用于将叶片连接到毂的方法和用于将叶片从毂断开连接的方法与流程

用于将叶片连接到毂的方法和用于将叶片从毂断开连接的方法
1.本发明涉及一种用于将叶片连接到风力涡轮机的毂的方法。此外，本发明涉及一种用于将叶片从风力涡轮机的毂断开连接的方法。


背景技术：

2.风力涡轮机通常包括塔架、安装到塔架的机舱、可旋转地安装到机舱的毂和安装到毂的转子叶片。
3.现代风力涡轮机转子叶片由纤维增强塑料制成。转子叶片通常包括具有圆形前缘和尖锐后缘的翼型件。转子叶片通过其叶片根部连接到风力涡轮机的毂。此外，转子叶片借助于允许转子叶片的变桨移动的变桨轴承连接到毂。
4.在许多情况下，转子叶片被运输到风力涡轮机的架设地点，以便一旦毂已经在塔架顶部处安装到机舱就将转子叶片提升并安装到毂。因此，叶片与毂的连接通常在升高的高度处进行。这通常需要提升叶片的起重机基本上不相对于毂移动。因此，当离岸连接这种叶片时，通常必须提供自升式船舶，其提供与海底的刚性连接。


技术实现要素：

5.本发明的一个目的是提供一种用于将叶片连接到毂上以及将叶片和毂断开连接的改进方法。
6.因此，提供了一种用于将叶片连接到风力涡轮机的毂的方法。该方法包括使用被引导通过毂的内部的绳索将叶片拉向毂。
7.因此，在连接过程期间，可以减少毂和叶片之间的移动，特别是由于振动或波动引起的移动。这具有的优点是，叶片可以借助于漂浮在水中的船舶离岸安装到毂。因此，例如，可以避免提供自升式船舶。
[0008]“绳索”是指构造成传递拉力并且不能传递压缩力/推力的长元件。特别地，绳索是张紧线缆、缆、带、链和/或缆线。特别地，在绳索中保持张力。优选地，绳索从毂的内部被拉动，特别是借助于绞盘等。“被引导通过毂的内部”是指绳索的至少一部分位于毂的内部。
[0009]“风力涡轮机”目前是指将风的动能转换成旋转能的设备，旋转能可再次通过该设备转换成电能。
[0010]
根据一实施例，该方法包括以下步骤：a)提供安装到风力涡轮机的塔架的毂，b)提供叶片和绳索，所述绳索通过其一端连接到叶片，c)朝向毂提升叶片，d)将绳索的另一端放置到毂的内部，e)在另一端拉动绳索，以及f)将叶片连接到毂。
[0011]
优选地，绳索通过其一端连接到叶片根部。特别地，在步骤c)中，叶片被提升到毂的高度。例如，步骤a)-f)以列出的顺序进行。毂优选地安装到机舱，机舱安装到塔架。
[0012]
根据另一实施例，毂包括叶片连接接口，所述叶片连接接口具有通向毂内部的孔，其中在步骤d)中将绳索放置到孔中。
[0013]
这具有的优点是，叶片可以借助于绳索直接朝向叶片连接接口拉动。优选地，所述
孔是所述毂的舱口。
[0014]
根据另一实施例，叶片在叶片的纵向方向上被拉向毂。
[0015]
这具有的优点是，叶片在连接方向上移动，使得当使叶片在相同的移动方向上移动时，连接装置（如销或螺栓）可以接合在相应的开口中。优选地，在水平方向上拉动叶片。“纵向方向”是指从叶片尖端指向叶片根部的径向中心的方向。
[0016]
根据另一实施例，叶片的垂直于叶片纵向方向的移动借助于第一引导元件限制。
[0017]
这具有的优点是，即使当由于风、波浪等产生了广泛的干扰因素时，在叶片连接过程期间，叶片也能够保持足够靠近毂。“垂直于纵向方向”是指径向和/或横向方向。
[0018]
根据另一实施例，当叶片朝向毂移动时，第一引导元件通过接合在叶片或毂中来限制垂直于叶片的纵向方向的移动(第一引导步骤)。
[0019]
这具有的优点是，可以提供对径向移动的可靠限制。第一引导元件可以连接到叶片根部和毂中的一者。叶片根部和毂中的另一者包括用于接收第一引导元件的容座。
[0020]
根据另一实施例，第一引导元件是引导笼，该引导笼连接到毂并且从毂突出，特别是从叶片连接表面(20)突出。
[0021]
优选地，引导笼借助于弹簧元件连接到毂。这具有的优点是，由于弹簧元件的弹性，当叶片碰撞第一引导元件时，可以避免叶片的损坏。例如，弹簧元件可以由弹簧钢制成。引导笼可以是网格结构。
