸力侧)对准。之后，如下文将描述的，第二壳半部62可以随后定位在第一壳半部60上并且与根部40和尖端部42的相应的壳半部(例如，根部40和尖端部42的压力侧)对准。
[0062]为了使第一壳半部60与根部40和尖端部42对准，下部插入件套158的位置可以相对于根部支架104、106以及尖端支架128、130被调节。例如，如上所述，插入件支架组件154可以包括被构造成调节下部插入件套158的位置的多个致动器164。因此，通过使用致动器164来仔细调节下部插入件套158的位置，第一壳半部60的第一边缘64可以在根部40的接头端48处与相应的边缘对准并且第一壳半部60的第二边缘66可以在尖端部42的接头端50处与相应的边缘对准。
[0063]本领域普通技术人员应当领会，转子叶片20通常被设计成具有给定量的预弯曲。这样一来，可能需要使转子叶片20的尖端部42相对于根部40成角度，以允许第一壳半部60与尖端部42正确对准。在这种情况下，如上所述，每一根轨道144、146的一部分可以被构造成向上枢转，以允许尖端部42相对于根部40成角度。例如，如图10中所示，在若干实施例中，每一根轨道144、146的一部分都可以在给定的铰接点176处铰接并且合适的致动器178 (例如，螺旋千斤顶、缸(例如液压缸以及/或者气动缸)和/或等)可以联接到轨道144、146的铰接部。这样一来，轨道144、146的铰接部可以向上枢转，以调节尖端部42的位置，由此适应转子叶片20的任何预弯曲。应当领会，在这种实施例中，叶片插入件46可以被设计成以便包括给定量的预弯曲，由此使叶片插入件46的外形与转子叶片20的原始外形相匹配。
[0064]在与转子叶片20的根部40和尖端部42正确对准之后，第一壳半部60可以使用本领域内已知的任何合适的方法被固定至根部40和尖端部42。例如，在若干实施例中，粘合剂可以施布于被限定在第一壳半部60与根部40的接头端48和尖端部42的接头端50之间的每一个界面处。除了在每一个界面处使用粘合剂或者作为其备选方式，第一壳半部60的部段以及根部40的接头端48和尖端部42的接头端50可以斜接(scarfed)，以允许斜接头形成于这种部件的内表面和/或外表面之间。例如，在一个实施例中，对准的斜接部段(未示出)可以形成于被限定在根部40与第一壳半部60之间的界面处以及被限定在第一壳半部60与尖端部42之间的界面处。之后,湿铺过程(wet lay-up process)可以用于将部件固定至彼此。例如，多个层(其中包括例如玻璃纤维或碳纤维的增强材料)可以定位成跨过并且/或者位于对准斜接部段内并且树脂或其它合适的基质材料可以滚上或以其它方式施布于层的表面且允许固化。可以根据本主题的方面利用的合适的斜接方法例如在美国专利N0.7，927，077 (Olson)中有所描述，该专利的公开内容由此为了所有目的通过引用整体结合到本文中。
[0065]此外，除了将第一壳半部60固定至根部40和尖端部42之外，转子叶片20内所包括的任何内部结构部件还可以跨过第一壳半部60连接。例如，在一个实施例中，抗剪腹板(未示出)可以定位成跨过第一壳半部60并且可以联接到抗剪腹板，所述抗剪腹板终止于根部40的接头端48和尖端部42的接头端50处。
[0066]现在参照图11和图12，在将第一壳半部60固定在根部40与尖端部42之间之后，第二壳半部62可以随后被安装在根部40与尖端部42之间。例如，如图11中所示，上部插入件套160 (以及第二壳半部62 (图5))可以首先通过致动器166 (图5)被支承在下部插入件套158之上。之后，如图12中所示，上部插入件套160可以下降到下部插入件套158上。在该过程中，可以执行一次或多次试验以保证第二壳半部62将与第一壳半部60以及根部40和尖端部42的相应侧二者正确对准。在保证正确对准之后，合适的粘合剂可以施布于第一壳半部60的周围(例如，沿第一壳半部60的前缘和后缘)并且/或者沿第一壳半部60延伸的任何抗剪腹板(未示出)的顶部施布。之后，上部插入件套160可以下降到下部插入件套158上并且被保持就位以允许粘合剂在壳半部60、62之间固化。
[0067]—旦第二壳半部62定位在第一壳半部60上,第二壳半部62就可以随后使用本领域内已知的任何合适的方法固定于根部40和尖端部42。例如，在一个实施例中，类似于上文参照第一壳半部60所描述的，对准的斜接部段可以形成于被限定在根部40与第二壳半部62之间的界面处以及被限定在第二壳半部62与尖端部42之间的界面处。之后，湿铺过程可以用于将部件固定至彼此。
