TW202037552A - 用於將起重機吊鉤連接至風力渦輪機葉片的附接工具、附接裝置及用於抬升風力渦輪機葉片的方法 - Google Patents

用於將起重機吊鉤連接至風力渦輪機葉片的附接工具、附接裝置及用於抬升風力渦輪機葉片的方法 Download PDF

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Abstract

一種用於將一起重機吊鉤(8)連接至一風力渦輪機葉片(3)的附接工具，包含一主要部分(11)，其中該主要部分(11)包含一下部部分(15)，該下部部分(15)具有第一固定手段(20)，該第一固定手段(20)可固定至該葉片(3)的一根側端部部分(10)，使得該主要部分(11)突伸至該葉片(3)的側邊，其中一附接部分(12)係附接至該主要部分(11)的一上部部分(16)，其中一吊桿(23)的第一端(24)係附接至該附接部分(12)，使得該吊桿(23)以小於180°的角度從該主要部分突伸，其中至少一個第二固定手段(26)係附接至該附接部分(12)及/或該吊桿(23)中與該附接部分(12)相對的第二端(25)，其中一配重元件(27)係附接至該附接部分(12)或附接至該吊桿(23)的第二端(25)。

Description

用於將起重機吊鉤連接至風力渦輪機葉片的附接工具、附接裝置及用於抬升風力渦輪機葉片的方法
本發明係有關一種用於將起重機吊鉤連接至風力渦輪機葉片的附接工具。再者，本發明係有關一種附接裝置及一種用於抬升風力渦輪機葉片的方法。
風力渦輪機葉片的現場組裝係包含將風力渦輪機葉片抬升在風力渦輪機塔架的頂部上的步驟。通常，風力渦輪機葉片係安裝至地面上的輪轂，其中輪轂及葉片之後被同時地抬升到風力渦輪機之塔架的頂部。因此，使用用於將風力渦輪機葉片固定至輪轂的特殊插座。替代性地，葉片可以朝向先前已經配置在塔架之頂部上的輪轂抬升，其中使用起重機分別將風力渦輪機葉片朝向輪轂的最低位置或6點鐘位置抬升。之後，可以將其餘兩個葉片朝向10點鐘位置及2點鐘位置抬升，以完成轉子。替代性地，將每個葉片水平地定向且以3點鐘位置或9點鐘位置分別附接至輪轂，其中在附接一個葉片之後，在固定下一個葉片之前，將輪轂旋轉。
然而，這些安裝過程很繁瑣，且需要特殊的設備，包括用於將葉片安裝到輪轂的插座或高度高於風力渦輪機的塔架的起重機，尤其是將葉片抬升在2點鐘位置或10點鐘位置時。
因此，本發明的目的之一在於提供一種用於將一起重機吊鉤連接至一風力渦輪機葉片的附接工具，該附接工具在風力渦輪機的組裝期間有助於葉片的安裝過程。
根據本發明，此目的藉由初始敘述的一種附接工具來實現，該附接工具包含一主要部分，其中該主要部分包含一下部部分，該下部部分具有第一固定手段，該第一固定手段可固定至該葉片的一根側端部部分，使得該主要部分突伸至該葉片的側邊，其中一附接部分係附接至該主要部分的一上部部分，其中一吊桿的第一端係附接至該附接部分，使得該吊桿以小於180°的角度從該主要部分突伸，其中至少一個第二固定手段係附接至該附接部分及/或該吊桿中與該附接部分相對的第二端，其中一配重元件係附接至該附接部分或附接至該吊桿的第二端。
可以使用第一固定手段將附接工具附接至葉片。第一固定手段係連接至葉片的根側端部，其中根側端部表示葉片中與尖側端部相對的端部，且因此是葉片中可連接至風力渦輪機的輪轂的端部。葉片例如藉由安裝在根側端部上的凸緣連接至輪轂。將附接工具固定至風力渦輪機葉片的根側端部部分具有的優點在於，由於通常分別使用相同類型的輪轂或輪轂的連接凸緣，對於不同類型的風力渦輪機葉片，不同風力渦輪機葉片的根側端部的幾何形狀是相等的。因此，相同的附接工具可以用於在葉片的根側端部部分與葉片的尖端之間的幾何形狀及/或特徵不同的不同類型的葉片。有利地，附接工具到葉片的附接可與幾何尺寸無關，例如葉片的長度、直徑或橫截面輪廓的形狀。另外地，附接工具到葉片的固定係與葉片的其他特徵無關，例如分別存在邊緣保護、重量分布、及/或葉片的重心位置。
附接工具的第一固定手段係附接至附接工具的主要部分的下部部分，其中主要部分在附接工具的安裝狀態下突伸至葉片的側邊。在主要部分的上部部分上，附接部分係附接至主要部分。主要部分可以是例如主板或主框架。再者，附接部分可以實現為附接板或附接框架。
使用附接部分，附接工具的吊桿可以被附接至主要部分，使得吊桿以小於180°的角度從主要部分突伸。另外地，配重元件係附接至與吊桿相對的附接部分，或吊桿中與吊桿的第一端相對的第二端，吊桿的第一端係附接至附接部分。此外，至少一個第二固定手段係附接至附接部分及/或吊桿的第二端，其中第二固定手段可以附接至起重機吊鉤。
以小於180°的角度從主要部分突伸的吊桿，在第二固定手段或配重與葉片的根側端部之間形成槓桿。藉由將吊桿的第二端連接至配重元件及/或經由第二固定手段連接至起重機吊鉤，包含附接至附接工具的風力渦輪機葉片的裝置的重心與單獨葉片的重心明顯不同。重心上的此變化依據吊桿的長度、配重元件的質量、以及配重元件及用於附接起重機吊鉤的第二固定手段的位置而定。
