傳感器化的葉片接頭的製作方法

2023-05-30 10:50:41

專利名稱：傳感器化的葉片接頭的製作方法
技術領域：
本發明由葉片連接點中的傳感器組成，該傳感器用於持久監視這 些連接點。這些傳感器的測量用於補充控制系統①在葉片的整個壽 命期間減小負荷並控制受力，②檢測損壞並且如果需要的話停止機 器，③獲得針對實際負荷的優化設計。
該系統可適用於具有加固部件的任何機械連接系統，並且特別適 用於由幾個區段組成的風力渦輪機葉片。
背景技術：
在本申請人持有的專利P200500740中提出的傳感器化的葉片是
橫向細分的葉片。
另一方面，在文獻W02005/010358中提出位於風力發電部件中的
傳感器的使用，其包括主軸具有傳感器的風力渦輪機，對主軸的控制 減小了負荷的影響。應用傳感器是為了獲知主軸中由轉子引起的受 力，從而調節槳距或風力渦輪機葉片的可變角度。
文獻W001/33075描述了傳感器化的葉片，其控制葉片的槳距或轉
動，將機械負荷保持在特定的工作極限之下。
本發明的申請人持有的專利P200700444包括傳感器化的變速箱，
該變速箱具有組裝在一組固定部件中的多個傳感器，用於測量轉動軸 中的負荷以及由風力渦輪機的操作導致的軸向和徑向受力。
上述專利都沒有使內部的有抗力的並在其端部安裝有連接裝置 的縱向結構的接頭傳感器化。

發明內容
本發明的目的是在橫向細分的葉片中提供傳感器以測量通過葉 片的橫向接頭傳送的受力。本發明的目的還在於檢測連接元件中的損壞，該損壞導致機器停 止(如果需要的話)。
本發明的另一目的是獲得葉片所經受的負荷的精確測量用於控 制系統，並針對不同的操作模式對槳距和轉動控制進行管理以減小風 力渦輪機中的負荷。
本發明的另一目的是通過試驗確定連接元件所支持的負荷範圍； 通過試驗驗證設計方案並且允許優化連接元件的數量或設計。
本發明的另一目的是確定傳感器的數量及其所處的位置以獲得 連接銷的軸向受力，始終迅速並同時管理這些數據。
最後，本發明的目的在於關於超聲傳感器和負荷傳感器選擇最合 適的傳感器類型。
從以上所述信息可以看到，本發明提出的傳感器提供以下優點
一減少負荷並減輕重量。
一優化並減小能量成本。
一避免預防性的維護。
一減少大的故障。
一了解葉片接頭中的實際負荷。
一基於實際負荷調整設計方案。
—針對實際負荷優化設計。
一減小葉片及其接頭發生故障的可能性。


