专利名称：用于涡轮发电机的模块化转子叶片以及用于装配具有模块化转子叶片的涡轮发电机的方法
技术领域：
本发明涉及诸如风力涡轮机和洋流涡轮机的发电装置，尤其地涉及用于涡轮机发 电的、具有一个或多个可拆卸的叶片部的模块化转子叶片，所述可拆卸的叶片部能被拆卸 以便运输并且能在现场装配。本发明还涉及用于装配具有模块化转子叶片的涡轮发电机的 方法。
背景技术：
传统的风力涡轮机转子利用下述叶片，S卩，所述叶片被制成单片的固定长度的叶 片并接合在旋转毂处。这些叶片可具有可变倾斜角(可绕它们的纵向轴线有选择地旋转)， 以便相对于到来的流体流改变攻角，主要是为了在高流速下功率减小(power shedding) 0替代性地，这些叶片可以是固定倾斜角的或者是失速调节的，其中当风速超过某 一标称值时，叶片提升并且因此的功率捕获明显下降。具有固定直径的可变倾斜角和失速 调节的转子叶片为本领域所公知。美国专利6，726，439B2描述了风流或水流能量转换器， 其包括风流或水流致动的转子组件。美国专利6，726，439B2的转子包括多个叶片，其中叶 片在长度上可变，以提供可变直径的转子。控制转子直径，以在低流速下使转子完全延伸， 并且当流速增加时使转子缩回，使得由转子传递的或者施加在转子上的负载不超过设定的 极限。风力发电装置包括容纳在涡轮机吊舱中的发电机，该涡轮机吊舱安装在锚固至地 面的高塔架结构的顶上。涡轮机在水平面中自由旋转，使得其倾向于保留在主风流的路径 中。涡轮机具有带有倾斜角可变叶片的转子，该转子响应于风流而旋转。每个叶片都具有 叶片基部，其被称作为叶片根部并联接至转子毂；和叶片延伸部，其被称作为扩展叶片，该 扩展叶片的长度可以改变，以提供可变直径的转子。控制转子直径，以在低流速下使转子完 全延伸，并且当流速增加时使转子缩回，使得由转子传递的负载或者施加在转子上的负载 不超过设定的极限。发电装置由塔架结构保持在风流的路径中，使得发电装置与风流成一 直线水平地保持就位。发电机由涡轮机驱动以产生电，并且发电机连接至使发电机与其它 单元和/或电网互连的输送电缆。在长度上大于50m的风力涡轮机叶片不能使用传统的设备和技术在陆地上运输。 美国专利申请US 2007/0253824 Al公开了用于风力涡轮机的模块化转子叶片，其中转子叶 片至少包括第一转子叶片部和第二转子叶片部。在所述叶片部已经被运送至风力涡轮机的 现场之后，将第一和第二转子叶片部刚性地固定到一起，以提供完整的转子叶片。这一现有 技术的模块化转子叶片的转子叶片部刚性地固定到一起，即，一旦连接就不能再拆卸转子 叶片部。例如，在一个转子叶片的外侧转子叶片部出现故障或损坏的情况下，必需更换整个 转子叶片。因此，本发明的目的是提供一种用于涡轮发电机的模块化转子叶片，其在部分损 坏或出现故障的情况下允许简单的更换各个转子叶片部。本发明的另一目的是提供一种装配具有这种模块化转子叶片的涡轮发电机的方法。
发明内容
本发明的第一目的由用于涡轮发电机的下述模块化转子叶片解决，其包括至少两 个转子叶片部，其中每个转子叶片部均包括具有至少一个圆锥形开口的至少一个连接部 件，相邻转子叶片部的连接部件彼此相靠，使得连接部件的圆锥形开口彼此对准并形成连 续的圆锥形连接开口。应指出的是，表述“开口，，是用于表述通孔和凹进的一般术语，通孔指的是铰出、钻 出、铣出等的、完全通过基体的孔，而凹进指的是不完全通过基体的孔(其被铰出、钻出或 铣出至规定的深度)。例如，连接部件之一可形成为从相邻转子叶片部之一的端面突出的梁或箱形梁， 而另一转子叶片部的连接部件可形成为插孔，其中根据叉舌式接头的类型，(箱形)梁适于 装配到插孔中。替代性地，两个相邻转子叶片部的每个连接部件还可设置成简单的连接杆， 其中一根连接杆从第一转子叶片部的端面突出，并且与第一转子叶片部邻接的第二转子叶 片部的另一连接杆布置在另一转子叶片部内。