用于涡轮发电机的模块化转子叶片以及用于装配具有模块化转子叶片的涡轮发电机的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于涡轮发电机的模块化转子叶片，其在一部分损坏或出现故障的情况下允许简单更换各个转子叶片部。所述模块化转子叶片包括至少两个转子叶片部（１０、１１），其中每个转子叶片部（１０、１１）均包括具有至少一个圆锥形开口（４１、４２）的至少一个连接部件（１４、１６），相邻转子叶片部（１０、１１）的连接部件（１４、１６）彼此相靠，使得所述连接部件（１４、１６）的圆锥形开口（４１、４２）彼此对准，并形成连续的圆锥形的连接开口，用于接纳张紧装置（２８）的接纳装置（１８）被布置在所述圆锥形的连接开口的直径较小的端部处，且在所述圆锥形的连接开口中布置有与连续的圆锥形连接开口对应的圆锥形螺栓（３０），并且至少一个张紧装置（２８）穿过所述圆锥形螺栓（３０）并顶着所述接纳装置（１８）张紧所述圆锥形螺栓（３０）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及诸如风力涡轮机和洋流涡轮机的发电装置，尤其地涉及用于涡轮机发 电的、具有一个或多个可拆卸的叶片部的模块化转子叶片，所述可拆卸的叶片部能被拆卸 以便运输并且能在现场装配。本专利技术还涉及用于装配具有模块化转子叶片的涡轮发电机的 方法。
技术介绍
传统的风力涡轮机转子利用下述叶片，S卩，所述叶片被制成单片的固定长度的叶 片并接合在旋转毂处。这些叶片可具有可变倾斜角(可绕它们的纵向轴线有选择地旋转)， 以便相对于到来的流体流改变攻角，主要是为了在高流速下功率减小(power shedding) 0替代性地，这些叶片可以是固定倾斜角的或者是失速调节的，其中当风速超过某 一标称值时，叶片提升并且因此的功率捕获明显下降。具有固定直径的可变倾斜角和失速 调节的转子叶片为本领域所公知。美国专利6，726，439B2描述了风流或水流能量转换器， 其包括风流或水流致动的转子组件。美国专利6，726，439B2的转子包括多个叶片，其中叶 片在长度上可变，以提供可变直径的转子。控制转子直径，以在低流速下使转子完全延伸， 并且当流速增加时使转子缩回，使得由转子传递的或者施加在转子上的负载不超过设定的 极限。风力发电装置包括容纳在涡轮机吊舱中的发电机，该涡轮机吊舱安装在锚固至地 面的高塔架结构的顶上。涡轮机在水平面中自由旋转，使得其倾向于保留在主风流的路径 中。涡轮机具有带有倾斜角可变叶片的转子，该转子响应于风流而旋转。每个叶片都具有 叶片基部，其被称作为叶片根部并联接至转子毂；和叶片延伸部，其被称作为扩展叶片，该 扩展叶片的长度可以改变，以提供可变直径的转子。控制转子直径，以在低流速下使转子完 全延伸，并且当流速增加时使转子缩回，使得由转子传递的负载或者施加在转子上的负载 不超过设定的极限。发电装置由塔架结构保持在风流的路径中，使得发电装置与风流成一 直线水平地保持就位。发电机由涡轮机驱动以产生电，并且发电机连接至使发电机与其它 单元和/或电网互连的输送电缆。在长度上大于50m的风力涡轮机叶片不能使用传统的设备和技术在陆地上运输。 美国专利申请US 2007/0253824 Al公开了用于风力涡轮机的模块化转子叶片，其中转子叶 片至少包括第一转子叶片部和第二转子叶片部。在所述叶片部已经被运送至风力涡轮机的 现场之后，将第一和第二转子叶片部刚性地固定到一起，以提供完整的转子叶片。这一现有 技术的模块化转子叶片的转子叶片部刚性地固定到一起，即，一旦连接就不能再拆卸转子 叶片部。例如，在一个转子叶片的外侧转子叶片部出现故障或损坏的情况下，必需更换整个 转子叶片。因此，本专利技术的目的是提供一种用于涡轮发电机的模块化转子叶片，其在部分损 坏或出现故障的情况下允许简单的更换各个转子叶片部。本专利技术的另一目的是提供一种装配具有这种模块化转子叶片的涡轮发电机的方法。
技术实现思路
