安裝葉片插入件的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種安裝葉片插入件的系統(tǒng)和方法，用于將葉片插入件安裝在風力渦輪機的轉子葉片的根部與尖端部之間。該系統(tǒng)可以包括被構造成支承轉子葉片的根部的根部支架組件和被構造成支承轉子葉片尖端部的尖端支架組件。該尖端支架組件或根部支架組件中的至少一個能夠相對于該尖端支架組件或根部支架組件中的另一個移動，以允許尖端部在轉子葉片已在根部與尖端部之間被分開之后與根部間隔開。此外，該系統(tǒng)可以包括插入件支架組件，該插入件支架組件被構造成支承用于轉子葉片的葉片插入件。該插入件支架組件可以被構造成定位在根部支架組件與尖端支架組件之間，以便將葉片插入件定位在根部與尖端部之間。
【專利說明】安裝葉片插入件的系統(tǒng)和方法

【技術領域】
[0001]本主題總體涉及風力渦輪機，并且更具體地，涉及用于將葉片插入件安裝在風力渦輪機轉子葉片的根部與尖端部之間的系統(tǒng)和方法。

【背景技術】
[0002]風能被認為是目前可獲得的最清潔、最具環(huán)境友善性的能源之一，并且風力渦輪機在這方面已不斷獲得關注?？傮w而言，風力渦輪機包括塔架、安裝于塔架上的機艙、和聯(lián)接到機艙的轉子。該轉子典型地包括可旋轉轂以及多個轉子葉片，這多個轉子葉片聯(lián)接到轂并且從轂向外延伸。每一個轉子葉片都圍繞轂間隔開以便有利于使轉子旋轉，從而使得來自風的動能能夠轉化成可用機械能，并且隨后轉化成電能。
[0003]轉子葉片的特定尺寸是影響風力渦輪機的總體效率的重要因素。具體而言，轉子葉片的長度或翼展的增大通常可能造成風力渦輪機的能量產(chǎn)生的總體增加。因此，在增大轉子葉片尺寸方面的努力有助于風力渦輪機技術的持續(xù)增長以及采用風能作為備選能源。
[0004]先前已對在翻新過程中延長已安裝的轉子葉片的長度方面做出努力，包括通過尖端延長部來更換轉子葉片的原始尖端。然而，該方法存在問題，原因是轉子葉片的葉片根部通常不夠強健從而無法支承為了使該過程在經(jīng)濟上可行而具有合適尺寸的尖端延長部。例如，在多種情況下，該尖端延長部將需要使額外的年發(fā)電量(AEP)增加大約20%以使該更換在經(jīng)濟上可行。這大體對應于大約7米的葉片長度的增加。但是，原始葉片根部僅能夠典型地支承大約2米(2m)的尖端長度的增加。此外，這種延長葉片長度的更換努力典型地涉及使用高成本的起重機。
[0005]因此，用于將葉片插入件安裝在風力渦輪機轉子葉片的根部與尖端部之間的系統(tǒng)和方法將是本【技術領域】內(nèi)受歡迎的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的方面和優(yōu)點將在下文的描述中部分地闡述，或者可以是通過描述顯而易見的，或者可以通過實施本發(fā)明而習得。
[0007]在一個方面中，本主題涉及一種用于將葉片插入件安裝在風力渦輪機的轉子葉片的根部與尖端部之間的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括被構造成支承轉子葉片的根部的根部支架組件和被構造成支承轉子葉片尖端部的尖端支架組件。該尖端支架組件或根部支架組件中的至少一個能夠相對于該尖端支架組件或根部支架組件中的另一個移動，以允許尖端部在轉子葉片已在根部與尖端部之間被分開之后與根部間隔開。此外，該系統(tǒng)可以包括插入件支架組件，該插入件支架組件被構造成支承用于轉子葉片的葉片插入件。該插入件支架組件可以被構造成定位在根部支架組件與尖端支架組件之間，以便將葉片插入件定位在根部與尖立而部之間。
[0008]在另一個方面中，本主題涉及一種用于將葉片插入件安裝在風力渦輪機的轉子葉片的根部與尖端部之間的方法。該方法可以包括:通過根部支架組件來支承轉子葉片的根部；通過尖端支架組件來支承轉子葉片的尖端部；在根部與尖端部之間將轉子葉片分開；使尖端支架組件或根部支架組件中的至少一個移動，以便使尖端部與根部間隔開；將插入件支架組件定位在根部支架組件與尖端支架組件之間，其中插入件支架組件支承用于轉子葉片的葉片插入件；以及將葉片插入件固定在根部與尖端部之間。
[0009]參照下文的描述以及所附權利要求，本發(fā)明的這些和其它的特征、方面以及優(yōu)點將變得更好理解。結合在本說明書中并且構成本說明書一部分的附圖顯示了本發(fā)明的實施例并且與描述一起用于對本發(fā)明的原理進行解釋。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]參照附圖，說明書中闡述了面向本領域普通技術人員的本發(fā)明的完整公開，這種公開使得本領域普通技術人員能夠實現(xiàn)本發(fā)明，包括本發(fā)明的最佳模式，在附圖中:
[0011]圖1示出了轉子葉片的一個實施例的透視圖；
[0012]圖2示出了在葉片已被切割或以其它方式一分為二之后圖1中所示的轉子葉片的透視圖，特別示出了將被安裝在轉子葉片的根部與尖端部之間的葉片插入件；
[0013]圖3示出了根據(jù)本主題的方面的用于將葉片插入件安裝在轉子葉片的分離部之間的系統(tǒng)的一個實施例內(nèi)所包括的各個部件的透視圖；
[0014]圖4示出了圖3中所示的系統(tǒng)部件的俯視圖；
[0015]圖5示出了根據(jù)本主題的方面的所公開的系統(tǒng)內(nèi)所包括的其它部件的透視圖；
[0016]圖6示出了根據(jù)本主題的方面的所公開的系統(tǒng)的由根部支架支承的轉子葉片的透視圖；
[0017]圖7示出了轉子葉片已旋轉并且尖端支架已定位在轉子葉片的尖端部下方之后的圖6中所示的轉子葉片的透視圖；
[0018]圖8示出了轉子葉片已被切割或以其它方式一分為二并且葉片的根部和尖端部已彼此分開之后的圖7中所示的轉子葉片的透視圖；
