专利名称：风轮机桨叶放下设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种容纳在高耸塔架的顶上的机舱中的风轮机，且更具体地涉及用于升起或放下风カ设备的转子桨叶以将桨叶连接至轮毂或将桨叶从轮毂脱离分开的设备和方法。
背景技术：
现在常规的风轮机规模大约是I. 5MW功率输出，具有从70m至85m的范围的转子直径。该级别的风轮机平均具有50吨的机舱重量(发电机、齿轮箱和机舱壳体)和大约75吨的转子重量。为提高风轮机的经济性，制造商一直在设计更高的塔架以利用在地面上更高海拔处的更大风能。制造商日益依赖80m和IOOm的塔架设计，而不是先前使用的较矮塔架。将转子桨叶放下或升起至高的陆基塔架的顶部以便维修的成本可以是大体上高得吓人的，主要原因在于常规起重机的臂长，这要求起重机能力比升起的实际重量高。这是由于常 规起重机的臂长产生了弯矩而引起的。目前，风轮机要求将起重机或专用设备运到风轮机现场以通过移除每ー个桨叶而接触到桨叶，以将桨叶从桨叶所附接到的转子轮毂移除并且将它们放下至地面以便维修或替换。这对于维修和桨叶替换活动増加了显著成本，导致能源成本的增加。起重机还用于将转子桨叶安装至风カ设备。起重机将转子桨叶从风カ设备的基部升起且将其送到在风カ设备的轮毂处的转子桨叶连接部。穿过转子桨叶的凸缘到轮毂的匹配部分中的螺栓形成桨叶到轮毂的连接部。螺母旋紧到螺栓上以将桨叶固定至轮毂。美国专利申请公布US 2009/0058096 (Wobben)公开了在没有使用起重机的情况下安装和拆除风力设备的转子桨叶的方法。在风カ设备的轮毂的外侧表面中的一部分和风カ设备的底部区域之间张紧缆索。在安装桨叶时，转子桨叶沿缆索向上移动，或在拆除桨叶时，转子桨叶沿缆索向下移动。德国专利DE 20 2004 016460 Ul公开了用于升起和放下转子桨叶的部分的滑轮组机构。该机构附接至轮毂的外侧表面和转子桨叶的外侧表面。Tomohiro Umajiri 等人的在 2008 年 12 月 24 号公布的 PCT/JP2008/059474 中公开了安装转子桨叶的方法，该方法允许在不使用多个工程机械的情况下安装和移除桨叶。悬吊设备具有在轮毂内侧的滑轮、在桨叶内侧的保持部分以及绞盘。滑轮将悬吊线材从安装有桨叶的转子轮毂导向至在根部端和在桨叶内侧固定的保持部分。保持部分保持桨叶的安装端侧，使得桨叶的重心与悬吊线材所连接到的连接部分的连线与桨叶的纵向轴线相交。绞盘放置在地面上且通过拉进和放出悬吊绳索而升起和放下保持部分/桨叶。上述公布具有这样的缺陷其不提供将桨叶精确引导成与轮毂连接凸缘相接合的方法。由于使用桨叶内的保持部分，其还增大了每ー个桨叶的重量，所述保持部分一旦被安装就不能从桨叶移除。期望提供一种设备和方法，该设备和方法便于风轮机桨叶的维修和替换并且降低该维修和替换的成本。
发明内容
本发明涉及一种风轮机，该风轮机使转子桨叶的附接和放下成本有效和简単。风轮机包括搁置在基部上的塔架、至少ー个具有桨叶连接器部分的转子桨叶，以及容纳轮毂所附接到的轴的机舱，所述机舱安装在塔架的顶上。轮毂包括多个轮毂连接凸缘，轮毂连接凸缘中的每ー个适合于可拆卸地连接至转子桨叶的一个桨叶连接器部分。包括至少ー个滑轮的桨叶滑轮系统可拆卸地连接至转子桨叶的桨叶连接器部分，所述转子桨叶的桨叶连接器部分将会附接至轮毂或从轮毂被放下。风轮机还包括桁架系统，所述桁架系统包括滑轮梁和两个安装梁，所述滑轮梁包括至少ー个滑轮，其中每ー个安装梁可拆卸地连接至一个对应的轮毂连接凸缘，从而将滑轮梁定位在另ー轮毂连接凸缘上方。
