專利名稱：風力渦輪機葉片上的附接裝置和利用這些裝置檢修的方法
技術領域：
種葉片進行檢修的方法。
背景技術：
對風力渦輪機上的葉片進行檢查和修理涉及高財政成本，這一方 面是由渦輪機不工作時的收益損失造成，另一方面是由檢查和修理工 作本身造成。 一個選擇是拆下受損葉片并直接安裝另一個葉片，從而 使渦輪機能夠迅速地恢復工作。然而，這種做法所涉及的成本是相當 可觀的， 一方面是因為新的葉片，另一方面是因為用于安裝的起重機、 船只或直升機，還要加上的是，更換只可能在無風天氣情況下進行， 這就引起了問題，尤其是在離岸渦輪機的情況下。
除非損壞很大，否則在大多數(shù)情況下可以在葉片安裝在風力渦輪 機上的同時進行葉片的檢修和修理。這項工作通常在葉片沿塔架
(tower)處于豎直位置時利用與葉片一起的各種工作平臺完成。工作 平臺由起重機從重型車輛或船只搬運并且連接到塔架或輪軸(hub) 上?？商娲?，可以由從機艙沿著葉片繞繩下降的工作人員進行檢查， 但是，這項工作很難在足夠安全的情況下完成。然而，如上所述，使 用移動式起重機和帶有起重機的船只會產(chǎn)生高成本。還需要補充的是， 在豎直定位的葉片上，修理區(qū)域比較受限制，并且并非所有的修理工 作都能在豎直面上適當?shù)剡M行。
由WO 2004/070203可知，在葉片保持在水平位置上時將葉片安 裝于風力渦輪機上。為了能夠提升葉片，葉片具有完全貫穿葉片殼體 的一個或兩個孔，起重裝置安裝至所述孔。所述孔在安裝之后被封閉 以防止水土進入，并且不會破壞葉片的空氣動力特性，因此，它們在 葉片的檢修和日常維修的情況下不適用；它們只有正在安裝葉片時有用。這種方法的另一顯著缺陷在于，在孔周圍很大區(qū)域內(nèi)，穿過整個
葉片殼體的孔不可避免地顯著降低了層壓結構(laminate)的強度和 剛度，并因此降低了葉片的強度和剛度。因此，只有相隔較遠距離的 少數(shù)孔是可以勉強接受的，這意味著，這種孔在檢修作業(yè)中不適用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種檢修葉片的方法，從而有可能在更好 的條件下、以更靈活的方式和利用更少的設備更好地檢查葉片的較大 區(qū)域。
因此，本發(fā)明涉及一種用于風力渦輪機的葉片，其包括至少一個 用于附接檢修設備的附接裝置，所述附接裝置附接在葉片外部并易于 從葉片外部接觸到。
因此，可以獲得以下優(yōu)點，即，當葉片安裝在風力渦輪機上時， 檢修設備、工作人員的安全繩索、安全網(wǎng)、工作平臺等可以按照簡單 且安全的方式附接到葉片上。因此，可以在葉片處于水平狀態(tài)的情況 下進行檢修和修理，從而避免使用例如起重機等的昂貴起重設備。工 作人員的安全性與繞繩下降相比也得到提高，這是因為他們由此能夠 以安全的方式鎖定在葉片上。而且，與葉片處于其豎直位置的情況相 比，有可能一次檢修葉片的較大區(qū)域，這使得能夠在無需拆卸葉片的 情況下進行大規(guī)模操作或改進。利用附接裝置，還有可能覆蓋葉片的 大部分，因此，如果有的話，可以在修理期間控制重要的參數(shù)，諸如 溫度和濕度。
同樣，附接裝置在葉片要進行運輸和安裝時是有利的，因為它們 能夠改進對葉片運動的控制。同時，與通常使用幾根皮帶將葉片提起 的情況相比，可以在整個葉片上獲得更為均勻的載荷分布。
而且，附接裝置可用于固定諸如擋板或阻流板的空氣動力學部件 或者用于定期懸掛廣告標語，等等。
一個實施例涉及如上所述的用于風力渦輪機的葉片，其中，在附 接裝置不使用時，附接裝置定位成使葉片的表面基本平滑。因此可以 確保附接裝置在葉片旋轉期間不影響其空氣動力特性，因此也不影響風力渦輪機的產(chǎn)率。
根據(jù)一個實施例，當附接裝置不使用時，附接裝置的頂面與葉片 表面齊平。