通常，连接部件的形式可调节成适应于转子 叶片的应用领域，并且没有特定的形式被预先确定。然而，重要的是，连接部件包括至少一 个圆锥形开口，并且相邻转子叶片部的连接部件彼此相靠，使得连接部件的圆锥形开口彼 此对准并形成连续的圆锥形连接开口。根据本发明的模块化转子叶片还包括用于接纳张紧装置的接纳装置，其中接纳装 置被布置在连续的圆锥形连接开口的直径较小的端部处，其中连续的圆锥形连接开口由连 接部件的对准的圆锥形开口来提供。与圆锥形连接开口对应的圆锥形螺栓布置在连续的圆 锥形连接开口内，并且至少一个张紧装置穿过圆锥形螺栓并且顶着接纳装置张紧圆锥形螺 栓。由于螺栓和连续的圆锥形连接开口包括匹配的圆锥形或锥形形状，所以顶着接纳 装置的圆锥形螺栓的张紧使相邻转子叶片部的连接部件彼此紧固，从而使模块化转子叶片 的相邻的转子叶片部以可拆卸的方式彼此紧固在一起。圆锥形螺栓的长度不必匹配圆锥形 连接开口的深度，但螺栓必需抵靠在相邻转子叶片部的每个连接部件的圆锥形开口的足够 的部分上。此外，张紧装置可设置为例如穿过圆锥形螺栓的螺钉。为了顶着接纳装置张紧 圆锥形螺栓，必需将张紧装置联接至接纳装置。这种联接可通过下述方式来实现，即，在接 纳装置内提供至少一个内螺纹并且在螺钉处提供外螺纹，使得外螺纹能接合内螺纹，从而 顶着接纳装置张紧螺栓。替代性地，这种联接也能通过使螺钉穿过接纳装置来实现，其中螺 钉在突出部分处包括外螺纹，其中外螺纹能由合适的螺母接纳。穿过圆锥形螺栓的张紧装 置的数量取决于圆锥形螺栓的尺寸以及因此模块化转子叶片的尺寸。例如，张紧装置的数 量可以是四个或六个。换言之，本发明涉及具有两个或两个以上部分的转子叶片，包括第一转子叶片部 和第二转子叶片部。第一和第二转子叶片部具有用于以可拆卸的方式将第二转子叶片部联 接至第一转子叶片部的构造。这种包括接纳和紧固在对应的连续的圆锥形连接开口中的圆 锥形螺栓的接头的优点是，力和力矩不是由通常使用的螺纹接头连接承受，而是大致被根 据本发明的圆锥形接头所吸收。因此，使作用在张紧装置上的负载减小并最小化，从而提高相邻的转子叶片部之间的连接部的耐疲劳性。有利地，连续的圆锥形连接开口的倾角以及 圆锥形螺栓的倾角在1.5°至3. 5°的范围内，其中用于连续的圆锥形连接开口和圆锥形 螺栓二者而言，小于3°的倾角是优选的。在涡轮发电机的操作期间，作用在圆锥形螺栓和对应的连续的圆锥形连接开口上 的负载是巨大的，并且造成相邻的转子叶片部的连接部的游隙或松动。例如，使连续的圆锥 形连接开口稍微变宽和/或使圆锥形螺栓变形。因此，在预定的操作时间之后必须维护相 邻的转子叶片部之间的连接部。为此，可移除当前的圆锥形螺栓并用新的圆锥形螺栓来替 代。然而，由于连续的连接开口的变宽的程度是未知的，并且如果提供了超过一个的连续开 口，则变宽的程度也是不相同的，所以使新的圆锥形螺栓适合变宽的连续开口是非常困难、 费时并且成本增加的。因此，本发明模块化转子叶片的优选实施方式包括限定在接纳装置与圆锥形螺栓 的具有较小直径的端面之间的间隙。在这点上，圆锥形螺栓的最小外径大于连续的圆锥形 连接开口的最小内径。在相邻的转子叶片部之间的连接部出现游隙或松动的情况下，仅仅 再紧固张紧装置，由此就使圆锥形螺栓进一步并且“更深地”移动进入到连续的圆锥形连接 开口内，从而消除相邻的转子叶片部之间的连接部的游隙和松动。可在涡轮发电机的维护 期间执行张紧装置的再紧固，使得在维护之后，相邻的转子叶片部之间的连接部在固定方 面等同于初始的连接，而且唯一的差异是圆锥形螺栓到连续的圆锥形连接开口内的贯穿深 度。通过提供间隙，能便于和加快关于上述公差的维护。