專利名稱：用于風(fēng)力渦輪機的無轂蓋式輪轂通道和升降系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通道和升降系統(tǒng)，其適于獲得進(jìn)入風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)子輪轂。簡而言之，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，該通道和升降系統(tǒng)包括具有機艙的風(fēng)力渦輪機塔架，該機艙包括安裝在機艙前端處的轉(zhuǎn)子輪轂。轉(zhuǎn)子輪轂支承圍繞轉(zhuǎn)子輪轂周向分布的多個轉(zhuǎn)子葉片，并且包括前艙門。各轉(zhuǎn)子葉片均包括采用槳距軸承的變槳機構(gòu)。 梯狀結(jié)構(gòu)定位在主要位于相鄰的轉(zhuǎn)子葉片之間的輪轂表面上。梯子包括多個梯級，其沿結(jié)構(gòu)的長度軸向地分布，且包括位于梯子的兩個相對的側(cè)部件上的安裝元件。各獨立的相對的側(cè)部件上的安裝元件在輪轂與相鄰轉(zhuǎn)子葉片的槳距軸承之間的接合處附接到
4輪轂上。 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種方法用于接近風(fēng)力渦輪機旋轉(zhuǎn)輪轂的內(nèi)部。該方法
包括定位風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)子，以將輪轂梯子的外部攀爬面定位在相對于地面旋轉(zhuǎn)的輪轂的
最高位置上，以及使操作人員從機艙附近的區(qū)域向前爬過輪轂梯子的外部攀爬面。 根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種用于升降風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子輪轂的方法。該
方法可包括提供與梯狀結(jié)構(gòu)形成一體的吊耳，其適于安裝在相鄰轉(zhuǎn)子葉片之間的輪轂上；
且然后在轉(zhuǎn)子槳距軸承處將梯狀結(jié)構(gòu)螺栓連接到輪轂上。吊索附接到與梯狀結(jié)構(gòu)一體形成
的吊耳上。然后，使用吊索來進(jìn)行輪轂的升降，以將輪轂升高到位于機艙處的安裝位置上。


當(dāng)參照附圖閱讀如下詳細(xì)描述時，本發(fā)明的這些及其它特征、方面和優(yōu)點將變得更容易理解，所有附圖中的相同標(biāo)號表示相同的零件，在附圖中
圖1示出了示例性風(fēng)力渦輪機塔架； 圖2示出了收容在機艙中的各種構(gòu)件的示例性內(nèi)部布置； 圖3示出了已移除葉片的轉(zhuǎn)子輪轂的轉(zhuǎn)子葉片軸承法蘭的透視圖； 圖4更為詳細(xì)地示出了風(fēng)力渦輪機輪轂的轂蓋組件； 圖5示出了沒有轂蓋組件的典型輪轂布置的等距視圖； 圖6A示出了適于獲得進(jìn)入風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)子輪轂的本發(fā)明的通道和升降系統(tǒng)的一個實施例； 圖6B示出了梯子的安裝臂與槳距軸承和輪轂上的轉(zhuǎn)子葉片法蘭的接合處相附接的截面圖； 圖7示出了適于獲得進(jìn)入風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)子輪轂的本發(fā)明的通道和升降系統(tǒng)的第二實施例； 圖8示出了適于獲得進(jìn)入風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)子輪轂的本發(fā)明的通道和升降系統(tǒng)的第三實施例； 圖9A示出了維護(hù)人員爬過輪轂梯子的實施例以接近前部安全籠區(qū)段而進(jìn)入輪轂的頂視圖；以及 圖9B示出了維護(hù)人員爬過輪轂梯子的實施例以接近前部安全籠區(qū)段而進(jìn)入輪轂
的側(cè)視圖零件清單
100風(fēng)力渦輪機102機艙104塔架105轂蓋組件106轉(zhuǎn)子107通道艙門108轉(zhuǎn)子葉片110旋轉(zhuǎn)輪轂111安裝螺栓