根據(jù)另一實施例，當附接裝置不使用時，附接裝置由擋板至少部 分地覆蓋。因此，可以保證葉片的空氣動力特性得以保持，同時保證 易于從葉片外部接觸到附接裝置。
本發(fā)明的一個實施例還包括如上文全部或一部分所述的風力渦輪 機葉片，其中，多個附接裝置沿葉片的前緣和后緣向下定位、定位于 葉片兩側和/或沿葉片的主層壓結構定位。因此，實現(xiàn)了能夠從葉片的 主要部分接觸到附接裝置，從而產(chǎn)生與檢修和修理相關的更大程度的 靈活性。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，附接裝置包括螺紋或孔環(huán)。因此，檢 修設備的繩索、棒材和其他類型的部件可以按簡單、方便的方式附接 到其上，同樣，有可能在很大程度上使用標準設備。
根據(jù)一個實施例，葉片包括一個或多個附接裝置，附接裝置還包 括用于光源、引導電線和/或傳導雷電的裝置。因此，實現(xiàn)的有利的方 面是，裝置為多功能的，因此若干個功能可以整合到同一個裝置中， 并且在一次操作和一個地方安裝到葉片上或葉片中。
此外，本發(fā)明涉及一種風力渦輪機，其包括至少一個如上文一個 或多個實施例所述的葉片。其具有與通過具有附接裝置的葉片所述相 關的優(yōu)點。
另外，本發(fā)明涉及一種檢修安裝在風力渦輪機上的葉片的方法， 所述方法包括將檢修設備附接到葉片中的至少一個附接裝置上，所述 附接裝置附接在葉片外部并易于從葉片外部接觸到。
根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施例還涉及將葉片定位在基本水平位 置和/或使葉片圍繞其縱向軸線轉動。因此，為了進行修理或其它類型 的檢修，可以接觸到葉片的全部區(qū)域，此外，葉片可以相對于例如工 作平臺或覆蓋帳篷的附接而進行最佳定位。使葉片圍繞其縱向軸線轉 動或縱搖葉片還可以使葉片的前緣和后緣根據(jù)檢修需要而面向上方或下方。水平工作位置還使得能夠在葉片中鉆孔，并且允許工作人員安 全地站立在葉片內(nèi)并從內(nèi)部修理和檢修葉片。
此外，本發(fā)明涉及對如上所述葉片進行檢修的方法，其中，將工 作人員的安全繩索、覆蓋帳篷或工作平臺附接到葉片中的至少一個附 接裝置上。如上所述，本發(fā)明的優(yōu)點在于，葉片可以在不使用起重裝 置的情況下進行檢修，并且有可能在良好控制的情況下修理葉片上的 較大區(qū)域。


下面將參考附圖描述本發(fā)明，其中
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明在風力渦輪機的葉片上進行檢修的情況； 圖2顯示了附接到風力渦輪機的葉片上的覆蓋帳篷； 圖3顯示了利用根據(jù)本發(fā)明的多種附接裝置將葉片安裝在風力渦 輪機上的情況；
圖4-6顯示了利用根據(jù)本發(fā)明的附接裝置將工作平臺固定到風力 渦輪機葉片上的各種選擇方案；
圖7顯示了附接裝置在葉片上的可能位置；
圖8為葉片的橫截面視圖，其中顯示了用于根據(jù)本發(fā)明的附接裝 置的各種位置；
圖9顯示了葉片上的附接裝置的一個實施例的橫截面視圖； 圖10顯示了從上方以傾斜角度觀察的葉片上的附接裝置的另一 實施例；
圖11-13顯示了根據(jù)本發(fā)明的附接裝置的各種實施例；和
圖14-16顯示了用于覆蓋根據(jù)本發(fā)明的附接裝置的各種選擇方案
的橫截面視圖。
具體實施例方式
圖1顯示了風力渦輪機101(從正面觀察)，其中，預彎曲葉片102 之一定位在其水平或大致水平位置，以便使得能夠根據(jù)本發(fā)明進行修 理或檢修。往常，在修理或檢查葉片時，葉片處于其豎直位置，同時 工作人員104位于懸吊的工作平臺中或者由吊籃和懸吊繩索(rappel)懸掛到葉片上。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的葉片配備有多個附接裝置