[0019]圖9示出了插入件支架組件的部件已定位在根部支架與尖端支架之間之后的圖8中所示的轉子葉片的透視圖；
[0020]圖10示出了葉片插入件的第一部已與葉片的根部和尖端部對準之后的圖9中所示的轉子葉片的透視圖；
[0021]圖11示出了葉片插入件的第二部已定位在葉片插入件的第一部上方之后的圖10中所示的轉子葉片的透視圖；
[0022]圖12示出了葉片插入件的第二部已下降至葉片插入件的第一部上之后的圖11中所示的轉子葉片的透視圖；以及
[0023]圖13示出了葉片插入件已被完全安裝在轉子葉片的根部與尖端部之間之后的圖12中所示的轉子葉片的透視圖。

【具體實施方式】
[0024]現(xiàn)在將詳細地參照本發(fā)明的實施例，其中的一個或多個例子示于附圖中。每個例子都以對發(fā)明進行解釋的方式給出，并不對本發(fā)明構成限制。實際上，對于本領域技術人員而言顯而易見的是，能夠在不偏離本發(fā)明的范圍或者精神的前提下對本發(fā)明進行多種改型和變型。例如，作為一個實施例的一部分示出或者進行描述的特征能夠用于另一個實施例，從而產(chǎn)生又一個實施例。因此，期望的是，本發(fā)明覆蓋落入所附權利要求及其等同形式的范圍內(nèi)的這些改型和變型。
[0025]總體而言，本主題涉及用于將葉片插入件安裝在風力渦輪機轉子葉片的分離部之間的系統(tǒng)和方法。具體而言，在若干實施例中，公開了允許在葉片被分為兩個分離部(即，根部和尖端部)并且葉片插入件被安裝在所述分離部之間的同時轉子葉片相對于地面被支承的多個支架組件。這種支架組件消除了對可獲得以在轉子葉片被分開并且葉片插入件被安裝的同時支承轉子葉片的起重機的需要，由此降低安裝成本并且降低過程的復雜度。此外，通過使用所公開的系統(tǒng)和方法來將葉片插入件安裝在轉子葉片的分離部之間，所獲得的轉子葉片的有效長度或翼展可以顯著增大而不損害葉片的結構完整性，由此相對于其上安裝有尖端延長部的轉子葉片提供顯著改進。
[0026]現(xiàn)在參照附圖，圖1示出了適于用于風力渦輪機(未示出)的轉子葉片20的一個實施例的透視圖。如圖所示，轉子葉片20大體包括被構造成用于將轉子葉片20安裝于風力渦輪機的轂(未示出)的葉根22以及與葉根22相對地布置的葉片尖端24。轉子葉片20的主體26可以大體被構造成在葉根22與葉片尖端24之間延伸并且可以用作葉片20的外部殼體/表皮。在若干實施例中，主體26可以限定基本氣動外形，例如通過限定對稱或弧形的翼型形狀橫截面。這樣一來，主體26可以包括在前緣32與后緣34之間延伸的壓力側28和吸力側30。此外，轉子葉片20可以具有在葉根22與葉片尖端24之間限定了總體長度的翼展36以及在前緣32與后緣34之間限定了總體長度的翼弦38。眾所周知，隨著轉子葉片20從葉根22延伸至葉片尖端24，翼弦38的長度可以相對于翼展36發(fā)生變化。
[0027]在若干實施例中，轉子葉片20的主體26可以形成為單一的、統(tǒng)一的部件。備選地，主體26可以由多個殼部件形成。例如，主體26可以由大體限定轉子葉片20壓力側28的第一殼半部和大體限定轉子葉片20吸力側30的第二殼半部制成，其中殼半部在葉片20的前緣32和后緣34處固定至彼此。此外，主體26可以大體由任何合適的材料形成。例如，在一個實施例中，主體26可以完全由層壓復合材料形成，例如碳纖維增強層壓復合材料或玻璃纖維增強層壓復合材料。備選地，主體26的一個或多個部分可以被構造成分層結構并且可以包括布置于層壓復合材料層之間的由輕質材料(例如木材(例如，輕木)、泡沫(例如，擠出聚苯乙烯泡沫)、或者這種材料的組合)形成的芯材料。
[0028]應當領會，轉子葉片20還可以包括一個或多個縱向延伸的結構部件，這一個或多個縱向延伸的結構部件被構造成向轉子葉片20提供增大的剛度、抗彎阻力(bucklingresistance)和/或強度。例如，在若干實施例中，轉子葉片20可以包括在相應的翼梁緣條(未示出)之間延伸的一個或多個抗剪腹板(未示出)。然而，在其它實施例中，本公開的轉子葉片20可以具有任何其它合適的內(nèi)部構造。
[0029]此外，在若干實施例中，轉子葉片20的主體26可以包括根部40和尖端部42 二者。根部40可以從葉根22延伸至被限定在葉根22與葉片尖端24之間的參考切割線44。尖端部42可以從參考切割線44延伸至葉片尖端24。總體而言，參考切割線44可以與這樣的參考線相對應:轉子葉片20沿該切割線被切割或以其它方式一分為二以便容納用于加長轉子葉片20的葉片插入件46 (圖2)。因此，如本文中所使用的，術語“根部”可以指從葉根22延伸至參考切割線44 (即，在將轉子葉片20 —分為二之前)的轉子葉片20的部分以及/或者從葉根22延伸至被限定在切割線44處的接頭端48 (圖2) (S卩，在將葉片20一分為二之后的根部40的端部)的轉子葉片20的部分。類似地，術語“尖端部”可以指從葉片尖端24延伸至參考切割線44 (即，在將轉子葉片20 —分為二之前)的轉子葉片20的部分以及/或者從葉片尖端22延伸至被限定在切割線44處的接頭端50 (S卩，在將葉片20一分為二之后的尖端部42的端部)的轉子葉片20的部分。
[0030]應當領會，切割線44可以沿轉子葉片20的翼展36大體定位在任何合適的位置處。例如，在一個實施例中，切割線44離開葉根22的距離可以處于從翼展36的大約40%至大約95%的范圍內(nèi)，例如從翼展36的大約40%至大約80%或者從翼展36的大約50%至大約65%。然而，在其它實施例中，能夠預見的是，切割線44離開葉根22的距離可以小于翼展36的40%或者大于翼展36的95%。
