用于水平预组装风力涡轮机转子的适配器装置和设施的制作方法

本发明涉及用于水平预组装风力涡轮机转子的装置和设施。

背景技术：

在架设风力涡轮机时，作为若干种可能性之一的已知程序是在地面上以平卧位置对风力涡轮机的转子(包括转子轮毂和转子叶片)进行预组装、并且随后借助于组装起重机将转子作为整体移动直至安装在塔架上的短舱(gondel)、并且将其紧固在那里。

为了能够以平卧位置对转子进行预组装，各种不同的装置从现有技术中是已知的。

对于离岸风力涡轮机，浮动平台和/或能够放置在海床上的桩柱上的平台例如从ep2778389a1中已知，组装辅助设备被安排在所述平台的顶侧上，并且在将单独转子叶片紧固到转子轮毂上之前首先将该转子轮毂紧固到所述组装辅助设备上，其中转子轮毂轴线呈竖直取向。由于组装辅助设备的固定连接，在组装过程中作用在组装辅助设备上的力和力矩可以经由平台传递到海床中。由于平台的大尺寸(其尺寸一般为有待组装的风力涡轮机的转子叶片的长度的量级)，具体地，这些力矩可以通过仅部分组装的转子来容易地传递。然而，已知多个实施例，其中被组装在转子轮毂上的转子叶片必须由附加的撑柱来支撑以便释放组装辅助设备。

对于岸上风力涡轮机，已知组装辅助设备，在转子叶片被紧固到转子轮毂上之前，转子轮毂可以靠近地面紧固到这些组装辅助设备上，其中转子轮毂轴线呈竖直取向。为了平衡作用在组装辅助设备上的尤其是在并非所有转子叶片都已经组装在转子轮毂上时出现的力矩，已知各种不同的可能性。首先，已经组装的单独转子叶片可以被附加的组装支撑件支撑，使得它们仅在转子轮毂上施加小的力矩(如果有的话)。还可以使组装辅助设备具有呈星形延伸的长支撑支腿，以便以此方式来增大组装辅助设备的支撑面积。替代性地，可以将组装辅助设备配置成具有高的自重。

用于岸上风力涡轮机的转子的已知组装辅助设备的共同特征在于，它们有时是复杂的特殊构造，这些特殊构造经常需要用于从一个安装地点到下一个安装地点运输的高运输成本。高运输成本起因于组装辅助设备的(尤其是当组装辅助设备具有用于平衡在组装过程中出现的力矩的高自重时的)高质量、(尤其是在提供长的支撑支腿时、或者尤其是在附加的组装支撑件的情况下的)大尺寸、所需部件的数量以及由此导致的所要求的运输体积。

由于在从现有技术中已知的组装辅助设备的情况下转子是靠近地面组装的事实，出现了另外的问题：在组装转子直至将其安装在风力涡轮机的短舱上的过程中，用于原理上紧邻风力涡轮机的基础或塔架来安排以用于随后安装在短舱上的转子的组装空间约束了施工区或者极大地限制了在该施工区中的活动自由度。

技术实现要素：

本发明的目的是产生用于水平预组装风力涡轮机转子的装置和设施，其中现有技术的缺点不再出现或仅减少程度地出现。

这个目的是通过根据主权利要求所述的装置和通过根据额外的独立权利要求11的设施来实现的。有利的实施例是从属权利要求的主题。

相应地，本发明涉及一种用于水平预组装风力涡轮机转子的适配器装置，该适配器装置具有连接件和转子凸缘，该连接件在该适配器装置的底侧上、用于将该适配器装置紧固到塔式起重机的塔架系统上，该转子凸缘在该适配器装置的顶侧上、用于紧固有待组装的风力涡轮机转子的转子轮毂。

此外，本发明涉及一种包括根据本发明的适配器装置以及塔式起重机的塔架系统的设施，其中，该适配器装置借助于其连接件被紧固到该塔式起重机的塔架系统上。

首先，将对结合本发明所使用的多个表述进行解释。

“塔式起重机的塔架系统”表示用于构造旋转塔式起重机、尤其是在顶部处旋转的旋转塔式起重机的可以通过移动的方式采用的塔架的系统。对应的塔架系统由各制造商供应并且包括底座区段，单独的塔架区段被安排在该底座区段上以便最后形成具有期望高度的起重机塔架。这些单独的区段(底座区段和塔架区段)在这种情况下被配置并且大小被确定成使得它们可以容易地被卡车运输到塔式起重机的期望安装地点、并且包括用于连接到另外的区段上的界面。底座区段一般包括用于补偿安装区域的不规则性的高度可调支腿并且可以通过足够的压载或通过连接至预备好的基础而在塔式起重机上赋予稳定性。