本专利技术的第一目的由用于涡轮发电机的下述模块化转子叶片解决，其包括至少两 个转子叶片部，其中每个转子叶片部均包括具有至少一个圆锥形开口的至少一个连接部 件，相邻转子叶片部的连接部件彼此相靠，使得连接部件的圆锥形开口彼此对准并形成连 续的圆锥形连接开口。应指出的是，表述“开口，，是用于表述通孔和凹进的一般术语，通孔指的是铰出、钻 出、铣出等的、完全通过基体的孔，而凹进指的是不完全通过基体的孔(其被铰出、钻出或 铣出至规定的深度)。例如，连接部件之一可形成为从相邻转子叶片部之一的端面突出的梁或箱形梁， 而另一转子叶片部的连接部件可形成为插孔，其中根据叉舌式接头的类型，(箱形)梁适于 装配到插孔中。替代性地，两个相邻转子叶片部的每个连接部件还可设置成简单的连接杆， 其中一根连接杆从第一转子叶片部的端面突出，并且与第一转子叶片部邻接的第二转子叶 片部的另一连接杆布置在另一转子叶片部内。通常，连接部件的形式可调节成适应于转子 叶片的应用领域，并且没有特定的形式被预先确定。然而，重要的是，连接部件包括至少一 个圆锥形开口，并且相邻转子叶片部的连接部件彼此相靠，使得连接部件的圆锥形开口彼 此对准并形成连续的圆锥形连接开口。根据本专利技术的模块化转子叶片还包括用于接纳张紧装置的接纳装置，其中接纳装 置被布置在连续的圆锥形连接开口的直径较小的端部处，其中连续的圆锥形连接开口由连 接部件的对准的圆锥形开口来提供。与圆锥形连接开口对应的圆锥形螺栓布置在连续的圆 锥形连接开口内，并且至少一个张紧装置穿过圆锥形螺栓并且顶着接纳装置张紧圆锥形螺 栓。由于螺栓和连续的圆锥形连接开口包括匹配的圆锥形或锥形形状，所以顶着接纳 装置的圆锥形螺栓的张紧使相邻转子叶片部的连接部件彼此紧固，从而使模块化转子叶片 的相邻的转子叶片部以可拆卸的方式彼此紧固在一起。圆锥形螺栓的长度不必匹配圆锥形 连接开口的深度，但螺栓必需抵靠在相邻转子叶片部的每个连接部件的圆锥形开口的足够 的部分上。此外，张紧装置可设置为例如穿过圆锥形螺栓的螺钉。为了顶着接纳装置张紧 圆锥形螺栓，必需将张紧装置联接至接纳装置。这种联接可通过下述方式来实现，即，在接 纳装置内提供至少一个内螺纹并且在螺钉处提供外螺纹，使得外螺纹能接合内螺纹，从而 顶着接纳装置张紧螺栓。替代性地，这种联接也能通过使螺钉穿过接纳装置来实现，其中螺 钉在突出部分处包括外螺纹，其中外螺纹能由合适的螺母接纳。穿过圆锥形螺栓的张紧装 置的数量取决于圆锥形螺栓的尺寸以及因此模块化转子叶片的尺寸。例如，张紧装置的数 量可以是四个或六个。换言之，本专利技术涉及具有两个或两个以上部分的转子叶片，包括第一转子叶片部 和第二转子叶片部。第一和第二转子叶片部具有用于以可拆卸的方式将第二转子叶片部联 接至第一转子叶片部的构造。这种包括接纳和紧固在对应的连续的圆锥形连接开口中的圆 锥形螺栓的接头的优点是，力和力矩不是由通常使用的螺纹接头连接承受，而是大致被根 据本专利技术的圆锥形接头所吸收。因此，使作用在张紧装置上的负载减小并最小化，从而提高相邻的转子叶片部之间的连接部的耐疲劳性。有利地，连续的圆锥形连接开口的倾角以及 圆锥形螺栓的倾角在1.5°至3. 5°的范围内，其中用于连续的圆锥形连接开口和圆锥形 螺栓二者而言，小于3°的倾角是优选的。在涡轮发电机的操作期间，作用在圆锥形螺栓和对应的连续的圆锥形连接开口上 的负载是巨大的，并且造成相邻的转子叶片部的连接部的游隙或松动。例如，使连续的圆锥 形连接开口稍微变宽和/或使圆锥形螺栓变形。因此，在预定的操作时间之后必须维护相 邻的转子叶片部之间的连接部。为此，可移除当前的圆锥形螺栓并用新的圆锥形螺栓来替 代。然而，由于连续的连接开口的变宽的程度是未知的，并且如果提供了超过一个的连续开 口，则变宽的程度也是不相同的，所以使新的圆锥形螺栓适合变宽的连续开口是非常困难、 费时并且成本增加的。因此，本专利技术模块化转子叶片的优选实施方式包括限定在接纳装置与圆锥形螺栓 的具有较小直径的端面之间的间隙。在这点上，圆锥形螺栓的最小外径大于连续的圆锥形 连接开口的最小内径。