使用附接工具具有的優點在於，可以調整包含附接工具及葉片的裝置之重心，以此方式使得一旦已經用起重機將葉片抬升，葉片自身分別朝向12點鐘位置或朝向4點鐘或8點位置定向。此允許可以容易地將葉片以12點鐘位置、4點鐘位置或8點鐘位置分別安裝在輪轂上。在抬升期間，葉片依據葉片及附接工具的相互重心的位置而由於重力將自身定向。葉片可以以此方式定向，使得其根側端部(尤其包含用於固定至輪轂的凸緣)係指向輪轂。因此，為了將葉片安裝在12點鐘位置，葉片將自身定向或轉動，以此方式使得根側端部係指向下方，使得葉片可以固定至輪轂。相對應地，對於4點鐘位置及8點鐘位置，葉片可以以此方式定向，使得根側端部係與垂直線傾斜60°，允許將葉片以4點鐘位置或8點鐘位置固定至輪轂。
除了不同葉片類型的兼容性外，將附接工具附接在葉片的根側端部上的另一優點在於，用於將葉片抬升在12點鐘位置的起重機不必明顯高於風力渦輪機葉片的輪轂，由於起重機吊鉤在安裝至風力渦輪機葉片之根側端部部分的附接工具處的附接位置基本上係與輪轂處於相同的高度，尤其允許使用用於安裝輪轂及風力渦輪機葉片的相同起重機，而無需高度明顯超過風力渦輪機之輪轂的高度的起重機。
用於抬升風力渦輪機葉片的起重機可以是例如移動式起重機，該移動式起重機係附接至固定在風力渦輪機附近的車輛或船舶，葉片將被抬升至該處。除了將葉片抬升到塔架上之外，也可以反過來使用附接工具，用於使用起重機將葉片從風力渦輪機降低到地面。然而，出於可理解性的原因，在下述中僅指抬升或組裝過程，儘管附接工具也可以相對應地用於降低或拆卸過程。
依據配重元件的位置及用於附接起重機吊鉤的第二固定手段的位置而定，可以有不同的安裝位置。此允許依據附接工具的實施例或構造而定，分別在12點鐘位置及4點鐘位置或8點鐘位置附接風力渦輪機葉片。將葉片安裝在不同位置的能力具有的優點在於，由於葉片可以被抬升且附接至固定在固定位置中的輪轂，在轉子的組裝期間不必將輪轂轉動。
第二固定手段可以是起重機吊鉤的配對物，且可以例如是用於將附接工具連接至起重機的環或其他，或包含用於將附接工具連接至起重機的環或其他。附接工具可以包含複數個第二固定手段，其中依據在抬升期間已抬升葉片將佔據的定向來選擇第二固定手段。
吊桿可以在葉片的尖端之方向上以小於180°的角度從主要部分突伸，或者可以在葉片的根側端部之方向上從主要部分突伸。在根側端部之方向上突伸的吊桿可以突伸超過葉片的根側端部。
較佳地，該吊桿包含彼此可拆卸地附接的複數個吊桿區段，及/或該吊桿包含至少一個可伸長的伸縮部分。設置吊桿的複數個吊桿區段及/或至少一個可伸長的伸縮部分，係允許調整吊桿的長度，且因此調整包含附接工具及其中已經附接至附接工具的葉片的該裝置之重心。吊桿長度上的變化分別導致吊桿的第二端上的第二固定手段或附接至吊桿的第二元件的配重元件之間的不同槓桿，使得可以依據葉片幾何形狀以及依據輪轂中葉片應被抬升到的位置來調整已抬升葉片的定向。
在本發明的較佳實施例中，該附接部分可樞轉地鉸接至該主要部分。此具有以下優點：可以藉由分別樞轉附接部分或主要部分來改變附接部分與主要部分之間的角度。因此，也可以改變從附接部突伸的吊桿與附接至主要部分的葉片之間的角度。角度的可變性使得能夠採取另外的措施來調整包含附接工具及風力渦輪機葉片的該裝置之重心。在樞轉之後，附接部分及主要部分可以朝向彼此固定，使得在抬升附接工具或葉片期間分別保持藉由樞轉所調整的角度。
較佳地，該附接工具包含至少一個致動器，尤其是一液壓致動器或一氣動致動器或一電致動器，其中該附接部分與該主要部分之間的角度可以藉由該致動器的致動來調整。例如藉由至少一個鉸鏈連接的附接部分及框架可以使用致動器來致動，使得可以調整附接部分與主要部分之間的角度。此外，例如，藉由使用液壓致動器或氣動致動器或電致動器，可以實現樞轉之後附接部分及主要部分的固定。致動器可以例如由附接工具的控制單元或由連接至至少一個致動器的外部控制單元來控制。
較佳地，該主要部分包含在該主要部分的下部部分與該主要部分的上部部分之間延伸的兩個側支柱，其中藉由至少一個支撐支柱將該等側支柱彼此支撐。側支柱可以從附接至主要部分的下部部分的第一固定手段延伸至附接至附接部分的主要部分的上部部分。主要部分的側支柱可以以一角度，例如在45°至135°之間的角度，尤其90°或基本上90°的角度，從葉片的側邊突伸。藉由至少一個支撐支柱將主要部分的側支柱彼此支撐，其中至少一個支撐支柱增加主要部分的穩定性且將每個側支柱分別靠著各自的另一側支柱支撐。至少一個支撐支柱可以配置在側支柱之間。也可以設置另外的支撐支柱，以將至少一個支撐支柱連接至每個側支柱。
在本發明的較佳實施例中，該附接工具包含兩個致動器，其中每個致動器係附接至從該附接部分突伸的一槓桿支柱。各自可以是例如氣動致動器、液壓致動器或電致動器的致動器，可以利用一端附接至從附接部分突伸的槓桿支柱，且利用其各自的另一端附接至主要部分的側支柱及/或支撐支柱。藉由致動器的致動，致動器可以例如膨脹，使得可以調整附接部分及主要部分之間的角度。尤其，附接部分可以可樞轉地鉸接至主要部分，使得藉由致動器的致動，由於致動器在主要部分的側支柱與附接部分的槓桿支柱之間的固定，可以調整附接部分與主要部分之間的角度。這兩個致動器尤其可以在附接部分的相同側上各自固定至側支柱中之一者，且各自固定至從附接部分突伸的槓桿支柱。
