专利名称：布置风力涡轮叶片的系统和方法
技术领域：
本发明大体涉及风力涡轮叶片。具体而言，本发明公开了用于布置至少两个风力 涡轮叶片以进行存储和/或运输的系统和方法，并且使得能够实现该系统和方法。
背景技术：
在本领域中众所周知的是风力涡轮用于将来自风的动能转换成机械能或电能，并 且风力涡轮叶片以各种形状和大小存在。例如，一些叶片包括在一端处的根部和在相对端 处的尖端。叶根附连到转子上，并且叶片从叶根沿径向向外延伸到叶尖。叶片可具有圆的或 弯曲的前缘(即面向旋转方向的边缘)和渐缩的或尖角的后缘(即背向旋转方向的边缘)， 从而产生具有空气动力学形状或翼型形状的叶片。另外，叶片可从叶根弯曲到叶尖，从而在 叶片的顶部上产生凸出表面(即面向来风的叶片的表面)，并且在叶片的背部上产生凹入 表面(即背离来风的叶片的表面)。取决于风力涡轮的大小、预计风速和其它设计考量，风力涡轮叶片的长度、宽度、 曲率和重量不同。例如，风力涡轮叶片可延伸大于100英尺，具有9英尺或更大的有效宽度， 从叶根到叶尖弯曲超过6英尺，以及超过13，000磅重。国家和地方的运输规章包括关于在公共道路上运输的物品的最大允许宽度和高 度的限制。例如，在美国，最大可允许宽度典型地为872英尺，而最大可允许高度的范围介 于1372和14英尺之间，这取决于地点。在欧洲，最大可允许宽度典型地为3. 5米，而最大 可允许高度为4. 45米。所以，风力涡轮叶片的大小、形状和重量一般需要单独运输风力涡 轮叶片，以便不超过可允许的大小极限，从而增加了运输风力涡轮叶片的成本。因此，存在对于这样的改进的系统和方法的需要其用来布置风力涡轮叶片以进 行运输和/或存储，使得可在公共道路上同时运输不止一个风力涡轮叶片。
发明内容
下面在以下描述中阐述本发明的各方面和优点，或者根据描述，本发明的各方面 和优点可显而易见，或者可通过本发明的实践来学习本发明的各方面和优点。本发明的一个实施例是用于布置第一风力涡轮叶片和第二风力涡轮叶片的系统。 该系统包括第一根部支架和与第一根部支架相对且与第一根部支架隔开的第二根部支架。 该系统进一步包括邻近第二根部支架的第一支承件、可旋转地连接到第一支承件上的第一 尖端支架，以及邻近第一根部支架的第二尖端支架。本发明的另一个实施例是用于布置至少两个风力涡轮叶片的方法。该方法包括将 第一风力涡轮叶片传递至邻近第一根部支架，并且使第一风力涡轮叶片旋转至少90度，使 得第一风力涡轮叶片相对于地平线成约20至90度的角，而且第一风力涡轮叶片的后缘低 于第一风力涡轮叶片的前缘。该方法进一步包括将第二风力涡轮叶片传递至邻近第二根部 支架，以及套置(nest)第二风力涡轮叶片与第一风力涡轮叶片。在本发明的又一个实施例中，一种用于布置至少两个风力涡轮叶片的方法包括将第一风力涡轮叶片传递至邻近第一根部支架，并且使第一风力涡轮叶片旋转，使得第一风 力涡轮叶片相对于地平线成约20至90度的角，而且第一风力涡轮叶片的后缘低于第一风 力涡轮叶片的前缘。该方法进一步包括将第二风力涡轮叶片传递至邻近第二根部支架，并 且使第二风力涡轮叶片旋转，使得第二风力涡轮叶片相对于地平线成约20至90度的角，而 且第二风力涡轮叶片的后缘高于第二风力涡轮叶片的前缘。在审阅说明书之后，本领域普通技术人员将更好地理解这样的实施例的特征和方 面以及其它。