在相邻的转子叶片部之间的连接部出现游隙或松动的情况下，仅仅 再紧固张紧装置，由此就使圆锥形螺栓进一步并且“更深地”移动进入到连续的圆锥形连接 开口内，从而消除相邻的转子叶片部之间的连接部的游隙和松本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于涡轮发电机的模块化转子叶片，包括至少两个转子叶片部（１０、１１），其中每个转子叶片部（１０、１１）均包括具有至少一个圆锥形开口（４１、４２）的至少一个连接部件（１４、１６），相邻转子叶片部（１０、１１）的所述连接部件（１４、１６）彼此相靠，使得所述连接部件（１４、１６）的所述圆锥形开口（４１、４２）彼此对准并形成连续的圆锥形连接开口，用于接纳张紧装置（２８）的接纳装置（１８）被布置在所述圆锥形连接开口的直径较小的端部处，将与所述连续的圆锥形连接开口对应的圆锥形螺栓（３０）布置在所述圆锥形连接开口中，并且至少一个张紧装置（２８）穿过所述圆锥形螺栓（３０）并顶着所述接纳装置（１８）张紧所述圆锥形螺栓（３０）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-1-14 61/011,189一种用于涡轮发电机的模块化转子叶片，包括至少两个转子叶片部(10、11)，其中每个转子叶片部(10、11)均包括具有至少一个圆锥形开口(41、42)的至少一个连接部件(14、16)，相邻转子叶片部(10、11)的所述连接部件(14、16)彼此相靠，使得所述连接部件(14、16)的所述圆锥形开口(41、42)彼此对准并形成连续的圆锥形连接开口，用于接纳张紧装置(28)的接纳装置(18)被布置在所述圆锥形连接开口的直径较小的端部处，将与所述连续的圆锥形连接开口对应的圆锥形螺栓(30)布置在所述圆锥形连接开口中，并且至少一个张紧装置(28)穿过所述圆锥形螺栓(30)并顶着所述接纳装置(18)张紧所述圆锥形螺栓(30)。2.根据权利要求1所述的模块化转子叶片，其中在所述接纳装置(18)与所述圆锥形螺 栓(30)的具有较小直径的端面之间限定有间隙(26)。3.根据权利要求1所述的模块化转子叶片，其中所述圆锥形螺栓(30)的最小外径大于 所述连续的圆锥形连接开口的最小内径。4.根据权利要求1-3中任一项所述的模块化转子叶片，其中所述接纳装置(18)与相关 的所述连接部件(14) 一体地形成。5.根据权利要求1-4中任一项所述的模块化转子叶片，其中所述圆锥形开口(41、 42)中的每个圆锥形开口均设置有布置在对应的连接部件(14、16)中的相应开口内的衬套 (14a、16a)。6.根据权利要求1-5中任一项所述的模块化转子叶片，其中所述圆锥形螺栓(30)是中空的。7.根据权利要求1-6中任一项所述的模块化转子叶片，其中在相邻转子叶片部(10、 11)的至少一个转子叶片部中设置有通道门(32)。8.根据权利要求1-7中任一项所述的模块化转子叶片，其中在相邻转子叶片部(10、 11)的端面处布置有引导装置(29a、29b)。9.根据权利要求1-8中任一项所述的模块化转子叶片，其中所述转子叶片部之一是尖 端部(1)。10.一种用于涡轮发电机的模块化转子叶片，包括至少两个转子叶片部(10、11)， 其中每个所述转子叶片部(10、11)均包括至少一个连接部件(14、16)，一个连接部件(16)包围相邻的转子叶片部(11)的所述连接部件(14)，包围的所述连接部件(16)包括至 少两个圆锥形通孔，被包围的所述连接部件(14)包括至少一个通孔，所述通孔布置在相同 的纵向轴线上，其中相邻转子叶片部(10、11)的所述连接部件(14、16)彼此相靠...

【专利技术属性】
技术研发人员：布赖恩格伦，詹姆斯GP德尔森，瓦尔特凯勒，安德烈亚斯勒姆，沃尔夫冈梅勒，马丁施图克特，
申请(专利权)人：剪式风能技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]