专利名称：用于风力涡轮机的无毂盖式轮毂通道和升降系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通道和升降系统，其适于获得进入风力涡轮机的转子轮毂。简而言之，根据本发明的一个方面，该通道和升降系统包括具有机舱的风力涡轮机塔架，该机舱包括安装在机舱前端处的转子轮毂。转子轮毂支承围绕转子轮毂周向分布的多个转子叶片，并且包括前舱门。各转子叶片均包括采用桨距轴承的变桨机构。 梯状结构定位在主要位于相邻的转子叶片之间的轮毂表面上。梯子包括多个梯级，其沿结构的长度轴向地分布，且包括位于梯子的两个相对的侧部件上的安装元件。各独立的相对的侧部件上的安装元件在轮毂与相邻转子叶片的桨距轴承之间的接合处附接到
4轮毂上。 根据本发明的第二方面，一种方法用于接近风力涡轮机旋转轮毂的内部。该方法
包括定位风力涡轮机的转子，以将轮毂梯子的外部攀爬面定位在相对于地面旋转的轮毂的
最高位置上，以及使操作人员从机舱附近的区域向前爬过轮毂梯子的外部攀爬面。 根据本发明的另一实施例，提供了一种用于升降风力涡轮机转子轮毂的方法。该
方法可包括提供与梯状结构形成一体的吊耳，其适于安装在相邻转子叶片之间的轮毂上；
且然后在转子桨距轴承处将梯状结构螺栓连接到轮毂上。吊索附接到与梯状结构一体形成
的吊耳上。然后，使用吊索来进行轮毂的升降，以将轮毂升高到位于机舱处的安装位置上。
当参照附图阅读如下详细描述时，本发明的这些及其它特征、方面和优点将变得更容易理解，所有附图中的相同标号表示相同的零件，在附图中
图1示出了示例性风力涡轮机塔架； 图2示出了收容在机舱中的各种构件的示例性内部布置； 图3示出了已移除叶片的转子轮毂的转子叶片轴承法兰的透视图； 图4更为详细地示出了风力涡轮机轮毂的毂盖组件； 图5示出了没有毂盖组件的典型轮毂布置的等距视图； 图6A示出了适于获得进入风力涡轮机的转子轮毂的本发明的通道和升降系统的一个实施例； 图6B示出了梯子的安装臂与桨距轴承和轮毂上的转子叶片法兰的接合处相附接的截面图； 图7示出了适于获得进入风力涡轮机的转子轮毂的本发明的通道和升降系统的第二实施例； 图8示出了适于获得进入风力涡轮机的转子轮毂的本发明的通道和升降系统的第三实施例； 图9A示出了维护人员爬过轮毂梯子的实施例以接近前部安全笼区段而进入轮毂的顶视图；以及 图9B示出了维护人员爬过轮毂梯子的实施例以接近前部安全笼区段而进入轮毂
的侧视图零件清单
100风力涡轮机102机舱104塔架105毂盖组件106转子107通道舱门108转子叶片110旋转轮毂111安装螺栓
112控制面板114叶片桨距驱动器115轮毂表面116主转子轴117主构架118齿轮箱119主轴承120发电机122联接件132法兰130驱动元件134外法兰135通道端口136梯子138梯子组合件140桨距轴承151鼻区段152后延伸部135通道端口区段152后延伸部153多个支柱160吊耳210梯状结构211安装螺栓215梯级220相对的侧部件230安装元件255主区段260轮毂与桨距轴承之间的接合处265梯子的通道部分270安全笼区段275延伸的通道空间276梯子主区段上的梯级277安全笼区段后方的弯曲梯级280螺栓连接布置285完整的围栏(enclosure)290壳体295通道路径300吊环(lifting lug)
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310维护人员
320背包
具体实施例方式
本发明的如下实施例具有许多优点，包括提供了一种简单的方式获得进入轮毂来进行安装和维修工作。该实施例包括梯状构架或结构(也称为梯子)，其可通过使用转子叶片的轮毂法兰元件安装到轮毂上。在一个实施例中，各独立的梯子可使用与现在用于将桨距轴承的固定外座圈附接到轮毂法兰上的相同的螺栓，在各侧附接到相邻的轮毂法兰上。独立的梯子与位于前部的保护笼区段形成一体。连同定位在其它成对的相邻轮毂法兰之间的其它独立梯子的保护笼区段一起，在轮毂的前部为修护工作人员提供了全封闭式保护笼。维护工作人员在其行至前部处的轮毂舱门时，具有令人满意的结构元件来抓握。此外，轮毂的吊耳也可与梯子的构架形成一体。 通过在梯子外侧从机舱爬过轮毂，实现进入轮毂中。在前端，全封闭式保护笼构造成有足够的空间来让维护人员从梯子顶上的位置转移至保护笼内的位置，且然后进入位于轮毂前部处的进入舱门。整个结构可构造为焊接组件或螺栓连接组件。作为备选，该结构还可由焊接和/或螺栓连接组件结合构成。在工厂可进行将梯子预先组装到轮毂上。