較佳地，該主要部分的下部部分包含一邊緣，該邊緣適於包圍一風力渦輪機葉片的一根側端部部分的一圓周的一區段，尤其是在90°與180°之間的一區段。附接工具的第一附接部分可以例如附接至主要部分的下部部分的邊緣，使得固定手段到風力渦輪機葉片的附接可以發生在由該邊緣包圍的葉片圓周的部分區段或整個區段之間。提供90°至180°之間的圓周的一區段的包圍使得主要部分可逆地裝配在風力渦輪機葉片的根側端部部分周圍，該風力渦輪機葉片在根側端部部分中尤其可以具有圓形橫截面部分。藉由在包圍圓周的區段的邊緣處或邊緣周圍設置第一固定手段，可以獲得將附接工具穩定且牢固地固定至葉片的根側端部部分。
較佳地，該第一固定手段包含至少一個夾持單元，其中該夾持單元包含固定至該主要部分的一彎曲的第一部分、及在該夾持單元的一打開位置及一閉合位置之間可以相對於該第一部分移動的一彎曲的第二部分。彎曲的第一部分可以例如固定至主要部分的下部部分，尤其是邊緣，該邊緣適於包圍葉片的根側端部部分的圓周的一區段。彎曲的第二部分可以相對於第一部分移動，且可以在打開位置與閉合位置之間移動，在打開位置時附接工具可以被附接至葉片的根側端部部分或從葉片的根側端部部分移除，在閉合位置時附接工具係固定至葉片。藉由使用包含至少一個夾持單元的第一固定手段，將附接工具可移除地附接至風力渦輪機葉片變為可行的。此允許使用附接工具來安裝複數個葉片。此外，藉由至少一個夾持單元，可以容易地將附接工具附接至葉片，且可以在不對葉片造成任何損壞之情況下來執行附接。
在本發明的較佳實施例中，該第二部分可樞轉地鉸接至該第一部分，其中該第一部分及該第二部分適於在該夾持單元的一閉合狀態下包圍該葉片的根側端部部分的整個圓周。藉由將夾持單元的第二部分樞轉地鉸接至夾持單元的第一部分，可以藉由樞轉第二部分來分別打開或關閉夾具。例如，第二部分可以利用一端鉸接至第一部分，其中第二部分的相對端可以在夾具的閉合狀態下固定在第一部分的相對端上，使得可以防止夾具意外地打開。藉由包圍葉片的根側端部部分的整個圓周，能夠將附接工具穩定且牢固地固定至葉片。尤其，在抬升期間葉片可以在閉合的夾具內略微地傾斜，使得已抬升葉片不能相對於至少一個夾持單元移動，致使先前敘述包含葉片及附接工具的該裝置的自定向(self-orientation)。
在本發明的替代性實施例中，該第一部分適於包圍該葉片的根側端部部分的圓周的一區段，其中該第二部分係配置在該第一部分上，且至少部分地包圍該第一部分，其中該第二部分包含與該第一部分的一邊緣重疊的一突部。藉此，在第二部分的突部與第一部分的邊緣之間可以獲得夾持單元的夾持功能。例如，從葉片的根側端部部分突伸的結構可以被夾持在夾持單元的第一部分及第二部分之間，使得葉片可以被固定至附接工具。
較佳地，附接工具係配置到葉片，以此方式使得夾持單元的第一部分平滑地抵接在葉片的根側端部部分的外周上，使得獲得在葉片與夾持單元的第一部分之間的大接觸面積。藉由提供大的接觸面積，可以防止例如在抬升期間由葉片的傾斜引起的葉片損壞的發生。尤其，固定手段可以包含複數個夾持單元，其中夾持單元的每個第一部分抵接葉片的根側端部部分的圓周的不同區段。不同的區段或第一部分可以分別圍繞圓周彼此抵接，或者它們可以彼此間隔開。較佳地，被固定手段的一個以上夾持單元的一個以上第一部分包圍的所有區段係包圍葉片的根側端部部分的外周的90°及180°之間。風力渦輪機中與葉片一起被抬升的另外組件，例如葉片軸承蓋，可以各自包含一個以上的凹部，用於在抬升期間容納至少一個夾持單元。
較佳地，該第一部分的邊緣及該第二部分的突部各自包含一齒形輪廓，其中該齒形輪廓在該夾持單元的一閉合狀態下包圍複數個開口。開口可以是例如圓形開口，用於容納根側端部部分中的突伸元件，如附接至葉片的螺栓。尤其，開口可以等距離地間隔開，其中在開口之間獲得接觸區域，在該接觸區域中，第一部分的齒形輪廓及突部的齒形輪廓彼此抵接。齒形輪廓也可以分別敘述為鋸齒形輪廓或齒狀輪廓。齒形輪廓所包圍的開口之形狀可以具有一橫截面，該橫截面係與從葉片的根側端部部分突伸的螺栓或其他固定手段之橫截面相匹配。藉由抓住在夾持手段的第一部分的邊緣與第二部分的突部之間從根側端部部分突伸的元件，可以將葉片固定至至少一個夾持單元。藉由使用例如分布在葉片的根側端部的圓周的90°或180°之間的複數個夾持單元，獲得穩定且牢固的固定。因此，依據突伸元件的長度而定，可以防止葉片意外地滑出夾持單元。
較佳地，該夾持單元包含至少一個致動器，尤其是一液壓致動器或一氣動致動器或一電致動器，以使該第二部分在該夾持單元的一打開位置及一閉合位置之間移動，及/或該夾持單元包含用於將該夾持單元鎖定在一閉合位置的一鎖定手段。藉由夾持單元的至少一個致動器，第二部分可以相對於第一部分移動，使得可以使用致動器打開或關閉夾持單元。至少一個致動器可以例如使可樞轉地鉸接的第二部分相對於第一部分樞轉。藉由至少一個致動器，配置在第一部分上的第二部分也可以相對於第一部分移動，使得風力渦輪機的突伸元件可以被夾持在第二部分的突部與第一部分的邊緣之間。