103，工作人員104和/或檢修設備105可以附接到所述附接裝置上。 因此可以實現(xiàn)，工作人員104能夠在葉片102處于其水平位置時在所 述葉片102上安全地四處移動。這樣，與在豎直表面上可能進行的修 理相比，這還使得有可能修理更為廣泛和更為復雜的葉片損壞情況， 于是更加有可能避免涉及拆卸和更換受損葉片的成本。同時，這種方 法具有能在不使用起重機等的情況下檢查或修理葉片的優(yōu)點，這一優(yōu) 點尤其是在涉及離岸風力渦輪機時更加突出。根據(jù)本發(fā)明，附接裝置 103在不用時被全部或部分地覆蓋，因此，在操作時，附接裝置最小 程度地影響葉片的空氣動力特性?？梢栽O想，附接裝置103構置為既 用于附接繩索和鋼絲106，又用于附接各種類型的棒材和導軌等等。 圖9-16顯示了這類附接裝置的各種實施例。
圖2顯示了安裝在風力渦輪機(未顯示)上的葉片102,覆蓋帳 篷201位于所述葉片上。帳篷利用葉片上的附接裝置103附接到葉片 上，從而一方面用于保證改善工作人員的工作條件(遮蔽和覆蓋)，另 一方面用于保證在較大的給定修理區(qū)域范圍內(nèi)提供例如比溫、有限濕 度等的最佳條件。同樣，帳篷可以構置成使得例如通過構置于葉片下 面的某些類型的外加底部來封裝葉片，因此帳篷還給作業(yè)中的工作人 員提供安全網(wǎng)。
根據(jù)本發(fā)明的附接裝置103在將葉片運輸和安裝到風力渦輪機方 面也可很有利。如圖3所示，通過利用附接裝置103完全或部分地提 升葉片，與利用圍繞葉片安裝的幾條皮帶提升葉片的方案相比，在葉 片上實現(xiàn)了更為均勻分布的載荷。同樣，改進了對葉片運動的檢查和 控制。
在下面的圖4-6中，顯示了工作平臺401或其它檢修設備可附接 到根據(jù)本發(fā)明的附接裝置103上的各種方式。在所有這些附圖中，葉 片102以橫截面視圖的方式顯示并且圍繞葉片縱軸轉動不同的角度。
圖4概要說明了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的工作平臺401如何定 位在葉片102的下面，并因此使得能夠在葉片的底面上進行檢修。在所示實施例中，工作平臺401附接到位于葉片頂面上的附接裝置103。 同樣，可以設想，附接裝置定位在葉片的底面上或定位在葉片的兩側 上。修理或檢查葉片底面的可選方案是通過允許葉片圍繞其縱向軸線 旋轉半周和從上面對其進行檢修來實現(xiàn)的。在圖4中，工作平臺描繪 為由鋼絲402懸掛起來，但是還可以由棒材懸掛起來或構造為腳手架 等。
圖5和6圖解說明了葉片的后緣501和前緣601如何按照本發(fā)明 的實施例進行檢修。通過使葉片102圍繞其縱向軸線旋轉，葉片可以 定位成使前緣或后緣面向下方，因此，可以構建工作平臺401或機架 以達到要被檢查或修理的葉片區(qū)域的上面或下面。圖5顯示了懸掛在 葉片的后緣501下面并通過位于葉片102上的多個附接裝置103懸掛 的工作平臺。圖6顯示了橫跨葉片601的前緣構建的工作平臺或腳手 架。同樣地，可以想到，根據(jù)希望優(yōu)先接觸到的葉片區(qū)域，葉片可以 圍繞其縱向軸線或多或少地轉動。
如上所述，葉片可以配備有多個沿著葉片的附接裝置103，如圖7 所示，其中，所述附接裝置沿著前緣501和后緣601布置成兩排701。 根據(jù)一個實施例，所述裝置在接近葉片根部702的地方彼此靠得較近， 在向外朝向葉片尖部703的地方具有較大間隔，因此，如果葉片通過 附接裝置提升的話將實現(xiàn)更為均勻的載荷分布。根據(jù)一個實施例，附 接裝置布置為直排以使得能夠在其中安裝導軌。在設備要在導軌上運 輸或者可選擇地使能夠拉動位于其后的安全繩索的工作人員滑動固定 的情況下，這種軌道將是有利的。因此，還有可能使用多個用于在其 間延伸的纜索的安全裝置，其中保險鋼絲等可以附接到所述安全裝置 上。附接裝置還可以實現(xiàn)幾項功能并有利地用于多個任務，例如配備 有燈、用作用于雷電保護的多接收裝置(multi-receptors)、用作刊登 廣告標語的懸掛物或者用作用于諸如阻流板或擋板的空氣動力學裝置 的固定點。
