提升风轮机叶片的提升工具、提升装置、风轮机安装环境及将风轮机叶片与轮毂组装的方法

摘要

本发明涉及提升风轮机叶片的提升工具、提升装置、风轮机安装环境及将风轮机叶片与轮毂组装的方法。本发明涉及提升工具，其用于借助于起重机来提升风力涡轮机叶片，以随后与风力涡轮机组装，该提升工具具有用于附接到该起重机的至少一个附接装置及用于保持该风力涡轮机叶片的至少一个保持装置，其中该至少一个保持装置连接到该提升工具的控制器，且该保持装置包括用于支撑该风力涡轮机叶片的至少一个可移动支撑元件及至少一个致动器，该至少一个致动器连接到该至少一个可移动支撑元件且受该控制器控制，使得该可移动支撑元件可借助于该致动器移动。本发明还涉及提升装置、风力涡轮机安装环境及用于将风力涡轮机叶片与风力涡轮机的轮毂组装的方法。

说明书

技术领域

本发明涉及用于提升风力涡轮机叶片的提升工具、提升装置、风力涡轮机安装环境以及用于将风力涡轮机叶片与风力涡轮机的轮毂组装的方法。

背景技术

当将浮动的风力涡轮机基座用于待安装或维修的风力涡轮机或者使用起重船来提升待与风力涡轮机组装的风力涡轮机叶片时，在风力涡轮机的海上安装或维修中会出现特别的挑战。这种组装在最初安装风力涡轮机时或者在更换或维修风力涡轮机叶片时进行。由于风力涡轮机基座和/或起重船的浮动，风力涡轮机和/或起重机经受运动，这使得难以将风力涡轮机叶片定位在风力涡轮机的轮毂的位置处，以便与其组装。因此，需要对风力涡轮机叶片的显著结构增强，以确保风力涡轮机叶片不会由于浮动引起的运动而在意外碰撞或在高负载下与轮毂接触时受到损伤。

发明内容

本发明的一个目的在于消除或至少减少与风力涡轮机叶片与风力涡轮机的组装相关的现有技术中的缺点，特别是提供一种用于提升风力涡轮机叶片的提升工具，该提升工具使得能够实现风力涡轮机叶片与风力涡轮机的安全且快速的组装。

该目的通过权利要求的主题来解决。特别地，该目的通过根据权利要求1的提升工具、根据权利要求11的提升装置、根据权利要求12的风力涡轮机安装环境以及根据权利要求13的用于将风力涡轮机叶片与风力涡轮机的轮毂组装的方法来解决。本发明的其他细节由其他权利要求以及说明书和附图展现。由此，结合本发明的提升工具描述的特征和细节结合本发明的提升装置、本发明的风力涡轮机安装环境和/或本发明的方法也适用，使得关于本发明的各个方面的公开内容，其相互参照或者能够相互参照。

根据本发明的第一方面，本发明借助于一种提升工具来解决该目的，该提升工具用于借助于起重机来提升风力涡轮机叶片，以便随后与风力涡轮机组装，该提升工具具有用于附接到该起重机的至少一个附接装置以及用于保持该风力涡轮机叶片的至少一个保持装置，其中，该至少一个保持装置被连接到该提升工具的控制器，并且该保持装置包括用于支撑该风力涡轮机叶片的至少一个可移动支撑元件以及至少一个致动器，该至少一个致动器连接到该至少一个可移动支撑元件并且受该控制器控制，使得该可移动支撑元件可借助于该致动器移动。特别地，该风力涡轮机叶片与该风力涡轮机的轮毂组装。

借助于本发明的提升工具，当移动该至少一个支撑元件时，该风力涡轮机叶片从一个保持位置移动或定位到另一个保持位置。该移动可由该控制器控制，使得该提升工具或该风力涡轮机的轮毂的不可预测的运动得到补偿，该不可预测的运动可由起重机的起重船的浮动或风力涡轮机的浮动风力涡轮机基座的浮动引起。由此，可防止风力涡轮机的轮毂和风力涡轮机叶片在高负载下彼此碰撞或接触。借助于使用本发明的提升工具，风力涡轮机叶片能够以高精度被提升并定位在风力涡轮机的轮毂处的组装位置处，并且没有有害碰撞或高负载转移的风险。由此，可增加组装过程的安全性，并且可减少组装时间。此外，还可减少或省略先前设置的用以减少组装期间的损伤风险的结构加强件。