附接工具可以包含用於將夾持單元鎖定在閉合位置的鎖定手段。鎖定手段可以包含例如桿或壁架，桿或壁架將夾具鎖定在其閉合位置，使得在致動器發生故障(例如液壓或氣壓損失或電源損失)之情況下分別防止夾具意外地打開。
在本發明的較佳實施例中，該夾持單元包含用於偵測該夾持單元的目前位置的至少一個感測器。感測器可以例如分別連接至附接工具的控制單元或外部控制單元。藉由感測器，可以偵測夾持單元的狀態，使得尤其可以對附接工具作遠端控制，且可以監控夾持單元的打開或關閉，其中葉片已經抬升到風力渦輪機葉片的輪轂。尤其，固定手段的每個夾持單元可以包含感測器，使得可以在附接工具的操作期間控制所有夾持單元的狀態。
較佳地，該吊桿可拆卸地附接至該附接部分及/或該配重元件可拆卸地附接至該附接部分或附接至該吊桿。藉由可拆卸地附接吊桿及/或配重元件，可以重新構造附接工具。它允許例如配置一個附接工具，以分別將風力渦輪機葉片抬升至12點鐘位置或將風力渦輪機葉片抬升至4點鐘或8點鐘位置。此具有的優點在於，對於風力渦輪機轉子的組裝，僅需將一個附接工具帶到施工現場，減少所需的運輸能力。此外，可以將具有不同質量的不同長度及/或重量的吊桿使用於附接工具，使得可以獲得使附接工具適應應該被安裝的葉片的幾何形狀及特徵。吊桿可以例如附接至附接部分，以在風力渦輪機葉片的尖端之方向上突伸或朝向風力渦輪機葉片的根側端部突伸或在其上方突伸。
配重元件可以在吊桿中與第一端相對的一側處，附接至吊桿中與附接部分相對的第二端或附接至附接部分。關於配重元件及/或吊桿的位置以及配重元件的質量及吊桿的長度的不同構造係允許，調整包含附接工具及葉片的該裝置之重心。用於將附接工具附接至起重機吊鉤的第二固定手段之位置也可以是可拆卸的，使得也可以使用一個第二固定手段，在附接工具的構造期間可以改變第二固定手段在附接工具上的位置。
較佳地，該配重元件係為一實心體，或者該配重元件係為一可填充液體的容器或包含一可填充液體的容器。配重元件可以是實心體，例如混凝土配重元件，在起重機中用於建立對抬升物體的配重。配重元件也可以是可填充或填充例如水的液體的容器，或者包含可填充或填充例如水的液體的容器，具有的優點在於，可以藉由填充到容器中的液體量來容易地調整配重元件的質量。此外，使用它是容器或包含容器的配重元件具有的優點在於，在運輸配重元件之前可以從容器中移除水，以減小組裝風力渦輪機轉子所需的運輸能力。
根據本發明的附接裝置，包含一風力渦輪機葉片及根據本發明之附接工具，該附接工具係附接至或可附接至該風力渦輪機葉片。
依據附接工具的實施例而定，葉片可以包含在葉片的根側端部部分中從其圓周突伸的複數個元件。突伸元件可以例如是具有從葉片之根側部分的外周突伸的突伸部分的襯套。襯套可以例如用於在葉片的軸向方向上固定從葉片的根側端部突伸的螺栓或螺釘，該螺栓或螺釘用於將葉片附接至風力渦輪機的輪轂。風力渦輪機葉片也可以包含在其根側端部部分中不具有突伸元件的平坦表面，其中附接工具包含夾持單元，該夾持單元具有可移動的第二部分，該第二部分可樞轉地鉸接至夾持單元的固定的第一部分，該固定的第一部分包圍葉片的根側端部部分的整個圓周。
根據本發明之用於固定風力渦輪機葉片的方法，係使用根據本發明之附接工具，其中該附接工具係耦接至該葉片，且一起重機的一起重機吊鉤係耦接至該附接工具，其中該葉片係由該起重機抬升，其中該吊桿從該主要部分突伸超過該根側端部，且該配重元件係附接至該吊桿的第二端，或者其中，該吊桿從該主要部分朝向該葉片的一尖側端部突伸，且該配重元件係附接至該附接部分。
在第一構造中，其中吊桿從主要部分突伸超過葉片的根側端部，且配重元件係附接至吊桿的第二端，起重機吊鉤可以附接至附接工具的第二固定手段，該第二固定手段係配置在附接部分上，尤其是在吊桿中與第一端相對的一側上。在附接工具的此第一構造中，由於附接至吊桿的第二端的配重元件導致在抬升期間葉片的轉動，葉片及附接工具的重心可以被位移，以此方式使得葉片自身根據12點鐘位置定向，使得葉片的根側端部朝向輪轂上的12點鐘位置定向。將葉片抬升到輪轂上方之後，無需將葉片另外對準即可將葉片連接至輪轂，因為它已經被正確地定向，用於安裝在12點鐘位置。
在第二構造中，其中吊桿從主要部分朝向葉片的尖側端部突伸，且配重元件係附接至附接部分，可以改變包含附接工具及葉片的該裝置之重心，以此方式使得葉片的根側端部分別使其自身朝向4點鐘位置或8點鐘位置定向。葉片必須朝向輪轂定向的角度係等於4點鐘位置及8點鐘位置，只需要改變葉片朝向風力渦輪機的定向即可。此可以例如藉由抓住地面上不同定向的葉片將其分別安裝在4點鐘或8點鐘位置上來實現。
在第二構造中，起重機吊鉤可以附接至第二固定手段，該第二固定手段係附接至吊桿的第二端。在抬升該裝置時，吊桿係作用成槓桿，允許抬升期間渦輪機葉片的轉動，且因此依據包含附接工具及葉片的該裝置之重心的位置而使葉片自定向。