在包括对附图的参照的说明书的剩余部分中更加具体地阐述了本发明的完整和 能够实现的公开，包括本发明的最佳模式，在图中图1是根据本发明的一个实施例的、用于布置风力涡轮叶片的系统的透视图；图2是第一尖端支架旋转的、图1所示的系统的透视图；图3是第二尖端支架打开的、图1所示的系统的透视图；图4是风力涡轮叶片装载到商用运载工具上的、图3所示的系统的透视图；图5是图3所示的系统的一个备选实施例的透视图；以及图6是图4所示的系统和风力涡轮叶片的端视图。部件列表10 系统(图 1-5)12第一风力涡轮叶片14第二风力涡轮叶片16第一叶根18第二叶根20第一叶尖22第二叶尖24 螺柱洸凸出表面28凹入表面30 前缘32 后缘34第一根部支架36第二根部支架38第一尖端支架40第二尖端支架44缓冲器46互补性带垫表面48 第一端50 第二端52额外的缓冲器
54 铰链56 搭扣58第一支承件60第二支承件62 棘爪64第一支承平面65地平线66第二支承平面68商用运载工具70装运区域
具体实施例方式现在将对本发明的当前实施例进行详细参照，实施例的一个或多个实例在附图中 所有说明。详细描述使用数字和字母名称来指示图中的特征。附图和描述中类似或相似的 名称用来指示本发明的类似或相似的部件。各个实例是以阐述本发明的方式而非限制本发明的方式提供的。实际上，对本领 域技术人员将显而易见的是，可在不偏离本发明的范围或精神的情况下在本发明中作出修 改和改变。例如，说明或描述成一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又 一个实施例。因此，意图的是，本发明覆盖落在所附的权利要求书及其等效物的范围内的这 种修改和改变。图1至4提供了根据本发明的一个实施例的、用于布置第一风力涡轮叶片12和第 二风力涡轮叶片14以进行运输和/或存储的系统10的透视图。各个风力涡轮叶片12、14 大体包括在一端处的叶根16、18和在相对端处的叶尖20、22。各个叶根16、18在截面上大 体为圆形的，并且包括螺栓、螺钉、螺柱M，或者在本领域中已知用来将风力涡轮叶片附连 到风力涡轮的转子上的其它结构。风力涡轮叶片12、14典型地延伸高达80-120英尺，或者 更多，并且从叶根逐渐弯曲到叶尖，从而在一侧上产生凸出表面沈，而在相对侧上产生凹入 表面观。另外，风力涡轮叶片12、14可具有联合起来为风力涡轮叶片12、14提供空气动力 学或翼型形状的圆的前缘30(即面向旋转方向的边缘)和渐缩后缘32(即背向旋转方向的 边缘)。风力涡轮叶片常常包括在前缘30后面的额外的内部结构支承件，以有利于传递和 运输相对沉重和脆弱的风力涡轮叶片。图1至4所示的系统沿竖直及沿水平两者将第一风力涡轮叶片12和第二风力涡 轮叶片14布置在相对于彼此倒转的位置上。也就是说，各个叶根16、18靠近或邻近相对的 风力涡轮叶片的叶尖22、20，而各个前缘30靠近或邻近相对的风力涡轮叶片的后缘32。另 外，将风力涡轮叶片套置成使得一个风力涡轮叶片的凸出表面26面向另一个风力涡轮叶 片的凹入表面28。图1至4所示的系统10大体包括第一根部支架34和第二根部支架36以及第一 尖端支架38和第二尖端支架40。根部支架34、36和尖端支架38、40分别在运输和/或存 储期间为叶根16、18和叶尖20、22提供支承和缓冲。关于贯穿本描述的约定，第一根部支 架34和第一尖端支架38指的是支承第一风力涡轮叶片12的结构，而第二根部支架36和第二尖端支架40指的是支承第二风力涡轮叶片14的结构。第一根部支架34和第二根部 支架36是彼此相对的，并且被分开可约等于风力涡轮叶片的长度的距离。第一尖端支架38 定位成更靠近或邻近第二根部支架36，以支承第一风力涡轮叶片12的叶尖20及对该叶尖 20缓冲，而第二尖端支架40定位成更靠近或邻近第一根部支架34，以支承第二风力涡轮叶 片14的叶尖22及对该叶尖22缓冲。根部支架34、36和尖端支架38、40大体包括缓冲器44或垫，缓冲器44或垫形成 符合叶根或叶尖的外表面的承座表面。缓冲器44或垫可构造成以便完全或部分地包围叶 根16、18和/或叶尖20、22。