“转子凸缘的平面”指的是由转子轮毂所处于的凸缘的支撑表面形成的平面。

因为根据本发明的适配器装置建立在此外一般在本地可商购的已知塔架系统上，与现有技术相比实现了各种不同的优点。

因为在根据本发明的装置和设施的情况下可以利用一般在本地可商购的塔架系统，对用于风力涡轮机的转子的组件辅助设备的从一个安装地点到下一个安装地点的运输就局限于适配器装置。塔架系统可以在本地提供，例如通过本地公司用以租用具有合适塔架系统的高的塔式起重机。以此方式，可以避免有时长距离地运输大的运输体积和/或高的运输重量的需要。

此外，在塔架系统上使用根据本发明的适配器装置允许在距地面一段距离处对转子进行组装。因为包括底座区段和至少一个塔架区段的塔架系统已经必然地具有一定高度，被组装在安排在所述塔架系统上的适配器装置上的风力涡轮机转子与地面间隔开，使得经常有可能要至少经过转子下方。由于在塔架系统中有可能提供另外的塔架区段，在地面与转子之间的距离还可以有方法地选择成使得实现任何期望的净空高度，例如以便确保车辆或其他设备可以通过。还可以将转子组装在现有的障碍物(例如，树)上方，从而使得后者不必例如通过砍伐而移除。此外，组装装置允许转子组装在斜坡中，其中转子升高的程度使得朝斜坡指向的叶片可以水平定位。

具体地，与现有技术相比(其中组装辅助设备需要长的支撑支腿)，在根据本发明的设施中，此外需要小得多的占地面积。因此，总体上还可以降低用于找平和加固用于预组装转子所需区域的成本。

用于将适配器装置紧固到塔式起重机的塔架系统上的连接件可以单独地适配于具体的塔架系统。然而，优选的是使连接件配置成使得它可以连接到例如来自不同制造商的不同塔架系统上。作为结果，适配器装置可通过可变的方式来采用。

优选的是使连接件和转子凸缘基本上同轴地安排。这样确保了至少完全组装在转子凸缘上的转子的重力可以传递到塔架系统中，而在进程中在适配器装置或塔架系统中不出现不令人期望的(弯曲)力矩。

优选的是将围绕转子凸缘的工作平台提供在连接件与转子凸缘之间。这个工作平台允许用于组装转子所需的通至转子凸缘或安装在其上的转子轮毂的入口，具体是因为通过根据本发明的适配器装置对转子的组装总体上不是靠近地面进行的。工作平台优选地符合相应的相关hse(健康、安全和环境)要求。为此目的，工作平台例如可以配备有环绕栏杆和/或防滑表面。

优选的是使该转子凸缘以相对于该工作平台升高的方式来安排，使得在该工作平台中的从该工作平台通至出入口的通道被提供在该转子凸缘与该工作平台之间，该出入口被安排在该连接件的区域中。借助于出入口和邻接后者的通道，可以经由一般被提供在塔式起重机的塔架系统中的梯子来进入工作平台。于是单独的进入点(例如经由额外的梯子)是多余的。

尤其是当转子凸缘以相对于工作平台升高的方式来安排时，优选的是提供从工作平台通至转子凸缘的楼梯。经由楼梯，可以容易地到达或进入安装在转子凸缘上的转子轮毂或其人孔。如果楼梯固定地连接到适配器装置上，则作为结果，与例如松散安装的梯子相比改善了工作安全性。

优选的是该适配器装置具有延伸臂，用于平行于该转子凸缘的平面将弯曲力矩施加到该适配器装置上的压载重量能够被紧固到该延伸臂上。经由延伸臂和任选地紧固到其上的压载重量，可以平衡适配器装置上的力矩负载，这些力矩负载可能尤其是在组装转子的过程中由于相继发生的将转子叶片紧固到转子轮毂上而出现。

延伸臂可优选地平行于转子凸缘的平面来枢转。在这种情况下，枢转性例如可以通过提供可旋转安装环来实现，延伸臂被紧固到该可旋转安装环上。替代性地，可以将延伸臂配置成使得其能够被安装在优选地若干限定位置之一中。在这种情况下，延伸臂可以安装在用于平衡适配器装置上的力矩负载所需的位置中并且承受压载重量。

优选地，该延伸臂具有用于使压载重量沿该延伸臂的纵向轴线移位的移位装置。借助于对应的移位装置，可以通过压载重量来设置作用在适配器装置上的力矩。

在必要时，旋转装置可以被紧固到适配器装置的转子凸缘上，有待组装的风力涡轮机转子的转子轮毂进而能够被紧固到所述旋转装置上，其中，该旋转装置允许该转子轮毂在该转子凸缘的平面中旋转。由于旋转装置优选地被配置为能够被紧固到转子凸缘上的单独部件，可以任选地仅在转子轮毂或转子的旋转在组装过程中例如由于安装地点处的具体情况而在实际必要的情况下提供该旋转装置。然而，还可以将旋转装置提供为适配器装置的整体部分。