圖l是葉片區段的端部視圖，示出了連接裝置。 圖2是利用連接銷連接的葉片的視圖。
圖3示出金屬接頭插件、其與葉片層壓板中複合材料的組裝以及 金屬插件之間利用連接銷組裝的某些細節。
圖4是分成兩部分的葉片的全視圖，橫向部分安裝有受控傳送系統。
圖5示出連接銷中的超聲傳感器的細節。
4圖6示出連接銷中的負荷傳感器的細節。
圖7示出兩個相對插件的前端面之間的負荷傳感器的細節。
具體實施例方式
在圖1中，可以看到部分橫向細分的葉片(1)，示出了其內部縱
向結構(2)並且在其端部安裝有連接裝置(3)。這些連接裝置(3) 集成到對應於梁(4)的結構上有抗力的部分中。當兩個端部接合時， 它們提供葉片(1)的連續性，只留下連接裝置(3)沒有外殼覆蓋物
(5)。這些間隔稍後用使葉片(1)的外表面平整的整流罩(5b)覆
芏
rm—。
圖3示出準備該連接裝置的連續步驟。首先準備在其一端有與另 一插件面對的軸向鑽孔(7)的金屬插件(6)。然後通過粘合劑將金 屬插件(6)與梁或有抗力內部縱向結構(8)中的機械加工的套按所 示接合。最後，將兩個金屬插件(6)的軸向鑽孔(7)相對以接收構 成連接點的螺栓和螺帽(9)。上述連接銷通過牽引而工作。
通過葉片(1)的橫向細分結構(12)傳送葉片尖部組件(10) 中的全部誘發負荷。該細分結構由少數幾個連接元件(3)構成，從 而該負荷只通過連接銷(9)豎向通過。這樣可以獲得通過該細分結 構的確切的總負荷，並且可以得到由葉片傳送到風力渦輪機的負荷的 極好的估計器。如圖4中所示，利用不同的傳感器監視對應於橫向細 分結構(12)的連接點，可以使用梁(8)的內部將這些傳感器的測 量傳送到葉片(11)的根部。最後，這些測量到達輪轂(圖中未示出) 中的控制點(12)。
在圖5中使用超聲傳感器(14);該傳感器發送在連接銷(9)的 端部反彈的推動力。該傳感器測量該推動力的發送和接受之間經過的 時間並將其轉換為對連接銷的預負荷測量傳送到控制系統(12)。超 聲傳感器(14)位於連接銷(9)的末端，使得其信號可以沒有任何 困難地縱向移動。
在圖6中使用負荷傳感器(15);其由金屬墊片構成，測量該金屬墊片的應變。然後將該負荷測量轉換為連接銷所受到的負荷，並將該
結果傳送到控制系統(12)。將傳感器(15)定位在損壞的情況下容
易更換的位置處。
在圖7中所示的第二種安裝中，負荷傳感器(15)位於要組裝在 一起的兩個插件之間。
權利要求
1. 傳感器化的葉片接頭，其使用一系列傳感器在葉片的壽命期間控制連接銷的負荷，其特徵在於a. 所述傳感器可位於橫向接頭部分中的多個連接裝置的至少一個之中；b. 由所述傳感器測得的信號被傳送到控制系統，該控制系統可以位於所述葉片中，也可以不位於所述葉片中，該控制系統控制在所述接頭上施加的力；c. 傳送到所述控制系統的信號用於檢測所述連接裝置中的可能損壞；d. 傳送到所述控制系統的信號用於控制傳送到風力渦輪機的負荷；e. 傳送到所述控制系統的信號用於存儲負荷範圍，根據所獲得的實際負荷優化設計。
2. 根據權利要求l所述的傳感器化的葉片接頭，其特徵在於，所 述傳感器包括至少一個超聲傳感器，該超聲傳感器可位於連接銷的端 部，與形成插件的有抗力的材料對準。
3. 根據權利要求l所述的傳感器化的葉片接頭，其特徵在於，所 述傳感器包括至少一個負荷傳感器，該負荷傳感器部分位於所述連接 銷附近或者位於所述兩個相對插件的壁之間。
4. 根據權利要求l所述的傳感器化的葉片接頭，其特徵在於，所 述控制系統位於輪轂中，遠離由葉片轉動加速度產生的變形。
5. 根據權利要求1-4任一所述的傳感器化的葉片接頭，其特徵在於，通過形成所述葉片的梁的內部引導所述傳感器的信號將所述傳感 器的測量提供給所述控制系統。
全文摘要
本發明涉及傳感器化的葉片接頭，其中風力渦輪機葉片橫向細分為兩個或更多個區段，優選為負荷傳感器和超聲傳感器的多個傳感器組裝在所述葉片區段之間的機械連接元件中，其特徵在於通過這些傳感器的測量可以在葉片的整個壽命期間減小負荷並控制受力。還可以檢測損壞(如果必要的話停止機器)並針對實際負荷優化設計。
文檔編號F03D7/02GK101457739SQ200810215618
公開日2009年6月17日 申請日期2008年9月8日 優先權日2007年9月14日
發明者B·H·彼澤森, E·桑斯帕斯誇爾, H·R·薩維, I·阿羅塞納德拉魯阿, R·羅德裡格斯索拉 申請人:歌美颯創新技術公司