专利名称：现场架设风力发电设备的方法
技术领域：
本发明涉及一种将转子叶片现场安装到一个风力发电设备的转子轮毂上的方法。
背景技术：
这种方法业已公知，并且避免在将转子在地面上配装到转子轮毂上产生的并且在将转子安装到风力发电设备上时与后续工序相关的问题。例如，这样一种装配过程在2000年1月出版的Windkraft杂志第13页(Windkraft-Journal，edition 1/2000，page 13)上有所描述。
从所述内容可见，首先将带有转子轮毂的吊舱安装到铁塔的顶端。然后通过一个起重机将转子叶片吊起，现场装配到该转子轮毂上。
但是上述公知的方法具有如下缺陷，即，当安装第一个转子叶片之后，由于叶片的单侧载荷而业已存在相当大的不平衡，并且，当转子轮毂进一步转动到下一个叶片的安装位置时，上述不平衡会在整个机械轮系上产生相当大的需要克服的扭矩，并使其部件承受一个很大的应力。
当转配完第二个叶片之后，例如在装配三叶片转子的情况下，那个载荷会进一步增加。在那种情况下产生的力矩会带来损害或降低部件的使用寿命，特别是机械驱动轮系的使用寿命。
发明内容
因此，本发明的目的是为了避免现场安装转子叶片的时候的高扭矩。
根据本发明，上述目的可由权利要求1的特征所提出的方法来实现。其优点进一步的改进描述在其从属权利要求中。另外，上述目的可通过使用具有权利要求4所提出的特征的配重来实现。并且，上述目的可以根据权利要求5所设计的一种配重来实现。该目的进一步还可以通过具有权利要求12的特征的一种风力发电设备来实现。
根据本发明的方法和根据本发明所提出的特征提出，在转子轮毂区域上的不平衡甚至在架设风力发电设备开始的时候就可以降低或者避免了。由此，在将转子叶片安装到转子轮毂上的时候，特别是在还没有完全配装有转子叶片的转子轮毂转动的时候，仅仅考虑在转子轮毂最大尺寸上所产生的力矩。那样一来就可以确实避免装置的部件—例如轴承以及发电机(其通常在安装过程中用于转动转子轮毂)—受到损害。
为了在安装转子叶片的过程中避免转子轮毂不必要的转动，特别是在除去配重之后以及在装配转子叶片之前，转子轮毂通过一个刚性的锁止装置固定到位。该刚性锁止装置还承受着替换过程中产生的扭矩。在这个方面，所使用的配重特别适于固定到风力发电设备的转子轮毂上，并且其最大质量相应于单个转子叶片的质量。
为了产生一个相应于一个转子叶片所产生的扭矩的扭矩，如果在该配重的质量为该转子叶片的质量，必需有一个长度相应于转子叶片重心到转子轮毂距离的杠杆臂。
在特别优选的特征，根据本发明的配重包括一个质量体和一个杠杆臂，该质量体可沿该杠杆臂移动。通过这种方法，就可以通过改变该杠杆臂的有效长度，也就是改变该转子轮毂和该质量体之间的距离，来改变由配重作用在该转子轮毂上的扭矩。
在本发明的另一个实施例中，该质量体最好由一个或多个单独的物体组成。这些单独的物体每个都具有预定的质量并且可相互布置成一排。这种质量体的结构表明其质量可以通过简单的方式来改变。另外，该质量体的重心可通过单个物体相互布置成一排来改变，并且该杠杆臂的长度也可因此而改变。
在本发明的一个优选的改进中，该配重的质量大约等于一个转子叶片质量的一半。通过这种方式，其仍然足以补偿在转动转子轮毂过程中所产生的力矩，同时，这一方面缩小了结构，另一方面易于运输。
在本发明的一个特别优选的改进中，每个配重至少具有一个支撑眼环(eye)，其特别可以通过一个吊车来操作和保持。通过这种布置，该配重就可以在从转子轮毂上拆下之后被固定保持，并且在转子叶片被吊起到转子轮毂用于安装过程之前放到地上。
下面参照附图对本发明的一个实施例进行详细说明，其中图1是本发明的风力发电设备的上部正视图；图2是根据本发明的一种配重的简化图；图3a-3d显示是根据本发明的方法中所涉及的过程；图4显示的是根据本发明的一种配重的简化的内部视图；图5显示的是多个配重的一部分。
具体实施例方式
图1示出一个铁塔10的上部，其顶端布置有一个吊舱12，其中布置有容纳风力发电设备的所有机械活动部件的机械托架。在(机械托架的)吊舱12中央布置有一个转子轮毂14，其上可以通过法兰盘连接的方式将转子叶片16装配在该轮毂上。所示转子叶片16之一处于安装位置。