[0068]如上所述，应当领会，在备选实施例中，叶片插入件46的壳半部60、62可以是预组装的或者叶片插入件46可以仅由单一的、统一的壳形成。在这种实施例中，整个叶片插入件46都可以定位在下部插入件套158内并且随后与转子叶片20的根部40和尖端部42对准(例如，通过由致动器164来调节下部插入件套158的位置并且/或者通过由致动器179使尖》而部42向上枢转)。之后，叶片插入件46可以随后被固定在根部40与尖2而部42之间。
[0069]现在参照图13，在将叶片插入件46安装在根部40与尖端部42之间之后，插入件支架组件154可以被移除并且转子叶片20的尖端部42从尖端支架128、130拆下。此外，如图13中所示，轨道144、146可以向下枢转并且尖端支架128、130可以移动至轨道组件140的端部。加长转子叶片20可以随后从根部支架104、106被移除。之后，新的转子叶片20可以被安装在根部支架104、106内并且重复该过程。
[0070]应当领会，尽管本文中已参照本主题的特定实施例描述了根部支架组件104、尖端支架组件126和插入件支架组件154，但是这种支架组件104、126、154可以大体包括任何合适的部件并且/或者具有允许转子叶片20和/或叶片插入件46相对于地面被支承的任何合适的构造。例如，在另一个实施例中，支架组件104、126、154中的一个或多个支架组件可以仅包括支承垫，转子叶片20和/或叶片插入件46定位在所述支承垫上。在进一步的实施例中，支架组件104、126、154中的一个或多个支架组件可以包括一根或多根绳、带、缆线/以及或者被构造成相对于地面支承转子叶片20和/或叶片插入件46的任何其它合适的装置，其中这种绳、带、缆线以及/或者其它合适的装置联接到任何合适的支承结构(例如，滑轮系统、起重机和/或等)。
[0071]还应当领会，尽管已参照将转子叶片20分开并且在转子叶片20大体水平地定向的同时安装叶片插入件46对本主题进行了描述，但是可以在转子叶片20以任何合适的角度定向的同时大体执行所公开的方法。例如，在备选实施例中，可以在转子叶片20处于图6中所示的大体竖直位置处的同时执行所公开的方法。在这种实施例中，尖端支架128、130可以被改型成允许尖端部42以竖直位置被支承在支架128、130内。此外，轨道组件140还可以被改型成允许根部支架104、106与尖端支架128、130之间的相对移动。例如，轨道144、146可以成弯曲、弧形或者以其它方式被构造成与转子叶片20的曲率或纵向外形相匹配。具体而言，在图6中所示的实施例中，轨道144、146可以向右侧成弯曲或弧形，以适应转子叶片20的预弯曲。
[0072]本书面描述使用例子对本发明进行了公开(其中包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实施本发明(其中包括制造和使用任何装置或系统并且执行所包含的任何方法)。本发明的可专利范围通过权利要求进行限定，并且可以包括本领域技术人员能够想到的其它的例子。如果这种其它的例子包括与权利要求的字面语言没有区别的结构元件，或者如果这种其它的例子包括与权利要求的字面语言没有实质区别的等同结构元件，则期望这种其它的例子落入权利要求的范围内。
【权利要求】
1.一种安装叶片插入件的系统，用于将叶片插入件安装在风力涡轮机的转子叶片的根部与尖端部之间，所述系统包括: 根部支架组件，所述根部支架组件被构造成支承所述转子叶片的根部； 尖端支架组件，所述尖端支架组件被构造成支承所述转子叶片的尖端部，所述尖端支架组件或所述根部支架组件中的至少一个能够相对于所述尖端支架组件或所述根部支架组件中的另一个移动，以允许所述尖端部在所述转子叶片已在所述根部与所述尖端部之间被分开之后与所述根部间隔开；以及 插入件支架组件，所述插入件支架组件被构造成支承用于所述转子叶片的叶片插入件，所述插入件支架组件被构造成定位在所述根部支架组件与所述尖端支架组件之间，以便将所述叶片插入件定位在所述根部与所述尖端部之间。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述根部支架组件包括第一根部支架和第二根部支架，所述第一根部支架被构造成支承所述根部的第一部段并且所述第二根部支架被构造成支承所述根部的第二部段。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一根部支架和所述第二根部支架均包括基部框架和根部套，所述根部套能够相对于所述基部框架旋转。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括定位构件，所述定位构件被构造成联接到所述转子叶片，所述定位构件包括臂，所述臂被构造成与所述第一根部支架或所述第二根部支架相接触。
