用於自對準的轉子葉片接頭的結構和方法

2023-07-10 03:34:56

專利名稱：用於自對準的轉子葉片接頭的結構和方法
技術領域：
本發明大致涉及組裝風力渦輪機葉片的段，並且更具體地涉及用於組裝多段式風力渦輪機葉片的對準和夾緊結構以及方法。
背景技術：
在最近幾年中，風力渦輪機在發電中已經變得日益重要。隨著日益增加的與化石燃料發電相關聯的對環境的擔憂，風力在提供電力的各種方法中的重要性將增加。因此，將安裝更多的風力渦輪機。出於經濟性的原因，需要增加每渦輪機的裝機功率。因為裝機功率與渦輪機轉子的直徑成比例，所以轉子尺寸和渦輪機尺寸變得更大。葉片長度持續增加以支持更高的每渦輪機的功率要求。當前設計的典型的葉
片長度高達50米以及更大。
由於風力渦輪機電場的時常孤立的位置的原因，必須通過正常道路上的卡車將轉子葉片運送到施工場地。大的葉片尺寸可能嚴重限制卡車的操縱性。長的單件式轉子葉片的道路運輸也是非常昂貴的。此外，卡車的路線可能受到限制，因為其不可能通過急彎和其它幹擾。非常規的葉片長度還可使得裝卸極端困難。轉子葉片可能需要由船或甚至直升機運送至某些位置。
上述困難已經促進了多段式葉片的發展。雖然多段式葉片的單個段比單件式葉片小，但它們仍然長而且重。此外，在組裝期間葉片段必須在將這些葉片段夾緊在一起之前將它們對準。對於長且重的葉片段，單個葉片段在接頭處的精密對準造成了困難，特別是在目的風電場現場可能存在的自然條件之下。
因此，需要提供一種用於風力渦輪機葉片接頭的結構和促進對準
6和組裝的方法。

發明內容
本發明涉及一種對準和夾緊結構，以及用於組裝多段式風力渦輪機葉片的方法。
簡單地說，根據本發明的一個方面，提供了一種用於多段式風力渦輪機葉片的段的精確對準和夾緊的對準結構。至少包括第一段和第二段的多個葉片段形成相鄰的葉片段之間的接頭。
在外端處在第一段的外殼內表面上安裝有隔壁。在內端處在第二段的外殼內表面上安裝有隔壁。這些隔壁的其中一個隔壁或這兩個隔壁可包括多個陽對準銷，該陽對準銷在外表面上處於預定的位置，並且垂直於相對隔壁的外表面而延伸。這些隔壁的其中一個隔壁或這兩個隔壁可包括多個襯套，襯套處於預定的互補位置，用於容納相對隔壁的多個陽對準銷。相關聯的陽對準銷和襯套在隔壁的外端面上精確對準，以利於第一段和第二段的配合。用於第一段和第二段的隔壁還包括相應的對準通孔。當相鄰的葉片段已經完全地，或幾乎完全地接合時，通孔可設有螺母和螺栓或其它已知的緊固裝置，以將隔壁夾緊在一起，並從而將第一段和第二段連接在一起。通過以這種方式將第一段和第二段夾緊在一起，合成一體的葉片獲得了用於吊升或運動的足夠的支撐，直至該接頭被永久固定。
在第一段和第二段之間的接頭還可包括至少一個抗剪腹板，該抗剪腹板縱向地沿著第一段的主體而延伸。頂部翼梁緣條縱向地沿著第一段的主體而延伸，定向成垂直於該至少一個抗剪腹板的頂面。底部翼梁緣條縱向地沿著第一段的主體而延伸，定向成垂直於該至少一個抗剪腹板的底面。在頂部翼梁緣條的外端形成了陽斜接面，該陽斜接面縱向地延伸預定的距離，超出第一段的主體的外端。在底部翼梁緣條的外端形成了陽斜接面，該陽斜接面縱向地延伸預定的距離，超出第一段的主體的外端。至少一個抗剪腹板縱向地沿著第二段的主體而延伸。頂部翼梁緣條縱向地沿著第二段的主體而延伸，定向成垂直於該至少一個抗剪腹板的頂面。底部翼梁緣條縱向地沿著第二段的主體而延伸，定向成垂直於該至少一個抗剪腹板的底面。在第二段的主體的頂部翼梁緣條的內端形成了陰斜接面。在第二段的主體的底部翼梁緣條的內端形成了陰斜接面。
通過將粘合劑材料應用於在相應的表面之間所提供的空間內，從而通過相應的陽斜接面和陰斜接面的配合而形成了永久接頭。
根據本發明的第二方面，提供了 一種用於在組裝期間使包括第一段和第二段的多段式風力渦輪機葉片的主體段對準的方法。該方法包括吊升第二段。然後將第二段定位成用於第二段的內端隔壁靠近用於第一段的外端隔壁。之後將第二段插入到第一段之上。通過從葉片的一個段延伸出來的陽對準銷與相應的襯套的接合而促進了第 一段和第二段的對準。利用螺母和螺栓或穿過第 一段隔壁和第二段隔壁中相應地定位的通孔的其它類型的緊固件，將第二段夾緊到第一段上。接下來可從運輸車上吊升夾緊的葉片，並放置在地面襯墊上或其它位置，直至應用粘合劑而永久地獲得斜對接頭。應該懂得，備選地可使第二段保持固定，並使第一段定位成與第二段對準並夾緊。