112控制面板114葉片槳距驅(qū)動器115輪轂表面116主轉(zhuǎn)子軸117主構(gòu)架118齒輪箱119主軸承120發(fā)電機122聯(lián)接件132法蘭130驅(qū)動元件134外法蘭135通道端口136梯子138梯子組合件140槳距軸承151鼻區(qū)段152后延伸部135通道端口區(qū)段152后延伸部153多個支柱160吊耳210梯狀結(jié)構(gòu)211安裝螺栓215梯級220相對的側(cè)部件230安裝元件255主區(qū)段260輪轂與槳距軸承之間的接合處265梯子的通道部分270安全籠區(qū)段275延伸的通道空間276梯子主區(qū)段上的梯級277安全籠區(qū)段后方的彎曲梯級280螺栓連接布置285完整的圍欄(enclosure)290殼體295通道路徑300吊環(huán)(lifting lug)
6
310維護(hù)人員
320背包
具體實施例方式
本發(fā)明的如下實施例具有許多優(yōu)點，包括提供了一種簡單的方式獲得進(jìn)入輪轂來進(jìn)行安裝和維修工作。該實施例包括梯狀構(gòu)架或結(jié)構(gòu)(也稱為梯子)，其可通過使用轉(zhuǎn)子葉片的輪轂法蘭元件安裝到輪轂上。在一個實施例中，各獨立的梯子可使用與現(xiàn)在用于將槳距軸承的固定外座圈附接到輪轂法蘭上的相同的螺栓，在各側(cè)附接到相鄰的輪轂法蘭上。獨立的梯子與位于前部的保護(hù)籠區(qū)段形成一體。連同定位在其它成對的相鄰輪轂法蘭之間的其它獨立梯子的保護(hù)籠區(qū)段一起，在輪轂的前部為修護(hù)工作人員提供了全封閉式保護(hù)籠。維護(hù)工作人員在其行至前部處的輪轂艙門時，具有令人滿意的結(jié)構(gòu)元件來抓握。此外，輪轂的吊耳也可與梯子的構(gòu)架形成一體。 通過在梯子外側(cè)從機艙爬過輪轂，實現(xiàn)進(jìn)入輪轂中。在前端，全封閉式保護(hù)籠構(gòu)造成有足夠的空間來讓維護(hù)人員從梯子頂上的位置轉(zhuǎn)移至保護(hù)籠內(nèi)的位置，且然后進(jìn)入位于輪轂前部處的進(jìn)入艙門。整個結(jié)構(gòu)可構(gòu)造為焊接組件或螺栓連接組件。作為備選，該結(jié)構(gòu)還可由焊接和/或螺栓連接組件結(jié)合構(gòu)成。在工廠可進(jìn)行將梯子預(yù)先組裝到輪轂上。
本發(fā)明將消除對整個轂蓋結(jié)構(gòu)和轂蓋安裝組件以及大型吊耳的需要。同時，除去轂蓋結(jié)構(gòu)/安裝組件和大型吊耳希望會節(jié)省大量材料成本和人力成本，同時提高進(jìn)入輪轂的容易程度和安全性。此外，梯子結(jié)構(gòu)的安裝利用了輪轂上的現(xiàn)有器件，這就消除了對先前用于早先梯子布置的專用安裝器件的需要。 圖6A示出了適于獲得進(jìn)入風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子輪轂的本發(fā)明的通道和升降系統(tǒng)的一個實施例。該系統(tǒng)可包括具有機艙102的風(fēng)力渦輪機塔架104，機艙102包括安裝在機艙前端處的轉(zhuǎn)子輪轂110。轉(zhuǎn)子輪轂IIO支承圍繞轉(zhuǎn)子輪轂周向分布的多個轉(zhuǎn)子葉片108，且包括位于前端處的進(jìn)入艙門107。各轉(zhuǎn)子葉片108均包括使用槳距軸承的變槳機構(gòu)114(圖2)。 梯狀結(jié)構(gòu)(也稱為梯子)210可定位在主要位于相鄰轉(zhuǎn)子葉片108之間的輪轂110表面上，包括沿梯子相對的側(cè)部件220的長度軸向分布的多個梯級215。梯級215可向外延伸超過相對的側(cè)部件220，且向下延伸以包括安裝元件230。獨立的側(cè)部件220上的安裝元件230可在輪轂110與相鄰轉(zhuǎn)子葉片的槳距軸承140之間的接合處260安裝到輪轂110上。作為備選，且對于沿梯子210軸向長度的安裝元件的有利安置而言，安裝臂230可形成在獨立的側(cè)部件220上，且延伸至接合處260，而并非為梯級的延伸部。
圖6B示出了梯子的安裝臂與槳距軸承和輪轂上的轉(zhuǎn)子葉片法蘭的接合處260相附接的截面圖。獨立的梯子210的各獨立的相對側(cè)部件220上的安裝元件230可直接安裝到相鄰轉(zhuǎn)子葉片的槳距軸承140的外固定座圈的法蘭134上。多個安裝螺栓111可將槳距軸承140的外固定座圈的法蘭134安裝到輪轂110的輪轂法蘭136上。相同的安裝螺栓111可經(jīng)由法蘭134將梯子210的各獨立的相對側(cè)部件220上的安裝元件230附接到輪轂法蘭136上。在用于安裝的備選布置中，輪轂法蘭136可徑向向外延伸超過槳距軸承140，且提供適于將梯子210的安裝元件230直接附接到輪轂法蘭136上的螺栓孔布置。