此外，由于不用必须使用新的圆锥 形螺栓，所以能降低维护成本。根据本发明的另一方面，接纳装置与相关的连接部件一体地形成。接纳装置的这 种一体的设计或形成减少了在现场要提升和装配的部件的数量，因此，降低安装成本。此 外，接纳装置的一体的形成便于作为相邻的转子叶片部之一的连接部件的(箱形)梁的使 用。当利用这种形成类型时，通向(箱形)梁内部的通道是不必要且多余的。连接部件具有至少一个圆锥形开口。开口的圆锥形或渐缩可由连接部件本身提 供。在该情况下，圆锥形开口的表面的耐久性由连接部件的材料确定，或者至少由开口的区 域中的材料确定。因此，优选的是，每个圆锥形开口均设有布置在对应的连接部件中的相应 开口内的(金属)衬套。通过提供圆锥形衬套，圆锥形开口的表面的耐久性由衬套的材料 确定，而不是由连接部件的材料确定，因此能够为衬套选择非常硬和/或坚韧的、不适于连 接部件本身的材料。为了节省材料成本和降低整个转子叶片的重量，优选的是，圆锥形螺栓是中空的。 然而，为了将负载从螺栓的一个端面传递至螺栓的另一端面，螺栓可包括织物(webs)或分 隔壁，特别是围绕穿过螺栓的张紧装置的织物或分隔壁，所述负载从螺栓的一个端面至螺 栓的另一端面的传递是顶着接纳装置张紧螺栓所需要的。为了便于模块化转子叶片的维护和装配，在相邻的转子叶片部的至少一个中设置 通道门。通道门必须具有下述尺寸，即，允许对连续的连接开口提供通路，并且通道门必需 允许圆锥形螺栓的插入。在不带有这种通道门的情况下，必需从转子叶片内部实现通向相 邻的转子叶片部的上述部件的通道。这是耗时的，并且对于外部，以及因此较薄的叶片部而 言是完全不可能的。为了在装配转子叶片时便于相邻的转子叶片部的对准，在根据本发明的模块化转子叶片的一个优选实施方式中，在相邻的转子叶片部的端面处布置了引导装置。引导装置 可包括在相邻的转子叶片部的一个端面处的至少一个螺栓和在另一转子叶片部的端面中 的至少一个对应的凹进，其中至少螺栓的尖端为锥形的以便于对准。螺栓的非锥形部分和 凹进的一部分可分别包括外螺纹和内螺纹。为了支持相邻的转子叶片部的连接，螺纹能彼 此接合。本发明的第一目的由用于涡轮发电机的下述模块化转子叶片可替代性地解决，其 包括至少两个转子叶片部，其中每个转子叶片部包括至少一个连接部件，一个连接部件包 围相邻的转子叶片部的连接部件。包围的连接部件包括至少两个圆锥形通孔，且被包围的 连接部件包括至少一个通孔，其中这些通孔布置在相同的纵向轴线上。如果被包围的连接部件形成为不具有内部空间，S卩，被包围的连接部件不是中空 的，则上述至少一个通孔形成为双重圆锥形通孔，其中具有较大直径的开口朝向被包围的 连接部件的外表面打开。换言之，上述至少一个通孔具有与沙漏可相比的形式，或呈文丘里 喷嘴的形状。替代性地，被包围的连接部件也可形成有内部空间。在该情况下，例如，连接部件 之一可设置成被另一(包围的)连接部件包围的(箱形)梁。与具有内部空间的这种被包 围的连接部件的确切形式和横截面无关，其必需包括布置在相同的纵向轴线上的至少两个 通孑L。如上已经所述，通孔必需以下述方式设置，S卩，使得具有较大直径的开口朝向连接 部件的外表面打开。在这点上，相邻的转子叶片部的连接部件彼此相靠，使得包围的连接部 件的圆锥形通孔与被包围的连接部件的上述至少一个通孔对准，从而限定出至少一个圆锥 形连接通孔。至少两个圆锥形螺栓布置在包围的连接部件的通孔内，且延伸到被包围的连 接部件的上述至少一个通孔内，并且至少一个张紧装置穿过所述至少两个圆锥形螺栓并使 圆锥形螺栓张紧。由于被包围的连接部件和包围的连接部件的通孔布置在相同的纵向轴线上，并且 通孔以如上所述的方式形成，所以不需要用于张紧螺栓以便以可拆卸的方式使相邻的转子 叶片部的连接部件连接的接纳装置。