圖8是位于葉片殼體801中或其上的附接裝置103的多種布置的 剖視圖。同樣，在隨后的附圖中更詳細地顯示了附接裝置。最通常地，葉片由連接前緣501和后緣601的兩個或更多個葉片殼體801制成， 并且具有內(nèi)部支撐梁802。附接裝置103安裝成使工作人員能夠從葉 片外面接觸到它們。對葉片空氣動力特性重要的是，附接裝置構置和 定位成使它們根本不能或只能最小程度上到達葉片表面的上方。為了 實現(xiàn)附接裝置具有最大可能的強度，它們可以在葉片底面和頂面上定 位在葉片殼體的主層壓結構804中，即，在橫跨支撐梁802的區(qū)域內(nèi)， 在此處所述層壓結構最厚并具有最大強度和剛度。更靠近葉片的前緣 501和后緣601定位的裝置還可以有利地使得可以將某人或某物鎖定 在葉片102的較大區(qū)域上。
圖9-16顯示了根據(jù)本發(fā)明的附接裝置的各種實施例。然而，它們 僅用于舉例說明示例性實施例，并且本發(fā)明決不僅局限于此。
圖9是包括孔環(huán)901的附接裝置的橫截面視圖，可以按任何其他 方式勾住的繩索106等附接到所述孔環(huán)上。在這個實施例中，孔環(huán)表 面902與葉片表面903齊平，從而確保具有基本連續(xù)的外觀。在由纖 維增強層壓結構制成的葉片殼體的情況下，附接裝置可有利地與層壓 結構整體模制而成。在這種情況下，如圖所示，所述裝置有利地具有 位于該裝置上的向外逐漸傾斜的表面905,由此實現(xiàn)了最佳固定在層 壓結構906中。而且，可以選擇通過螺栓、螺釘?shù)葘⒏浇友b置附接到 葉片上。
圖10以從上方傾斜觀察的方式描述了與圖9所示類似的附接裝 置。附接裝置鉆孔埋裝到葉片中，因此當裝置不用時可以覆蓋孔環(huán)901 周圍的腔室，并且葉片表面903保持平滑。通向孔環(huán)901的開口的特 定構造可以呈現(xiàn)非常不同的形狀，并且這對于本發(fā)明來說并不重要。
圖11也是包括孔環(huán)901的附接裝置103的橫截面視圖，檢修設備 (這里為繩索106)可以附接到所述孔環(huán)上。與圖9中類似，附接裝置 103鉆孔埋裝到葉片102中，因此當裝置103不用時，其表面卯3保 持均一和大致連續(xù)。在這個實施例中，孔環(huán)901通過鉸鏈11可轉動地 安裝并且在裝置要使用時向外翻轉。使用之后，將孔環(huán)非常簡單地回 推至適當?shù)奈恢谩Ｍ瑯?，附接裝置可以具有螺紋121,如圖12和13所示。在圖12 中，附接裝置上的螺紋121為內(nèi)螺紋并且使螺栓122等能夠擰緊。在 圖13中，附接裝置包括其中安裝有螺栓131的腔室132。
圖14-16圖解說明了完全或部分覆蓋附接裝置103的各種方式。 在所示實施例中，附接裝置全部嵌入葉片102中，以使它們的表面在 覆蓋狀態(tài)下與葉片表面903齊平。不管附接裝置是否包括孔環(huán)或螺紋 等，可以選擇的是，腔室132可以由一個或多個擋板141覆蓋。它們 可以通過如圖14所示的鉸鏈142安裝并且設計為向上翻轉或向內(nèi)壓以 能夠接觸到附接裝置。同樣，擋板可以由具有彈性的材料151制成， 例如橡膠或軟塑性材料。這顯示于圖15中。圖16顯示了另一實施例， 其中，擋板141通過彈簧161安裝并且可以向下壓入腔室中。
根據(jù)本發(fā)明的 一 個實施例，腔室在葉片模制期間用例如泡沫等材 料填充并且象葉片的剩余部分一樣涂覆有凝膠涂層；但是，它的位置 可以用各種方式表示。當(或如果)需要接觸到附接裝置時，通過破 壞表面可以容易地提供這種接觸。在使用之后，腔室被再次填充，并 且表面通過涂敷頂部涂層而變平整。