臂的數(shù)目和特定的螺栓連接布置可適于適應(yīng)不同尺寸的輪轂以及輪轂上的螺栓連接模式。 梯子可由管狀坯料，焊接、螺栓連接的構(gòu)架，或焊接和螺栓連接構(gòu)造的組合構(gòu)成。如本領(lǐng)域中所知，管狀坯料可提供成有利于維護(hù)工作人員抓握的多種截面。如本領(lǐng)域中所知，安全橫桿可附接到用于掛鉤的梯子210的側(cè)部件230上，維護(hù)工作人員可將安全帶附接到掛鉤上。 梯子210可在輪轂表面115上方延伸，從機艙102附近的區(qū)域延伸至輪轂110上的進(jìn)入艙門107前方的區(qū)域，包括在輪轂前方延伸的部分，從而形成安全籠區(qū)段270。相對的側(cè)部件220之間的寬度、沿梯子長度的梯級215的數(shù)目、附接到輪轂110上的安裝元件230的數(shù)目，以及類似的細(xì)節(jié)可適于特定風(fēng)力渦輪機的輪轂的尺寸和布置。
梯子210包括在輪轂110的頂面區(qū)域115上方延伸的主區(qū)段255，其大致位于轉(zhuǎn)子葉片108之間。梯子210的通道部分265可包括在梯子主區(qū)段上的梯級276與安全籠區(qū)段270后端處的梯級277之間的延伸的通道空間275，適于容許攜帶工具或器械(例如，背包里的)的維護(hù)人員穿過其間。例如，通過彎曲梯級277的前部，可增大延伸的通道空間275。安全籠區(qū)段270可延伸至進(jìn)入艙門107前方的區(qū)域。 梯子210的相對側(cè)部件220可沿梯子的軸向長度對稱地延伸。梯級的寬度通?？稍趶闹鲄^(qū)段255到安全籠區(qū)段270的過渡部分?jǐn)U大，以提供用于維護(hù)人員在進(jìn)入艙門107前方空間中的的更為完全的圍欄。在安全籠區(qū)段270的最前方部分處，梯級210的寬度可縮短，其中，獨立梯子210的側(cè)部件220連結(jié)在一起。此外，其它附加的橫向部件可提供在安全籠區(qū)段270中，以增強該圍欄。 在轉(zhuǎn)子具有三個葉片的本情形中，提供了三個獨立的梯子210，以形成完整的前部圍欄。 一個獨立的梯子210提供在輪轂表面115的上方，位于各相鄰的成對轉(zhuǎn)子葉片108之間。三個梯子210的任何部件集合在一起可提供穩(wěn)健的"保持位置(holding place)"，或?qū)S護(hù)人員的安全帶進(jìn)行錨固。在前端處與安全籠區(qū)段270相聯(lián)接的梯子的通道區(qū)段265提供了好于前述外部通道布置(沒有轂蓋組件)的進(jìn)入輪轂的增強的安全性和容易程度，在前述外部通道布置中，工作人員需要在沒有連續(xù)的抓握保持件的情況下從梯子跨過很寬的間隙轉(zhuǎn)移到前籠。 圖7示出了適于獲得進(jìn)入風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)子輪轂的本發(fā)明的通道和升降系統(tǒng)的第二實施例。獨立的梯子210的安全籠區(qū)段270的前部可在前端與第二梯子211和第三梯子212的前端固定地接合，以形成圍繞進(jìn)入艙門的完全的圍欄285。用于在梯子前端處固定地接合的這種布置可包括但不限于螺栓連接布置280。 圖8示出了適于獲得進(jìn)入風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)子輪轂的本發(fā)明的通道和升降系統(tǒng)的第三實施例。殼體290可固定地附接到圍繞輪轂IIO進(jìn)入艙門107的三個梯子210,211，212的組合式安全籠區(qū)段270上。殼體290可固定地附接到圍繞如圖8A中所示進(jìn)入艙門的三個安全籠區(qū)段的外表面上。殼體290可包括輕質(zhì)的材料如玻璃纖維，從而在進(jìn)入艙門敞開時為工作人員以及輪轂內(nèi)提供對風(fēng)雨的增強防護(hù)。將殼體290附接到安全籠區(qū)段270可根據(jù)公知的附接方法進(jìn)行。 再次參看圖6，一組吊耳(環(huán))300可提供成與梯子210形成一體。這些吊耳300可用于升降具有或不具有葉片108的整個輪轂110。 一對吊耳可提供在各獨立的梯子210的各相對的側(cè)部件220上。吊耳可為管狀環(huán)形式，該管狀環(huán)遠(yuǎn)離輪轂表面向外延伸，且附接