在兩種構造中，可以藉由吊桿的長度及/或藉由配重元件的質量來調整重心的位置，且因此也可以調整已抬升葉片(因此葉片不再與地面接觸)的定向。另外地，如果使用一附接工具，該附接工具允許分別調整附接部分與主要部分之間的角度，也可以分別調整吊桿與主要部分或吊桿與已抬升葉片之間的角度，可以分別調整整個裝置的重心之位置或葉片的定向。藉由調整重心，可以判定已抬升葉片朝向塔架之輪轂的定向。除了分別朝向12點鐘位置、4點鐘位置或8點鐘位置的定向之外，也可以獲得葉片朝向輪轂的任何其他定向，以便可以將葉片安裝在例如4點鐘或5點鐘位置，或者在輪轂周圍的任何其他位置。
較佳地，使用一附接工具，該附接工具包含至少一個致動器，以調整該附接部分與該主要部分之間的角度，其中該角度係依據該已抬升葉片的風引起的運動及/或風引起的偏轉來調整。因此，致動器可以例如分別耦接至外部控制單元或耦接至附接工具的控制單元。致動器的致動可以依據已抬升葉片的風引起的運動或風引起的偏轉而發生，以在已抬升葉片接近風力渦輪機葉片的輪轂時修正已抬升葉片的定向。例如，控制至少一個致動器的致動的控制單元可以包含附接工具的風感測器或連接至附接工具的風感測器，使得可以依據已抬升葉片的風引起的運動及/或風引起的偏轉來控制至少一個致動器。
關於根據本發明之附接工具敘述的所有優點及特徵相對應地適用於根據本發明之附接裝置及用於抬升風力渦輪機葉片的方法。
圖1示意性地顯示風力渦輪機1的構造情況。風力渦輪機1包含輪轂2，三個風力渦輪機葉片3將使用起重機4安裝至該輪轂2。該等葉片3中的一者將安裝在12點鐘位置5，其中其他兩個風力渦輪機葉片3將安裝在4點鐘位置6及8點鐘位置7。風力渦輪機葉片3在12點鐘位置5以及4點鐘位置6及8點鐘位置7之位置係由虛線示意性地顯示。起重機4係示意性地顯示為安置在風力渦輪機1附近的車輛為基的起重機。除了車輛為基的起重機之外，也可以使用船為基的起重機，例如在自升式船舶上。起重機4包含起重機吊鉤8，用於將風力渦輪機葉片3抬升至與風力渦輪機1的輪轂2相對應的高度位準。使用附接工具將起重機吊鉤8耦接至每個風力渦輪機葉片3，如例如在圖2中所顯示的。
在圖2中顯示附接工具9的第一實施例。附接工具9係附接至葉片3的根側端部部分10。附接工具9包含主要部分11及附接部分12，附接部分12使用鉸鏈13可樞轉地鉸接至主要部分11。主要部分11係構造成作為主框架，且包含兩個側支柱14，兩個側支柱14從主要部分11的下部部分15朝向主要部分11的上部部分16延伸。每個側支柱14係耦接至該等鉸鏈13中之一者，其中鉸鏈13係耦接至附接部分12，附接部分12也實現為附接框架。
在每個側支柱14之間，致動器18係耦接至從附接部分12突伸的槓桿支柱17。在此實施例中，致動器18係為液壓致動器。替代性地，致動器18中的一者或兩者可以分別是氣動致動器及/或電致動器。藉由致動器18的致動，可以調整附接部分12與附接工具9的主要部分13之間的角度。
主要部分9包含邊緣19，邊緣19在主要部分11的下部部分15處抵接側支柱14。邊緣19部分地包圍風力渦輪機葉片3的根側端部部分10的圓周。包含三個夾持單元21的固定手段20係附接至邊緣19。主要部分11藉由第一固定手段20附接至葉片3的根側端部部分10。附接工具9的主要部分11朝向風力渦輪機葉片3的一側突伸。附接工具9包含配置在側支柱14、槓桿支柱17及邊緣19之間的複數個支撐支柱22。
吊桿23利用其第一端24附接至附接工具9的附接部分12，使得吊桿23以小於180°的角度從主要部分11突伸。第二固定手段26係附接在吊桿23中與吊桿23的第一端24相對的第二端25上。第二固定手段26包含環，其中該環適於耦接至起重機4的起重機吊鉤8。
在附接部分12的相對側上，配重元件27係附接至附接部分12。配重元件27可以是例如實心物體，例如混凝土配重元件，或者配重元件27可以是可填充液體的容器或包含可填充液體的容器，以調整配重元件27的質量。尤其是，配重元件27可以包含分別超過風力渦輪機葉片3的質量或重量的質量或重量。
在圖3中顯示夾持單元21的詳細視圖。夾持單元21包含第一部分28，該第一部分28固定至主體​​部分11的邊緣19。此外，夾持單元21包含第二部分29，該第二部分29可以相對於第一部分28移動。為了便於理解，第二部分29係顯示為透明的。第二部分29可以使用兩個致動器30來移動，兩個致動器分別耦接至第二部分29及第一部分28或主要部分11。夾持單元21的第二部分29在第一部分28之側壁的狹縫31中被引導，該狹縫31從第一部分28的周向間隔開的邊緣32突伸。為了在狹縫31中引導，第二部分29包含對應於狹縫31的側向突部33。
夾持單元21的第一部分28包含與風力渦輪機葉片3的外周在根側端部部分10中的曲率相對應的曲率，使得第一部分28平滑地抵接葉片3的外周。夾持單元21的第二部分29係配置在第一部分28的頂部上，其中第二部分29的曲率及幾何形狀適於與第一部分28的曲率及幾何形狀相適配，使得第二部分29在夾持單元21的閉合狀態下平滑地抵接第一部分28。