本发明将消除对整个毂盖结构和毂盖安装组件以及大型吊耳的需要。同时，除去毂盖结构/安装组件和大型吊耳希望会节省大量材料成本和人力成本，同时提高进入轮毂的容易程度和安全性。此外，梯子结构的安装利用了轮毂上的现有器件，这就消除了对先前用于早先梯子布置的专用安装器件的需要。 图6A示出了适于获得进入风力涡轮机转子轮毂的本发明的通道和升降系统的一个实施例。该系统可包括具有机舱102的风力涡轮机塔架104，机舱102包括安装在机舱前端处的转子轮毂110。转子轮毂IIO支承围绕转子轮毂周向分布的多个转子叶片108，且包括位于前端处的进入舱门107。各转子叶片108均包括使用桨距轴承的变桨机构114(图2)。 梯状结构(也称为梯子)210可定位在主要位于相邻转子叶片108之间的轮毂110表面上，包括沿梯子相对的侧部件220的长度轴向分布的多个梯级215。梯级215可向外延伸超过相对的侧部件220，且向下延伸以包括安装元件230。独立的侧部件220上的安装元件230可在轮毂110与相邻转子叶片的桨距轴承140之间的接合处260安装到轮毂110上。作为备选，且对于沿梯子210轴向长度的安装元件的有利安置而言，安装臂230可形成在独立的侧部件220上，且延伸至接合处260，而并非为梯级的延伸部。
图6B示出了梯子的安装臂与桨距轴承和轮毂上的转子叶片法兰的接合处260相附接的截面图。独立的梯子210的各独立的相对侧部件220上的安装元件230可直接安装到相邻转子叶片的桨距轴承140的外固定座圈的法兰134上。多个安装螺栓111可将桨距轴承140的外固定座圈的法兰134安装到轮毂110的轮毂法兰136上。相同的安装螺栓111可经由法兰134将梯子210的各独立的相对侧部件220上的安装元件230附接到轮毂法兰136上。在用于安装的备选布置中，轮毂法兰136可径向向外延伸超过桨距轴承140，且提供适于将梯子210的安装元件230直接附接到轮毂法兰136上的螺栓孔布置。
臂的数目和特定的螺栓连接布置可适于适应不同尺寸的轮毂以及轮毂上的螺栓连接模式。 梯子可由管状坯料，焊接、螺栓连接的构架，或焊接和螺栓连接构造的组合构成。如本领域中所知，管状坯料可提供成有利于维护工作人员抓握的多种截面。如本领域中所知，安全横杆可附接到用于挂钩的梯子210的侧部件230上，维护工作人员可将安全带附接到挂钩上。 梯子210可在轮毂表面115上方延伸，从机舱102附近的区域延伸至轮毂110上的进入舱门107前方的区域，包括在轮毂前方延伸的部分，从而形成安全笼区段270。相对的侧部件220之间的宽度、沿梯子长度的梯级215的数目、附接到轮毂110上的安装元件230的数目，以及类似的细节可适于特定风力涡轮机的轮毂的尺寸和布置。
梯子210包括在轮毂110的顶面区域115上方延伸的主区段255，其大致位于转子叶片108之间。梯子210的通道部分265可包括在梯子主区段上的梯级276与安全笼区段270后端处的梯级277之间的延伸的通道空间275，适于容许携带工具或器械(例如，背包里的)的维护人员穿过其间。例如，通过弯曲梯级277的前部，可增大延伸的通道空间275。安全笼区段270可延伸至进入舱门107前方的区域。 梯子210的相对侧部件220可沿梯子的轴向长度对称地延伸。梯级的宽度通常可在从主区段255到安全笼区段270的过渡部分扩大，以提供用于维护人员在进入舱门107前方空间中的的更为完全的围栏。在安全笼区段270的最前方部分处，梯级210的宽度可縮短，其中，独立梯子210的侧部件220连结在一起。此外，其它附加的横向部件可提供在安全笼区段270中，以增强该围栏。 