用于运输并储存风轮机叶片的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于大型风轮机的叶片的领域。特别是，本发明提供了一种用于安全方便地储存并运输具有巨大尺寸的风轮机叶片的系统和方法。
【背景技术】
[0002]近年来，更加关注于减少因燃烧化石燃料而产生的温室气体排放。用于减少温室气体排放的一种解决方案是开发可再生能源。特别地，从风产生的能量已被证明是一种环境安全而可靠的能源，这可以减少对化石燃料的依赖。
[0003]风能可以被风轮机捕获，风轮机是将风的动能转换成机械能、随后将机械能转换成电力的旋转机械。普通的水平轴风轮机包括塔架、位于所述塔架顶点处的机舱、以及借助所述轴支撑在所述机舱中的转子。所述转子设置有一个或若干叶片，所述叶片可以被设定成通过风施加的力围绕所述轴旋转。
[0004]为了增加被风轮机截获的风力的量，现代风轮机设计的趋势是增加叶片的长度。例如，现代设备中使用的叶片可能高达80米长并且在根侧具有5米以上的直径。
[0005]鉴于这些相当大的尺寸，将涡轮叶片从生产现场运输到装设现场在某些情况下可能是有问题的。对于较长的叶片，运输通常通过使用诸如图1示出的车辆来进行。车辆I包括前牵引单元3和后非牵引单元5。叶片2被悬置在前运输单元3与后运输单元5之间，并与之固装。当车辆I中不存在叶片2时，后非牵引单元5并不直接连接到前牵引单元3。相反，经由叶片2将牵引力从前牵引单元3传递到后非牵引单元5。
[0006]通常，为了将叶片2的末端紧固到车辆I的非牵引单元5，使用夹紧系统。在这种情况下，至关重要的是，夹紧力是已知的并且可以调整到期望的值。特别是，当牵引单元3在运动时，夹紧力必须足够高，以使叶片2能够拉动后非牵引单元5而没有滑出夹紧件。另一方面，夹紧力的大小不能随意增加，因为夹紧力太高将对叶片表面造成损坏或断裂。
[0007]欧洲专利号EP2 105 349 BI描述了运输单元的实例，其可以用作图1所示的车辆中的后非牵引单元。参照图2，非牵引单元5包括运载器装置26，固装在平台28的可旋转部分25上。风轮机叶片2的后端可固定到多个固定框架27。通过将水平顶杆29固定到横向界定固定框架27的一对竖直杆30而使叶片2固装到固定框架27。然而，在EP 2 105 349 BI描述的非牵引单元中，施加在叶片上的夹紧力可能既不是精确已知的，也不能调整到预定值。
[0008]虽然极其重要，但是将夹紧力调整到预定值是特别具有挑战性的。由于夹紧件和叶片两者的制造公差，夹紧钳爪的位置必须逐叶片调整，以便确保夹紧力满足需要的值。
[0009]此外，用于实现夹紧力调整的可靠装置可能既不依靠也不涉及任何摩擦力。例如，可能考虑使用可能通过施加预定力矩而关于配合螺母拧紧的螺钉或螺栓。然而，夹紧力将在这种情况下取决于螺栓上的螺纹与螺母上的配合螺纹之间的摩擦。这种摩擦可能取决于许多因素而急剧变化。例如，如果螺钉或螺栓是新的并被适当润滑，则在一定时间之后摩擦基本不同于同一系统的摩擦。而且，在固定的时间间隔(例如一年)下，取决于外部因素(诸如夹紧件所处的环境条件)，摩擦通常以不同方式变化。由此，如果夹紧件一直主要储存在室内设施中，则螺母与螺栓之间的摩擦变化不同于在考虑的时间间隔期间螺母一直主要保持在户外的情况。在所有情况下，螺栓与螺母之间这种不可预知的摩擦改变将直接地传递到夹紧力，因此夹紧力无法设定为已知的期望大小。
[0010]出于类似的原因，为了向叶片直接地或间接地施加弹力，不建议在夹紧件中使用一个碟形弹簧垫圈或碟形弹簧垫圈的堆叠。已知碟形弹簧垫圈应显示其负载的滞后周期与主要由弹簧垫圈与负载表面之间的摩擦造成的偏转特性曲线。当平行地堆叠若干碟形弹簧垫圈时，该滞后效应得到增强。由此，鉴于施加到单个碟形弹簧垫圈或其系统的负载，在不知晓系统的先前历史的情况下大体上无法提前确定该偏转。对称地，鉴于堆叠中每个碟形弹簧垫圈的偏转的预定值，无法明确地确定弹力。
[0011]此外，相邻弹簧垫圈之间或弹簧垫圈与负载表面的摩擦可能随着时间的推移而变化。这尤其适合弹簧垫圈用于主要储存在户外的夹紧件中的情况。
[0012]由此，如果碟形弹簧垫圈用在风轮机叶片的夹紧系统中，则碟形弹簧垫圈必须频繁更换，使得针对所有的叶片都可以实现所需要的夹紧力。由于需要的成本高以及尤其随着时间的推移来控制夹紧力的可能性有限，该解决方案显然是不令人满意的。
[0013]鉴于上述的问题和缺点，存在这样一种需要，S卩:当储存并运输风轮机叶片(特别是具有巨大尺寸的叶片)时，适于使用改进的夹紧系统。更具体地，在现有技术中存在一种对风轮机叶片的夹紧系统的需要，其中可以可靠而精确地知晓夹紧力的大小。此外，风轮机叶片制造领域中的再一种需求在于一种风轮机叶片的夹紧系统，其中可随意调整夹紧力的大小。