因此，不使用接纳装置的这种设计减少了在现场要提 升和装配的部件的数量，由此，降低安装成本。根据第二解决方案的模块化转子叶片的一个优选实施方式包括在圆锥形螺栓的 对置端面之间的间隙。由于该间隙，因而如以上所详细指出地，简化了模块化转子叶片的维 护。在这点上，在所述的权利要求中陈述了根据第二解决方案的模块化转子叶片的另外的 实施方式，其中这些实施方式的优点与第一解决方案的相关实施方式相对应。关于装配具有模块化转子叶片的涡轮发电机的方法，该方法包括将转子叶片制 成为至少两个转子叶片部的步骤，其中，相邻的转子叶片部具有用于将相邻的转子叶片部 安装到一起的连接部件；将所述叶片部运输至现场；在所述现场将涡轮机设置在关于所述 流体流保持静止的结构上，所述涡轮机包括转子毂和具有将第一转子叶片部安装至所述转 子毂的构造的转子；将所述第一叶片部连接至所述转子毂；以及通过借助于至少一个圆锥 形螺栓，将相邻的转子叶片部的连接部件安装到一起来将第二转子叶片部联接至第一叶片 部，圆锥形螺栓由穿过圆锥形螺栓的至少一个张紧装置张紧。该方法允许以多个零件的方 式制造并运输大的风力涡轮机叶片，并因此对大的风力涡轮机叶片而言具有降低运输成本
7的优点。作为根据本发明的方法的又一方面，在将第二转子叶片部联接至第一转子叶片部 之前，通过吊舱内的升降机提升第二转子叶片部。例如，在风力涡轮机的情况下，该方面具 有不需要塔式起重机或直升飞机来装配模块化转子叶片的优点，从而降低用于风力涡轮机 的安装的成本。根据本发明的方法的又一步骤，该方法包括将叶片的尖端联接至所述第二叶片部 的步骤。由于该特征，所以能以多个零件的方式制造并运输大的风力涡轮机，从而减低用于 运输的成本。因此，本发明提供了模块化转子叶片的容易再张紧和之后张紧的接头的设计。该 设计防止接头内所有的移动并防止由这种移动所引起的结构疲劳。本发明具有的优点是， 其降低了当前在长度上超过50米或50米以上的风力涡轮机叶片的运输成本，并允许在现 有的空运、陆运和水运路线上运输更大的风力涡轮机叶片。本发明具有的另外的优点是，相 邻的转子叶片部的接头允许以多个零件的方式制造和运输大的风力涡轮机叶片，而不需要 用于再张紧接头的相关维护成本。此外，本发明对大的风力涡轮机叶片而言具有降低运输 成本的优点。此外，本发明具有下述优点，即，允许更换由于电击而严重损坏的外侧叶片，而 不用更换整个叶片。最后，本发明具有不需要每年维护的优点。
将参考附图详细描述本发明，其中图1是体现本发明的风力涡轮机系统的示意图，示意出吊舱中的升降机如何提升 第二叶片部；图2是图1的详细视图；图3是根据本发明第一实施方式的模块化转子叶片的透视图，该模块化转子叶片 包括第一部分和连接至该第一部分的第二叶片部；图4是图3的模块化转子叶片的俯视图；图5是沿图4的线A-A截取的模块化转子叶片的横截面图；图6是图5的“A”处的具体细节，示意出圆锥形螺栓如何布置在连续的锥形连接 开口中；图7是本发明的第二实施方式的详细横截面图；以及图8是本发明的第三实施方式的详细横截面图。在这些图形中，相同的附图标记指的是图中相似的元件。应理解，图中不同部件的 尺寸可以是不成比例的、或不成精确比例的，并且是为视觉清楚和说明目的而示出的。
具体实施例方式参考图1，该图是示例性体现本发明的风力涡轮机场所的示意图。每个模块化转 子叶片2被制造成两个部分或两个以上的部分，包括第一转子叶片部10和第二转子叶片部 11、11'。第一和第二转子叶片部具有用于将第二转子叶片部11、11'联接至第一转子叶片 部10的构造。转子叶片部由运输装置15移动至风力涡轮机场所。在该场所，吊舱3内的 涡轮机被设置在关于流体流保持静止的结构4上。该涡轮机包括转子毂9，其具有将第一转子叶片部10安装至转子毂9的构造。