该提升工具被构造成用于通过起重机来提升。当起重机提升该提升工具时，风力涡轮机叶片被保持在该提升工具中。在该提升工具并且由此该风力涡轮机叶片已借助于起重机定位在风力涡轮机的轮毂处的组装位置处之后，该风力涡轮机叶片可被固定到该轮毂，并且该风力涡轮机叶片被从该提升工具释放。

例如，该至少一个致动器可以是电控或液压控制的。例如，该致动器可以是活塞或马达。当存在多于一个致动器时，可使用不同类型的致动器。该致动器也可被称为主动运动补偿装置，这是因为其通过移动或定位保持在该提升工具内的风力涡轮机叶片，来补偿浮动引起的该提升工具或风力涡轮机的运动。

用于附接到起重机的附接装置例如可以是孔眼。例如，该附接装置可被构造成用于附接到起重机的起重机吊钩或起重机绳索。

该控制器被构造成借助于该至少一个致动器来控制该至少一个保持装置的该至少一个可移动支撑元件的移动。特别地，该至少一个保持装置可包括多个可移动支撑元件。该多个可移动支撑元件中的每一个都可以是可借助于单独的致动器来移动的。该可移动支撑元件的移动可以是平移和/或旋转移动。

优选地，该至少一个可移动支撑元件中的至少一个包括凹形的支撑表面。该可移动支撑元件的凹形的支撑表面可特别地在形状上对应于风力涡轮机叶片的至少一部分。例如，该凹形的支撑表面可以是防滑的。由此，可实现风力涡轮机叶片在该提升工具中的安全且低张力的保持。

此外，优选地，该至少一个可移动支撑元件中的至少一个借助于可延伸臂来连接到该提升工具的框架。特别地，该可延伸臂可沿风力涡轮机的高度轴线伸展，即垂直于或基本上垂直于地面伸展。为此目的，该可延伸臂还可包括致动器，该致动器可受该控制器控制。借助于使该可延伸臂伸展，在通过该提升工具接收风力涡轮机叶片时，该可移动支撑元件可容易地与风力涡轮机叶片接触。另外，借助于缩回该可延伸臂，在成功地将该风力涡轮机叶片与风力涡轮机的轮毂组装之后，可容易地将该风力涡轮机叶片从该提升工具释放。

而且，优选地，至少一个另外的可移动支撑元件与借助于该可延伸臂连接到该框架的该至少一个可移动支撑元件相对地连接到该框架，由此，该可移动支撑元件形成用于夹持风力涡轮机叶片的夹具。由此，在补偿运动的同时，可实现对风力涡轮机叶片的特别安全的保持。

此外，优选地，该至少一个可移动支撑元件中的至少一个是可旋转的。特别地，该可移动支撑元件可以是可围绕风力涡轮机叶片的纵向轴线旋转的。此外，该可旋转的可移动支撑元件可以是借助于该可延伸臂连接到该提升工具的框架的可移动支撑元件。该可旋转的可移动支撑元件和可延伸臂可一起形成夹具的一部分。由此，可提供在如下方向上的引发运动的主动补偿，即：该方向横向于沿风力涡轮机的高度轴线的高度方向。

优选的是，该至少一个可移动支撑元件中的至少一个是可沿滑动方向移动的滑动器承座，其中，该滑动方向横向于风力涡轮机叶片的纵向轴线和风力涡轮机的高度轴线延伸。例如，该滑动器承座可被滑动地支撑在该提升工具的槽内或支撑在该提升工具的轨道上。该滑动器承座可包括辊和用于将该滑动器承座锁定在特定位置处的锁定装置。该滑动器承座还可以是高度可调整的和/或可旋转的，由此增加了移动或定位风力涡轮机叶片的另一种可能。该风力涡轮机叶片可被支撑在该滑动器承座上，并且可容易地朝向和远离风力涡轮机、特别是其轮毂移动和定向。

特别优选的是，该至少一个保持装置包括在滑动方向上靠近彼此布置的两个滑动器承座，其中，这两个滑动器承座可朝向和远离彼此移动。通过调整滑动器承座之间的距离，不同尺寸的风力涡轮机叶片可被安全地并以尽可能小的张力支撑在滑动器承座上，并且由此通过相同的提升工具来保持。

此外，优选的是，该至少一个保持装置中的两个保持装置在沿风力涡轮机叶片的纵向轴线的方向上彼此相距一定距离布置。例如，该距离可在5米至40米的范围内，特别是在10米至30米的范围内。这些保持装置可具有相同的构造。特别地，这些保持装置可由该控制器同步地控制。由此，增加了位移的另一种可能。由此，可提供风力涡轮机叶片在该提升工具中的非常安全且低张力的保持。