备选地，可使用条、带或其它适当的装置来保持风力涡轮叶片 12、14就位。第一尖端支架38和第二尖端支架40可包括成形为符合风力涡轮叶片12、14的形 状的互补性带垫表面46。互补性带垫表面46在各个尖端支架38、40中限定第一端48和第 二端50。各个尖端支架38、40的第一端48成形为符合和支承风力涡轮叶片12、14的前缘 30。各个尖端支架38、40的第二端50成形为符合和支承风力涡轮叶片12、14的后缘。第 二端50可包括额外的缓冲器52，以进一步保护风力涡轮叶片12、14的后缘32，后缘32典 型地更脆弱，并且在运输和/或存储期间比前缘30更易于受损。互补性带垫表面46可进 一步包括在第一端48处的铰链M和在第二端50处的搭扣56或闭锁件。铰链M允许互 补性带垫表面46枢轴地分开或打开，以接收风力涡轮叶片。然后互补性带垫表面46可回 到一起或者闭合，并且由搭扣56或闭锁件保持就位，以使风力涡轮叶片保持就位。如图1、2和3所示，第一尖端支架38和第二尖端支架40分别可以可旋转地或枢 轴地连接到第一支承件58和第二支承件60上。另外，第一支承件58和/或第二支承件60 可以可旋转地或枢轴地连接到第一根部支架34和/或第二根部支架36中任何一个或两者 上。第一支承件58和第二支承件60可为支柱、棒、杆，或者本领域普通技术人员已知的、用 于支承风力涡轮叶片的叶尖的重量的类似的结构。各个尖端支架38、40和相关联的支承件 58,60之间的棘爪62、齿轮、轴承或者类似的结构允许各个尖端支架38、40绕着相应的支承 件58、60旋转或枢转。第一支承件58典型地更靠近或邻近第二根部支架36，而第二支承件60典型地更 靠近或邻近第一根部支架34。第一支承件58和/或第二支承件60可在结构上连接到第一 根部支架；34和/或第二根部支架36中任何一个或两者上，如图1至4所示。备选地，如图 5所示，第一支承件58和第二支承件60可在结构上与第一根部支架34和第二根部支架36 两者分开。如图5中进一步显示的那样，第一支承件58和第二支承件60可附连到商用运 载工具68的脊骨或底座上。由于风力涡轮叶片12、14的重量以及风力涡轮叶片的后缘32的相对脆弱性，风力 涡轮叶片在前缘30向下的情况下典型地由起重机、提升机或类似的装置提升和移动。如图 1所示，第一尖端支架38的互补性带垫表面46可打开，然后第一风力涡轮叶片12可在前 缘30向下的情况下被传递至邻近第一根部支架34。然后叶尖20可被定位在第一尖端支 架38中，且然后第一尖端支架38的互补性带垫表面46可由搭扣56关闭和保持关上。第 一风力涡轮叶片12然后可被旋转到图2所示的位置，第一尖端支架38在第一风力涡轮叶 片12旋转时保护和支承前缘30和后缘32。如图2所示，第一尖端支架38的互补性带垫表 面46限定相对于地平线65成约20至90度的角的第一支承平面64。在特定的实施例中，第一支承平面64可相对于地平线65成约30至80度、40至70度或45度的角。因此，第一 尖端支架38在该第一尖端支架38的第一端48高于第一尖端支架38的第二端50的情况 下支承第一风力涡轮叶片12。参照图3，第二尖端支架40的互补性带垫表面46可打开，且然后第二风力涡轮叶 片14可在前缘30向下的情况下被传递至邻近第二根部支架36。然后叶尖22可被定位在 第二尖端支架40中，且第二尖端支架40的互补性带垫表面46然后可由搭扣56关闭和保 持关上。如果必要的话，第二风力涡轮叶片14然后可被旋转到图3所示的位置，第二尖端 支架40在第二风力涡轮叶片14旋转时保护和支承前缘30和后缘32。如图3所示，第二尖 端支架40的互补表面46限定相对于地平线65成约20至90度的角的第二支承平面66。 