第一转子叶片部10连接至转子毂9，并且第二转子叶 片部11通过缆索25(图2)吊起至第一转子叶片部10并联接至该第一转子叶片部10。图2示意出吊舱3中的升降机如何将转子叶片部11提升至与第一转子叶片部10 锁定的位置。第一转子叶片部10连接至转子毂9，而由缆索25吊起以接合第一转子叶片 部10的第二转子叶片部11借助于参考图3至8详细描述的接头而联接至第一转子叶片部 10。可提供并且以相似的方式装配诸如单独的尖端部1(图3)的更多的部分。参考图3，该图是根据本发明第一实施方式的图1的模块化转子叶片的透视图，模 块化转子叶片包括第一转子叶片部10，其连接至(未示出的)转子毂9;和第二转子叶片 部11，其借助于连接部件14和连接部件16连接至第一转子叶片部10。在该实施方式中，第二转子叶片部11的连接部件14、S卩，第二连接部件14形成为 具有两个侧壁、即，上侧面和下侧面的梁(连接部件14也可称为“舌”)，第一转子叶片部10 的连接部件16、S卩，第一连接部件16形成为插孔(并且也可称为“叉”)。第一连接部件16 适于接纳第二连接部件14，并且使第二连接部件14的横截面适应于第一连接部件16的横 截面，使得第二连接部件14的上表面和下表面支撑第一转子叶片部10的相重叠部分。在替代性实施方式中，第二连接部件的横截面可包括矩形横截面(包括方形横截 面)或椭圆形横截面(包括圆形横截面)。图3中所示的模块化转子叶片还包括连接至第二叶片部11的叶片尖端1。叶片部 IOUl与叶片尖端1在叶片尖端接缝19和叶片部接缝20处借助于上述连接部件装配成连 续的空气动力学表面，上述连接部件全部被包含在叶片结构内。在每个叶片部10、11的端面处均设置引导装置29a、29b，其中第二部的引导装置 29a至少部分地形成为圆锥形螺栓，且第一部的引导装置设置成位于端面中的对应开口。在 模块化转子叶片的装配期间，引导装置支持相关转子叶片部的对准。此外，在螺栓和开口设 有外螺纹和内螺纹的情况下，引导装置能用于支持相邻的部分之间的连接。每个连接部件14、16均包括四个圆锥形开口 41、42，其中，在示出的实施方式中， 圆锥形开口延伸通过侧壁的总深度，即，开口限定出通孔。图3还示出四个圆锥形螺栓30， 从而每当相邻的转子叶片部彼此相靠时，并且当对应的圆锥形开口 41、42对准时，所述四 个圆锥形螺栓30插入由一个圆锥形开口 41和一个圆锥形开口 42形成的(未示出的)连 续的圆锥形连接开口中。依照保险螺栓(shear bolt)的类型的圆锥形或锥形螺栓30能借助于张紧装置28 张紧，所述张紧装置是四个或六个较小规格螺栓的形式。该设计允许在现场中经由第一转 子叶片部10和/或第二转子叶片部11中小的可移除的通道门32来容易地再张紧螺栓28。 接头的该设计还防止接头内所有的移动并且防止了由所述移动所引起的结构疲劳。完全包 含在叶片结构内的类似的通道门和叉舌式接头元件被设置用于叶片尖端1，但在图3中未 示出。参考图4和5，示出了本发明的第一实施方式的细节。通道门32提供通向主接头 元件、即，连接部件14、16和通向锥形或圆锥形保险螺栓30的通道。例如，能经由端口 23 和折向下的舱口 24(见图1)到达通道门32，该折向下的舱口 24在打开时延伸出坡道，以 便维护和模块更换。还可经由通道门32到达图3中所示的第二叶片部引导装置29a、29b。 该设计防止接头或连接部内所有的移动，并防止由这些移动所引起的结构疲劳。类似的通