优选地，该提升工具包括连接到该控制器的提升工具传感器，其中，该提升工具传感器被构造成检测该提升工具相对于风力涡轮机的相对距离或位置。该提升工具传感器可以是适合于测量物体的位置或与物体的距离的任何传感器，例如感应传感器、电容传感器、激光传感器、摄像机装置等。检测到的该提升工具相对于风力涡轮机的相对位置或检测到的该提升工具与风力涡轮机的相对距离可被该控制器用于控制该至少一个致动器，使得风力涡轮机叶片在没有碰撞的情况下被置于风力涡轮机处、特别是轮毂处的组装位置。

此外，优选地，该控制器被布置成借助于至少该相对距离或位置的函数（function）来控制该至少一个致动器。例如，当起重船和用于风力涡轮机的固定底部基座被用作提升装置时，该提升工具相对于风力涡轮机的相对距离或位置，特别是风力涡轮机叶片在轮毂处的组装位置，可被容易地确定，并且由起重船的浮动引起的运动可通过受该控制器控制的该至少一个致动器来补偿。

根据本发明的第二方面，本发明借助于一种提升装置来解决该目的，该提升装置包括本发明的提升工具和起重机，其中，该提升工具被附接到该起重机。该起重机可被支撑在起重船上。

根据本发明的第三方面，本发明借助于一种风力涡轮机安装环境来解决该目的，该风力涡轮机安装环境包括本发明的提升工具和风力涡轮机，其中，该风力涡轮机包括风力涡轮机传感器，该风力涡轮机传感器构造成与该提升工具传感器相互作用，以检测该相对距离或位置。由此，该提升工具传感器与风力涡轮机传感器之间的相对移动能够以高精度来检测并且可借助于该控制器来补偿。该提升工具的控制器可与例如风力涡轮机和/或起重机的控制器之类的其他控制器连接或整合。该风力涡轮机可：具有固定底部基座，其具有单桩、三脚架、管架（jacket）、吸力式沉箱或重力基座；或者具有浮动基座，例如从现有技术中已知的。

根据本发明的第四方面，本发明借助于一种用于将风力涡轮机叶片与风力涡轮机的轮毂组装的方法来解决该目的，该方法具有以下步骤：（a）将该风力涡轮机叶片定位在根据本发明的提升工具中；（b）将该提升工具附接到起重机；以及（c）借助于该起重机来提升该风力涡轮机叶片并将它朝向该轮毂定位，其中，该至少一个可移动支撑元件借助于该控制器来控制，使得该风力涡轮机叶片与该轮毂、特别是该轮毂处的组装位置接触。

特别地，该控制器可被构造成作为对影响风力涡轮机叶片的提升和定位的运动的持久性反应（permanent reaction），而使该至少一个可移动支撑元件移动。如先前所述，这些运动可由浮动引起。该控制器可被构造成持久地控制该至少一个可移动支撑元件，使得避免了有害碰撞和高负载接触。

附图说明

本发明的其他优点、特征和细节从下面的描述中展现，在下面的描述中，通过参考附图图1至图3，详细地描述了本发明的实施例。由此，来自权利要求的特征以及说明书中提到的特征对于本发明而言可能是单独采用或按任意组合采用所必需的。在附图中，示意性地示出了：

图1是根据本发明的实施例的提升工具的侧向透视图，

图2是图1的提升工具的侧视图，以及

图3是根据本发明的实施例的风力涡轮机安装环境的局部侧视图。

图1至图3中的相同对象以相同的附图标记表示。如果在一个图中存在多于一个相同种类的对象，则这些对象以升序编号，其中对象的升序号以点与其附图标记分开。附图中的特征和部分的具体尺寸是示例性的，并且可被放大以仅便于参考。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施例的提升工具10的侧向透视图。提升工具10包括两个保持装置12.1、12.2，其附接到提升工具10的框架11。保持装置12.1、12.2具有相同的结构，如将进一步解释的。然而，它们也可替代地具有不同的结构。在该特定实施例中，保持装置12.1、12.2以18米的距离彼此隔开。保持装置12.1、12.2在沿待保持在提升工具10中的风力涡轮机叶片45的纵向轴线Y的方向上彼此隔开。为了清楚的目的，图1中未示出风力涡轮机叶片45。如图3中所示，当风力涡轮机叶片45被保持在提升工具10中时，风力涡轮机叶片45被保持在保持装置12.1、12.2中并且沿纵向轴线Y纵向定位。在该特定实施例中，纵向轴线Y也是沿提升工具10的长度的纵向轴线Y。