在轮毂包括三个轮毂连接凸缘的情况中，待被附接(或移除)的桨叶分配至ー个轮毂连接凸缘并且桁架系统可拆除地连接至其余的两个轮毂连接凸缘。只有当要安装或放下桨叶时，桨叶滑轮系统和桁架系统才分别连接至桨叶和轮毂，因此在风轮机的运行状况中，没有向风轮机增加额外的重量。为安装桁架系统和滑轮系统，在轮毂中不需要额外的部件和额外的开ロ，即桨叶滑轮系统可拆除地连接至桨叶的桨叶连接器部分并且桁架系统以可拆除的方式附接至那些没有桨叶要被附接或移除的轮毂连接凸缘。由于轮毂的几何形状，轮毂连接凸缘具有朝向彼此的特定定向，且通过使用该轮毂连接凸缘来附接桁架系统，所述系统在轮毂中具有特定定向。为更改桁架系统在机舱内的位置，尤其为更改滑轮在机舱内的位置，桁架系统能够相对于轮毂连接凸缘顺时针或逆时针移位。由于轮毂连接凸缘(圆形的)的形状，桁架系统的移位导致沿着机舱内的两个空间轴线的平移/移动。由于桁架系统和桨叶滑轮系统的设计和附接方法，根据本发明的风轮机便于风轮机桨叶的维修和替换并且降低该维修和替换的成本。两个系统均使用在轮毂内或在桨叶处的任意处可用的部件，即在轮毂内或在桨叶处不需要布置额外的部件以附接所述系统。此外，不必要在轮毂内设置任何额外的开ロ，且因此所述系统的附接不会导致轮毂结构的额外结构弱化。桨叶的桨叶连接器部分可以由桨叶的根部端提供。在该情况中，该根部端包括多个紧固孔且能够经由这些紧固孔附接至轮毂连接凸缘。然而，优选的是转子桨叶的桨叶连接器部分由变衆轴承(pitch bearing)提供,从而实现桨叶的俯仰。该变楽;轴承包括外座圈和内座圈，所述外座圈适于连接至轮毂连接凸缘且内座圈适于连接至转子桨叶的根部端。如果桨叶连接器部分由变浆轴承提供，则优选的是桨叶滑轮系统被可拆除地连接至变浆轴承的内座圈。为方便轮毂连接凸缘和变浆轴承的外座圈的对准，可以将多个渐缩定位销附接至变浆轴承的外座圏。当桨叶被升起时，外座圈接近轮毂连接凸缘，且一旦渐缩定位销接合它们的阴型配对物，则实现外座圈和轮毂连接凸缘的精确对准，允许轮毂连接凸缘与外座圈的附接。为避免对轮毂连接凸缘或变浆轴承造成任何损坏，非常重要的是在它们彼此接触之前，将它们非常精确地对准，并且，在轮毂连接凸缘和变浆轴承之间存在任何不对准的情况时，修正该不对准。因此优选的是至少一旦桨叶接近轮毂时，风轮机包括多个柔性缆索，其中每ー个缆索连接到变浆轴承的外座圈且连接到一个起重机(hoist)。起重机可布置在轮毂或机舱中的任何位置，然而，优选的是将起重机栓接至轮毂连接凸缘。本发明还涉及用于将包括桨叶连接器部分的转子桨叶附接至风轮机的轮毂的方法，所述轮毂具有多个轮毂连接凸缘。该方法包括下列步骤a)将ー个轮毂连接凸缘定位在6点钟位置，b)通过将每ー个安装梁操作连接至一个对应的不在6点钟位置的轮毂连接凸缘，将桁架系统附接在轮毂内，所述桁架系统包括滑轮梁和两个安装梁，所述滑轮梁具有至少ー个滑轮，c)将包括有至少ー个滑轮的桨叶滑轮系统附接至桨叶的桨叶连接器部分，d)设置升降装置，e)经由桁架系统而在升降装置和桨叶滑轮系统之间设置缆索连接，f )升起所述桨叶，g)将所述桨叶的桨叶连接器部分附接至轮毂连接凸缘以及h)移除桨叶滑轮系统和桁架系统。由于现代转子桨叶的重量，一旦转子桨叶接近轮毂，就很难将它们对准。因此，重 要的是升起桨叶而使得当桨叶连接器部分接近轮毂连接凸缘时，尽可能地对准轮毂连接凸缘和桨叶连接器部分。在优选实施例中，该方法因此包括如下进ー步的步骤确定所述桨叶的荷载路径，并且在步骤b)中，附接桁架系统而使得所述至少ー个滑轮处于关于该荷载路径的预定位置中，并且根据该荷载路径来布置桨叶滑轮系统的滑轮。由于桁架系统的几何形状和附接方法，在期望位置布置该至少一个滑轮是非常简单的。为消除在轮毂连接凸缘和待被附接至轮毂的转子桨叶的桨叶连接器部分之间的任何留下的不对准，本方法的优选实施例包括下列额外的步骤当所述桨叶连接器部分接近所述轮毂连接凸缘时，将多个柔性缆索附接至所述桨叶的桨叶连接器部分，每ー个柔性缆索均与一个起重机相连；在将桨叶连接器部分附接至轮毂连接凸缘之前，通过使用所述起重机调整在轮毂连接凸缘和桨叶连接器部分之间的任何不对准。本发明还涉及用于将转子桨叶从风轮机的轮毂放下或将转子桨叶附接至风轮机的轮毂的部件的套件。该套件包括桨叶滑轮系统，所述桨叶滑轮系统包括至少ー个滑轮并且适于操作连接至待被放下或安装的转子桨叶的桨叶连接器部分；以及桁架系统，所述桁架系统包括滑轮梁和两个安装梁，所述滑轮梁包括至少ー个滑轮，每ー个安装梁适于连接至风轮机的轮毂的ー个轮毂连接凸缘。该套件还可以包括多个柔性缆索/起重机组件，所述柔性缆索适于连接至桨叶的桨叶连接器部分所述起重机适于与轮毂连接凸缘连接。