當參照附圖閱讀以下具體實施方式
時，將更好地理解本發明的這些以及其它特徵、方面和優點，在附圖中在所有圖中相似的標號表示
相似的部件，其中
圖1顯示了一種示範性的風力渦輪機；
圖2是用於支撐和/或運送一個或多個風力渦輪機轉子葉片的一種當前技術的固定設備的局部分解的透視圖3顯示了用於組裝多段式風力渦輪機葉片的一個實施例的一種方法，其中通過起重機吊升第一段安裝在運輸車上，並吊升第二段；圖4A顯示了 一個風力渦輪機葉片實施例的第 一段的縱向頂視圖。 圖4B顯示了葉片的第 一段的外端的外部橫截面圖。 圖4C顯示了葉片的第一段的一個實施例的外端的等軸視圖； 圖5A顯示了 一個風力渦輪機葉片實施例的第二段的縱向頂視圖。 圖5B顯示了風力渦輪機葉片的第二段的一個實施例的內端視圖； 圖5C顯示了位於內隔壁處的抗剪腹板和翼梁緣條的展開圖，該
視圖針對一個風力渦輪機葉片實施例的第二段的內端視圖； 圖6A顯示了葉片第二段的另 一實施例的內端的等軸視圖； 圖6B顯示了用於該發明性結構的實施例的第一段和第二段的已
組裝的接頭，其中單個的抗剪腹板從第 一段穿過第二段的隔壁；
圖6C顯示了從第二段看去的等軸視圖，該視圖針對用於組裝後
的風力渦輪機葉片除去外殼時的第 一段和第二段的接頭的一個實施
例；
圖6D顯示了用於該葉片接頭的發明性結構的縱切面的內側視和
圖7顯示了用於使風力渦輪機葉片的第一段和第二段之間的接頭 精確對準的方法的實施例的流程圖。
部件列表
10風力渦輪機32襯墊
14塔架3033襯墊
16短艙34上部
18轉子36下部
20旋轉軸線38支柱
22輪轂40支柱端部
24葉片3584輪轂末端
28固定裝置100第一段
30框架102接頭處的部分第一段105外端206外端
107接頭蓋30207接頭蓋
110抗剪腹板210抗剪腹板
112前緣212前緣
115後緣215後緣
123頂部翼梁緣條223頂部翼梁緣條
125底部翼梁緣條35225底部翼梁緣條
130隔壁230隔壁
133內表面233內表面
135夕卜表面235夕卜表面
140陽斜接面240陰斜接面
142頂部陽斜接面40242頂部陰斜接面
145底部陽斜接面245底部陰斜接面
150入口蓋250入口蓋
151入口251入口
160對準銷260對準銷
163通孔45263通孔
170外殼265緊固件
180切口270外殼
182用於陽抗剪腹板的切口280切口
185用於頂部陽斜接面的切282用於陽抗剪腹板的切口
50285用於頂部陰斜接面的切
187用於底部陽斜接面的切
287用於底部陰斜接面的切
195預定的距離
200第二段290抗剪腹板中用於陰斜接
202接頭處的部分第二段55面的切口
205內端290墊片10295預定的距離 298重疊區域
具體實施例方式
本發明的以下實施例具有許多優點，包括提供了用於使風力渦輪 機葉片的相鄰段之間的接頭精確對準的結構和方法。
圖1是示範性風力渦輪機10的示意圖。在該示範性實施例中， 風力渦輪機IO是橫軸風力渦輪機。風力渦輪機10包括塔架14、聯接 在塔架14上的短艙16、以及聯接在短艙16上以圍繞旋轉軸線20而 旋轉的轉子18。轉子18包括可旋轉的輪轂22和多個聯接在輪轂22 上的轉子葉片("葉片")24。在該示範性實施例中，轉子18包括三個 葉片24。在一個備選實施例中，轉子18可包括多於或少於三個葉片 24。風力渦輪機IO,更具體地說風力發電機12的總體操作、尺寸和 結構在本領域中是已知的，因此在這裡將不進行更詳細的描述。
通常多段式葉片的主體段可在專用卡車上運送到風電場現場。在 卡車上可安裝固定裝置，用於在框架中支撐和運送負荷。固定裝置可 包括位於框架的限定部分之間的空間。該空間可構造成容納風力渦輪 機葉片的一個段。卡車底板可設置成承載風力渦輪機葉片的多個段。 這種布置可包括多個相同的段(例如，根段)或相同葉片的不同段(例 如，根段和頂段)。