由于两个保持装置12.1、12.2具有相同的结构，因此在下文中将仅参考保持装置12.1来描述它们。保持装置12.1包括三个可移动支撑元件13.1、13.2、13.3。第一可移动支撑元件13.1被连接到可延伸臂17.1。例如，该可延伸臂17.1在该实施例中是剪叉臂，但是也可具有任何其他类型，例如伸缩臂。借助于可延伸臂17.1，第一可移动支撑元件13.1可沿高度轴线Z在高度上进行调整，或者换言之，可伸展和缩回。该高度轴线Z是沿风力涡轮机40的高度的轴线，如图3中所示。为此目的，呈活塞类型的致动器14被附接到可延伸臂17.1。致动器14可借助于提升工具10的控制器16来致动。当风力涡轮机叶片45被支撑在第二和第三可移动支撑元件13.2、13.3上时，在可延伸臂17.1借助于受控制器16控制的致动器14伸展时，第一可移动支撑元件13.1可将风力涡轮机叶片45夹在第一可移动支撑元件13.1与第二和第三可移动支撑元件13.2、13.3之间。由此，风力涡轮机叶片45可被安全地保持在提升工具10中。

该第二和第三可移动支撑元件13.2、13.3被设计成支撑搁置在它们上的风力涡轮机叶片45的重量。可替代地，第二和第三可移动支撑元件13.2、13.3可仅是一个第二可移动支撑元件。在该实施例中，第二和第三可移动支撑元件13.2、13.3被设计为可沿滑动方向X.1、X.2移动的滑动器承座（glider shoe）。该滑动方向X.1、X.2横向于纵向轴线Y和高度轴线Z延伸。这两个滑动器承座可朝向和远离彼此移动，使得它们可针对风力涡轮机叶片45的不同宽度来调整。另外，第一可移动支撑元件13.1的高度可针对风力涡轮机叶片45的不同厚度来调整。由此，不同尺寸的风力涡轮机叶片45可被保持在提升工具10中，从而使得其非常通用。

图2示出了图1的提升工具10的侧视图。如从该视角可清楚地看到的，可移动支撑元件13.1、13.2、13.3设置有具有凹形形状的支撑表面15.1、15.2、15.3，以符合待保持在提升工具10中的风力涡轮机叶片45的形状，而没有任何损伤。此外，还可看到，第一可移动支撑元件13.1可围绕纵向轴线Y旋转，以提供如下进一步的能力，即：使风力涡轮机叶片45移位，以便补偿提升工具10和风力涡轮机40之间的相对移动，如图3中所示。

图3示出了风力涡轮机安装环境50的局部侧视图。该风力涡轮机安装环境50包括风力涡轮机40和提升装置30，该提升装置30包括图2的提升工具10，该提升工具10借助于附接装置19附接到起重机20。风力涡轮机叶片45被保持在提升工具10中，以用于将它提升到风力涡轮机40的轮毂41并与该轮毂41组装。风力涡轮机40的轮毂41被附接到机舱42，该机舱42被支撑在桅柱43上。起重机20被支撑在起重船（未示出）上，并且风力涡轮机40被建立在浮动基座（未示出）上。由此，由于起重船和浮动基座的浮动，起重机20和风力涡轮机40经受朝向和远离彼此的相对运动。

为了防止提升工具10由于这些不可预测的运动而与轮毂41碰撞，并确保风力涡轮机叶片45与轮毂41的快速组装，提升工具10设置有提升工具传感器18，并且风力涡轮机40设置有风力涡轮机传感器44，在该特定实施例中，该风力涡轮机传感器44被安装在机舱42的顶部上。提升工具传感器18和风力涡轮机传感器44检测提升工具10相对于风力涡轮机40的相对距离或位置。该相对距离或位置被传送至控制器16，该控制器16控制提升工具10的致动器14，使得风力涡轮机叶片45借助于可移动支撑元件13以如下方式来移动，即：使得防止了碰撞，但是风力涡轮机叶片45被置于正确的位置，以便与轮毂41组装。此外，控制器16可被连接到起重机20的控制器，使得也相对于检测到的距离或位置来控制起重机20。