下面将參照附图更详细地描述本发明，其中图Ia和图Ib是现有技术的风轮机的部分的侧立面图；图2是实施本发明的风轮机的部分的侧立面图；图3a和3b是在图2中示出的风轮机的轮毂的透视图；图4是用于附接在图3a和图3b中示出的轮毂内的刚性模块化桁架连接系统的透视图；图5是变浆轴承的俯视图；图6是附接有桨叶的在图3a和图3b中示出的轮毂和桨叶的俯视图，示出了短的定位销的位置和柔性缆索螺柱的位置；图7是桨叶尾部拾取带/套的透视图，所述尾部拾取带/套用于在将桨叶卸载或装载到运输车上时保持桨叶稳定；以及图8是转子桨叶的根部端的透视图。
具体实施例方式參照图Ia和lb，所述图Ia和图Ib是现有技术的风力设备的部分的侧立面图，该现有技术为2008年12月4日公布的Tomohiro Umajiri等人的标题为“用于 风轮机桨叶的悬吊装置、安装风轮机桨叶的方法以及建造风カ发电机的方法”(“Suspension Device ForWind Wheel Blade, Method Of Mounting Wind Wheel Blade, And Method Of ConstructingWind-Driven Generator")的国际申请No. PCT/JP2008/059474，公开号为TO/2008/155976。该公布公开了ー种用于风轮机转子桨叶的悬吊装置，包括安装桨叶的方法，所述方法允许在不使用多个工程机械的情况下安装或移除桨叶。悬吊装置具有滑轮(114)、保持部分(115)以及绞盘。滑轮(114)将悬吊线材(17)从桨叶(6)即将安装在其上的转子头部(4)导向至保持部分(115)，所述保持部分(115)在桨叶(6)内侧固定在桨叶的根部端或安装端处。线材(17)被布置用以能够在转子头部(4)的旋转轴线方向上移动。保持部分(115)保持桨叶(6 )的安装端，使得桨叶(6 )的重心与悬吊线材(17)所连接到的连接部分的连线与桨叶(6)的纵向轴线相交。绞盘(未示出)放置在地面上且通过拉进或放出悬吊线材(17 )而升起和放下保持部分(115)。上述公开具有这样的缺陷其不提供将桨叶精确引导成与轮毂连接凸缘相接合的方法。因为使用了保持部分(115)，所述保持部分(115)—旦被安装，就不能从桨叶移除或轻易移除，因此还向每ー个桨叶增加了重量。此外，因为使用了同样不能被移除的悬吊装置，还增加了轮毂的重量。參照图2，所述图2是示出了本发明的优选实施例的风轮机的部分的侧立面图。本发明涉及一种风轮机，所述风轮机使转子桨叶的附接和放下变得成本有效且简单；本发明涉及附接转子桨叶的方法；以及本发明涉及用于将转子桨叶从风轮机的轮毂放下和将转子桨叶安装至风轮机的轮毂的部件的套件。在下文中，描述了风轮机，其中，由于本方法的特性，仅描述了一个组装情況。风轮机根据本发明的第一实施例的风轮机包括容纳在机舱100中的一个或多个发电机，所述机舱100安装在被锚固至地面的高塔架结构102的顶上。机舱100安放在摇摆平台101上且能够在运行期间在水平平面中绕摇摆枢轴自由旋转，从而将机舱100保持在风路中。风轮机具有带有三个桨叶的转子，其中仅示出了一个桨叶112(风轮机没有完全组装)。所示实施例的桨叶是可俯仰的且长度可变化。当完全组装时，桨叶响应于风流而绕水平轴旋转。在运行期间，机舱100在塔架结构102上保持在风流的路径中，使得机舱以与风流近似对准的状态被水平地保持到位。至少ー个发电机由转子驱动以产生电カ且与输电电缆相连，输电电缆与其他单兀和/或电网互连。參照图3a和图3b，所述图3a和图3b示出了第一实施例的轮毂118的内侧的(部分)分解图。为了不遮掩机舱内的重要组件，没有示出机舱本身。在图2至图6中所示的组件的情况中，仅ー个桨叶112与轮毂118连接(或在连接至轮毂118或从轮毂118移除的过程中)，因此下面的描述将限于桨叶112和所有相应的部件。本领域技术人员将理解下面的描述能够适用于其余两个桨叶。轮毂118包括三个轮毂连接凸缘，其中它们中的仅两个即凸缘131和164在图3a中示出。轮毂连接凸缘131经由桨叶112的桨叶连接器部分操作连接至桨叶112。