8到梯子的相對的側(cè)部件上。盡管只需要提供一組吊耳來用于升降輪轂，但實施例可包括位于各相鄰轉(zhuǎn)子葉片組之間的吊耳以利用共用零件等。另外，這可具有的附加優(yōu)點在于較為容易的適用性，因為三個120度部段(三個轉(zhuǎn)子葉片的應(yīng)用場合中)中的各個部段均存在用于升降的機會。盡管吊環(huán)示為管狀環(huán)，但應(yīng)當(dāng)理解的是，吊環(huán)可采用多種構(gòu)造如具有孔眼的板件而形成在梯子210的構(gòu)架上。 吊耳可由用于梯子的相同材料形成，或由不同材料形成。在一個布置中，吊耳可形成與梯子的各側(cè)部件分離的一個或多個環(huán)。該環(huán)優(yōu)選為可相對于轉(zhuǎn)子葉片之間的輪轂外表面的前后方向居中，并且提供兩點升降接觸用于從前至后的升降穩(wěn)定性。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種方法用于接近風(fēng)力渦輪機旋轉(zhuǎn)輪轂的內(nèi)部。圖9A和圖9B分別示出了維護(hù)人員爬過輪轂梯子的實施例以接近前部安全籠區(qū)段而進(jìn)入輪轂中的頂視圖和側(cè)視圖。為了提高清晰度，示出了用于形成前部安全籠270的圍欄的三個梯子中的僅一個梯子210。步驟包括定位風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)子，以將輪轂梯子210定位在相對于地面旋轉(zhuǎn)的輪轂的最高位置處。維護(hù)人員310從機艙附近的區(qū)域向前爬過輪轂梯子210的外側(cè)。維護(hù)人員310在到達(dá)梯子中的通道開口 290時，在梯子的通道部分的相鄰梯級215之間進(jìn)入安全籠區(qū)段270。有利的是，梯級277可向前彎曲，以提供更大的通道空間。舉例來說，由于維護(hù)人員310可能需要攜帶背包320中的工具和器械，故可能需要較大的通道空間。維護(hù)人員310打開進(jìn)入艙門107，且然后進(jìn)入輪轂中。該方法還可包括通過殼體防護(hù)來保護(hù)位于進(jìn)入艙門前端處的操作人員。 還提供了一種方法用于升降風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)子輪轂。該方法可包括提供與梯狀結(jié)構(gòu)210形成一體的吊耳，該梯狀結(jié)構(gòu)適于安裝在輪轂上位于相鄰的轉(zhuǎn)子葉片108之間；且然后在轉(zhuǎn)子槳距軸承處將梯狀結(jié)構(gòu)附接到輪轂上。吊索附接到與梯狀結(jié)構(gòu)一體形成的吊耳上。然后，使用吊索來進(jìn)行輪轂的升降，以將輪轂升高到機艙處的安裝位置上。將梯狀結(jié)構(gòu)螺栓連接到輪轂上的步驟可包括在工廠中將梯狀結(jié)構(gòu)預(yù)先組裝到輪轂上。輪轂的升降可在已附接葉片或未附接葉片的情況下執(zhí)行。 盡管本文描述了多種實施例，但根據(jù)說明書將會認(rèn)識到，在此可作出各種元件組合、變型或改進(jìn)，且這些都落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
9
權(quán)利要求
一種通道和升降系統(tǒng)，其適于獲得進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(100)的轉(zhuǎn)子輪轂(110)，所述通道和升降系統(tǒng)包括具有機艙(102)的風(fēng)力渦輪機塔架(104)，所述機艙(102)包括安裝在前端處的轉(zhuǎn)子輪轂(110)，其中，所述轉(zhuǎn)子輪轂(110)支承圍繞所述轉(zhuǎn)子輪轂(110)周向分布的多個轉(zhuǎn)子葉片(108)，并且包括進(jìn)入艙門(107)以及用于各轉(zhuǎn)子葉片的變槳機構(gòu)(114)，所述變槳機構(gòu)(114)包括槳距軸承(140)；以及多個梯狀結(jié)構(gòu)(210)，各結(jié)構(gòu)(210)均定位在所述轉(zhuǎn)子輪轂(110)的表面(115)上位于相鄰的轉(zhuǎn)子葉片(108)之間居中，以及各結(jié)構(gòu)(110)均包括沿一定長度軸向地分布的多個梯級(215)、相對的側(cè)部件(220)，以及位于所述相對的側(cè)部件(220)二者上的安裝元件(230)，其中，所述安裝元件(230)在位于所述轉(zhuǎn)子輪轂(110)與用于所述相鄰的轉(zhuǎn)子葉片(108)的槳距軸承(140)之間的接合處(260)將所述結(jié)構(gòu)附接到所述轉(zhuǎn)子輪轂(110)上。