在特定的实施例中，第二支承平面66可相对于地平线65成约30至80度、40至70度或45 度的角。因此，第二尖端支架40在该第二尖端支架40的第一端48低于第二尖端支架40 的第二端50的情况下支承第二风力涡轮叶片14。如图1至3最清楚地显示的那样，第一尖端支架38可比第二尖端支架40处于更 高的高度处。可通过第一支承件58和第二支承件60之间的长度差来实现第一尖端支架38 和第二尖端支架40之间的这个高度差。备选地，可调节各个尖端支架38、40及其相关联的 支承件58、60之间的枢轴连接的位置，以便实现第一尖端支架38和第二尖端支架40之间 的同一高度差。第一尖端支架38和第二尖端支架40之间的高度差增强了系统10的将第 一风力涡轮叶片12和第二风力涡轮叶片14套置成更加靠近在一起以减小系统10和风力 涡轮叶片12、14的所得到的宽度和高度的能力。图4显示了系统10，其中，风力涡轮叶片12、14装载在商用运载工具68上以在公 共道路上运输和/或存储。如图4所示，第一尖端支架38和第二尖端支架40以及第一根 部支架；34和第二根部支架36相对于地平线65以约20至90度的角支承第一风力涡轮叶 片12和第二风力涡轮叶片14。在特定的实施例中，第一风力涡轮叶片12和第二风力涡轮 叶片14可相对于地平线65成约30至80度、40至70度或45度的角。因此，系统10将第 一风力涡轮叶片12和第二风力涡轮叶片14布置成以便在运输和/或存储期间减小系统10 和风力涡轮叶片12、14的宽度和高度。图6显示了图4所示的系统10 (以假想图像显示)和风力涡轮叶片12、14的端视 图。系统10和风力涡轮叶片12、14的装运区域70限定为系统10和风力涡轮叶片12、14 的外周的最大宽度和高度。装运区域70在图6中显示为包围系统10和风力涡轮叶片12、 14的外周的虚线框。在系统10大约对角地布置第一风力涡轮叶片12和第二风力涡轮叶片 14的情况下，装运区域具有872英尺的最大宽度和1372英尺的最大高度。将理解，由系统 10和风力涡轮叶片12、14限定的装运区域70可配合在商用运载工具68的宽度和高度内或 延伸超出该宽度和高度。因此，系统10将风力涡轮叶片12、14布置成以便进行运输和/或 存储，而不超越关于在公共道路上运输的物品的最大宽度和高度的国家和地方运输规章。本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能 够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。本发明的可授予 专利的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这种其它实 例包括不异于权利要求书的字面语言的结构元素，或者如果这种其它实例包括与权利要求书 的字面语言无实质性差异的等效结构元素，则这种其它实例意在处于权利要求书的范围之内。
权利要求
1.一种用于布置第一风力涡轮叶片和第二风力涡轮叶片(12，14)的系统(10)，包括a.第一根部支架(34)；b.与所述第一根部支架(34)相对且与所述第一根部支架(34)隔开的第二根部支架 (36)；c.邻近所述第二根部支架(36)的第一支承件(58)；d.可旋转地连接到所述第一支承件(58)上的第一尖端支架(38)；以及e.邻近所述第一根部支架(34)的第二尖端支架GO)。
2.根据权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述第一尖端支架(38)限定相对于 地平线(65)成约20至90度的角的第一支承平面(64)。