[0031]現(xiàn)在參照圖2，示出了被切割或以其它方式一分為二之后的轉子葉片20。具體而言，如圖所示，在切割線44 (圖1)處將轉子葉片20分開之后，根部40 (即，從葉根22延伸至接頭纟而48)可以與尖纟而部42 (即，從葉片尖纟而24延伸至接頭纟而50)分尚。之后，葉片插入件46可以被安裝在根部40與尖端部42之間，以增大轉子葉片20的有效長度或翼展，其中葉片插入件46的第一端52被固定至根部40的接頭端48并且葉片插入件46的第二端54被固定至尖2而部42的接頭2而50。
[0032]應當領會，總體而言，葉片插入件46可以具有本領域內(nèi)已知的任何合適的構造。在若干實施例中，葉片插入件46可以被構造成與轉子葉片20的主體26相同或相似。例如，葉片插入件46可以被構造成限定氣動外形，該氣動外形與轉子葉片20的氣動外形大體相對應。此外，葉片插入件46可以包括一個或多個內(nèi)部結構部件(例如，一個或多個抗剪腹板以及相應的翼梁緣條)。
[0033]還應當領會，如本文中所使用的，術語“根部”和“尖端部”不必限于轉子葉片22的單一的連續(xù)部段。例如，根部40可以由在葉根22與接頭端48 (或切割線44)之間延伸的單一的、統(tǒng)一的葉片段形成或者根部40可以由兩個或更多個葉片段形成，當聯(lián)接在一起時，這兩個或更多個葉片段在葉根22與接頭端48 (或切割線44)之間延伸。類似地，尖端部42可以由在葉片尖端22與接頭端50 (或切割線44)之間延伸的單一的、統(tǒng)一的葉片段形成或者尖端部42可以由兩個或更多個葉片段形成，當聯(lián)接在一起時，這兩個或更多個葉片段在葉片尖22與接頭50 (或切割線44)之間延伸。
[0034]現(xiàn)在參照圖3至圖5，根據(jù)本主題的方面示出了用于將葉片插入件46安裝在轉子葉片的相分離部件40、42之間的系統(tǒng)100的一個實施例。具體而言，圖3示出了系統(tǒng)100的各個部件的透視圖并且圖4示出了圖3中所示的系統(tǒng)部件的俯視圖。此外，圖5示出了系統(tǒng)100內(nèi)可以包括的其它部件的透視圖。
[0035]如圖所示，所公開的系統(tǒng)100可以大體包括多個支架組件以用于在安裝葉片插入件46的同時支承轉子葉片20的根部40和尖端部42。例如，該系統(tǒng)100可以包括根部支架組件102以用于支承轉子葉片20的根部40。如圖3中所示，在一個實施例中，根部支架組件102可以包括第一根部支架104和第二根部支架106。第一根部支架104可以大體被構造成支承布置于葉根22處并且/或者鄰近葉根22的根部40的第一部段(例如，如圖6和圖7中所示)。類似地，第二根部支架106可以大體被構造成支承根部40更外側的第二部段(例如，如圖6和圖7中所示)。然而，在備選實施例中，根部支架組件102可以僅包括被構造成支承轉子葉片20的根部40的單個根部支架或者根部支架組件102可以包括被構造成支承根部40的多個不同部段的三個或更多個根部支架。
[0036]如圖3中所示，每一個根部支架104、106都可以大體包括固定的基部框架108以及由該基部框架108支承的根部套(nest) 110、112。每一個基部框架108都可以大體用作用于相對于地面支承根部套110、112 二者以及根部40的主要結構部件。因此，每一個基部框架108都可以大體包括多個結構構件，這多個結構構件彼此聯(lián)接以形成合適的支承結構。此外，如圖3中所示，每一個基部框架108都可以還包括從其底部延伸的多個調平構件(leveling member) 116 (例如,螺旋千斤頂、調平墊等)以允許根部支架104、106相對于地面調平。例如，如眾所周知的，調平構件116的高度能夠手動和/或自動調節(jié)，以允許根部支架104、106調平。
[0037]每一個根部支架104、106的根部套110、112都可以大體被構造成接收和/或支承轉子葉片20的根部40的部段。例如，如上所述，第一根部支架104可以大體被構造成在葉根22處并且/或者鄰近葉根22支承根部40(例如，如圖6和圖7中所示)。因此，如圖3中所示，用于第一根部支架104的根部套110可以限定半圓形形狀，使得被限定在葉根22處并且/或者鄰近葉根22的根部40的圓形部段可以被接受在根部套110內(nèi)并且/或者由根部套110支承。類似地，如上所述，第二根部支架106可以被構造成在相對于葉根22更外側的位置(例如，在根部40的形狀已從圓形葉根22過渡至更氣動形狀的位置)處支承根部40。因此,如圖3中所示,用于第二根部支架106的根部套112可以限定圓形(rounded-off)腔118并且還可以包括延長臂120，該延長臂120與腔118相對地延伸。這樣一來，當根部40定位在根部套112上以及/或者根部套112內(nèi)時，根部40的前緣可以被接收在腔118內(nèi)并且根部40的后緣可以由延長臂120支承(例如，如圖7中所示)。
[0038]此外，在若干實施例中，每一個根部套110、112都可以被構造成相對于其相應的基部框架108旋轉。例如，在一個實施例中，一個或多個輥或者其它合適的旋轉裝置可以聯(lián)接在每一個根部套110、112與基部框架108之間以允許相對轉動。如下文將描述的，這種相對轉動可以允許轉子葉片20首先被支承在根部支架104、106上的第一位置(例如，大體豎直位置)處并且隨后旋轉至第二位置(例如，大體水平位置)。
[0039]應當領會，根部套110、112可以被構造成相對于其相應的基部框架108手動或自動旋轉。例如，在一個實施例中，合適的致動器(多個致動器)(例如，液壓缸或氣動缸)可以用于使根部套110、112相對于基部框架108自動旋轉。在這種實施例中，致動器(多個致動器)可以被安裝在根部支架104、106 二者上或者致動器(多個致動器)可以僅被安裝在根部支架104、106中的一個根部支架上(其中另一個根部支架由于被致動的根部支架的旋轉而旋轉)。