圖2是根據Kookstra等人的(美國公開No.2007/01898895A1)用於 支撐和/或運送一個或多個風力渦輪機轉子葉片24(例如圖1中所示葉 片)的現有技術固定裝置28的局部分解透^l圖。固定裝置28包括框架 30和多個聯接在框架30上的襯墊32和33。總的說來，固定裝置28 支撐一個或多個風力渦輪機轉子葉片24的至少一部分，以便通過任 何合適的裝置和/或方法，例如但不限於卡車、船舶和/或鐵路而進行 存儲和/或運輸。總的說來，襯墊32和33支撐和/或包含一個或多個 葉片24的一部分，並可促進減少或消除例如在運輸期間、裝載到固 定裝置28中期間和/或從固定裝置28上卸載期間，在葉片24中引起的振動應力和/或其它作用力。框架30包括支撐、存儲和/或運送葉片 24的上部34和下部36。上部34和下部36可以任^f可合適的方法、方 式、排列、結構、定向，和/或通過任何合適的結構和/或裝置而聯接 在一起。在某些實施例中，可以任何合適的方法、方式、排列、結構、 定向，和/或通過任何合適的結構和/或裝置(例如並列)而將兩個固定裝 置28聯接在一起。在示範性的Kookstra實施例中，與支柱端部40相 對的一個或多個支柱38的端部44包括開口 46和/或延伸部分(未示 出)，用於與另一固定裝置28的部分34或36上的相應支柱38的開口 46和/或延伸部分相互連接，以促進例如兩個固定裝置28的堆疊(未示 出)。
圖3顯示了用於組裝多段式風力渦輪機葉片的一個實施例的方 法，其中第一段安裝在運輸車上，而第二段由起重機吊升；運輸車可 以是帶有平板90的卡車92。兩個固定裝置28為葉片的第一段提供支 撐，該第一段可以是根段即輪轂段。葉片具有輪轂端84和外端105。 葉片的第二段200在由起重機75的起重臂70進行定位時由吊升套環 (hoisting collar)60和繩索65保持。第二段200可定位在第一葉片段100 附近，以便於相應的葉片段的外端105和內端205之間的接頭進行對 準和組裝。在組裝第一段的外端105和第二段的內端205之間的接頭 之前，必須除去用於第一段的接頭蓋107和用於第二段的接頭蓋207。 如圖所示，在卡車90上，此裝置承載一個葉片段。然而，運輸車可 運載承載兩個相同的葉片段或不同的葉片段的固定裝置。
當運送卡車到達風電場現場時，應儘可能快地進行卸載，以騰出 卡車用於其它裝載。限制葉片的運動4乘作的次數也是更有效且更經濟 的。因此，可能需要在其中一個相鄰的段仍安裝在卡車底板的運送固
定裝置上時，將相鄰的葉片段對準和夾緊在一起，之後將夾緊的葉片 移下卡車平板到地面上的襯墊或其它便利的位置上以便存儲，直至準
備組裝接頭的最後步驟或直至要安裝葉片時為止。本發明提供了一種 發明性的自對準的葉片接頭結構，以促進葉片段的組裝。此外，本發明提供了 一種利用這種自對準的葉片接頭結構來組裝葉片段的發明 性的方法。雖然葉片段的組裝可關於與安裝在卡車上的一個段的對準 來描述，但這種對準結構和方法適合於其它運輸車，包括鐵路。此外， 還設想將這種對準結構和方法用於其它情形，此時葉片段可能已經從 運輸車上卸載下來，並存儲在地面上的合適的固定裝置上。
圖4A顯示了用於風力渦輪機葉片的發明性結構的實施例的第一
段100的縱向頂視圖。圖4B顯示了葉片24的第一段100的外端105 的外橫截面圖。圖4C顯示了葉片24的第 一段的一個實施例的外端105 的等軸視圖。
第一段100可包括葉片的根(也稱為輪轂或基底)段，但還可以是 形成段之間的橫向接頭的內側部分任何葉片段。葉片段提供了稱為抗 剪腹板的加固部件，並且還包括在相關領域中也被稱為"翼梁緣條" 的縱向彎曲承載結構。至少 一個抗剪腹板110可縱向地沿著第 一段100 的內腔而延伸。對於本實施例顯示了一個抗剪腹板。翼梁糹彖條123,125 也可縱向地沿著第一段而延伸，連接在至少一個抗剪腹板IIO上，並 定位在抗剪腹板110和外殼170之間。第一段的主體的外端105可包 括基本上佔據了葉片橫截面的橫隔壁130。在外端105處，橫隔壁130 可圍繞其周邊固定到第一葉片段的外殼170上。隔壁130為葉片段提 供了結構強度，並且包括用於使葉片的第 一段對準和夾緊到第二段上 的構造(provision)。翼梁緣條123,125的陽斜接面142,145從第一段100 的外端105延伸出來。抗剪腹板110和陽斜接面142,145可超出第一 段的外端105。在翼梁緣條123,125的外端處形成有陽斜接面142,145。 抗剪腹板110和陽斜接面142,145可延伸預定的距離195而超出第一 段100的外端。