夾持單元21的第二部分29包含突部34，該突部34與第一部分28的邊緣35重疊。突部34及邊緣35都包含齒形輪廓36。當夾持單元21在其閉合位置使用致動器30而移動時，第二部分29的突部34被拉向第一部分28的邊緣35。第二部分29僅在夾持單元21的閉合狀態下抵接第一部分28，其中在夾持單元21的打開狀態下，邊緣突部34被抬升到第一部分28的邊緣35上方，使得夾持單元21或附接工具9可以分別朝向風力渦輪機葉片3的突伸元件38移動。可以使用相對應形狀的狹隙31來抬升。
突伸元件38可以是例如螺栓或襯套，螺栓或襯套從風力渦輪機葉片3的圓周突伸。藉由關閉夾持單元21，突伸元件38係夾持在突部34與邊緣35的齒狀輪廓36之間。因此，齒形輪廓36在夾持單元21的閉合狀態下包圍複數個開口39，其中，開口39的形狀對應於突伸元件38的形狀。藉由使用三個夾持單元21，如從圖2可以看出，複數個突伸元件38係夾持在三個夾持單元21之間。由於夾持單元21在根側端部部分10中各自包圍風力渦輪機葉片3的圓周的大約140°，一旦已經關閉夾持單元21，風力渦輪機葉片3就不可移動地固定至附接工具9。
由於在抬升期間風力渦輪機葉片3略微傾斜，且因此由於在夾持單元21的第一部分28與第二部分29之間的突伸元件38的傾斜，可以達成穩定將風力渦輪機葉片3可靠及穩固地固定至附接工具9。每個夾持單元21可以包含鎖定手段(未顯示)，該鎖定手段在夾持單元21的閉合狀態下將第二部分29鎖定在第一部分28上，以防止在該等致動器30中之一者或多者故障之情況下意外打開夾持單元21。
突伸元件38可以是例如襯套，襯套用於固定從風力渦輪機葉片3的根側端部突伸的螺栓40。替代性地，突伸元件可以是圍繞葉片的根側端部部分10周向地配置的螺栓。螺栓40可以適於將風力渦輪機葉片3固定至風力渦輪機1的輪轂2。
在圖4中顯示夾持單元21的第二實施例。在此實施例中，第一部分28適於包圍風力渦輪機葉片3的圓周的大約180°的一區段。第二部分29藉由鉸鏈41可樞轉地鉸接至第一部分28。可以在第一部分28與第二部分29之間配置致動器(未顯示)，其中藉由致動器的致動可以使第二部分29相對於第一部分28移動，使得可以使用致動器在打開狀態與閉合狀態之間移動夾持單元21。在此實施例中，包圍風力渦輪機葉片3的大部分的第一部分28係附接至主要部分9的下邊緣19，其中邊緣19係附接至側支柱4。在圖4中，夾持單元21係顯示為處於閉合狀態。藉由在箭頭42的方向上樞轉第二部分29可以獲得夾持單元21的打開狀態。夾持單元21使得附接工具9能夠從其表面固定至不包含突伸元件38的風力渦輪機葉片3。
在圖5中顯示附接裝置47的側視圖，該附接裝置47包含附接至風力渦輪機葉片3的根側端部部分10之附接工具9的第一實施例。起重機吊鉤8係耦接至第二固定手段26，第二固定手段26係附接至吊桿23的第二邊緣25。可以看出，吊桿23包含兩個吊桿區段43，兩個吊桿區段43係彼此附接以形成吊桿23。配重元件27在與吊桿23相對的一側上附接至附接工具9的附接部分12。吊桿23從附接部分12朝向風力渦輪機葉片3的尖側端部突伸。配重元件27從附接部分12朝向葉片3的根側端部延伸。依據配重元件27的質量以及吊桿9的長度而定，可以改變包含附接工具9及風力渦輪機葉片3的附接裝置的重心。另外地，可以藉由在附接部分12與主要部分11之間耦接的致動器18，可以調整附接部分12與主要部分11之間的角度且因此可以調整吊桿23與葉片3之間的角度，以影響附接裝置47的重心之位置。
在圖6中示意性地顯示重心。點44代表葉片3的重心。相對應地，點45係表示附接工具9及其所有組件的重心。點46係表示包含附接工具9及風力渦輪機葉片3的附接裝置47的重心。在吊桿23的第二端25上將起重機吊鉤8附接至第二固定手段26，係允許一旦起重機4已經抬升葉片3，風力渦輪機葉片3就會圍繞根據點46的重心旋轉。依據附接裝置47的重心之位置而定，葉片3以特定的角度朝向輪轂2定向。在此實施例中，風力渦輪機葉片3分別以對應於4點鐘位置或8點鐘位置的角度來定向自身。對於4點鐘位置及8點鐘位置，風力渦輪機葉片3與輪轂2之間的角度相同，使得對於4點鐘位置及8點鐘位置的風力渦輪機葉片可以使用附接工具9的所示實施例來抬升，只有在必須調整風力渦輪機葉片3的抬升之前或期間，風力渦輪機葉片3的根側端部部分10朝向輪轂2定向。
在圖7中顯示附接工具9的第二實施例。第二實施例包含與先前討論的第一實施例相同的元件。第二實施例與第一實施例的不同之處在於吊桿23的位置，吊桿23係附接至附接部分12，使得吊桿突伸超過葉片3的根側端部。另外地，配重元件27係附接至吊桿23的第二端25。第二固定手段26係附接至附接部分12。與第一實施方式相比，吊桿23更長。例如，此可以藉由使用包含超過兩個吊桿區段43的吊桿23或藉由包含至少一個可伸長的伸縮部分的吊桿23來實現。可以使用致動器18來調整附接部分12與主要部分11之間的角度，且因此調整吊桿23與葉片3之間的角度。