9道门和完全包含在叶片结构内的、具有用于联接所必需的所有另外的部件的连接部件被设 置用于叶片尖端1，但在图4中未示出。该设计允许在现场中经由叶片部中可移除的通道门 32来容易地安装圆锥形保险螺栓30。图5示出沿图4中的线A-A的圆锥形或锥形保险螺栓30和连接部件14、16的剖 视图。如从图5所能看到的，第一实施方式的连接部件14、16适于彼此装配，其中第二转子 叶片部11的连接部件14被第一转子叶片部10的连接部件16包围。图6示出根据图4或5中所示的本发明第一实施方式的圆锥形或锥形螺栓30的详 细图，其中图6的上半部是通过一个张紧装置28的剖视图，而图6的下半部是俯视图。连 接部件14、16包括圆柱形通孔，所述圆柱形通孔与衬套14a、16a结合限定出圆锥形开口 41、 42。为了提高衬套的耐久性，金属衬套是优选的。圆锥形开口内的圆锥形螺栓30使第一和 第二转子叶片部10、11的连接部件14、16连接。多个张紧装置28穿过大致中空的圆锥形 螺栓30并且安装在接纳装置18中，该接纳装置18布置于可封闭圆锥形开口的左端(图6) 的衬套14a处。接纳装置18形成用于螺栓30的反向支承，并且包括与张紧装置28的相关 的外螺纹接合的多个内螺纹。通过提供圆锥形开口，能借助于张紧装置28顶着接纳装置18 张紧圆锥形螺栓30，从而使连接部件14、16彼此紧固在一起。在接纳装置18与圆锥形螺栓30的直径较小的端面(图6中的左端面)之间形 成有间隙26，其允许圆锥形螺栓30在整个连接内的公差的情况下容易且简单地再紧固/ 再张紧。间隙朝向张紧装置的纵向轴线的尺寸等于连续的圆锥形连接开口的长度的5%至 10%。如上所述，圆锥形螺栓30为大致中空的。然而，为了承受作用在螺栓30上的力， 在圆锥形螺栓30内形成有包围张紧装置28的织物21。根据示出的实施方式，张紧装置28设置成在一端具有外螺纹的螺钉，其中螺钉头 与接纳装置18的内螺纹接合，以便张紧圆锥形螺栓30。在替代性实施方式中，接纳装置18 可包括由张紧装置28穿过的通孔，通过埋头螺母而顶着接纳装置18夹紧该张紧装置28。参考图7，示出本发明的第二实施方式的详细视图。第一转子叶片部10的连接部 件16包围第二转子叶片部11的连接部件14。连接部件14、16都包括两个圆锥形通孔。在 转子叶片部10、11连接的状态下，连接部件14、16彼此相靠，使得包围的连接部件16的圆 锥形孔与被包围的连接部件14的两个通孔对准，从而限定出两个连续的圆锥形连接通孔、 即，连接部件的通孔，因此连续的圆锥形连接通孔在转子叶片部10、11的连接状态下布置 在相同的纵向轴线上。连接部件14、16的通孔以下述方式设置，S卩，使得具有较大直径的开 口朝向连接部件14、16的外表面变宽。连接部件14、16的通孔的该布置确定了连续的连接 通孔朝向包围的连接部件16的外表面延伸。图7中所示实施方式利用了布置在两个圆锥形连接通孔中的两个圆锥形螺栓30。 圆锥形螺栓30被多个张紧装置28 (螺钉)穿过，其中每个螺钉28均穿过两个螺栓30。由 于连续的连接通孔的形成，所以不需要专门的接纳装置。通过螺钉28使圆锥形螺栓30彼 此对着张紧，其中螺钉28包括与一个螺栓邻接的螺钉头28a和与另一螺栓邻接的埋头螺母 18b。在连接部中出现游隙或松动的情况下，可通过紧固埋头螺母18b和螺钉28来再紧固 或再张紧螺栓。两个圆锥形螺栓30之间的间隙26允许将螺栓30进一步或“更深地”拉入 连续的连接通孔，从而消除连接部的游隙或松动。
图8示出本发明的第三实施方式的详细视图，其中图8的上半部是通过两个圆锥 形螺栓30的剖视图，而图8的下半部是俯视图。第三实施方式利用了包围的连接部件16和被包围的连接部件14。与第二实施方 式形成对比，被包围的连接部件14是实心的，即，没有分开的侧壁，因此在连接部件内没有 提供空间。因此，被包围的连接部件14不是中空的。包围的连接部件16包括两个圆锥形 通孔，而被包围的连接部件14包括一个通孔，其中在模块化转子叶片的装配状态中，这些 通孔布置在相同的纵向轴线上。