该适配器装置优选地是可折叠和/或可伸缩的，使得在收缩状态下该适配器装置具有至多2.5m×2.75m×10m的外部尺寸，优选地这些外部尺寸被选择成使得该适配器装置可以被装载在40英尺的标准容器中、更优选地在20英尺的标准容器中。适配器装置因此可以收缩至允许尤其通过道路和/或船只来进行的没有问题的运输而没有尺寸过大的运输体积。

为了解释根据本发明的设施，首先参照以上陈述。

塔架系统可以被实施成使得其稳定性经由对塔架系统进行压载来实现。在这种情况下，所必需的压载应该针对有待组装的转子的重量和尺寸进行适当选择并且优选地被安排在塔架系统的下区域中、尤其是在塔架系统的支脚处。

替代性地，可以将塔架系统直接紧固到有待架设的风力涡轮机的基础上。为此目的，在架设风力涡轮机的基础时，提供了适当的附接点，塔架系统可以被紧固到这些附接点上。在这种情况下，塔架系统和适配器装置被配置和安排成使得转子可以平行于风力涡轮机的塔架来组装。还可以为塔架区段构造单独的基础。

还可以将适配器装置或塔架系统配置成支撑在至少部分地在风力涡轮机的已架设塔架上的同一基础上。为此目的，可以将适当的支撑件紧固到风力涡轮机的塔架上。为此目的，支撑件可以尤其具有套环，该套环被放置在风力涡轮机的塔架周围。然而，还可以足够的是使支撑件仅倚靠在塔架上，使得支撑件可以仅吸收压力。还可以提供塔架系统到塔架的附接，在这种情况下在塔架系统与塔架之间产生了形状配合和压配合的连接。

塔架系统优选地被选择成使得在被组装在适配器装置上的风力涡轮机转子下方的最小净空高度至少为4.5m、优选地至少8m、更优选地至少9.5m。为此目的，塔架系统例如可以包括多个塔架区段，以便实现最终期望的净空高度。

与此同时，优选的是使被组装在适配器装置上的风力涡轮机转子在地面之上的最大高度为40m、优选地35m、更优选地25m。对应的最大高度可以确保风力涡轮机转子能够用相对较小或相对较低的起重机来组装，并且大的起重机仅用于将预组装的转子安装在风力涡轮机的短舱上。

附图说明

现在将参照附图通过举例的方式借助于有利实施例来描述本发明，在附图中：

图1：示出了根据本发明的设施的第一示例性实施例，该设施具有根据本发明的适配器装置和组装在该适配器装置上的转子；

图2：示出了图1的适配器装置的详细图示；

图3：示出了图1的塔架系统的详细图示；并且

图4：示出了具有根据本发明的适配器装置的根据本发明的设施的第二示例性实施例。

图1示出了根据本发明的用于水平预组装风力涡轮机转子的设施1的第一示例性实施例。设施1包括根据本发明的适配器装置10以及塔架系统20。风力涡轮机的转子30已经被预组装在设施1上，其中，转子30的组装在水平位置中进行。

图2更详细地展示了图1的适配器装置10。

在该适配器装置的底侧上，适配器装置10具有连接件11，适配器装置10可以通过该连接件来紧固到塔架系统20(参照图1)上。在适配器装置10的顶侧上提供的是转子凸缘12，有待组装的转子30的转子轮毂31可以被紧固到该转子凸缘上。为了紧固，转子轮毂31可以被拧紧到转子凸缘12上，该转子凸缘为此目的具有对应的多个通孔或螺柱。连接件11和转子凸缘12在所展示的示例性实施例中同轴地安排，尽管这不是绝对必须的。

在连接件11与转子凸缘12之间提供的是环绕的符合hse的工作平台13。工作平台13在这种情况下被足够远地安排在转子凸缘12下面，以用于能够在工作平台13中提供从工作平台13通至出入口(在图2中不可见)的通道14。出入口在这种情况下相对于转子凸缘12并且因此还相对于连接件11被安排的方式使得，该出入口对应于塔架系统20的梯子系统并且在根据本发明的设施(参照图1)中可以经由一般提供在塔架系统20上的进出梯子24(参照图3)穿过出入口和通道14来到达工作平台13。在所展示的示例性实施例中，出入口与转子凸缘12并因此也与连接件11同轴地安排。

为了能够容易地从工作平台13到达转子凸缘12、或者被紧固到其上的转子轮毂31，提供了楼梯19，该楼梯固定地安排在适配器装置10上。经由这个楼梯19，可以到达一般提供在转子轮毂31上的人孔(未展示)。