在第一葉片l殳100的頂面和底面的至少其中一個面上可提供入口 蓋150。隔壁130可提供多個陽對準銷160,用於在該隔壁130與第 一段100相接合時與第二段200精密對準。第二段200上的隔壁230 可包括母襯套260，以容納從第一段伸出的陽對準銷160。或者，隔
13壁130可提供母襯套(未顯示)以容納從第二段的隔壁230伸出的陽對 準銷(未顯示)。此外，對於對準特徵的另一實施例，陽對準銷160和 母襯套(未顯示)的組合可結合第二段200的陽對準銷(未顯示)和母襯 套260而用於第一段100的隔壁130上。用於第一段的隔壁130的陽 對準銷160和相應的用於第二段200的隔壁230的母襯套260是精確 預對準的，以確保當相應的末端105,205被夾緊在一起時葉片段的精 確配合。隔壁130還可提供多個通孔163，用於夾緊葉片的第一段和 第二段。
入口蓋150可靠近第 一葉片段100的至少 一個抗剪腹板110定位。 一個入口蓋150可定位在前糹彖112的一側，而一個入口蓋150可定位 在後緣115的一側。各個入口蓋150提供了通向內腔的通路，第一段 的入口 151也定位成緊靠隔壁130的內側面133。當打開入口蓋150 時，入口 151提供了到通孔163的通路，用於從第一段的一側進行夾 緊操作，並且用於將粘合劑應用於接頭。
葉片24包括形成為具有前緣112和後緣115的翼型件剖面形狀 的外殼170。外殼170可包括玻璃纖維的夾層和輕質的芯部材料。在 翼型件剖面內在頂部翼梁緣條123和底部翼梁緣條125之間設置有一 個或多個縱向橫梁(抗剪腹板)110。該至少一個抗剪腹板UO適於承受 作用在渦輪機葉片24上的空氣動力剪力負荷。
抗剪腹板110可延伸預定的距離195而超出外端105的隔壁130。 此外，在相關聯的翼梁緣條123,125的外端處形成了頂部陽斜接面142 和底部陽斜接面145。翼梁緣條123,125從隔壁130區域中的全厚度 變窄，內表面是平的而外表面是漸縮的，從而形成陽斜接面142,145。 隔壁130包括切口 182,以允許至少一個抗剪腹板延伸預定的距離195 而超出第一段的外端。隔壁180還包括用於頂部翼梁緣條123的切口 185和用於底部翼梁緣條125的切口 187，以延伸到第一段100的外 端105之外，從而容許陽斜接面142,145突出。
圖5A顯示了風力渦輪機葉片的一個實施例的第二段200的縱向
14頂視圖。圖5B顯示了葉片24的第二段200的內端205的外橫截面圖。 圖5C顯示了位於內隔壁230處的抗剪腹板210和翼梁緣條223,225 的展開圖。
第二段200可以是葉片的頂段，但還可以是形成段之間的橫向接 頭的外側部分的葉片的任何革殳。至少一個抗剪腹板210可縱向地沿著 第一段200的內腔而延伸。對於本發明的一個實施例顯示了兩個抗剪 腹板(如圖5A-5C中所示)。翼梁緣條223,225還可縱向地沿著第二段 而延伸，連接到該至少一個抗剪腹板210上，並定位在抗剪腹板210 和外殼270之間。第二段200主體的內端205可包括基本上佔據了葉 片橫截面的橫隔壁230。橫隔壁230可在其圍繞其周邊固定到第二葉 片段的外殼270上。隔壁230為葉片段提供了結構強度，並且包括用 於使葉片的第二段200對準和夾緊到第一段100上的構造。翼梁緣條 223,225的陰斜接面242,245可在第二段200的內端205附近形成。陰 斜接面242,245沿著離翼梁緣條223,225的內端預定的距離295處而 形成(圖6A)。
如圖5A中針對本發明一個實施例所示，抗剪腹板210可延伸至 位於隔壁230處的第二段200的內端205。翼梁緣條223,225也延伸 至內隔壁處，在第二段200內端的預定距離295處(圖6A)是陰斜接面 242,245,以提供互補表面，從而與來自第一段的陽斜接面142，145緊 密配合，形成重疊區域298(圖6C)。
在第二葉片段的頂面和底面的至少其中一個面上可提供入口蓋
250。隔壁230可提供多個母襯套260，用於當該隔壁230與第二段 200相接合時與第一段100的陽對準銷160精密對準。備選地，隔壁 230可提供陽對準銷(未顯示)，用於與隔壁130上的母襯套(未顯示)接 合。作為另一備選對準特徵，隔壁230上的陽對準銷(未顯示)和母襯 套260的組合可與第一段上的陽對準銷160和母襯套(未顯示)協同使 用。用於笫二段的隔壁230的母襯套260和相應的用於第一段的隔壁 130的對準銷160是精確預對準的，以確保當段被夾緊在一起時，隔壁段精確地配合。隔壁230還可提供多個通孔263，以便通過螺母和 螺栓或其它合適的緊固件而將葉片的第一段和第二段夾緊在一起。