[0040]特別參照圖3，系統(tǒng)100還可以包括尖端支架組件126以用于支承轉子葉片20的尖端部42。如圖所示，在一個實施例中，尖端支架組件126可以包括第一尖端支架128和第二尖端支架130。第一尖端支架128可以大體被構造成支承尖端部42的更內(nèi)側第一部段(例如，在鄰近切割線44的位置處)并且第二尖端支架130可以大體被構造成支承尖端部42的更外側第二部段(例如，如圖7中所示)。然而，在備選實施例中，尖端支架組件126可以僅包括被構造成支承轉子葉片20的尖端部42的單個尖端支架或者尖端支架組件126可以包括被構造成支承尖端部42的三個或更多個尖端支架。
[0041]如圖3中所示，每一個尖端支架128、130都可以大體包括基部框架132以及由該基部框架132支承的尖端套134。每一個基部框架132都可以大體用作用于相對于地面支承尖端套134和轉子葉片20的尖端部42 二者的主要結構部件。因此，每一個基部框架132都可以大體包括多個結構構件，這多個結構構件彼此聯(lián)接以形成合適的支承結構。此外，類似于用于每一個根部支架104、106的基部框架108，每一個基部框架132還可以包括從其底部延伸的多個調平構件(未示出)(例如，螺旋千斤頂、調平墊等)以允許尖端支架128、130相對于地面(以及/或者相對于下文所描述的軌道組件140)調平。例如，如眾所周知的，調平構件的高度能夠手動和/或自動調節(jié)，以允許尖端支架128、130調平。
[0042]每一個尖端支架128、130的尖端套134都可以大體被構造支承轉子葉片20的尖端部42的部段。例如，如圖3中所示，每一個尖端套134都可以限定半翼型形狀外形，該半翼型形狀外形與轉子葉片20的氣動外形大體匹配。這樣一來，尖端部42可以在其由尖端支架128、130支承的同時齊平地安裝或嵌套成在尖端套134內(nèi)(例如，如圖7中所示)。
[0043]此外，在若干實施例中，每一個尖端支架128、130都可以聯(lián)接到被構造成使尖端支架128、128相對于根部支架104、106移動的任何合適的平移或移動裝置、由所述任何合適的平移或移動裝置支承并且/或者以其它方式與所述任何合適的平移或移動裝置相關聯(lián)。例如，如圖3和圖4中所示，移動裝置可以是軌道組件140，尖端支架128、130被可移動地支承在該軌道組件140上。在這種實施例中，每一個尖端支架128、130的基部框架132都可以通過允許尖端支架128、130朝向或離開根部支架104、106 二者沿組件140側向(SP，沿箭頭142的方向(圖4))移動的方式定位在軌道組件140上。如下文將描述的，根部支架104、106與尖端支架128、130之間的這種相對移動可以允許葉片插入件46定位在轉子葉片20的根部40與尖端部42之間。
[0044]如圖3和圖4中所示，軌道組件140可以包括多個側向延伸的軌道(例如，第一軌道144和第二軌道146)以及在軌道144、146之間延伸的多個交叉構件148。軌道144、146可以與任何合適的細長構件大體相對應，尖端支架128、130可以沿所述任何合適的細長構件移動(例如，“工字梁”軌道)。這樣一來，合適的輥、輪腳和/或等類似構件(未示出)可以聯(lián)接到每一個尖端支架128、130的基部框架132的底部，以允許尖端支架128、130沿軌道144、146 移動。
[0045]此外，如圖示實施例中所示，軌道144、146可以定位在支承墊150上，所述支承墊150被構造成相對于地面支承軌道144、146。例如，如圖3中所示，軌道144、146通過在部件之間延伸的合適的調平構件152 (例如，螺旋千斤頂、調平墊等)被支承在支承墊150上。因此，調平構件152的高度可以手動和/或自動調節(jié)，以允許軌道144、146調平。此外，如下文將描述的，每一根軌道144、146的至少一部分可以樞轉地聯(lián)接到軌道組件140的剩余部分。這樣一來，軌道144、146可以相對于地面向上樞轉，由此允許尖端支架128、130 二者以及轉子葉片20的尖端部42相對于根部支架104、106 二者以及轉子葉片20的根部40移動至成角度取向。
[0046]此外，在若干實施例中，根部支架組件102的至少一部分可以被布置成鄰近軌道組件140的一部分、由該部分支承并且/或者以其它方式與該部分相關聯(lián)。例如，如圖4中所示，在一個實施例中，第二根部支架106可以被布置成鄰近并且/或者聯(lián)接到軌道組件140的根部端141。
[0047]應當領會，作為軌道組件140的備選方式，所公開的系統(tǒng)100可以包括用于使尖端支架128、130相對于根部支架104、106移動的任何其它合適的平移或移動裝置。例如，在一個實施例中，移動裝置可以僅僅是聯(lián)接到每一個基部框架132的底部的合適的輥、腳輪和/或等類似構件，以允許尖端支架128、130相對于根部支架104、106滾動或者以其它方式移動跨過地面或任何其它的支承表面。
[0048]還應當領會，盡管根部支架104、106在本文中被描述成是固定的，但是根部支架104、106也可以被構造成能夠移動。例如，在一個實施例中，根部支架104、106可以定位在合適的軌道組件上，以允許根部支架104、106相對于尖端支架128、130移動。
[0049]現(xiàn)在特別參照圖5，所公開的系統(tǒng)100還可以包括插入件支架組件154，該插入件支架組件154被構造成支承將被安裝在轉子葉片20的根部40與尖端部42之間的葉片插入件46。如圖所示，插入件支架組件154可以包括基部框架156以及被構造成由該基部框架156支承的一個或多個插入件套158、160?；靠蚣?56可以大體用作用于將插入件套(一個或多個插入件套)158、160支承在地面之上的主要結構部件。因此，基部框架156可以大體包括多個結構構件，這多個結構構件彼此聯(lián)接以形成合適的支承結構。