2 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通道和升降系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括所述槳距軸 承(140)的外法蘭(134)，其中，所述梯狀結(jié)構(gòu)(210)的各個獨立的相對部件(220)上的所 述安裝元件(230)附接在用于所述相鄰的轉(zhuǎn)子葉片(108)的所述槳距軸承(140)的法蘭 (134)處。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的通道和升降系統(tǒng)，其特征在于，所述安裝元件(230)包括臂， 所述臂從所述梯狀結(jié)構(gòu)(210)延伸至所述槳距軸承(140)的外法蘭(134)上的安裝螺栓 (111)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的通道和升降系統(tǒng)，其特征在于，所述梯狀結(jié)構(gòu)(210)包括 焊接的構(gòu)架。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的通道和升降系統(tǒng)，其特征在于，所述梯狀結(jié)構(gòu)(210)包括 螺栓連接的構(gòu)架。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的通道和升降系統(tǒng)，其特征在于，所述梯狀結(jié)構(gòu)(210)在所述輪 轂(110)的表面(115)上從所述機艙(102)附近的區(qū)域延伸至所述進(jìn)入艙門(107)前方的 區(qū)域，包括所述輪轂(110)前方的安全籠區(qū)段(270)以及通向所述安全籠區(qū)段(270)的通 道(275)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的通道和升降系統(tǒng)，其特征在于，通向所述安全籠區(qū)段(270)的 所述通道包括在一對相鄰的梯級(276)， (277)之間的延伸空間(265)，所述延伸空間(265) 適于容許維護(hù)人員(310)進(jìn)入所述安全籠區(qū)段(270)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的通道和升降系統(tǒng)，其特征在于，相鄰轉(zhuǎn)子葉片(108)之間的 所述輪轂表面區(qū)域(215)上的所述多個梯狀結(jié)構(gòu)(210)中的各個梯狀結(jié)構(gòu)的所述安全籠 區(qū)段(270)的前部在前端固定地彼此接合，以形成圍繞所述進(jìn)入艙門(107)的完全的圍欄 (285)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的通道和升降系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括固定地附接 到圍繞所述進(jìn)入艙門(107)的完全圍欄(285)上的殼體(290)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的通道和升降系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括固定地附 接到所述梯狀結(jié)構(gòu)(210)的各個所述側(cè)部件(220)上的多個吊耳(300)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于風(fēng)力渦輪機的無轂蓋式輪轂通道和升降系統(tǒng)。具體而言，提供了一種簡單且安全的方式來獲得進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(100)的旋轉(zhuǎn)輪轂(110)，以在輪轂內(nèi)進(jìn)行維修工作。使用用于轉(zhuǎn)子葉片(108)的槳距軸承(140)外法蘭(134)的安裝螺栓(111)將梯狀結(jié)構(gòu)(210)安裝在轉(zhuǎn)子輪轂(110)上。梯狀結(jié)構(gòu)(210)具有與其前部形成一體的保護(hù)籠(270)，該保護(hù)籠(270)形成為籃形。在從機艙(102)橫穿至轉(zhuǎn)子輪轂(110)的進(jìn)入艙門(107)的整個路徑上為工作人員提供了梯級(215)。所制成的吊耳(300)還形成為具有結(jié)合成梯狀結(jié)構(gòu)(210)的區(qū)段。
文檔編號F03D1/06GK101737251SQ200910246570
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日
發(fā)明者B·S·巴奇帕利, D·J·萬貝克, S·G·里德爾 申請人:通用電氣公司