在保持法兰盘连接装置上布置有配重20，其在在转子轮毂14上施加三个转子叶片16安装到位时所出现的载荷状态。在这种情况下，所产生的扭矩为零。通过这种方式，转子轮毂14就可以转动到一个所需的位置。配重20之一然后就可以除去并用一个转子叶片16来代替。其结果是，载荷状态仍保持未发生改变，这样一来，进一步转动并用一个转子叶片16来替换剩下的配重20也不会存在任何问题了。
为了防止在替换过程中转子轮毂14不必要的转动，并且为了支撑替换过程中产生的扭矩，转子轮毂可以通过一个锁止装置(未示出)将其锁定在所需的位置。
图2示出根据本发明的一种配重20。此配重20基本上横截面为圆柱形。在该配重20的一侧布置有一个双头螺栓22，其可以在转子轮毂和该配重20之间形成连接关系。在根据本发明的配重20上还显示出了一个眼环24，一方面允许在运输的时候便于操作，另一方面在将其吊装到转子轮毂14上以及从转子轮毂14上拆下的时候便于操作。
因此，根据本发明的方法，转子轮毂14在地面上已经装配有3个配重20。然后转子轮毂14通过一个起重机(未示出)运送到安装现场，这样转子叶片16就可以在现场安装以替换配重20了。
图3a-3d以简化方式示出了根据本发明的方法中所涉及的过程。
图3a显示的是转子轮毂14具有3个配重20。在此状态，配重20之一处于横向位置(在3点钟位置)。
根据本发明的方法，转子轮毂14现在已经闭锁到位，因此就防止了轮毂的转动而偏离该位置。然后将横向位置的配重20从转子轮毂14上脱开并拆下，并在其位置将一个转子叶片16装配到该转子轮毂14上。
这显示在图3b中，其中横向位置的转子轮毂16替换了配重20。如果现在将锁止装置脱开，以准备进行安装下一个转子叶片16所涉及的操作，转子轮毂14上的载荷状态也不会发生改变。由此，转子轮毂14可以进一步转动，直到下一个配重20位于横向位置(在3点钟位置)为止。然后转子轮毂再一次被锁住，并重复替换配重20和转子叶片16的操作。进一步的替换过程的结果显示在图3c中。
现在载荷状态还是没有改变，因此可以再次重复这种操作。
图3示出在结束本发明的方法之后，所有的转子叶片16都安装到转子轮毂14上的转子。
根据本发明的这种方法表明，在转子轮毂14上，仅仅在设计的时候在转子轮毂和整个驱动轮系上曾经存在力矩。如果3个力矩相等，则获得的力矩总是等于零。
图4示出根据本发明的一种配重20的内部简化视图。在该方面，配重20为一椭圆形部分。在该配重20内布置有一个杠杆臂26，其上可滑动的布置有一个质量体23。该配重20可以设计成在配重20的左手侧布置有固定装置(这些并没有显示在图中)。
根据本发明，该质量体20可以沿着杠杆臂26移动，使得在此附图中由附图标记21表示的、从配重20的左手端测量所得的质量体23的重心的距离可以改变。那个由附图标记21表示的距离乃是一个有效杠杆臂，通过它质量体23作用在转子轮毂(未示出)上并产生一个力矩。
在质量体的质量没有改变的情况下，由配重20所产生的力矩由此可以变化。
应明白，本领域技术人员知晓将质量体23固定在所需位置上的装置，例如，通过止动器的形式或其它合适的保持件，并且这种装置在此附图中没有特意显示出来。但是根据本发明，配重20随着转子轮毂14一起转动，因此应当可靠的防止质量体23沿杠杆臂26的移动。
图5示出质量体一种变形形式。此图中示出了多个单独的配重28，其可以通过排列成一排来组合在一起而组成一个质量体。以这种方式将单个配重28彼此排列成一排，可以在预定的阶段变型出(adapt)质量体23所需的质量，并且因此可以提供另一种可行的方法来改变通过配重20施加的扭矩。
权利要求
1.一种现场组装风力发电设备的方法，包括一个在其上支撑着一个机械托架的铁塔，该机械托架具有一个用于转子的接收装置，其中该转子包括一个轮毂，该轮毂至少具有一个用于接收至少一个转子叶片的法兰盘，其特征在于如下步骤将一个配重(20)可拆卸地安装到该转子轮毂(14)的至少一个法兰盘上；将该转子轮毂(14)装配到该机械托架上；将该转子轮毂(14)定位在一个预定位置；以及通过除去该配重(20)并然后将一个转子叶片(16)安装到该转子轮毂(14)上，来将布置到该转子轮毂上的配重(20)用转子叶片替换。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，配重(20)分布在该转子轮毂(14)的所有为固定转子叶片而设置的法兰盘上。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，至少在安装转子叶片(16)的操作过程中，该转子轮毂(14)通过一个锁止装置固定到位。