[0050]插入件支架組件154內(nèi)所包括的插入件套158、160的數(shù)量可以大體取決于葉片插入件46的構造。例如，在若干實施例中，葉片插入件46可以是兩件式結構，包括第一殼半部60 (例如，吸力側殼)和第二殼半部62 (例如，壓力側殼)二者。在這種實施例中，插入件支架組件154可以大體包括被構造成接收和/或支承第一殼半部60的第一或下部插入件套158以及被構造成接收和/或支承第二殼半部62的第二或上部插入件套160。例如，如圖5中所示，下部插入件套158和上部插入件套160 二者可以限定半翼型形狀外形，所述半翼型形狀外形被構造成與每一個相應的殼60、62的氣動外形相匹配。備選地，在葉片插入件46的殼半部60、62已預組裝的實施例中或者葉片插入件46被構建成單一的、統(tǒng)一的殼的實施例中，插入件支架組件154可以僅包括下部插入件套158，其中整個葉片插入件46都由這種插入件套158支承。
[0051]此外，插入件支架組件154還可以包括用于調節(jié)插入件套(一個或多個插入件套)158、160的位置的多個致動器。具體而言，如圖5中所示，插入件支架組件154可以包括聯(lián)接在基部框架156與下部插入件套158之間的多個致動器164以用于調節(jié)下部插入件套158(以及上部插入件套160 (當其被支承在下部插入件套156上時))相對于地面(以及/或者相對于根部支架104、106和/或尖端支架128、130)的位置。例如，在一個實施例中，插入件支架組件154可以包括定位在下部插入件套158的中心處的一個或多個致動器164以大體調節(jié)插入件套(一個或多個插入件套)158、160的豎直位置以及位于下部插入件套158的每一個拐角處的一個或多個致動器164以允許更精確地調節(jié)插入件套(一個或多個插入件套)158、160的取向。
[0052]此外，如圖5中所示，插入件支架組件154還可以包括多個致動器166，以用于調節(jié)上部插入件套160相對于下部插入件套158的位置。具體而言，如下文將描述的，上部插入件套158可以首先被支承在下部插入件套160上方。之后，當將葉片插入件46安裝在轉子葉片20的根部40與尖端部42之間時，上部插入件套160可以下降(通過致動器166)到下部插入件套158上，以允許葉片插入件46的殼半部60、62固定在一起。此外，插入件支架組件154還可以包括在上部插入件套158與下部插入件套160之間延伸的引導構件167(例如，從上部插入件套160延伸的凹引導構件和從下部插入件套158延伸的凸引導構件)，以保證插入件套158、160正確對準。應當領會，在葉片插入件不是被安裝成兩件式結構的實施例中，插入件支架組件154不必包括致動器166和/或引導構件167。
[0053]如上所述，本主題還涉及用于將葉片插入件46安裝在轉子葉片20的相分離部件40、42之間的方法。將大體參照圖6至圖13來描述這種方法的各個實施例。然而，應當領會，盡管將大體以特定順序來描述所公開的方法的各個元件(具體而言，參照圖6至圖13中所示的順序)，但是可以大體通過與本文中所公開的發(fā)明相一致的任何次序和/或順序來執(zhí)行方法元件。
[0054]如圖6中所示，轉子葉片20可以通過懸臂方式首先被安裝在所公開的系統(tǒng)100內(nèi)，其中轉子葉片20的根部40由根部支架104、106支承。具體而言，鄰近葉根22延伸的根部40的圓形部段可以定位在第一根部支架104的根部套110內(nèi)并且根部40的翼型形狀外側部段可以通過第二根部支架106的根部套112來定位(例如，其中前緣被接收在由根部套112限定的腔118 (圖3)內(nèi))。如圖6中所示，在一個實施例中，根部套110、112可以通過使得轉子葉片20首先被安裝在大體豎直位置處(即，使得被限定在前緣與后緣之間的翼弦線大體豎直地定向)的方式來定向。然而，在備選實施例中，根部套110、112可以具有任何其它合適的取向，以用于首先將轉子葉片20的根部40安裝在根部支架104、106內(nèi)。例如，在另一個實施例中，根部套110、122可以通過使得轉子葉片20首先被安裝在大體水平位置處(即，使得翼弦線大體水平地定向，如圖7中所示)的方式定向。
[0055]應當領會，轉子葉片20的根部40可以使用本領域內(nèi)已知的任何合適的附連裝置被固定在根部套110、112內(nèi)。例如，在若干實施例中，合適的帶、纜線、繩和/或等可以在每一個根部支架104、106處包裹根部40，以將根部40固定在根部套110、112內(nèi)。
[0056]現(xiàn)在參照圖7，在轉子葉片20首先被安裝在大體豎直位置處的實施例中，轉子葉片20可以隨后旋轉至大體水平位置。例如，如上所述，根部支架104、106可以包括用于使根部套110、112 二者以及轉子葉片20相對于基部框架108旋轉的合適的旋轉裝置。因此，轉子葉片20可以從大體豎直位置(圖6)旋轉至大體水平位置(圖7)。然而，轉子葉片20不必首先被安裝在豎直位置處。例如，如上所述，轉子葉片20可以首先以大體水平位置被安裝在根部套110、112內(nèi)，由此消除對使轉子葉片20旋轉的需要。
[0057]無論如何，一旦轉子葉片20處于大體水平位置處，尖端支架128、130就可以隨后移動至合適的位置以用于支承轉子葉片20的尖端部42。例如，如圖7中所示，尖端支架128、130可以沿軌道組件140移動，使得第一尖端支架128的尖端套134大體定位在鄰近切割線44的尖端部42的部段之下且支承該部段并且第二尖端支架130的尖端套134大體定位在尖端部42的更外側的部段之下且支承該部段。尖端部42隨后可以使用本領域內(nèi)已知的任何合適的附連裝置固定至尖端支架128、130。例如，在一個實施例中，合適的帶、纜線、繩和/或等可以在每個尖纟而支架128、130處包裹尖纟而部42，以將尖纟而部42固定在尖纟而套134 內(nèi)。