3.根据权利要求1或2中任何一项权利要求所述的系统(10)，其特征在于，所述第一 支承件(58)连接到所述第一根部支架(34)或所述第二根部支架(36)中的至少一个上。
4.根据权利要求1至3中任何一项权利要求所述的系统(10)，其特征在于，所述第 一尖端支架(38)包括构造成以便接收所述第一风力涡轮叶片(1 的前缘(30)的第一端 (48)和构造成以便接收所述第一风力涡轮叶片(1 的后缘(3 的第二端(50)，并且其 中，所述第一尖端支架(38)的所述第一端08)高于所述第一尖端支架(38)的所述第二端 (50)。
5.根据权利要求1至4中任何一项权利要求所述的系统(10)，其特征在于，所述第 二尖端支架GO)包括构造成以便接收所述第二风力涡轮叶片(14)的前缘(30)的第一端 (48)和构造成以便接收所述第二风力涡轮叶片(14)的后缘(3 的第二端(50)，并且其 中，所述第二尖端支架GO)的所述第一端08)低于所述第二尖端支架GO)的所述第二端 (50)。
6.根据权利要求1至5中任何一项权利要求所述的系统(10)，其特征在于，所述第一 根部支架和第二根部支架(34，36)以及所述第一风力涡轮叶片和第二风力涡轮叶片(12， 14)限定具有小于或等于8. 5英尺的宽度的装运区域(70)。
7.根据权利要求1至6中任何一项权利要求所述的系统(10)，其特征在于，所述第一 根部支架和第二根部支架(34，36)以及所述第一风力涡轮叶片和第二风力涡轮叶片(12， 14)限定具有小于或等于13. 5英尺的高度的装运区域(70)。
8.一种用于布置至少两个风力涡轮叶片的方法，包括a.将第一风力涡轮叶片(1 传递至邻近第一根部支架(34)；b.使所述第一风力涡轮叶片(12)旋转至少90度，使得所述第一风力涡轮叶片(12)相 对于地平线(65)成约20至90度的角，并且所述第一风力涡轮叶片(12)的后缘(32)低于 所述第一风力涡轮叶片(12)的前缘(30)；c.将第二风力涡轮叶片(14)传递至邻近第二根部支架(36)；以及d.套置所述第二风力涡轮叶片(14)与所述第一风力涡轮叶片(12)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括当将所述第一风力 涡轮叶片(12)传递到所述第一根部支架(34)时，支承所述第一风力涡轮叶片(12)的所述 前缘(30)。
10.根据权利要求8或9中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法进一步 包括使所述第二风力涡轮叶片(14)旋转，使得所述第二风力涡轮叶片(14)相对于所述地平线(65)成约20至90度的角，并且所述第二风力涡轮叶片(14)的后缘(32)高于所述第 二风力涡轮叶片(14)的前缘(30)。
全文摘要
本发明涉及布置风力涡轮叶片的系统和方法。布置风力涡轮叶片的系统(10)包括第一根部支架和第二根部支架(34，36)以及邻近第二根部支架(36)的第一支承件(58)。第一尖端支架(38)可旋转地连接至第一支承件(58)，且第二尖端支架(40)邻近第一根部支架(34)。布置风力涡轮叶片的方法包括将第一风力涡轮叶片(12)传递至邻近第一根部支架(34)，以及使第一风力涡轮叶片(12)旋转至少90度，使得第一风力涡轮叶片(12)相对于地平线(65)成约20至90度的角。该方法进一步包括将第二风力涡轮叶片(14)传递至邻近第二根部支架(36)，以及套置第二风力涡轮叶片(14)与第一风力涡轮叶片(12)。
文档编号F03D11/00GK102086847SQ20101059242
公开日2011年6月8日 申请日期2010年12月7日 优先权日2009年12月7日
发明者S·G·里德尔 申请人:通用电气公司