在转子具有三个叶片的本情形中，提供了三个独立的梯子210，以形成完整的前部围栏。 一个独立的梯子210提供在轮毂表面115的上方，位于各相邻的成对转子叶片108之间。三个梯子210的任何部件集合在一起可提供稳健的"保持位置(holding place)"，或对维护人员的安全带进行锚固。在前端处与安全笼区段270相联接的梯子的通道区段265提供了好于前述外部通道布置(没有毂盖组件)的进入轮毂的增强的安全性和容易程度，在前述外部通道布置中，工作人员需要在没有连续的抓握保持件的情况下从梯子跨过很宽的间隙转移到前笼。 图7示出了适于获得进入风力涡轮机的转子轮毂的本发明的通道和升降系统的第二实施例。独立的梯子210的安全笼区段270的前部可在前端与第二梯子211和第三梯子212的前端固定地接合，以形成围绕进入舱门的完全的围栏285。用于在梯子前端处固定地接合的这种布置可包括但不限于螺栓连接布置280。 图8示出了适于获得进入风力涡轮机的转子轮毂的本发明的通道和升降系统的第三实施例。壳体290可固定地附接到围绕轮毂IIO进入舱门107的三个梯子210,211，212的组合式安全笼区段270上。壳体290可固定地附接到围绕如图8A中所示进入舱门的三个安全笼区段的外表面上。壳体290可包括轻质的材料如玻璃纤维，从而在进入舱门敞开时为工作人员以及轮毂内提供对风雨的增强防护。将壳体290附接到安全笼区段270可根据公知的附接方法进行。 再次参看图6，一组吊耳(环)300可提供成与梯子210形成一体。这些吊耳300可用于升降具有或不具有叶片108的整个轮毂110。 一对吊耳可提供在各独立的梯子210的各相对的侧部件220上。吊耳可为管状环形式，该管状环远离轮毂表面向外延伸，且附接
8到梯子的相对的侧部件上。尽管只需要提供一组吊耳来用于升降轮毂，但实施例可包括位于各相邻转子叶片组之间的吊耳以利用共用零件等。另外，这可具有的附加优点在于较为容易的适用性，因为三个120度部段(三个转子叶片的应用场合中)中的各个部段均存在用于升降的机会。尽管吊环示为管状环，但应当理解的是，吊环可采用多种构造如具有孔眼的板件而形成在梯子210的构架上。 吊耳可由用于梯子的相同材料形成，或由不同材料形成。在一个布置中，吊耳可形成与梯子的各侧部件分离的一个或多个环。该环优选为可相对于转子叶片之间的轮毂外表面的前后方向居中，并且提供两点升降接触用于从前至后的升降稳定性。
根据本发明的另一方面，提供了一种方法用于接近风力涡轮机旋转轮毂的内部。图9A和图9B分别示出了维护人员爬过轮毂梯子的实施例以接近前部安全笼区段而进入轮毂中的顶视图和侧视图。为了提高清晰度，示出了用于形成前部安全笼270的围栏的三个梯子中的仅一个梯子210。步骤包括定位风力涡轮机的转子，以将轮毂梯子210定位在相对于地面旋转的轮毂的最高位置处。维护人员310从机舱附近的区域向前爬过轮毂梯子210的外侧。维护人员310在到达梯子中的通道开口 290时，在梯子的通道部分的相邻梯级215之间进入安全笼区段270。有利的是，梯级277可向前弯曲，以提供更大的通道空间。举例来说，由于维护人员310可能需要携带背包320中的工具和器械，故可能需要较大的通道空间。维护人员310打开进入舱门107，且然后进入轮毂中。该方法还可包括通过壳体防护来保护位于进入舱门前端处的操作人员。 还提供了一种方法用于升降风力涡轮机的转子轮毂。该方法可包括提供与梯状结构210形成一体的吊耳，该梯状结构适于安装在轮毂上位于相邻的转子叶片108之间；且然后在转子桨距轴承处将梯状结构附接到轮毂上。吊索附接到与梯状结构一体形成的吊耳上。然后，使用吊索来进行轮毂的升降，以将轮毂升高到机舱处的安装位置上。将梯状结构螺栓连接到轮毂上的步骤可包括在工厂中将梯状结构预先组装到轮毂上。轮毂的升降可在已附接叶片或未附接叶片的情况下执行。 尽管本文描述了多种实施例，但根据说明书将会认识到，在此可作出各种元件组合、变型或改进，且这些都落在本发明的范围内。
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权利要求