[0058]應當領會，當首先將轉子葉片20安裝在根部支架104、106以及/或者尖端支架128、130上時，所公開的系統(tǒng)100可以包括允許轉子葉片正確對準并且/或者定位在根部套110,112以及/或者尖端套134內(nèi)的任何合適的對準和/或定位特征。例如，如圖7中所示，在一個實施例中，系統(tǒng)100可以包括定位構件170，該定位構件170被構造成在葉根22的端部處安裝于轉子葉片20上。在這種實施例中，定位構件170可以包括間隔的臂172，該間隔臂172沿根部套110的方向向外延伸。這樣一來，當將根部40安裝到根部支架104、106上時，轉子葉片20可以側向移動直到間隔臂172與根部套110相接觸為止，由此指示根部40正確定位在根部套110、112內(nèi)。
[0059]在將轉子葉片20定位在根部支架104、106以及尖端支架128、130內(nèi)之后，轉子葉片20隨后可以沿切割線44被切割或以其它方式一分為二，由此使根部40與尖端部42分離。應當領會，轉子葉片20可以使用本領域內(nèi)已知的任何合適的切割裝置和/或過程被分開。例如，在一個實施例中，轉子葉片20可以使用任何合適的手持切割設備(例如，通過使用任何合適的手動切割裝置(例如鋸、刀等)以及/或者自動切割裝置(例如電動或氣體提供動力的鋸、磨削器等))并且/或者使用任何合適的切割機械裝置(例如，EDM機、水射流切割機等)被分開。
[0060]現(xiàn)在參照圖8和圖9，在將轉子葉片20 —分為二之后，根部40和尖端部42可以彼此分離，以允許插入件支架組件154定位在根部支架104、106與尖端支架128、130之間。例如，如圖8中所示，尖端支架128、130可以沿軌道組件140側向移動(箭頭142)離開根部支架104、106，由此限定根部40與尖端部42之間的間隙或距離174。該距離174可以與足以允許插入件支架組件154 (以及葉片插入件46)定位在根部支架104、106與尖端支架128、130之間的任何合適的長度大體相對應。因此，如圖9中所示，在使尖端部42移動離開根部40之后，插入件支架組件154可以定位在根部支架104、106與尖端支架128、130之間(例如，通過將插入件支架組件154定位在軌道144、146上)。
[0061]現(xiàn)在參照圖10，在將插入件支架組件154定位在根部支架104、106與尖端支架128、130之間之后，葉片插入件46可以與轉子葉片20的根部40和尖端部42對準。例如，在圖示實施例中，葉片插入件46被安裝成兩件式結構(其中包括第一殼半部60和第二殼半部62 二者)。因此，在這種實施例中，第一殼半部60可以首先與根部40和尖端部42的相應的殼半部(例如，根部40和尖端部42的吸力側)對準。之后，如下文將描述的，第二殼半部62可以隨后定位在第一殼半部60上并且與根部40和尖端部42的相應的殼半部(例如，根部40和尖端部42的壓力側)對準。
[0062]為了使第一殼半部60與根部40和尖端部42對準，下部插入件套158的位置可以相對于根部支架104、106以及尖端支架128、130被調節(jié)。例如，如上所述，插入件支架組件154可以包括被構造成調節(jié)下部插入件套158的位置的多個致動器164。因此，通過使用致動器164來仔細調節(jié)下部插入件套158的位置，第一殼半部60的第一邊緣64可以在根部40的接頭端48處與相應的邊緣對準并且第一殼半部60的第二邊緣66可以在尖端部42的接頭端50處與相應的邊緣對準。
[0063]本領域普通技術人員應當領會，轉子葉片20通常被設計成具有給定量的預彎曲。這樣一來，可能需要使轉子葉片20的尖端部42相對于根部40成角度，以允許第一殼半部60與尖端部42正確對準。在這種情況下，如上所述，每一根軌道144、146的一部分可以被構造成向上樞轉，以允許尖端部42相對于根部40成角度。例如，如圖10中所示，在若干實施例中，每一根軌道144、146的一部分都可以在給定的鉸接點176處鉸接并且合適的致動器178 (例如，螺旋千斤頂、缸(例如液壓缸以及/或者氣動缸)和/或等)可以聯(lián)接到軌道144、146的鉸接部。這樣一來，軌道144、146的鉸接部可以向上樞轉，以調節(jié)尖端部42的位置，由此適應轉子葉片20的任何預彎曲。應當領會，在這種實施例中，葉片插入件46可以被設計成以便包括給定量的預彎曲，由此使葉片插入件46的外形與轉子葉片20的原始外形相匹配。
[0064]在與轉子葉片20的根部40和尖端部42正確對準之后，第一殼半部60可以使用本領域內(nèi)已知的任何合適的方法被固定至根部40和尖端部42。例如，在若干實施例中，粘合劑可以施布于被限定在第一殼半部60與根部40的接頭端48和尖端部42的接頭端50之間的每一個界面處。除了在每一個界面處使用粘合劑或者作為其備選方式，第一殼半部60的部段以及根部40的接頭端48和尖端部42的接頭端50可以斜接(scarfed)，以允許斜接頭形成于這種部件的內(nèi)表面和/或外表面之間。例如，在一個實施例中，對準的斜接部段(未示出)可以形成于被限定在根部40與第一殼半部60之間的界面處以及被限定在第一殼半部60與尖端部42之間的界面處。之后,濕鋪過程(wet lay-up process)可以用于將部件固定至彼此。例如，多個層(其中包括例如玻璃纖維或碳纖維的增強材料)可以定位成跨過并且/或者位于對準斜接部段內(nèi)并且樹脂或其它合適的基質材料可以滾上或以其它方式施布于層的表面且允許固化?？梢愿鶕?jù)本主題的方面利用的合適的斜接方法例如在美國專利N0.7，927，077 (Olson)中有所描述，該專利的公開內(nèi)容由此為了所有目的通過引用整體結合到本文中。
[0065]此外，除了將第一殼半部60固定至根部40和尖端部42之外，轉子葉片20內(nèi)所包括的任何內(nèi)部結構部件還可以跨過第一殼半部60連接。例如，在一個實施例中，抗剪腹板(未示出)可以定位成跨過第一殼半部60并且可以聯(lián)接到抗剪腹板，所述抗剪腹板終止于根部40的接頭端48和尖端部42的接頭端50處。