4.使用配重(20)作为平衡配重，用于可拆卸地固定到风力发电设备的转子轮毂(14)上。
5.根据权利要求4所述的配重，其特征在于，该平衡配重包括一个质量体(23)和一个杠杆臂(26)。
6.根据权利要求5所述的配重，其特征在于，该质量体(23)和该杠杆臂(26)的尺寸使得该配重在该轮毂(14)上施加一个预定的力矩，该力矩特别是大约相应于一个转子叶片(16)施加到该轮毂上的力矩。
7.根据权利要求5或6所述的配重，其特征在于，该杠杆臂(26)的有效长度相应于该转子叶片(16)的重心到该轮毂(14)的距离和/或该质量体(23)的质量相应于该转子叶片(16)的质量。
8.根据权利要求5所述的配重，其特征在于，该质量体(23)和该杠杆臂(26)的尺寸使得该平衡配重在该轮毂(14)上施加一个预定的力矩，该力矩特别是大约相应于一个转子叶片(16)施加到该轮毂上的力矩的一半。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的配重，其特征在于，该质量体(23)由一个或多个单独的物体(28)组成。
10.根据权利要求9所述的配重，其特征在于，该杠杆臂(26)具有用于固定到该转子轮毂(14)的法兰盘上的适当的装置。
11.根据权利要求9所述的配重，其特征在于，在至少一个单独的物体(28)具有用于固定到该转子轮毂(14)的法兰盘上的适当的装置，并且设置了用于将该单独的物体(28)相互连接在一起的连接装置。
12.根据权利要求5至10中任一项所述的配重，其特征在于，该质量体(23)可沿着该杠杆臂(26)移动。
13.根据权利要求12所述的配重，其特征在于，在该质量体(23)和该杠杆臂(26)之间布置有一个驱动轴。
14.根据权利要求13所述的配重，其特征在于，作为驱动轴的该杠杆臂(26)被可转动地支撑并且可通过马达装置和/或手转动，以便沿该杠杆臂(26)移动质量体(23)。
15.根据权利要求5至14中任一项所述的配重，其特征在于，该配重至少具有一个用于运输该配重的眼环(24)。
16.根据权利要求5至15中任一项所述的配重，其特征在于，一个外壳(30)封装该质量体(23)和该杠杆臂(26)。
17.根据权利要求16所述的配重，其特征在于，在该外壳(30)上至少有一个用于确定该质量体(23)位置的作为观察口的孔。
18.根据权利要求17所述的配重，其特征在于，具有一排作为观察口的孔，它们在该配重的纵向间隔开。
19.根据权利要求17所述的配重，其特征在于，该观察口为在该配重的纵向延伸的狭槽的形式。
20.一种风力发电设备，包括一个铁塔，支撑在该铁塔上的一个机械托架，一个转子的轮毂(14)，其安装在该机械托架上，其中该轮毂(14)具有至少一个用于接收转子叶片(16)的法兰盘，在该法兰盘上可拆卸地安装配重(20)，该配重优选是根据权利要求5到19中任一项所述的可由转子叶片(16)替换的配重。
全文摘要
本发明涉及一种将转子叶片现场安装到一个风力发装置的转子轮毂上的方法。为了避免在安装转子叶片的操作过程中风力发电设备的机械轮系中的高扭矩，根据本发明的方法包括如下步骤在该转子轮毂的至少一个法兰盘上施加一个配重；在安装状态安装该转子叶片；转动该转子轮毂，使之到达一个预定位置；通过除去所述配重并随后将该转子叶片安装在该转子轮毂上，将施加在该转子轮毂的法兰盘上的配重用该转子叶片来替换。
文档编号F03D1/06GK1551949SQ02817346
公开日2004年12月1日 申请日期2002年6月26日 优先权日2001年7月20日
发明者阿洛伊斯·沃本, 阿洛伊斯 沃本 申请人:阿洛伊斯·沃本, 阿洛伊斯 沃本