被包围的连接部件14的通孔形成为双重圆锥形通孔，其中 具有较大直径的开口向着被包围的连接部件的外表面打开。包围的连接部件的圆锥形通孔 与被包围的连接部件的上述至少一个通孔对准，从而限定出一个双重圆锥形通孔。在这些 圆锥形连接的凹进内，两个螺栓30布置成包围在它们的对置端面之间的间隙26。呈螺钉的 形式的多个张紧装置28穿过螺栓30并使螺栓30对着彼此张紧。张紧机构与图7中所示 的张紧机构相同。因此，对于较详细的描述可参考图7。尽管已参考本发明的优选实施方式特别地示出并描述了本发明，但本领域的技术 人员应理解，在不偏离本发明的范围的情况下，可在其中作出在形式和细节上的上述及其 它变化。
权利要求
一种用于涡轮发电机的模块化转子叶片，包括至少两个转子叶片部(10、11)，其中每个转子叶片部(10、11)均包括具有至少一个圆锥形开口(41、42)的至少一个连接部件(14、16)，相邻转子叶片部(10、11)的所述连接部件(14、16)彼此相靠，使得所述连接部件(14、16)的所述圆锥形开口(41、42)彼此对准并形成连续的圆锥形连接开口，用于接纳张紧装置(28)的接纳装置(18)被布置在所述圆锥形连接开口的直径较小的端部处，将与所述连续的圆锥形连接开口对应的圆锥形螺栓(30)布置在所述圆锥形连接开口中，并且至少一个张紧装置(28)穿过所述圆锥形螺栓(30)并顶着所述接纳装置(18)张紧所述圆锥形螺栓(30)。
2.根据权利要求1所述的模块化转子叶片，其中在所述接纳装置(18)与所述圆锥形螺 栓(30)的具有较小直径的端面之间限定有间隙(26)。
3.根据权利要求1所述的模块化转子叶片，其中所述圆锥形螺栓(30)的最小外径大于 所述连续的圆锥形连接开口的最小内径。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的模块化转子叶片，其中所述接纳装置(18)与相关 的所述连接部件(14) 一体地形成。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的模块化转子叶片，其中所述圆锥形开口(41、 42)中的每个圆锥形开口均设置有布置在对应的连接部件(14、16)中的相应开口内的衬套 (14a、16a)。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的模块化转子叶片，其中所述圆锥形螺栓(30)是中空的。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的模块化转子叶片，其中在相邻转子叶片部(10、 11)的至少一个转子叶片部中设置有通道门(32)。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的模块化转子叶片，其中在相邻转子叶片部(10、 11)的端面处布置有引导装置(29a、29b)。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的模块化转子叶片，其中所述转子叶片部之一是尖 端部(1)。
10.一种用于涡轮发电机的模块化转子叶片，包括至少两个转子叶片部(10、11)， 其中每个所述转子叶片部(10、11)均包括至少一个连接部件(14、16)，一个连接部件(16)包围相邻的转子叶片部(11)的所述连接部件(14)，包围的所述连接部件(16)包括至 少两个圆锥形通孔，被包围的所述连接部件(14)包括至少一个通孔，所述通孔布置在相同 的纵向轴线上，其中相邻转子叶片部(10、11)的所述连接部件(14、16)彼此相靠，使得包围的所述连 接部件(16)的所述圆锥形通孔与被包围的所述连接部件(14)的所述至少一个通孔对准， 从而限定出至少一个圆锥形连接通孔，至少两个圆锥形螺栓(30)被布置在包围的所述连接部件(16)的所述通孔内，并且延 伸到被包围的所述连接部件(14)的所述至少一个通孔内，至少一个张紧装置(28)穿过所述至少两个圆锥形螺栓(30)并且张紧所述圆锥形螺栓 (30)。