[0066]現(xiàn)在參照圖11和圖12，在將第一殼半部60固定在根部40與尖端部42之間之后，第二殼半部62可以隨后被安裝在根部40與尖端部42之間。例如，如圖11中所示，上部插入件套160 (以及第二殼半部62 (圖5))可以首先通過致動器166 (圖5)被支承在下部插入件套158之上。之后，如圖12中所示，上部插入件套160可以下降到下部插入件套158上。在該過程中，可以執(zhí)行一次或多次試驗以保證第二殼半部62將與第一殼半部60以及根部40和尖端部42的相應側二者正確對準。在保證正確對準之后，合適的粘合劑可以施布于第一殼半部60的周圍(例如，沿第一殼半部60的前緣和后緣)并且/或者沿第一殼半部60延伸的任何抗剪腹板(未示出)的頂部施布。之后，上部插入件套160可以下降到下部插入件套158上并且被保持就位以允許粘合劑在殼半部60、62之間固化。
[0067]—旦第二殼半部62定位在第一殼半部60上,第二殼半部62就可以隨后使用本領域內(nèi)已知的任何合適的方法固定于根部40和尖端部42。例如，在一個實施例中，類似于上文參照第一殼半部60所描述的，對準的斜接部段可以形成于被限定在根部40與第二殼半部62之間的界面處以及被限定在第二殼半部62與尖端部42之間的界面處。之后，濕鋪過程可以用于將部件固定至彼此。
[0068]如上所述，應當領會，在備選實施例中，葉片插入件46的殼半部60、62可以是預組裝的或者葉片插入件46可以僅由單一的、統(tǒng)一的殼形成。在這種實施例中，整個葉片插入件46都可以定位在下部插入件套158內(nèi)并且隨后與轉子葉片20的根部40和尖端部42對準(例如，通過由致動器164來調節(jié)下部插入件套158的位置并且/或者通過由致動器179使尖》而部42向上樞轉)。之后，葉片插入件46可以隨后被固定在根部40與尖2而部42之間。
[0069]現(xiàn)在參照圖13，在將葉片插入件46安裝在根部40與尖端部42之間之后，插入件支架組件154可以被移除并且轉子葉片20的尖端部42從尖端支架128、130拆下。此外，如圖13中所示，軌道144、146可以向下樞轉并且尖端支架128、130可以移動至軌道組件140的端部。加長轉子葉片20可以隨后從根部支架104、106被移除。之后，新的轉子葉片20可以被安裝在根部支架104、106內(nèi)并且重復該過程。
[0070]應當領會，盡管本文中已參照本主題的特定實施例描述了根部支架組件104、尖端支架組件126和插入件支架組件154，但是這種支架組件104、126、154可以大體包括任何合適的部件并且/或者具有允許轉子葉片20和/或葉片插入件46相對于地面被支承的任何合適的構造。例如，在另一個實施例中，支架組件104、126、154中的一個或多個支架組件可以僅包括支承墊，轉子葉片20和/或葉片插入件46定位在所述支承墊上。在進一步的實施例中，支架組件104、126、154中的一個或多個支架組件可以包括一根或多根繩、帶、纜線/以及或者被構造成相對于地面支承轉子葉片20和/或葉片插入件46的任何其它合適的裝置，其中這種繩、帶、纜線以及/或者其它合適的裝置聯(lián)接到任何合適的支承結構(例如，滑輪系統(tǒng)、起重機和/或等)。
[0071]還應當領會，盡管已參照將轉子葉片20分開并且在轉子葉片20大體水平地定向的同時安裝葉片插入件46對本主題進行了描述，但是可以在轉子葉片20以任何合適的角度定向的同時大體執(zhí)行所公開的方法。例如，在備選實施例中，可以在轉子葉片20處于圖6中所示的大體豎直位置處的同時執(zhí)行所公開的方法。在這種實施例中，尖端支架128、130可以被改型成允許尖端部42以豎直位置被支承在支架128、130內(nèi)。此外，軌道組件140還可以被改型成允許根部支架104、106與尖端支架128、130之間的相對移動。例如，軌道144、146可以成彎曲、弧形或者以其它方式被構造成與轉子葉片20的曲率或縱向外形相匹配。具體而言，在圖6中所示的實施例中，軌道144、146可以向右側成彎曲或弧形，以適應轉子葉片20的預彎曲。
[0072]本書面描述使用例子對本發(fā)明進行了公開(其中包括最佳模式)，并且還使本領域技術人員能夠實施本發(fā)明(其中包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行所包含的任何方法)。本發(fā)明的可專利范圍通過權利要求進行限定，并且可以包括本領域技術人員能夠想到的其它的例子。如果這種其它的例子包括與權利要求的字面語言沒有區(qū)別的結構元件，或者如果這種其它的例子包括與權利要求的字面語言沒有實質區(qū)別的等同結構元件，則期望這種其它的例子落入權利要求的范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種安裝葉片插入件的系統(tǒng)，用于將葉片插入件安裝在風力渦輪機的轉子葉片的根部與尖端部之間，所述系統(tǒng)包括: 根部支架組件，所述根部支架組件被構造成支承所述轉子葉片的根部； 尖端支架組件，所述尖端支架組件被構造成支承所述轉子葉片的尖端部，所述尖端支架組件或所述根部支架組件中的至少一個能夠相對于所述尖端支架組件或所述根部支架組件中的另一個移動，以允許所述尖端部在所述轉子葉片已在所述根部與所述尖端部之間被分開之后與所述根部間隔開；以及 插入件支架組件，所述插入件支架組件被構造成支承用于所述轉子葉片的葉片插入件，所述插入件支架組件被構造成定位在所述根部支架組件與所述尖端支架組件之間，以便將所述葉片插入件定位在所述根部與所述尖端部之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述根部支架組件包括第一根部支架和第二根部支架，所述第一根部支架被構造成支承所述根部的第一部段并且所述第二根部支架被構造成支承所述根部的第二部段。