[0022]
根据另一实施例，第一引导元件具有锥形形状。
[0023]
这具有的优点是，由于锥形形状用作插入斜面，所以便于将第一引导元件装配到相应的容座中。
[0024]
根据另一实施例，当叶片朝向毂移动时，第二引导元件通过接合在第一引导元件中来限制垂直于叶片的纵向方向的移动(第二引导步骤)。
[0025]
这具有的优点是，可以进一步限制叶片相对于毂的移动。优选地，当叶片与第一引导步骤相比更靠近毂时，第二引导元件接合到第一引导元件中。特别地，第二引导元件在叶片根部的空腔内固定到叶片根部。
[0026]
根据另一实施例，第二引导元件包括连接到叶片的管，其中第一引导元件包括用于接收管的容座。
[0027]
这具有的优点是，提供了稳健且可靠的另一机械引导。优选地，所述容座是倒锥。优选地，所述管在所述叶片的纵向方向上突出。特别地，绳索可以延伸穿过管。该管也可以称为管道。管或管道可以由刚性材料（诸如例如钢）形成。
[0028]
根据另一实施例，所述容座包括用于使所述第二引导元件居中的插入斜面。
[0029]
特别地，插入斜面将第二引导件引导到倒锥的插入孔中。这具有的优点是，管可以被平滑地引导到插入孔中。
[0030]
根据另一实施例，借助于第二引导元件，将叶片相对于毂的垂直于叶片纵向方向的移动限制为小于150 mm、100 mm或80 mm。
[0031]
这具有的优点是，叶片和毂之间的间隙可以保持足够小，从而便于可以形成叶片和毂之间的连接步骤。“限制为小于150 mm”可以意味着从一个止动件到相对的止动件的最大移动距离小于150 mm。
[0032]
根据另一实施例，在步骤f)中，从叶片根部突出的多个销接合在设置于毂中的相
应孔中。
[0033]
当销穿过孔时，例如，完成引导步骤，并且叶片相对于毂的径向移动是不可能的。因此，提供了叶片和毂之间的紧密的形状配合连接。销例如是螺栓连接的一部分或螺栓。优选地，叶片和毂被拧在一起。
[0034]
根据另一实施例，绳索在叶片中的空腔内部被连接到叶片，特别是叶片根部。
[0035]
优选地，空腔是开放的，因此是可接近的。这意味着，第一引导元件穿过该空腔，并且当叶片朝向毂移动时，该空腔接收第一引导元件。
[0036]
根据另一实施例，叶片借助于漂浮在水中的船舶来保持。
[0037]
这具有的优点是，叶片连接过程可以在没有自升式船舶的情况下进行，并且因此，成本有效和/或在具有大的水深的离岸区域中进行。
[0038]
此外，提供了一种用于风力涡轮机的叶片，该叶片包括叶片根部和绳索，该绳索通过其一端连接到叶片根部，使得叶片根部能够借助于绳索的自由端被拉动。
[0039]
参照该方法解释的所有实施例和特征在作必要的修正后适用于本发明的叶片。
[0040]
此外，提供了一种用于将叶片从风力涡轮机的毂断开连接的方法。该方法包括将叶片拉离毂，其中，被引导通过毂内部的绳索保持毂和叶片之间的张力。
[0041]
参照用于将叶片连接到毂的方法解释的所有实施例和特征在作必要的修正后适用于本发明的用于将叶片从毂断开连接的方法。
[0042]
本发明的其他可能的实施方式或替代解决方案还包括上文或下文关于实施例描述的特征的组合(本文中没有明确提到)。本领域技术人员还可以将单独的或独立的方面和特征添加到本发明的最基本形式中。
附图说明
[0043]
本发明的进一步的实施例、特征和优点从随后的描述和从属权利要求结合附图将变得显而易见，在附图中：图1示出了根据一个实施例的风力涡轮机的透视图；图2示出了根据图1的风力涡轮机的风力涡轮机叶片的透视图；图3示出了在将叶片和毂连接在一起之前的叶片和毂的示意性侧视图；图4示出了穿过叶片的示意性纵向剖视图；图5至图7示出了当朝向毂引导时叶片的不同位置；图8示出了引导元件的示意性前视图；图9示出了用于将叶片连接到毂的方法的框图；以及图10示出了用于将叶片从毂断开连接的方法的框图。