11.根据权利要求10所述的模块化转子叶片，其中在所述圆锥形螺栓(30)的对置端面 之间设置有间隙(26)。
12.根据权利要求10或11所述的模块化转子叶片，其中所述圆锥形通孔中的每个圆锥 形通孔均由布置在所述连接部件(14、16)中的相应开口内的衬套(14a、16a)提供。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的模块化转子叶片，其中所述圆锥形螺栓(30) 是中空的。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的模块化转子叶片，其中在相邻叶片部(10、11) 的至少一个叶片部中设置有通道门(32)。
15.根据权利要求10-14中任一项所述的模块化转子叶片，其中在相邻转子叶片部 (10,11)的端面处布置有引导装置(29a、29b)。
16.根据权利要求10-15中任一项所述的模块化转子叶片，其中所述转子叶片部之一 是尖端部(1)。
17.—种装配具有模块化转子叶片(10、11)的涡轮发电机的方法，包括下述步骤A.将转子叶片制成为至少两个转子叶片部(10、11)，其中相邻转子叶片部(10、11)具 有用于将相邻转子叶片部(10、11)安装到一起的连接部件(14、16)；B.将所述转子叶片部(10、11)运输至现场；C.在所述现场将涡轮机(3)设置在关于所述流体流保持静止的结构(4)上，且所述涡 轮机(3)包括转子毂(9)和具有将第一转子叶片部(10)安装至所述转子毂(9)的构造的 转子⑵；D.将所述第一转子叶片部(10)连接至所述转子毂(9)；以及E.通过借助于至少一个圆锥形螺栓(30)，将相邻转子叶片部(10、11)的所述连接部件 (14,16)安装到一起来将所述第二转子叶片部(11)联接至所述第一叶片部，所述至少一个 圆锥形螺栓由穿过圆锥形螺栓(30)的至少一个张紧装置(28)张紧。
18.根据权利要求17所述的方法，其中在将所述第二转子叶片部(11)联接至所述第一 转子叶片部(10)之前，通过吊舱内的升降机来提升所述第二转子叶片部(11)。
19.根据权利要求17或18所述的方法，还包括下述步骤F.将转子叶片尖端(1)联接至所述第二转子叶片部(11)。
全文摘要
本发明涉及一种用于涡轮发电机的模块化转子叶片，其在一部分损坏或出现故障的情况下允许简单更换各个转子叶片部。所述模块化转子叶片包括至少两个转子叶片部(10、11)，其中每个转子叶片部(10、11)均包括具有至少一个圆锥形开口(41、42)的至少一个连接部件(14、16)，相邻转子叶片部(10、11)的连接部件(14、16)彼此相靠，使得所述连接部件(14、16)的圆锥形开口(41、42)彼此对准，并形成连续的圆锥形的连接开口，用于接纳张紧装置(28)的接纳装置(18)被布置在所述圆锥形的连接开口的直径较小的端部处，且在所述圆锥形的连接开口中布置有与连续的圆锥形连接开口对应的圆锥形螺栓(30)，并且至少一个张紧装置(28)穿过所述圆锥形螺栓(30)并顶着所述接纳装置(18)张紧所述圆锥形螺栓(30)。
文档编号F03D11/00GK101932828SQ200980101463
公开日2010年12月29日 申请日期2009年1月14日 优先权日2008年1月14日
发明者安德烈亚斯·勒姆, 布赖恩·格伦, 沃尔夫冈·梅勒, 瓦尔特·凯勒, 詹姆斯·G·P·德尔森, 马丁·施图克特 申请人:剪式风能技术公司