【发明内容】
[0014]本发明基于的发明思想是，可通过引入适于将夹紧力施加在风轮机叶片上的弹性构件(诸如线圈弹簧)来改进从现有技术已知的夹紧系统。所要求保护的夹紧系统特别适用于夹紧用于叶片运输的车辆的非牵引单元的风轮机叶片。所述车辆包括借助所述叶片连接到所述非牵引单元的牵引单元，其中安装有所要求保护的夹紧系统。
[0015]基于该概念，提供了如第一方面所述的用于储存并运输风轮机叶片的夹紧装置。所述装置包括适于抵接到所述风轮机叶片的相对两侧上的第一结构和第二结构。所述装置还包括夹紧力调整装置，所述夹紧力调整装置允许调整由所述第一结构和所述第二结构施加到所述风轮机叶片上的所述夹紧力的大小。所述夹紧力调整装置包括弹性构件，所述弹性构件被布置在所述第一结构和所述第二结构之间，以向所述第一结构和所述第二结构施加弹力，所述弹力的大小与所述弹性构件关于特征静止长度的偏转量具有预定和单一的相关性。于是，所述夹紧力的大小与所述弹力的大小成比例。所述夹紧力调整装置进一步包括偏置机构，所述偏置机构适于偏转所述弹性构件，以允许调整所述弹力的大小。
[0016]本发明还提供了如第十二方面所述的夹紧风轮机叶片的方法。
[0017]由其它方面和以下描述提供本发明的其它优选实施方式。
【附图说明】
[0018]图1示出了用于运输根据现有技术的风轮机叶片的车辆；
[0019]图2示出了用于运输根据现有技术的风轮机叶片的车辆的非牵引单元的放大视图；
[0020]图3示出了根据本发明的一个实施方式的夹紧系统的立体图；
[0021 ]图4示出了根据本发明的一个实施方式的夹紧系统的一部分的放大图。
【具体实施方式】
[0022]在下面，将借助附图示出的本发明的实施方式的详细描述来澄清并解释本发明。然而，应当理解的是，本发明并不限于附图示出且在下面描述的实施方式。
[0023]应当理解的是，局部相对位置或方向性表达将总是参照图3和图4中指示的一组笛卡尔坐标轴。竖直方向由z轴取向指示，而X轴和y轴限定了正交于竖直z轴的基准水平平面。由此，当平面或方向分别平行于竖直z轴且平行于水平xy平面时，该平面或方向将被称为“竖直”和“水平”。此外，诸如“上面”或“下面”的术语将总是用来指竖直z轴的正方向。由此，如果点A在竖直z轴上的正交投影大于(小于)点B在z轴上的正交投影，则点A在点B的“上面”或“之上下面”或“之下”)。
[0024]图3示出了用于根据本发明的一个实施方式的风轮机叶片100的夹紧系统1000的立体图。
[0025]夹紧系统或简称为夹紧件1000包括上结构220和下结构240，其关于彼此的相对位置可以被调整。当风轮机叶片100被插入夹紧系统1000中时，上结构220和下结构240适于抵接到叶片100的对置表面102和104上，从而向叶片100施加夹紧力。夹紧力的由上结构220施加到叶片100的上表面102的上分量沿着竖直z轴的方向。另一方面，夹紧力的由下结构240施加到叶片100的下表面104的下分量沿着与竖直z轴相反的方向。
[0026]下结构240包括下臂242，下臂242具有在图3中基本平行于水平X轴的纵轴。下臂242由分别牢固地固定到下结构240的第一端部和第二端部的第一支柱280a和第二支柱280b横向界定。第一支柱280a和第二支柱280b还可形成为下臂242的一体部分。根据图3所示的实施方式，第一支柱280a和第二支柱280b具有相互平行的纵轴，该纵轴的方向平行于竖直z轴。然而，在其它实施方式中，第一支柱280a和第二支柱280b具有沿着非竖直方向的纵轴。第一支柱280a和第二支柱280b的纵轴可彼此不平行。
[0027]上结构220包括上臂222，上臂222具有基本平行于下结构240的下臂242的纵轴。上臂222由上结构220的第一端部220a和第二端部220b(分别附接至上臂222的第一端部和第二端部)横向界定。
[0028]下结构240包括连接到下臂242的下接触元件246。下接触元件246包括下抵接表面246as，下抵接表面246as适于抵接到叶片100的下表面104上。类似地，上结构220包括连接到上臂222的上接触元件226。优选地，上接触元件226以可滑动的方式连接到上臂222，以能够围绕枢轴228旋转。上接触元件226包括上抵接表面226as，上抵接表面226as适于抵接到叶片100的上表面102上。
[0029]优选地，下抵接表面246as和上抵接表面226as的轮廓分别匹配叶片100的下表面104和上表面10