第二葉片段200的入口蓋250可靠近至少一個抗剪腹板210定位。 一個入口蓋250可定位在葉片前緣212的一側，而一個入口蓋250可 定位在葉片後緣215的一側。入口蓋250在被除去時提供通向內腔的 通路，第二段的入口 251也緊靠隔壁230的內側面233定位。當打開 入口蓋250時，入口 251提供了到通孔263的通路，用於從第一段一 側進行夾緊操作，並且用於將粘合劑應用於接頭。
葉片24包括形成為具有前緣212和後緣215的翼型件剖面形狀 的外殼270。外殼270可包括玻璃纖維的夾層和輕質的芯部材料。在 翼型件剖面內在頂部翼梁緣條223和底部翼梁緣條225之間設置有一 個或多個縱向橫梁(抗剪腹板)210。
參看圖5C,切口 282和285容許抗剪腹板110和陽斜接面140 從第一段穿入隔壁230中。第二段的抗剪腹板210也包括位於頂端和 底端內側的切口 290。切口 290容許第一段100的頂部陽斜接面142 和底部陽斜接面145(虛線所示)以全部寬度穿入到第二段200的空腔 中，以與第二段200的頂部陰斜接面242和底部陰斜接面245形成斜 接接頭。圖中還以虛影顯示了第一段的延展的抗剪腹板110。在頂部 陰斜接面242和頂部陽斜接面142之間以及在底部陰斜接面245和底 部陽斜接面145之間可形成多個墊片，以提供用於注入粘合劑的注入 空間293,295,以便將表面粘合在一起，從而在葉片段之間形成接頭。
圖6A顯示了葉片24的第二段200的另一實施例的內端205處的 等軸視圖。單個抗剪腹板210縱向地沿著第二段的中部而延伸。單個 抗剪腹板210可以是凹進的，以允許第二段200容納來自第一^:的互 補的延展的抗剪腹板110。隔壁230中的切口 282和頂部及底部翼梁 緣條切口 285(圖中只顯示了底部切口 285)給抗剪腹板110和陽斜接面 140提供了從第一段進入第二段的通路。頂部陰斜接面242和底部陰 斜接面245由相應的頂部翼梁緣條223和底部翼梁緣條225的漸縮體形成，該漸縮體從離隔壁230內側表面向外預定距離處的全部厚度開 始，沿著預定的距離295漸縮至隔壁230。
圖6B顯示了用於該發明性結構的實施例的第一段和第二段的已 組裝的接頭，其中單個抗剪腹板IIO從第一段100穿過第二段200的 隔壁230。相應的底部翼梁緣條125的底部陽斜接面145和底部翼梁 緣條225的底部陰斜接面245緊密配合。相應的頂部翼梁緣條123的 頂部陽斜接面142和頂部翼梁緣條222的頂部陰斜接面242也緊密配 合(但未顯示)。
圖6C顯示了從第二段看去的等軸視圖，該視圖針對組裝後的風 力渦輪機葉片除去外殼時用於第一段和第二段的接頭的一個實施例。 外殼表面170,270的除去更清楚地顯示了兩個段中的翼梁緣條的斜接 面142和242及145和245的重疊區域298。用於第一段的隔壁130 和用於第二段的隔壁230被緊固在一起。圖中顯示了兩個代表性的對 準銷160和兩個代表性的通孔263,對準銷160從第一段100延伸穿 過隔壁230和第二段200的母襯套260,然而對準銷、襯套和通孔的 數量可基於葉片段的尺寸、形狀和重量而改變。緊固件265通過多個 通孔263而穿過隔壁130,230，以將葉片段夾緊在一起。圖中顯示來 自第一段100的抗剪腹板110穿過用於第二段200的隔壁230，並緊 貼在第二段的單個抗剪腹板210上。抗剪腹板貼靠的位置可變換到隔 壁的任一側，以優化系統連接或改善對該接頭的接近。
圖6D顯示了葉片接頭的縱切面的內側視圖。抗剪腹板110穿過 第一段100的隔壁130而超出第一段100的外端105,並穿過第二段 200的隔壁230進入第二段200的空腔。抗剪腹板210從接頭處凹入 相應的距離。頂部翼梁緣條123的頂部陽斜接面142和底部翼梁緣條 125的底部陽斜接面145定位在抗剪腹板110和第一^: 100的外殼170 之間。頂部翼梁緣條223的頂部陰斜接面242和底部翼梁緣條225的 底部陽斜接面145定位在抗剪腹板210和第二段200的外殼270之間。 陽斜接面142,145從隔壁130延伸並穿過隔壁230預定的距離195而