應當清楚，可以對本說明書和附圖中公開的發(fā)明進行改進或變化， 同時仍然包括在下列權利要求的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種用于風力渦輪機的葉片，其特征在于，包括至少一個用于附接檢修設備的附接裝置，所述附接裝置附接在葉片外部并可從葉片外部接觸到。
2. 如權利要求l所述的用于風力渦輪機的葉片，其中，所述附接 裝置定位成使得在附接裝置不使用時，葉片表面基本平滑。
3. 如權利要求1-2中一項或多項所述的用于風力渦輪機的葉片， 其中，當附接裝置不使用時，附接裝置的頂面與葉片表面齊平。
4. 如權利要求1-2中一項或多項所述的用于風力渦輪機的葉片， 其中，當附接裝置不使用時，附接裝置由擋板至少部分地覆蓋。
5. 如權利要求1-4中一項或多項所述的用于風力渦輪機的葉片， 包括多個沿葉片的前緣和后緣定位的附接裝置。
6. 如權利要求1-5中一項或多項所述的用于風力渦輪機的葉片， 包括多個位于葉片兩側的附接裝置。
7. 如權利要求l-6中一項或多項所述的用于風力渦輪機的葉片， 包括多個在主層壓結構中沿葉片定位的附接裝置。
8. 如權利要求1-7中一項或多項所述的用于風力渦輪機的葉片， 其中，所述附接裝置包括螺紋。
9. 如權利要求1-8中一項或多項所述的用于風力渦輪機的葉片， 其中，所述附接裝置包括孔環(huán)。
10. 如權利要求1-9中一項或多項所述的用于風力渦輪機的葉片， 其中，所述附接裝置包括光源。
11. 如權利要求1-10中一項或多項所述的用于風力渦輪機的葉片， 其中，所述附接裝置包括雷電傳導裝置。
12. —種風力渦輪機，其包括至少一個如權利要求1-11中一項或 多項所述的葉片。
13. —種對安裝在風力渦輪機上的葉片進行檢修的方法，所述方 法包括將檢修設備附接到葉片中的至少一個附接裝置，所述附接裝置附接在葉片外部并易于從葉片外部接觸到。
14. 如權利要求13所述的檢修葉片的方法，還包括將工作人員的 安全繩索附接到葉片中的至少一個附接裝置上。
15. 如權利要求13-14中一項或多項所述的檢^f務葉片的方法，還 包括使葉片定位在基本水平位置上。
16. 如權利要求13-15中一項或多項所述的檢修葉片的方法，還 包括使葉片圍繞其縱向軸線轉動。
17. 如權利要求13-16中一項或多項所述的檢^f務葉片的方法，還 包括將覆蓋帳篷附接到葉片中的至少一個附接裝置上。
18. 如權利要求13-17中一項或多項所述的檢修葉片的方法，還 包括將工作平臺附接到葉片中的至少一個附接裝置上。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于風力渦輪機的葉片，所述葉片配備有用于附接檢修設備(401)、(402)的附接裝置(103)，所述附接裝置附接在葉片外部并可從葉片外部接觸。它們在不用時可以定位在腔室內(nèi)并被覆蓋。因此，可以實現(xiàn)在這樣的附接裝置不會影響葉片的空氣動力特性的情況下，在葉片水平定位的狀態(tài)下檢修和修理葉片。一種可能方案是在制造期間封閉這種腔室，但是該腔室以后可以被破壞打開。另外，本發(fā)明涉及以這種葉片為特征的風力渦輪機，以及當葉片安裝在風力渦輪機上時對其進行檢修的方法，其中，檢修設備附接到葉片中的至少一個附接裝置。還要提到，在安裝葉片時可以使用所述附接裝置。
文檔編號F03D1/00GK101287904SQ200680034569
公開日2008年10月15日 申請日期2006年9月20日 優(yōu)先權日2005年9月21日
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