具体实施方式
[0044]
在附图中，除非另外指出，相同的附图标记表示相同或功能上等同的元件。
[0045]
图1示出了风力涡轮机1。风力涡轮机1包括连接到布置在机舱3内的发电机(未示出)的转子2。机舱3布置在风力涡轮机1的塔架4的上端处。
[0046]
转子2包括三个叶片5 (即，风力涡轮机叶片)。叶片5连接到风力涡轮机1的毂6。这种类型的转子2可以具有范围例如从30到300米或甚至更大的直径。叶片5承受高的风载荷。
同时，叶片5需要是轻质的。由于这些原因，现代风力涡轮机1中的叶片5由纤维增强复合材料例如借助于铸造制成。通常，使用呈单向纤维毡形式的玻璃或碳纤维。这种叶片5也可以包括木材和其他增强材料。
[0047]
图2示出了图1中的一个叶片5。叶片5包括：空气动力学设计部分7，其成形为最佳地利用风能；以及叶片根部8，用于将叶片5连接到毂6。此外，叶片5包括背离叶片根部8的叶片尖端9。叶片5在纵向方向l上延伸，该纵向方向l从叶片尖端9指向叶片根部8。风力涡轮机叶片5包括前缘10和后缘11。
[0048]
图3示出了叶片5和毂6在彼此连接之前的示意性侧视图。叶片5借助于布置在船舶13上的起重机12被提升。叶片5被提升到与毂6相同的高度h，以便将叶片5和毂6连接在一起。叶片根部8包括开放的空腔14 (见虚线)或开放的中空空间。绳索15利用其一端16在空腔14内连接到叶片5，使得叶片根部8可借助于绳索15的自由端17被拉动。重物18可以设置在自由端17处。绳索15可以设置为张紧线缆。优选地，提供辅助绳索19以将绳索15保持在空腔14中的居中位置。
[0049]
毂6包括用于将叶片根部8连接到其上的叶片连接接口20。优选地，毂6包括两个另外的叶片连接接口(未示出)。叶片连接接口20包括通向毂6的内部22的孔21，特别是舱口。此外，引导元件23 (也称为第一引导元件)连接到叶片连接接口20。
[0050]
引导元件23构造成进入并接合空腔14。这意味着当叶片5朝向毂6移动时，空腔14接收引导元件23。当这样做时，限制了叶片5相对于毂6的垂直于纵向方向l（即在径向方向r上）的移动。空腔14用作用于接收引导元件23的容座，从而在径向方向r上形成形状配合。这具有可以提供径向移动的可靠限制的优点。
[0051]
为了提供叶片5相对于毂6沿纵向方向l的移动，绳索15的自由端17通过孔21放置到内部22中，使得绳索15被引导通过毂6的内部22。引导元件23例如是连接到毂6并从毂6突出的引导笼。引导元件23例如借助于弹簧元件24连接到毂6。这具有的优点是，由于弹簧元件24的弹性，当叶片5撞击引导元件23时，可以避免叶片5的损坏。引导元件23可以是格栅结构。
[0052]
优选地，引导元件23具有锥形形状。特别地，引导元件23朝向叶片连接接口20变宽。这具有的优点是，由于锥形形状用作插入斜面，所以便于将空腔14装配到引导元件23上。
[0053]
图4示出了穿过叶片5的示意性纵向剖视图。引导元件25 (也称为第二引导元件)在空腔14内连接到叶片5。优选地，引导元件25沿纵向方向l延伸。特别地，引导元件25是杆和/或探针。引导元件25可以在空腔14内具有居中的对准。
[0054]
引导元件25可以包括中空元件26（特别是管）以及可滑动地支撑中空元件26的中空元件27（特别是管）。滑动移动可由布置在中空元件27内的止动件28限制。例如，绳索15可延伸穿过中空元件26和中空元件27，并且可通过连接点29（特别是锚定点）固定到叶片5或中空元件27。中空元件27在空腔14内连接到叶片根部8。
[0055]
绳索25可从引导元件25延伸穿过环30，该环连接到绳索19并保持在空腔14内的居中位置。绳索19被引导穿过转动元件31（特别是引导辊）并通过连接点32（特别是锚定点）连接到叶片5。绳索19可以是弹性线缆。
[0056]