在所示的实施例中，桨叶连接器部分设置为变浆轴承130或由变浆轴承130设置，所述变浆轴承130介于轮毂连接凸缘131和桨叶112的根部端113之间。在其他的实施例中，桨叶连接器部分可以由桨叶112本身的根部端113设置，即桨叶的根部端113直接(但是操作地)连接至相应的轮毂连接凸缘(例如通过将桨叶连接器部分/根部端栓接至轮毂连接凸缘)。变浆轴承130包括内座圈134和外座圈132，内座圈134连接至桨叶112的根部端 113且外座圈134连接至轮毂118的桨叶连接凸缘131，从而将桨叶连接器部分(该实施例中的变浆轴承)操作连接至轮毂连接凸缘131 (以及将桨叶112连接至轮毂118)。内座圈134包括由变浆马达121 (图5)驱动的内部齿轮，所述变浆马达121将附接有桨叶112的内座圈134旋转至希望的俯仰角。变浆轴承130的内座圈134和外座圈132、桨叶112的根部端113以及轮毂连接凸缘131是环形的并且包括多个周向分隔的紧固件孔，其中内座圈134和轮毂连接凸缘131的紧固件孔131 a穿过内座圈134和轮毂连接凸缘131轴向延伸，用以将变浆轴承130可拆除地连接至轮毂连接凸缘131和桨叶112的根部端113。桨叶112(以及相应的轮毂连接凸缘131)布置在大约6点钟位置(叶展竖直方向)。因为所示实施例使用三桨叶的轮毂118，所以其他两个轮毂连接凸缘布置在大约10点钟位置和2点钟位置。模块化桁架系统刚性模块化桁架系统135可拆除地安装在轮毂118内。安装在轮毂内的桁架系统135在图3a和图3b中示出。图4详细地示出了桁架系统。根据所示实施例的刚性桁架系统135包括支撑梁(或上滑轮梁)146、两个安装梁141、143、以及四个锚固板136、138、140、142，所述四个锚固板136、138、140、142用于将安装梁141、143附接至在2点钟位置的和10点钟位置的轮毂连接凸缘。在其他实施例中，安装梁141、143可以在不使用任何锚固板的情况下直接安装至上述轮毂连接凸缘。由于轮毂118和桁架系统的几何形状和附接方法，桁架系统本身是近似H形，即其前视图类似字母“H”的横截面，其中支撑梁或上滑轮梁146是水平梁(连结板)并且安装梁是竖直梁。通过下列方法附接桁架系统135 :经由相应的锚固板螺栓136a、138a、140a、142a(參见图3b)将锚固板栓接至在10点钟位置的和2点钟位置的轮毂连接凸缘的紧固孔，使得每ー个安装梁141、143通过锚固板而被附接至轮毂连接凸缘中的ー个。如在上文中提及，根据本发明的附接方法使用随处可用的部件(轮毂连接凸缘的紧固孔)来附接桁架系统。在待被附接至轮毂的桨叶不是第一个的情况中，在2点钟位置和10点钟位置的轮毂连接凸缘中的ー个(或两个)已经连接至桨叶。在该情况中，暂时移除将(多个)桨叶连接至轮毂的螺栓并且附接桁架系统(并且再次插入所移除的螺栓)。由于三桨叶的轮毂和模块化桁架系统的形状(及其附接方法和位置)，所述安装梁141、143是倾斜的。支撑梁146可拆除地安装在安装梁之间且安装至该安装梁，使得支撑梁的确切位置取决于机舱的形状。在所示的实施例中，安装梁141、143和支撑梁146是直梁，并且支撑梁附接在安装梁之间且附接至该安装梁，使得桁架系统由此限定出ー个平面。然而，桁架系统的该结构对于本发明并不是必要的。支撑梁和安装梁可以是有角度的。根据所示实施例的支撑梁或滑轮梁146包括两个滑轮148a、148b，所示两个滑轮148a、148b安装至支撑梁或上滑轮梁146且与支撑梁或上滑轮梁146成为一体。为更改桁架系统在机舱内的位置，尤其为更改滑轮在机舱内的位置，模块化桁梁 系统135能够关于轮毂连接凸缘顺时针或逆时针移位。由于轮毂连接凸缘的形状(圆形)，桁架系统135的移位导致沿着机舱内的两个空间轴线的平移/移动。如果例如桁架系统135顺时针移位(呈现瞄准安装梁141、安装梁142的线)，则其在机舱内向上移动。由于机舱和桁架系统的形状，上梁或支撑梁146且因此滑轮朝机舱的竖直中心轴线移动。桁架系统135易于安装在机舱内，因为对于桁架系统的安装，轮毂连接凸缘的紧固孔被用以将安装梁栓接至轮毂连接凸缘，所述轮毂连接凸缘的紧固孔在其他情况中用于将轮毂连接凸缘连接至桨叶连接器部分。