图3更详细地展示了塔架系统20，该塔架系统被用在图1中的设施1中。

塔架系统20包括底座区段21，该底座区段包括横向框架22，该横向框架具有安排在其上的多个高度可调支腿23，地面的不规则性可以通过这些高度可调支腿来补偿。这些支腿23还确保了横向框架22距离地面至少有1.5m，从而可以到达穿过底座区段21内部的进出梯子24。此外，塔架系统20因此可以通过适当的车辆(例如在其负载床上具有举升装置的卡车)来容易地重新定位。这在风电场的施工中是尤其有利的。

底座区段21压载有压载岩石25，从而实现根据本发明的设施(参照图1)和塔架系统20的足够稳定性。在这种情况下，底座区段21的压载可以主要取决于有待组装的转子30及其部件(尤其是转子叶片32的)的尤其还关于风阻力的构型和重量来进行选择。

被安排在底座区段21上的是单个塔架区段26。如果塔架系统20需要相对较大的高度，则还可以提供另外的塔架区段26。在这种情况下，进出梯子24延伸穿过所有的塔架区段26。

在图1中展示的设施1中，塔架系统20的高度已经被选择成使得在完全组装的转子30的转子叶片32下面的净空高度为10m，从而使得典型的施工运输不被风力涡轮机的架设所阻碍。与此同时，该设施1上的转子30所在的低高度使得可以使用相对较小的起重机来进行转子轮毂31和单独转子叶片32的组装，从而使得大的起重机最终仅被要求用于将转子30举升至风力涡轮机的短舱。

图4示出了根据本发明的设施1的第二示例性实施例，该设施由根据本发明的适配器装置10和塔架系统20构成。这个设施与图1至图3中的设施有极大的相同之处，为此原因参照关于对该设施进行的阐述并且在下文中仅处理区别之处。

被紧固到适配器装置10的转子凸缘12上的是旋转装置15，该旋转装置允许安排在其上的转子轮毂31(在图4中未展示)围绕最终的旋转轴线旋转。对应的旋转装置15可以相继地将单独的转子叶片32紧固到转子轮毂31上，而不必移动用于将转子叶片32举升到位置中所需的起重机。而是，转子轮毂31可以旋转使得转子30的所有转子叶片32可以在各自情况下在相同的位置处进行组装。

在根据图4的实施例中，塔架系统20不是通过压载(参照图1和图3)而是通过连接到有待架设的风力涡轮机40的基础41上来实现所要求的稳定性的。为此目的，在基础41中提供适当的附接点42，塔架系统20的底座区段21可以连接到这些附接点上。这些附接点42在这种情况下可以被安排在基础41上，使得根据本发明的具有适配器装置10的设施1不阻碍风力涡轮机40以及尤其是其塔架43的施工。

塔架系统20此外经由支撑件27连接到风力涡轮机40的塔架43的已经架设的部分上、尤其是其最底部的区段上。为此目的，横向构件28被紧固到塔架系统20的塔架区段26上，放置在风力涡轮机40的塔架43周围的套环29被定位在所述横向构件28的自由端处。通过紧固套环29，在塔架43与根据本发明的设施1之间建立了传导力的连接，在组装过程中经由该连接可以至少部分地传递该设施1上的任何负载。

适配器装置10此外具有以可旋转的方式直接安装在转子凸缘12下面的环16，所述环16能够在平行于转子凸缘12的紧固表面的平面中旋转。被紧固到环16上的是延伸臂17，移位装置18可以被安排在该延伸臂上，该移位装置可沿延伸臂17的纵向轴线移位。压载重量(未展示)可以被附接到移位装置18上。由于压载重量到移位装置17的附接和延伸臂17的适当枢转，可以使在转子30的组装过程中(例如当并非所有转子叶片32都已经被组装时)作用在适配器装置10上的力矩平衡。

即便在图4中的示例性实施例中提供了支撑件27和用于压载的延伸臂17，这两种措施中的仅一种措施一般就足以给予根据本发明的设施1改善的稳定性。在这种情况下，支撑件27尤其适用于如在图4中示出的直接安排在有待架设的风力涡轮机40的基础41上的设施1中，而通过在延伸臂17上的压载进行的力矩平衡在例如图1中展示的设施中是尤其有利的。在对应实施例中，如果力矩平衡是由延伸臂17上的压载提供的，则总体上可以减小塔架系统20的底座区段21的压载。

在图1和图4中的示例性实施例的共同特征是，适配器装置1可以出于运输的目的而收缩至2.5m×2.75m×10m的最大体积。为此目的，适配器装置1以可折叠和/或可伸缩的方式来配置。