較佳地，附接工具9的第二實施例可以藉由改變吊桿23、配重元件27及第二固定手段26的位置而從第一實施例中獲得。此可以例如藉由吊桿23、配重27及第二固定手段26的可拆卸附接來獲得，使得附接工具9可以構造成對應於第一實施例的第一構造或對應於第二實施例的第二構造。在圖7中分別顯示第二實施例或第二構造，用於將風力渦輪機葉片3抬升在12點鐘位置5。
在圖8中顯示附接至根據第二構造的附接工具9的風力渦輪機葉片3之定向。藉由起重機4來抬升包含風力渦輪機葉片3及附接工具9的附接裝置47，其中風力渦輪機葉片3利用其根側端部部分10定向到向下位置。對應於圖6，葉片3的重心係由點44表示，附接工具9的重心係由點45表示，且包含葉片3及附接工具9的附接裝置47的重心係由點46表示。由於作用在吊桿23上作為槓桿的配重元件27之質量，獲得葉片3的自定向，使得整個裝置根據圖8轉動。
可以看出，由於幾乎整個葉片3都在第二固定手段26的上方，起重機4必須只能將附接裝置47抬升到與輪轂2大致相同的高度。由於可以使用較小的起重機來組裝風力渦輪機1，此有助於風力渦輪機葉片1的組裝。
儘管配重元件27比葉片3小得許多，但應注意的是，配重元件27的質量可以超過風力渦輪機葉片3的質量。此可以例如使用實心配重元件27或可填充像水一樣液體的配重元件27來獲得，使得配重元件27的質量可以超過風力渦輪機葉片3的質量，該風力渦輪機葉片3可以由輕重量的組件製成。
用於抬升風力渦輪機葉片3的方法之實施例可以包含以下步驟：以第一構造或第二構造之方式將附接工具9附接至風力渦輪機葉片3，如先前分別於圖5及6或圖7及8中所述之。在第一構造中，其中吊桿23從主要部分9突伸超過葉片3的根側端部，且其中配重元件27係附接至吊桿23的第二端25，風力渦輪機葉片3可以被抬升至12點鐘位置。輪轂2可以在抬升葉片之前固定不動，使得一旦已經將葉片3安裝到12點鐘位置5，可以防止輪轂2轉動。
利用附接工具9的第二構造，葉片可以被分別抬升至4點鐘位置或8點鐘位置，其中吊桿23從主要部分9朝向葉片3的尖端側部突伸，且配重元件27係附接至附接部分12。
在抬升期間致動器18可以被致動，其中附接部分12與主要部分11之間的角度係依據已抬升葉片3的風引起的運動及/或風引起的偏轉來調整。因此，附接工具9可以包含一個以上的感測器，用於偵測已抬升葉片的風引起的運動及/或風引起的偏轉。感測器及致動器可以連接至附接工具9的控制單元及/或外部控制單元，用於在抬升過程之期間控制致動器18。
對應於先前敘述的抬升過程，附接工具9也可以用於移除風力渦輪機葉片，該附接工具9已經使用起重機4附接至風力渦輪機葉片1。在此情況下，附接工具9可以朝向風力渦輪機葉片3被抬升在風力渦輪機1的頂部上，其中附接工具9的構造係對應於將被移除的葉片3的位置。此外，每個夾持單元21可以包含連接至控制單元的感測器，使得可以在抬升期間監控夾持單元21的狀態。
儘管已經參考較佳實施例詳細地敘述本發明，但本發明不限於所揭示的例子，熟習此技藝之人士能夠從所揭示的例子中得出其他變型而不脫離本發明之範圍。
1:風力渦輪機 2:輪轂 3:風力渦輪機葉片 4:起重機 5:12點鐘位置 6:4點鐘位置 7:8點鐘位置 8:起重機吊鉤 9:附接工具 10:根側端部部分 11:主要部分 12:附接部分 13:鉸鏈 14:側支柱 15:下部部分 16:上部部分 17:槓桿支柱 18:致動器 19:邊緣 20:固定手段 21:夾持單元 22:支撐支柱 23:吊桿 24:第一端 25:第二端 26:第二固定手段 27:配重元件 28:第一部分 29:第二部分 30:致動器 31:狹縫 32:邊緣 33:側向突部 34:突部 35:邊緣 36:齒形輪廓 38:突伸元件 39:開口 40:固定螺栓 41:鉸鏈 42:箭頭 43:吊桿區段 44:點 45:點 46:點 47:附接裝置
從以下討論的實施例以及附圖，本發明的附加優點及細節將變得顯而易見。這些附圖係為示意的，且顯示： 圖1係為風力渦輪機組裝情況； 圖2係為根據本發明之附接工具的第一實施例； 圖3係為根據本發明之附接工具的夾持單元的第一實施例的詳細視圖； 圖4係為根據本發明之附接工具的夾持單元的第二實施例的詳細視圖； 圖5係為包含風力渦輪機葉片及根據本發明之附接工具的第一實施例的根據本發明之附接裝置的側視圖； 圖6係為在抬升葉片之後，圖5的附接裝置的定向； 圖7係為包含風力渦輪機葉片及根據本發明之附接工具的第二實施例的附接裝置；及 圖8係為在抬升葉片之後，圖7的附接裝置的定向。
3:風力渦輪機葉片
9:附接工具
10:根側端部部分
11:主要部分
12:附接部分
13:鉸鏈
14:側支柱
15:下部部分
16:上部部分
17:槓桿支柱
18:致動器
19:邊緣
20:固定手段
21:夾持單元
22:支撐支柱
23:吊桿
24:第一端
25:第二端
26:第二固定手段
27:配重元件

Claims (18)