17進入第二段中。頂部陽斜接面142與頂部陰斜接面242以及底部陽斜 接面145與底部陰斜接面245的重疊區域298允許在第一和第二葉片 段之間形成強的接頭。斜接面可通過各種粘合劑複合物進行連接，粘 合劑複合物可通過各種方式注入，這不是本發明的主題。
之前所述在第 一 葉片段和第二葉片段之間的斜接接頭的實施例 陳述了向外延伸超出第 一葉片段末端的陽斜接面和凹入到第二葉片 段內端中的陰斜接面。此外，之前所述實施例陳述了延伸到第二葉片 段中的第一葉片段的抗剪腹板。應該認識到，本發明的一個備選實施 例可包括陽斜接面和陰斜接面，其中陽斜接面從用於第二葉片段的頂 部翼梁緣條和底部翼梁緣條向內延伸預定的距離而超出第二葉片段 的內端，並且陰斜接面位於第 一葉片段的頂部翼梁緣條和底部翼梁緣 條上，從第一葉片段的外端向內延伸預定的距離。
本發明還提供了 一種用於對準和夾緊包括第 一段和第二段的多 段式風力渦輪機葉片的主體段的方法。在組裝期間，可利用起重機或 其它合適的機構吊升第二段200。第二段200可直接從運輸車例如平 板卡車上的固定裝置吊升，或者可從地面上的固定裝置吊升。用於第 二段的運輸車可將第二段和不同的葉片段(例如第一段)保持在相同的 平板上。備選地， 一個運輸車可運載一個或更多個第一葉片段，而不 同的運輸車可運載一個或更多個第二葉片段。葉片組裝可在一個段保 持在運輸車上或在兩個葉片段都從運輸車上取下並放置在地面上的 固定裝置上的情況下進行。
第二段可在吊升期間定向，以利於與第一段的組裝。如圖3中所 示，運輸車上的第一段可優選地在前緣面向下且後^^面向上的情況下 在運輸車上的固定裝置中運載。在運送期間和吊升期間，第二段應同 樣地定向。然而，根據要求可以其它的葉片定向來執行該方法。在準 備接近位於第一段外端和第二段內端的隔壁區域處的葉片內部時，可 除去接頭蓋和葉片入口蓋。接頭蓋保護接頭免受運輸和存儲期間的物 理損壞和天氣影響。入口蓋定位成緊靠這些隔壁的通孔和葉片段的接頭密封構件。優選地入口蓋應在吊升之前打開。
然後使第二段的對準元件與第一段的相應元件緊密配合。通過將 第二段的內端面定位成與第一段的外端面對準且平行，同時在第一段 和第二段的元件之間保持物理隔離，首先將用於第二段的第 一十字頭 部分定位成緊靠用於第一段的十字頭部分。之後使第二段朝著第一段 移動，直至第 一段的陽斜接面的最外面的延展部分與相關聯的第二段 中的切口緊貼。將陽斜接面插入到隔壁切口中，使得陽斜接面與相應 的陰斜接面重疊，從而開始了段的接合。第二段的至少一個抗剪腹板 可以是凹入的，從而不會幹涉第一段的陽斜接面的插入。如果第二段 的至少一個抗剪腹板不是凹入的，那麼將在第二段的至少一個抗剪腹 板中提供切口 ，以容納第 一段的頂部陽斜接面和底部陽斜接面的插 入。
繼續將第一段的陽斜接面插入到相關聯的第二段中的切口中，直 至隔壁外表面的對準銷緊貼在相對的隔壁表面的母襯套上。繼續插入 使得該隔壁的其中一個或兩個外端面的對準銷將完全與相對隔壁的 相應母襯套接合。
夾緊步驟包括通過第一段的隔壁和第二段的隔壁中對應的通孔 而將第一段的隔壁緊固到第二段的隔壁上。用緊固件將段夾緊在一起 實現了這兩個段的接合。這提供了足夠的強度，以-使組合的第一和第 二葉片段能夠共同地從運輸車上吊升。在這時或組裝時可執行將入口
蓋重置於夾緊的葉片的第一段和第二段上；或可暫時蓋住開口，並且 在已經完全組裝好葉片，並應用粘合劑以結合斜接接頭之後重置入口 蓋。為了騰出運輸車用於其它運輸，可從運輸車中吊升夾緊的葉片， 並可將其置於地面或襯墊上，以便後續對接頭的斜接面進行膠粘密封 以及對接頭上的外殼表皮進行精整加工。
圖7顯示了用於對準和組裝本發明接頭的一個實施例的一種方法 的流程圖。該過程解決了相對於固定的第一段定位第二段的問題。應 該懂得，可相反地相對於固定的第二段定位第一段。在步驟710中，可分別除去第一段100和第二段200上的入口蓋 150,250和接頭蓋107,207。在步驟715中，吊升第二段200。在步驟 720中，用於第二段200的隔壁230的內端205定位成鄰近用於第一 段100的隔壁130的外端105。在步驟721中，進一步定位第二段， 使第二段的內端205與第一段的外端105對準並平行，同時在第一段 和第二段的元件之間保持物理分離。