为稳定桁架系统135，具体地稳定桁架系统的上梁146，可以借助附接至轮毂18的螺丝扣而在前后部方向上约束上梁146。为方便桨叶112的安装或拆卸，附接至支撑梁或上滑轮梁146且一体形成在所述支撑梁或上滑轮梁146内的滑轮148a、148b中的一个在竖直穿过轮毂118的荷载路径中居中定位(将下文中详细描述)。桨叶滑轮系统如从图3a和图3b可见，桨叶112包括桨叶滑轮系统157，所述桨叶滑轮系统157可拆除地连接至桨叶连接器部分，即在所示实施例中的变浆轴承130。桨叶滑轮系统包括滑轮梁157a、含有两个滑轮的滑轮组152以及两个端板154、155，通过该两个端板，桨叶滑轮系统可拆除地安装在桨叶112的桨叶连接器部分内或桨叶连接器部分处。在所示实施例中，桨叶滑轮系统经由两个端板154、155附接至变浆轴承130的用作桨叶连接器部分的内座圈134。端板154、155被栓接至在变浆轴承的内座圈134内的多个紧固件孔，即经由已经存在的紧固件孔来附接端板，而不需要额外装置用于附接端板。一旦桨叶112固定至轮毂118，则对应的螺栓能够暂时释放以移除桨叶滑轮系统157。升降装置为放下或升起/提升转子桨叶，风轮机必须至少暂时地包括某种升降装置。该升降装置可以布置在地面上例如布置在轨道上，或可以是风轮机的例如布置在机舱中或塔架中的整体部分。在所示实施例中，(绞盘124形式的)升降装置位于风轮机外侧的轨道上。绞盘是用于收起或放出缆索的机械装置，用以拉进缆索以升起桨叶或放出缆索以放下桨叶。执行该功能的任何机械装置在本发明的范围内。缆索连接为放下和升起桨叶，需要将缆索从桨叶引导至升降装置。实现缆索连接的最简便方法是(不使用滑轮)将缆索连接至桨叶滑轮系统，以在桁架系统135的滑轮上引导缆索，并将缆索从桁架系统(经由多个滑轮)引导至升降装置。由于现代转子桨叶的显著大的重量，这ー简单缆索连接不是优选的。取而代之的是，使用滑轮系统。在所示的实施例中，缆索126固定至开ロ 148c，所述开ロ 148c位于桁架系统135 (见图4)的滑轮梁146处。从该出发点，缆索被引导越过桨叶滑轮系统157的滑轮组152的滑轮中的一个滑轮、越过一体形成在桁架系统135的滑轮梁146中的滑轮148b、越过滑轮组152的其他滑轮以及越过附接至滑轮梁146的滑轮。滑轮148a关于滑轮148b转向90度以便于将缆索126导出轮毂。缆索经由ー个开ロ而离开轮毂且经由某些另外的滑轮而被引导至升降装置。柔性缆索/定位销
变浆轴承130的外座圈132包括若干定位销147，所述定位销147可以布置在一些紧固孔中。尤其当桨叶安装至轮毂时，定位销有助于促进桨叶连接器部分(在所示实施例中的变浆轴承130)与轮毂连接凸缘的对准。在桨叶被升起吋，变浆轴承130的外座圈132接近轮毂连接凸缘131并且定位销147接合其阴型配对物。通过将变浆轴承的外座圈132与轮毂连接凸缘131对准，凸缘的紧固孔与座圈也对准，实现将外座圈132栓接至轮毂连接凸缘131，从而将桨叶112附接至轮毂118。变浆轴承130的外座圈132和轮毂连接凸缘131分别形成ー个(假想的)平面并且优选的是，当外座圈132接近轮毂连接凸缘131时，所述平面尽可能平行。为在接近期间维持两个平面(即外座圈平面和轮毂连接平面)的平行，设置至少两个柔性缆索。在所示实施例中，仅ー个缆索200可见并且以下描述限于缆索200。柔性缆索200的一端终止于连接螺栓201，所述连接螺栓201旋拧到变浆轴承130的外座圈132中，例如旋拧到在外座圈132内的紧固孔中的ー个中。柔性缆索200的另ー端与起重机210相连，该起重机210安装至在2:00位置的轮毂连接凸缘164。为将起重机210安装至轮毂连接凸缘，经由至少ー个紧固孔将起重机210拴接至轮毂连接凸缘。当桨叶被缆索126升起吋，外座圈132接近轮毂的轮毂连接凸缘131并且在轮毂连接凸缘131和外座圈132之间的任何不对准(偏离平行的变化)通过使用起重机卷入ー根或更多根柔性缆索而得到调整。缆索/起重机组件的数目和布置取决于待被放下/安装的桨叶。