  1. 一種用於將一起重機吊鉤(8)連接至一風力渦輪機葉片(3)的附接工具，包含一主要部分(11)，其中該主要部分(11)包含一下部部分(15)，該下部部分(15)具有第一固定手段(20)，該第一固定手段(20)可固定至該葉片(3)的一根側端部部分(10)，使得該主要部分(11)突伸至該葉片(3)的側邊，其中一附接部分(12)係附接至該主要部分(11)的一上部部分(16)，其中一吊桿(23)的第一端(24)係附接至該附接部分(12)，使得該吊桿(23)以小於180°的角度從該主要部分突伸，其中至少一個第二固定手段(26)係附接至該附接部分(12)及/或該吊桿(23)中與該附接部分(12)相對的第二端(25)，其中一配重元件(27)係附接至該附接部分(12)或附接至該吊桿(23)的第二端(25)。
  2. 如請求項1之附接工具，其中該吊桿(23)包含彼此可拆卸地附接的複數個吊桿區段(43)，及/或該吊桿(23)包含至少一個可伸長的伸縮部分。
  3. 如請求項1或2之附接工具，其中該附接部分(12)可樞轉地鉸接至該主要部分(11)。
  4. 如請求項3之附接工具，其中該附接工具包含至少一個致動器(18)，尤其是一液壓致動器或一氣動致動器或一電致動器，其中該附接部分(12)與該主要部分之間的角度(11)可以藉由該致動器(18)的致動來調整。
  5. 如請求項1至4中任一項之附接工具，其中該主要部分(11)包含在該主要部分(11)的下部部分(15)與該主要部分(11)的上部部分(16)之間延伸的兩個側支柱(14)，其中藉由至少一個支撐支柱(22)將該等側支柱(14)彼此支撐。
  6. 如請求項4及5中任一項之附接工具，其中該附接工具包含兩個致動器(18)，其中每個致動器(18)係附接至從該附接部分(12)突伸的一槓桿支柱(17)。
  7. 如請求項1至6中任一項之附接工具，其中該主要部分(11)的下部部分(15)包含一邊緣(19)，該邊緣(19)適於包圍一風力渦輪機葉片(3)的一根側端部部分(10)的一圓周的一區段，尤其是在90°與180°之間的一區段。
  8. 如請求項1至7中任一項之附接工具，其中該第一固定手段(20)包含至少一個夾持單元(21)，其中該夾持單元(21)包含固定至該主要部分(11)的一彎曲的第一部分(28)、及在該夾持單元(21)的一打開位置及一閉合位置之間可以相對於該第一部分(28)移動的一彎曲的第二部分(29)。
  9. 如請求項8之附接工具，其中該第二部分(29)可樞轉地鉸接至該第一部分(28)，其中該第一部分(28)及該第二部分(29)適於在該夾持單元(21)的一閉合狀態下包圍該葉片(3)的根側端部部分(10)的整個圓周。
  10. 如請求項8之附接工具，其中該第一部分(28)適於包圍該葉片(3)的根側端部部分(10)的圓周的一區段，其中該第二部分(29)係配置在該第一部分(28)上，且至少部分地包圍該第一部分(28)，其中該第二部分(29)包含與該第一部分(28)的一邊緣(35)重疊的一突部(34)。
  11. 如請求項10之附接工具，其中該第一部分(28)的邊緣(35)及該第二部分的突部(34)各自包含一齒形輪廓(36)，其中該齒形輪廓(36)在該夾持單元(21)的一閉合狀態下包圍複數個開口。
  12. 如請求項8至11中任一項之附接工具，其中該夾持單元(21)包含至少一個致動器(30)，尤其是一液壓致動器或一氣動致動器或一電致動器，以使該第二部分(28)在該夾持單元(21)的一打開位置及一閉合位置之間移動，及/或該夾持單元(21)包含用於將該夾持單元(21)鎖定在一閉合位置的一鎖定手段。
  13. 如請求項1至12中任一項之附接工具，其中該夾持單元(21)包含用於偵測該夾持單元(21)的目前位置的至少一個感測器。
  14. 如請求項1至13中任一項之附接工具，其中該吊桿(23)可拆卸地附接至該附接部分(12)及/或該配重元件(27)可拆卸地附接至該附接部分(12)或附接至該吊桿(23)。
  15. 如請求項1至14中任一項之附接工具，其中該配重元件(27)係為一實心體，或者該配重元件(27)係為一可填充液體的容器或包含一可填充液體的容器。
  16. 一種附接裝置，包含一風力渦輪機葉片(3)及如請求項1至15中任一項之附接工具(9)，該附接工具(9)係附接至或可附接至該風力渦輪機葉片(3)。
  17. 一種用於抬升一風力渦輪機葉片(3)的方法，其中使用如請求項1至16中任一項之附接工具(9)，其中該附接工具(9)係耦接至該葉片(3)，且一起重機(4)的一起重機吊鉤(8)係耦接至該附接工具(9)，其中該葉片(3)係由該起重機(4)抬升， 其中該吊桿(23)從該主要部分(11)突伸超過該根側端部，且該配重元件(27)係附接至該吊桿的第二端(25)，或 其中該吊桿(23)從該主要部分(11)朝向該葉片(3)的一尖側端部突伸，且該配重元件(27)係附接至該附接部分(12)。
  18. 如請求項17之方法，其中使用一附接工具(9)，該附接工具(9)包含至少一個致動器(18)，以調整該附接部分(12)與該主要部分(11)之間的角度，其中該角度係依據該已抬升葉片(3)的風引起的運動及/或風引起的偏轉來調整。
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