一种通道和升降系统，其适于获得进入风力涡轮机(100)的转子轮毂(110)，所述通道和升降系统包括具有机舱(102)的风力涡轮机塔架(104)，所述机舱(102)包括安装在前端处的转子轮毂(110)，其中，所述转子轮毂(110)支承围绕所述转子轮毂(110)周向分布的多个转子叶片(108)，并且包括进入舱门(107)以及用于各转子叶片的变桨机构(114)，所述变桨机构(114)包括桨距轴承(140)；以及多个梯状结构(210)，各结构(210)均定位在所述转子轮毂(110)的表面(115)上位于相邻的转子叶片(108)之间居中，以及各结构(110)均包括沿一定长度轴向地分布的多个梯级(215)、相对的侧部件(220)，以及位于所述相对的侧部件(220)二者上的安装元件(230)，其中，所述安装元件(230)在位于所述转子轮毂(110)与用于所述相邻的转子叶片(108)的桨距轴承(140)之间的接合处(260)将所述结构附接到所述转子轮毂(110)上。
2 根据权利要求1所述的通道和升降系统，其特征在于，所述系统还包括所述桨距轴 承(140)的外法兰(134)，其中，所述梯状结构(210)的各个独立的相对部件(220)上的所 述安装元件(230)附接在用于所述相邻的转子叶片(108)的所述桨距轴承(140)的法兰 (134)处。
3. 根据权利要求2所述的通道和升降系统，其特征在于，所述安装元件(230)包括臂， 所述臂从所述梯状结构(210)延伸至所述桨距轴承(140)的外法兰(134)上的安装螺栓 (111)。
4. 根据权利要求2所述的通道和升降系统，其特征在于，所述梯状结构(210)包括 焊接的构架。
5. 根据权利要求2所述的通道和升降系统，其特征在于，所述梯状结构(210)包括 螺栓连接的构架。
6. 根据权利要求2所述的通道和升降系统，其特征在于，所述梯状结构(210)在所述轮 毂(110)的表面(115)上从所述机舱(102)附近的区域延伸至所述进入舱门(107)前方的 区域，包括所述轮毂(110)前方的安全笼区段(270)以及通向所述安全笼区段(270)的通 道(275)。
7. 根据权利要求6所述的通道和升降系统，其特征在于，通向所述安全笼区段(270)的 所述通道包括在一对相邻的梯级(276)， (277)之间的延伸空间(265)，所述延伸空间(265) 适于容许维护人员(310)进入所述安全笼区段(270)。
8. 根据权利要求7所述的通道和升降系统，其特征在于，相邻转子叶片(108)之间的 所述轮毂表面区域(215)上的所述多个梯状结构(210)中的各个梯状结构的所述安全笼 区段(270)的前部在前端固定地彼此接合，以形成围绕所述进入舱门(107)的完全的围栏 (285)。
9. 根据权利要求8所述的通道和升降系统，其特征在于，所述系统还包括固定地附接 到围绕所述进入舱门(107)的完全围栏(285)上的壳体(290)。
10. 根据权利要求4所述的通道和升降系统，其特征在于，所述系统还包括固定地附 接到所述梯状结构(210)的各个所述侧部件(220)上的多个吊耳(300)。
全文摘要
本发明涉及用于风力涡轮机的无毂盖式轮毂通道和升降系统。具体而言，提供了一种简单且安全的方式来获得进入风力涡轮机(100)的旋转轮毂(110)，以在轮毂内进行维修工作。使用用于转子叶片(108)的桨距轴承(140)外法兰(134)的安装螺栓(111)将梯状结构(210)安装在转子轮毂(110)上。梯状结构(210)具有与其前部形成一体的保护笼(270)，该保护笼(270)形成为篮形。在从机舱(102)横穿至转子轮毂(110)的进入舱门(107)的整个路径上为工作人员提供了梯级(215)。所制成的吊耳(300)还形成为具有结合成梯状结构(210)的区段。
文档编号F03D1/06GK101737251SQ200910246570
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月20日 优先权日2008年11月21日
发明者B·S·巴奇帕利, D·J·万贝克, S·G·里德尔 申请人:通用电气公司