典型地，使用四个这样的组件，缆索200的连接螺栓201被旋拧到外座圈132的紧固孔中。为了最优调整任何不对准，优选的是将连接螺栓从桨叶滑轮系统连接至外座圈的位置间隔开，而确切的布置取决于桨叶结构。附接转子桨叶的方法在下文中，描述了用于将转子桨叶附接至根据本发明的风轮机的轮毂的方法，其中详细描述限于ー个转子桨叶。在将要附接多个转子桨叶的情况中，方法同样是非常类似的，并且仅需要更改桁架系统的附接。首先，将ー个轮毂连接凸缘131定位在6点钟位置以便于附接桁架系统。一旦轮毂处于正确位置，则通过将每ー个安装梁操作连接至一个对应的不在6点钟位置的连接凸缘而将桁架系统135附接在轮毂内，所述桁架系统135包括滑轮梁146和两个安装梁141、143，所述滑轮梁146具有至少ー个滑轮148a、148b。在一个或两个轮毂连接凸缘已经被桨叶连接器部分占用的情况下，暂时移除将桨叶连接器部分连接至轮毂连接凸缘的紧固装置，以实现桁架系统安装梁的附接。为准备待被升起/提起的桨叶，将包括至少ー个滑轮的桨叶滑轮系统157附接至桨叶112的桨叶连接器部分。此外，设置用于将桨叶提起/升起或(在桨叶已经被移除的情况中)从轮毂放下桨叶的升降装置124。该升降装置可以设置在轮毂、机舱或塔架内。可替代地，升降装置可以设置在风轮机外部，例如设置在卡车上，如图2所示。本领域技术人员将会理解并不必要以给定顺序执行上述方法的步骤。为能够利用升降装置将桨叶升起/提起(或放下)，必须设置在升降装置124和桨叶滑轮系统157之间(经由桁架系统135)的缆索连接126。取决于由桁架系统和桨叶滑轮系统提供的滑轮系统的构造，该缆索连接在桁架系统135或桨叶滑轮梁处开始。在图3a和图3b中示出的实施例中，缆索连接在148c处开始(图4)。在缆索连接126已经建立后，可以升起桨叶112。在升起桨叶112之前，可以确定所述桨叶112的负载路径且桁架系统135可以被附接，使得所述至少一个滑轮148a、148b处于关于负载路径的预定位置中。此外，可以根据负载路径布置桨叶滑轮系统157的滑轮。本领域技术人员将会理解如何能够确定桨叶的负载路径并且也为了不模糊本发明，未详细描述确定负载路径的步骤。一旦轮毂连接凸缘和桨叶连接器部分靠在一起，通过例如将轮毂连接凸缘栓接至桨叶连接器部分而将所述桨叶112的桨叶连接器部分附接至轮毂连接凸缘131。在轮毂连接凸缘和桨叶连接器部分已经连接后，移除桨叶滑轮系统157和桁架系统135，从而在轮毂或机舱内未留下额外的重量。此外，不需要在轮毂或桨叶内形成用于附接桁架系统或桨叶滑轮系统的额外开ロ。为方便在桨叶连接器部分接近轮毂连接凸缘时将轮毂连接凸缘和桨叶连接器部分对准，当桨叶连接器部分接近轮毂连接凸缘131吋，将多个柔性缆索200附接至桨叶112的桨叶连接器部分，每ー个所述柔性缆索200均与一个起重机210相连。在将桨叶连接器部分附接至轮毂连接凸缘131前，使用所述起重机210调整在轮毂连接凸缘131和桨叶连接器部分之间的任何不对准。在图3a和图3b中，仅示出了一个起重机，并且根据所示实施例，起重机210附接至轮毂连接凸缘164。T型螺栓的性能在下表中列出。桨叶T型螺栓性能表T型螺栓抗拉屈服强度580kNT型螺栓剪切屈服强度=0. 58 T Ys : 336. 4kN桨叶重量(平均C-96) :12500kg=122. 6kN利用变浆轴承上的四个采集点*假设重量在全部四个点中同等分布。**忽略夹紧机构提供的额外支撑。***假设静态载荷，不考虑动态载荷。纯张カ下的T型螺栓、
122. 6kN/4=30. 65kN 每螺柱580kN/30. 65kN=18. 9抗张カ屈服的安全系数=18. 9纯剪カ下的T型螺栓122. 6kN/4=30. 65kN 每螺柱336. 4kN/30. 65kN=10. 97 抗剪カ屈服的安全系数=10. 97标记线设置从桨叶的尖端延伸的两个标记线可以用于在桨叶放下期间控制桨叶的下降。桨叶至装运固定装置的转移參照图7，所述图7是尾部拾取带/套的透视图，所述尾部拾取带/套用于在卸载桨叶或将桨叶装载在运输车上时稳定桨叶。该尾部拾取包括通过带子159连接至套160的条带158。