然後如下所述在步驟730中將第二段插入到第一段之上。在步驟 731中使第二段朝著第一段移動，直至第一段的抗剪腹板IIO和陽斜 接面140與相關聯的第二段中的切口相接合。然後在步驟732中，進 一步使第二段200朝著第一段移動，直至陽斜接面140開始與相應的 第二段的陰斜接面240重疊。在步驟733中，如果第二段的抗剪腹板 210延伸至第二段的隔壁230處，頂部陽斜接面142和底部陽斜接面 可穿過第二段的抗剪腹板210中的切口。在步驟734中，可進一步使 第二段朝著第一段移動，直至隔壁130,230的對準銷160,260緊貼著 相對隔壁230,130的對準孔262， 162。在步驟735中，使第二段朝著 第一段移動，直至隔壁的對準銷160,260完全與隔壁260,160的對準 孔262,162相接合。在步驟740中將第二段夾緊到第一段上，這包括 通過這兩個隔壁中相應的通孔160而將第二段的隔壁230緊固到第一 段的隔壁130上。在步驟750中，從運輸車或從地面襯墊上吊升夾緊 的葉片。然後在步驟760中可將夾緊的葉片置於地面襯墊上。在770 步驟中可應用粘合劑以結合接頭。當不再需要使用入口 151,251時， 可在步驟780中重置入口蓋150,250。
雖然本文描述了各種實施例，但是從本說明書應該理解，在本發 明的範圍內可實現各種元件的組合、變化或改良。
權利要求
1. 一種用於多段式風力渦輪機葉片(24)的段的對準和夾緊結構，包括形成相鄰的葉片段之間的接頭的多個葉片段，其包括形成接頭的至少第一段(100)和第二段(200)；在外端(105)處安裝在所述第一段的外殼(170)的內表面上的隔壁(130)；和在內端(205)處安裝在所述第二段(200)的外殼(270)的內表面上的隔壁(230)；並且對於所述第一段(100)的所述隔壁(130)和對於所述第二段(200)的所述隔壁(230)的至少其中一個隔壁包括至少一個陽對準銷(160)，所述陽對準銷(160)位於外表面上的預定位置，並垂直於相對隔壁的外表面而延伸，並且所述第一段(100)的所述隔壁(130)和所述第二段(200)的所述隔壁(230)的至少其中一個隔壁包括至少一個襯套(260)，所述襯套(260)位於預定的互補位置，用於容納相對隔壁的所述至少一個陽對準銷(160)，處於互補位置的所述陽對準銷(160)和所述襯套(260)精確地對準，以利於所述第一段(100)的所述隔壁(130)和所述第二段(200)的所述隔壁(230)的配合。
2. 根據權利要求1所述的用於多段式風力渦輪機葉片的段的對 準和夾緊結構，其特徵在於，用於所述第一段(100)的所述隔壁(130) 包括多個通孔(163)，而用於所述第二段(200)的所述隔壁(230)包括相 應的多個互補的通孔(163)， (263),位於用於所述第一段(100)的所述 隔壁(130)上的所述多個通孔(163)和用於所述第二4殳(200)的所述多個 通孔(263)精確地對準，以利於所述第一段(100)和所述第二段(200)的 緊固。
3. 根據權利要求2所述的用於多段式風力渦輪機葉片的段的對 準和夾緊結構，其特徵在於，利用緊固件(265)將所述第一段(100)和所 述第二段(200)夾緊在一起，所述緊固件(265)穿過用於所述第一段(100)的所述隔壁(130)和用於所述第二段(200)的所述隔壁(230)中的多個相應的通孔(163), (263)。
4. 根據權利要求3所述的用於多段式風力渦輪機葉片的段的對準和夾緊結構，其特徵在於，所述結構還包括位於所述第一段(100)的表面上的多個入口蓋(150),其提供通向用於所述第一段(100)的接頭的入口(151)的通路；位於所述第二段(200)的表面上的多個入口蓋(250)，其提供通向用於所述第二段(200)的接頭的入口(251)的通路。