5.根据权利要求 1所述的系统，其特征在于，所述尖端支架组件包括第一尖端支架和第二尖端支架，所述第一尖端支架被构造成支承所述尖端部的第一部段并且所述第二尖端支架被构造成支承所述尖端部的第二部段。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括移动装置，所述移动装置被构造成使所述尖端支架组件或所述根部支架组件中的至少一个相对于所述尖端支架组件或所述根部支架组件中的另一个移动。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述移动装置包括轨道组件，所述尖端支架组件定位在所述轨道组件上，所述尖端支架组件被构造成相对于所述根部支架组件沿所述轨道组件侧向移动。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述根部支架组件的至少一部分被布置成邻近或者联接到所述轨道组件的一部分。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述轨道组件的至少一部分被构造成移动成使得所述尖端部定位成相对于所述根部的成角度取向。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述插入件支架组件包括至少一个致动器，所述至少一个致动器被构造成调节所述叶片插入件相对于所述尖端部或所述根部中的至少一个的位置。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述插入件支架组件包括第一插入件套和第二插入件套，所述第一插入件套被构造成支承所述叶片插入件的第一壳并且所述第二插入件套被构造成支承所述叶片插入件的第二壳。
12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述插入件支架组件包括至少一个致动器，所述至少一个致动器被构造成调节第二插入件套相对于第一插入件套的位置。
13.一种用于将叶片插入件安装在风力涡轮机的转子叶片的根部与尖端部之间的方法，所述方法包括: 通过根部支架组件来支承所述转子叶片的根部； 通过尖端支架组件来支承所述转子叶片的尖端部； 在所述根部与所述尖端部之间将所述转子叶片分开； 使所述尖端支架组件或所述根部支架组件中的至少一个移动，以便使所述尖端部与所述根部间隔开； 将插入件支架组件定位在所述根部支架组件与所述尖端支架组件之间，所述插入件支架组件支承用于所述转子叶片的叶片插入件；以及 将所述叶片插入件固定在所述根部与所述尖端部之间。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使所述根部支架组件的至少一部分和所述转子叶片旋转。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，使所述尖端支架组件或所述根部支架组件中的至少一个移动包括使所述尖端支架组件沿轨道组件移动，所述尖端支架组件定位在所述轨道组件上。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使所述轨道组件的至少一部分移动，使得所述 尖端部定位成相对于所述根部的成角度取向。
17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括调节所述插入件支架组件的位置，以便使所述叶片插入件与所述根部或所述尖端部中的至少一个对准。
18.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述叶片插入件支架组件包括被构造成支承所述叶片插入件第一壳的第一插入件套和被构造成支承所述叶片插入件第二壳的第二插入件套，其中调节所述插入件支架组件的位置包括调节第一插入件支架的位置，以便使所述第一壳与所述根部和所述尖端部二者对准。
19.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法还包括调节所述第二插入件套相对于所述第一插入件套的位置。
20.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，将所述叶片插入件固定在所述根部与所述尖端部之间包括将所述叶片插入件的第一端固定至所述根部的接头端以及将所述叶片插入件的第二端固定至所述尖端部的接头端。
【文档编号】B25B11/00GK104043954SQ201410096329
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2013年3月14日
【发明者】B.C.巴斯贝, J.A.佩彦特, R.R.安德森 申请人:通用电气公司