该条带158绕桨叶112 (虚线示出)的周围配合并且套160配合在桨叶尖端上。条带158附接有静态基部板162，该静态基部板162具有枢轴孔延伸部分164。可移动的枢轴板168借助于穿过基部板延伸部分160中的枢轴孔的螺栓而附接至基部板162。枢轴板附接至缆索线材160，所述缆索线材160由起重机/升降机机构(未示出)控制。基部板设置有两个隔离器通道以在条带碰到桨叶的尾缘的位置处保持条带展开。这防止损坏桨叶的尾缘。从卡车台板升起桨叶參照图8，所述图8是转子桨叶112的根部端170的透视图。桨叶水平装运在平板式卡车上。桨叶根部端固定装置在装运之前附接至桨叶，或在升起桨叶以附接至轮毂之前安装在风カ发电地点。关于图I描述的缆索126绕滑轮152卷绕。设置有用于在转子桨叶的接合和脱离接合期间将桨叶的根部端引导成与轮毂上的凸缘对准的装置。一系列的坚固销和缆索被攻丝以替代多个变浆轴承-轮毂的螺栓，所述多个变浆轴承-轮毂的螺栓被适当定位以保护轮毂的某些特征。短(6-8英尺)的柔性缆索172、174被冲锻到桨叶的连接螺栓上。柔性缆索足够长以接合小绞盘马达，所述小绞盘马达附接至在轮毂中的变浆轴承螺栓。缆索126升起桨叶并且当桨叶接近轮毂的连接凸缘时，连接凸缘在定位销147上滑动。通过使用小绞盘马达卷绕柔性缆索172、174的一个或更多个以升起桨叶，从而调节关于凸缘的任何水平不对准。条带158/套160在桨叶的与根部端相反的那一端部上滑动。条带缆索170附接至枢轴板168。通过调整两个缆索(126和170)的卷起，桨叶112被维持在水平位置中并且被竖直升起，直至桨叶112完全脱离卡车。在保持条带缆索170平稳的状态下，牵拉缆索126以升起根部端，从而将桨叶从水平位置升起至桨叶的尖端朝下的竖直位置。铰链168的枢转结构减缓作用在条带158上的应力。在桨叶处于170°的俯仰角的情况下，桨叶的尖端将需要在塔架方向上摇摆，以定位装运固定装置。关于升起条带/套的地面起重机，地面起重机的支撑位置需要更加靠近重心，以在变浆轴承固定装置和桨叶条带/套之间有效地分布カ矩。
虽然本说明书描述了陆基设备，但是本发明能够运用在海上应用中，所述海上应 用包括安装在船舶上的起重机和引导线材固定装置，以及从船舶桨叶鞍座或装运固定装置中引出的升起程序。
权利要求
1.一种风轮机，所述风轮机包括 塔架(102)，所述塔架被搁置在基部(104)上， 至少ー个转子桨叶(112)，所述至少ー个转子桨叶具有桨叶连接器部分， 机舱(100)，所述机舱(100)容纳轮毂(118)所附接到的轴，并且所述机舱(100)安装在所述塔架(102)的顶上， 所述轮毂(118)包括多个轮毂连接凸缘(131、164)，每ー个所述轮毂连接凸缘(131、.164)适合于可拆卸地连接至转子桨叶(112)的一个桨叶连接器部分， 桨叶滑轮系统(157)，所述桨叶滑轮系统(157)包括至少ー个滑轮且可拆卸地连接至转子桨叶(112)的所述桨叶连接器部分，以及 桁架系统(135)，所述桁架系统(135)包括滑轮梁(146)和两个安装梁(141、143)，所述滑轮梁(146)包括至少ー个滑轮(148a，148b)，每ー个所述安装梁可拆卸地连接至ー个轮毂连接凸缘，从而将所述滑轮梁(146)定位在另ー轮毂连接凸缘上方。
2.根据权利要求I所述的风轮机，其中转子桨叶(112)的所述桨叶连接器部分由变浆轴承(130)提供，所述变浆轴承(130)包括外座圈(132)和内座圈(134)，所述外座圈(132)适合于连接至轮毂连接凸缘(131、164)并且所述内座圈(134)适合于所述连接至转子桨叶(112)的根部端(113)。
3.根据权利要求2所述的风轮机，其中所述桨叶滑轮系统(157)可拆除地连接至所述变浆轴承(130)的内座圈(134)。
4.根据权利要求2或3所述的风轮机，其中多个渐缩定位销(147)附接至所述变浆轴承(130)的外座圈(132)。
5.根据权利要求2-4中的任意一项所述的风轮机，还包括 多个柔性缆索(200)，每ー个所述缆索(200)连接至所述变浆轴承(130)的外座圈(132)并且连接至一个起重机(210)。