5. 根據權利要求3所述的用於多段式風力渦輪機葉片的段的對準和夾緊結構，其特徵在於，所述結構還包括至少一個抗剪腹板(IIO),其縱向地沿著所述第一段(100)的主體延伸；頂部翼梁緣條(123)和底部翼梁緣條(125),所述頂部翼梁緣條(123)縱向地沿著所述第一段(100)的主體延伸，並定向成垂直於所述至少一個抗剪腹板(110)的頂面，所述底部翼梁緣條(125)縱向地沿著所述第一段(100)的主體延伸，並定向成垂直於所述至少一個抗剪腹板(110)的底面；形成於所述第一段(100)的主體的頂部翼梁緣條(123)的外端(105)處的斜接面(140);形成於所述第一段(100)的主體的底部翼梁緣條(125)的外端(105)處的斜接面(140);至少一個抗剪腹板(210)，其縱向地沿著所述第二段(200)的主體延伸；頂部翼梁緣條(223)和底部翼梁緣條(225)，所述頂部翼梁緣條(123)縱向地沿著所述第二段(200)的主體延伸，並定向成垂直於所述至少一個抗剪腹板(210)的頂面，所述底部翼梁緣條(125)縱向地沿著所述第二段(200)的主體延伸，並定向成垂直於所述至少一個抗剪腹板(210)的底面；形成於所述第二段(200)的主體的頂部翼梁緣條(223)的內端處的斜接面(240);形成於所述第二段(200)的主體的底部翼梁緣條(225)的內端處的斜接面(240)。
6. 根據權利要求5所述的用於多段式風力渦輪機葉片的段的對準和夾緊結構，其特徵在於，位於所述第一段(100)的頂部翼梁緣條(123)的外端處的所述斜接面(140)和位於所述第二段(200)的頂部翼梁緣條(223)的內端處的所述斜接面(240)形成互補且重疊的斜接面，並且位於所述第一段(100)的底部翼梁緣條(125)的外端處的所述斜接面(140)和位於所述第二段(200)的底部翼梁緣條(225)的內端處的所述斜接面(240)形成互補且重疊的斜接面。
7. 根據權利要求6所述的用於多段式風力渦輪機葉片的段的對準和夾緊結構，其特徵在於，位於所述第一段(100)的頂部翼梁緣條(123)的外端處的所述斜接面(140)和位於所述第一段(100)的底部翼梁緣條(125)的外端處的所述斜接面(140)包括陽斜接面，所述陽斜接面向外延伸預定的距離(195)而超出所述第一段(100)的外端(105);並且位於所述第二段(200)的頂部翼梁緣條(223)的內端處的所述斜接面(240)和位於所述第二段(200)的底部翼梁緣條(225)的內端處的所述斜接面(240)包括陰斜接面，所述陰斜接面從所述第二段(200)的內端(205)向外延伸預定的距離(195)。
8. 根據權利要求6所述的用於多段式風力渦輪機葉片的段的對準和夾緊結構，其特徵在於，位於所述第一段(100)的頂部翼梁緣條(123)的外端處的所述斜接面(140)和位於所述第一段(100)的底部翼梁緣條(125)外端的所述斜接面(140)包括陰斜接面，所述陰斜接面從所述第一段的外端向內延伸預定的距離；並且位於所述第二段(200)的頂部翼梁緣條(223)的內端處的所述斜接面(240)和位於所述第二段(200)的底部翼梁緣條(225)的內端處的所述斜接面(240)包括陽斜接面，所述陽斜接面向內延伸預定的距離而超出所述第二段(200)的內端(205)。
9. 根據權利要求9所述的用於多段式風力渦輪機葉片的段的對準和夾緊結構，其特徵在於，對於所述第一,殳(100)的所述外端的所述隔壁(130)和對於所述第二段(200)的所述內端(205)的所述隔壁(230)包括用於所述陽斜接面的切口(282);並且其中，帶陰斜接面(240)的段的所述至少一個抗剪腹板(210)的內端包括切口(290),以容納來自相對的段的所述陽斜接面，以便接合。
10. 根據權利要求9所述的用於多段式風力渦輪機葉片的段的對準和夾緊結構，其特徵在於，所述第一段(100)包括根段，而所述第二段C200)包括頂段。
全文摘要
本發明涉及用於自對準的轉子葉片接頭的結構和方法，具體而言，提供了一種發明性的自對準的葉片接頭結構，以利於運載在運輸車上的葉片段的組裝和夾緊。該葉片接頭結構包括對準銷(160)和互補的母襯套(260)，從而容許接頭的精密對準。該葉片接頭結構還包括位於相鄰的葉片主體段(100)，(200)的隔壁(130)，(230)中的通孔，從而容許在準備應用粘合劑結合接頭時夾緊這些段。翼梁緣條(123)，(125)的一對陽斜接面(140)與翼梁緣條(223)，(225)的陰斜接面(240)接合。本發明提供了一種利用該自對準的葉片接頭結構來組裝葉片段的發明性方法。
文檔編號F03D1/06GK101463796SQ20081019031
公開日2009年6月24日 申請日期2008年12月19日 優先權日2007年12月21日
發明者J·T·利文斯頓 申請人:通用電氣公司