图5至图7示出了叶片5在朝向毂6被引导时的不同位置。绳索15的自由端17被引导
穿过毂6的内部22。力f在自由端17处拉动，使得叶片根部8移向毂6的叶片连接接口20。拉力f可例如借助于绞盘(未图示)提供。
[0057]
此外，沿纵向方向l从叶片根部8突出的多个销33（特别是螺栓）构造成接合在设置在毂6中（特别是叶片连接接口20中）的相应孔34中。引导元件25构造成当叶片5朝毂6移动时通过接合在引导元件23中（特别是接合在引导元件23中的容座35中）来限制叶片5沿径向方向r的移动。这具有提供稳健且可靠的另外的机械引导的优点。优选地，容座35是朝向毂6逐渐变细的倒锥。
[0058]
如图5所示，引导元件23没有接合到空腔14中。当叶片连接接口20和叶片根部8之间的距离d进一步减小时，如图6中所示，引导元件23接合到空腔14中，并且限制叶片根部8在径向方向r上的相对移动。当进一步减小距离d时，引导元件25被容座35捕获，如图7中所示。容座35包括用于捕获和对中引导元件25的插入斜面36。这具有叶片根部8相对于毂6的移动可以被进一步限制的优点。
[0059]
例如，当引导元件25接合在容座35中时(如图7中所示)，叶片5在径向方向r上相对于毂6的移动被限制为小于150 mm、100 mm或80 mm。这具有的优点是，叶片5和毂6之间的间隙可以保持足够小，以便于销33可以接合到孔34中。
[0060]
当销33穿过孔34时，例如，完成引导步骤，并且叶片5相对于毂6的径向移动是不可能的。因此，提供了叶片5和毂6之间的紧密的形状配合连接。销33例如是螺栓连接的一部分或螺栓。优选地，叶片5和毂6被拧紧在一起，特别是借助于螺栓和连接到螺栓的螺母(未示出)。
[0061]
图8示出了引导元件23的示意性前视图。引导元件23包括圆形基部部分37 (例如环)、容座35、以及圆形布置的特别是五个引导部分38，并且该引导部分将容座35连接到基部部分37。容座35包括用于被引导元件25穿过并用于引导绳索15的中心开口39 (也称为插入孔)。容座35具有开口部分40，使得开口39可径向接近。
[0062]
图9示出了用于将叶片5连接到毂6的方法的框图。在步骤s1中，提供了安装到风力涡轮机1的塔架4的毂6。在步骤s2中，提供叶片5和利用其一端16连接到叶片5的绳索15，特别是借助于船舶13来提供。在步骤s3中，叶片5被朝向毂6提升，特别是借助于起重机12被提升。
[0063]
在步骤s4中，将绳索15的另一端17放置在毂6的内部22中。在步骤s5中，使用被引导通过内部22的绳索15将叶片5拉向毂6。在步骤s6中，引导元件23穿过空腔14 (第一引导步骤)，使得叶片根部8的径向移动借助于第一间隙而受到限制。在步骤s7中，引导元件25穿过引导元件23 (第二引导步骤)，使得叶片根部8的径向移动由小于第一间隙的第二间隙限制。
[0064]
因此，毂6和叶片5借助于两级物理引导系统而足够靠近在一起。在步骤s8中，销33穿过孔34。在步骤s9中，通过将叶片5和毂6彼此固定而将它们连接。步骤s5可在步骤s6至s8期间反复进行。步骤s1至s9 (例如，除了步骤s5之外)优选地以列出的顺序进行。
[0065]
图10示出了用于将叶片5从毂6断开连接的方法的框图。该方法包括释放叶片5与毂6之间的连接装置33的步骤s11。在步骤s12中，叶片5被拉离毂5，特别是借助于起重机12实现，其中被引导通过毂6的内部22的绳索15保持毂6与叶片5之间的张力。这具有叶片5不能从毂6滑离的优点。此外，引导元件23、25用作径向方向r上的移动的限制。
[0066]
尽管已经根据优选实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在所有实施例中修改都是可能的。例如，参考图1至图9描述的所有特征在作必要的修正后适用于图10中所示的用于将叶片5与毂6断开连接的方法，并且反之亦然。