6.根据权利要求5所述的风轮机，其中所述起重机(210)栓接至轮毂连接凸缘。
7.ー种用于将包括有桨叶连接器部分的转子桨叶(112)附接至风轮机的轮毂(118)的方法，所述轮毂(118)具有多个轮毂连接凸缘(131、164)，所述方法包括下列步骤 a)将ー个轮毂连接凸缘(131)定位在6点钟位置， b)通过以下方式将桁架系统(135)附接在所述轮毂内，其中所述桁架系统(135)包括滑轮梁(146 )和两个安装梁(141，143 )，所述滑轮梁(146 )具有至少ー个滑轮(148a，148b )，所述方式即将每ー个安装梁操作连接至一个对应的不在6点钟位置的轮毂连接凸缘， c)将包括有至少ー个滑轮的桨叶滑轮系统(157)附接至桨叶(112)的所述桨叶连接器部分， d)设置升降装置(124)， e)经由所述桁架系统(135)，在所述升降装置(124)和所述桨叶滑轮系统(157)之间设置缆索连接(126)， f)升起所述桨叶(112)， g)将所述桨叶(112)的桨叶连接器部分附接至所述轮毂连接凸缘(131)； h)移除所述桨叶滑轮系统(157)和所述桁架系统(135)。
8.根据权利要求7所述的方法，进ー步包括下列步骤确定所述桨叶(112)的荷载路径，且在步骤b)中，附接所述桁架系统(135)而使得所述至少ー个滑轮(148a，148b)处于关于所述荷载路径的预定位置中， 根据所述荷载路径，布置所述桨叶滑轮系统(157)的滑轮。
9.根据权利要求7或8所述的方法，进ー步包括下列步骤 当所述桨叶连接器部分接近所述轮毂连接凸缘(131)吋，将多个柔性缆索(200)与所述桨叶(112)的桨叶连接器部分附接起来，其中每ー个柔性缆索(200)均与一个起重机(210)相连， 在将所述桨叶连接器部分附接至所述轮毂连接凸缘(131)之前，使用所述起重机(210)调整在所述轮毂连接凸缘(131)和所述桨叶连接器部分之间的任何不对准。
10.用于将转子桨叶从风轮机的轮毂(118)放下或将所述转子桨叶安装至所述风轮机的轮毂(I 18)的部件的套件，所述套件包括 桨叶滑轮系统(157)，所述桨叶滑轮系统(157)包括至少ー个滑轮且适合于操作连接至待被放下或安装的转子桨叶(112)的桨叶连接器部分，以及 桁架系统(135)，所述桁架系统(135)包括滑轮梁(146)和两个安装梁(141、143)，所述滑轮梁(146)包括至少ー个滑轮(148a、148b)，每ー个所述安装梁适合于连接至所述风轮机的轮毂的ー个轮毂连接凸缘(131、164)。
11.根据权利要求10所述的部分的套件，进ー步包括多个柔性缆索(200)/起重机(210)组件，所述柔性缆索(200)适合于连接至桨叶(112)的桨叶连接器部分，并且所述起重机(210)适合于连接至轮毂连接凸缘(131、164)。
全文摘要
本发明涉及一种风轮机，该风轮机使转子桨叶的附接/替换成本有效和简单，并且本发明涉及将转子桨叶附接至风轮机的轮毂的方法。根据本发明的风轮机包括搁置在基部(104)上的塔架(102)，具有桨叶连接器部分的至少一个转子桨叶(112)，容纳轮毂(118)所附接到的轴的机舱(100)，所述机舱(100)被安装在塔架(102)的顶上。所述风轮机的所述轮毂(118)包括多个轮毂连接凸缘(131、164)，每一个轮毂连接凸缘(131、164)适合于可拆卸地连接至转子桨叶(112)的一个桨叶连接器部分。所述风轮机还包括桨叶滑轮系统(157)和桁架系统(135)，所述桨叶滑轮系统(157)包括至少一个滑轮并且可拆卸地连接至转子桨叶(112)的所述桨叶连接器部分，所述桁架系统(135)包括滑轮梁(146)和两个安装梁(141、143)，所述滑轮梁(146)包括至少一个滑轮(148a，148b)，每一个安装梁可拆卸地连接至一个轮毂连接凸缘，从而将所述滑轮梁(146)定位在另一轮毂连接凸缘上方。
文档编号F03D1/06GK102762849SQ201080062136
公开日2012年10月31日 申请日期2010年11月30日 优先权日2009年11月30日
发明者乔施·金斯葛尔, 尼尔·史密斯, 欧莱·基尔斯 申请人:剪式风能技术公司