3.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一根部支架和所述第二根部支架均包括基部框架和根部套，所述根部套能夠相對于所述基部框架旋轉。
4.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括定位構件，所述定位構件被構造成聯(lián)接到所述轉子葉片，所述定位構件包括臂，所述臂被構造成與所述第一根部支架或所述第二根部支架相接觸。
5.根據(jù)權利要求 1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述尖端支架組件包括第一尖端支架和第二尖端支架，所述第一尖端支架被構造成支承所述尖端部的第一部段并且所述第二尖端支架被構造成支承所述尖端部的第二部段。
6.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括移動裝置，所述移動裝置被構造成使所述尖端支架組件或所述根部支架組件中的至少一個相對于所述尖端支架組件或所述根部支架組件中的另一個移動。
7.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述移動裝置包括軌道組件，所述尖端支架組件定位在所述軌道組件上，所述尖端支架組件被構造成相對于所述根部支架組件沿所述軌道組件側向移動。
8.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述根部支架組件的至少一部分被布置成鄰近或者聯(lián)接到所述軌道組件的一部分。
9.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述軌道組件的至少一部分被構造成移動成使得所述尖端部定位成相對于所述根部的成角度取向。
10.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述插入件支架組件包括至少一個致動器，所述至少一個致動器被構造成調節(jié)所述葉片插入件相對于所述尖端部或所述根部中的至少一個的位置。
11.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述插入件支架組件包括第一插入件套和第二插入件套，所述第一插入件套被構造成支承所述葉片插入件的第一殼并且所述第二插入件套被構造成支承所述葉片插入件的第二殼。
12.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述插入件支架組件包括至少一個致動器，所述至少一個致動器被構造成調節(jié)第二插入件套相對于第一插入件套的位置。
13.一種用于將葉片插入件安裝在風力渦輪機的轉子葉片的根部與尖端部之間的方法，所述方法包括: 通過根部支架組件來支承所述轉子葉片的根部； 通過尖端支架組件來支承所述轉子葉片的尖端部； 在所述根部與所述尖端部之間將所述轉子葉片分開； 使所述尖端支架組件或所述根部支架組件中的至少一個移動，以便使所述尖端部與所述根部間隔開； 將插入件支架組件定位在所述根部支架組件與所述尖端支架組件之間，所述插入件支架組件支承用于所述轉子葉片的葉片插入件；以及 將所述葉片插入件固定在所述根部與所述尖端部之間。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法還包括使所述根部支架組件的至少一部分和所述轉子葉片旋轉。
15.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征在于，使所述尖端支架組件或所述根部支架組件中的至少一個移動包括使所述尖端支架組件沿軌道組件移動，所述尖端支架組件定位在所述軌道組件上。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法還包括使所述軌道組件的至少一部分移動，使得所述 尖端部定位成相對于所述根部的成角度取向。
17.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法還包括調節(jié)所述插入件支架組件的位置，以便使所述葉片插入件與所述根部或所述尖端部中的至少一個對準。
18.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征在于，所述葉片插入件支架組件包括被構造成支承所述葉片插入件第一殼的第一插入件套和被構造成支承所述葉片插入件第二殼的第二插入件套，其中調節(jié)所述插入件支架組件的位置包括調節(jié)第一插入件支架的位置，以便使所述第一殼與所述根部和所述尖端部二者對準。
19.根據(jù)權利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法還包括調節(jié)所述第二插入件套相對于所述第一插入件套的位置。
20.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征在于，將所述葉片插入件固定在所述根部與所述尖端部之間包括將所述葉片插入件的第一端固定至所述根部的接頭端以及將所述葉片插入件的第二端固定至所述尖端部的接頭端。
【文檔編號】B25B11/00GK104043954SQ201410096329
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權日:2013年3月14日
【發(fā)明者】B.C.巴斯貝, J.A.佩彥特, R.R.安德森 申請人:通用電氣公司