СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНТАЖА РОТОРА ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2016 года по МПК F03D1/00 B66C1/00 

Данное изобретение относится к подъемной траверсе для подъема лопасти ротора и манипулирования лопастью ротора, а также к системе манипулирования с подъемной траверсой и лопастью ротора для манипулирования лопастью ротора. Изобретение относится также к транспортному устройству для транспортировки подъемной траверсы, к способу монтажа лопастей ротора, к способу монтажа ротора, к способу демонтажа лопастей ротора, а также к способу замены лопастей ротора.

Ветроэнергетические установки достаточно известны, и распространенный тип представляет собой так называемую ветроэнергетическую установку с горизонтальной осью, изображенную также на фиг. 1. Под ветроэнергетической установкой с горизонтальной осью или ветроэнергетической установкой с имеющим горизонтальную ось ротором понимают систему с горизонтальной осью ротора в отличие от типа с вертикальной осью ротора. Это не определяется точно горизонтальным направлением оси ротора, а должно характеризоваться только принципиальным типом системы. На сегодняшний день обычные ветроэнергетические установки с горизонтальной осью имеют три лопасти ротора, на чем концентрируется последующее изобретение, не являясь на этом ограниченным. Так как последующие осуществления имеют смысл только в связи с имеющим горизонтальную ось ротором с тремя лопастями ротора, нужно соответственно исходить из ротора с тремя лопастями ротора.

Для монтажа ветроэнергетической установки было принято заранее подготавливать ротор с лопастями ротора на месте размещения ветроэнергетической установки на земле, а именно закреплять лопасти ротора на колпаке ротора. Заранее подготовленный таким образом ротор затем в частности поднимался с земли в колпаке ротора совместно со смонтированными лопастями ротора и закреплялся на гондоле, которая без ротора уже была установлена на мачте или башне.

С увеличивающимися размерами ветроэнергетических установок и тем самым с увеличивающейся длиной лопастей ротора такой способ монтажа оказывается все более сложным. Так, например, ротор ветроэнергетической установки Enercon 126 имеет диаметр в 126 м. Манипулирование ротором этого размера является затруднительным и предъявляет в частности высокие требования к необходимому крану. Наряду с геометрическими размерами такой ротор имеет также чрезмерную массу и таким образом чрезмерный вес. К этому надо добавить, что у таких современных больших ветроэнергетических установок еще и башня является более высокой, в частности установленная высота оси является очень высокой. Так ветроэнергетическая установка предприятия Enercon типа E 126 может иметь высоту оси более 130 м, что соответствует трехкратной высоте учебного парусного корабля «Горх Фок».

В частности высота, на которую нужно поднять монтируемую часть, как и вес этой части в целом определяют по существу необходимый кран и тем самым расходы на него. Дополнительная высота в несколько метров может подчас привести к тому, что потребуется кран следующего по величине класса. При этом уже сегодня краны, которые используются для монтажа больших современных ветроэнергетических установок как E 126, относятся к самым большим, имеющимся в распоряжении автокранам.

Если лопасть ротора устанавливается отдельно на смонтированный уже на гондоле колпак ротора, то должен соответственно подниматься только вес этой лопасти ротора. Так, например, лопасть ротора может монтироваться вертикально снизу на выровненном соответствующим образом колпаке ротора. Однако в таком случае у трехлопастных роторов оба оставшихся положения находятся для обеих оставшихся лопастей ротора на расположенной высоко позиции. Таким образом, для монтажа обеих лопастей ротора соответствующая лопасть ротора должна была бы подниматься соответственно высоко, а именно выше оси ротора, или колпак ротора должен был бы поворачиваться. Однако этот поворот колпака ротора с одной смонтированной лопастью ротора потребует соответственно большого усилия, для того чтобы поднять с поворотом уже смонтированную лопасть ротора. В принципе такой поворот может производиться при помощи генератора, который работает в режиме двигателя. Однако для этого потребовался бы соответствующий монтаж генератора на этой ранней стадии сборки, включая присоединение к электросети, в которую нужно подпитываться позже, для того чтобы подавать энергию для этой работы в режиме двигателя. Соответственно для этого специального требования генераторы должны были бы дополнительно снабжаться энергией и управляться.

В качестве общего уровня техники делается ссылка на документы EP 2 003 333 A1, DE 10 2008 033 857 A1, DE 20 2010 003 033 U1, DE 201 09 835 U1 и DE 103 05 543 C5.

Таким образом, задача данного изобретения направлена на решение по меньшей мере одной из вышеупомянутых проблем, в частности полностью или частично. В частности будет предлагаться решение для улучшенного монтажа ротора и при известных обстоятельствах также улучшенная возможность по демонтажу или замене лопасти ротора. По меньшей мере, будет указываться альтернативное решение.

Согласно изобретению предлагается подъемная траверса по пункту 1 формулы изобретения. Такая подъемная траверса предусмотрена для подъема лопасти ротора и манипулирования лопастью ротора. Она имеет крановое крепежное средство, при помощи которого подъемная траверса может закрепляться на кране, в частности подвешиваться. Кроме того, предусмотрено, по меньшей мере, одно лопастное крепежное средство, при помощи которого подъемная траверса может закрепляться на лопасти ротора или наоборот. Наряду с этим подъемная траверса имеет продольно-поворотное средство, при помощи которого удерживаемая подъемной траверсой лопасть ротора может поворачиваться вокруг продольной оси лопасти ротора. В частности благодаря этому продольно-поворотному средству подъемная траверса выполнена таким образом, что она удерживает лопасть ротора, например, в горизонтальном положении и при этом поворачивает или вращает эту лопасть в этом горизонтальном положении вокруг горизонтальной оси лопасти ротора.

Кроме того или альтернативно предусмотрено поперечно-поворотное средство, для того чтобы поворачивать удерживаемую подъемной траверсой лопасть ротора вокруг поперечной оси, которая проходит поперек продольной оси. При этом дело не в точном расположении в 90° поперечной оси относительно продольной оси, а в том, что при помощи поперечно-поворотного средства лопасть ротора может поворачиваться в частности таким образом, что меняется продольная ось, в частности приподнимается или опускается.

Таким образом, продольно-поворотное средство и поперечно-поворотное средство предусмотрены для того, чтобы совершать два различных поворотных движения лопасти ротора, которые могут иметь различные цели, что разъясняется дополнительно ниже.

Предпочтительно продольно-поворотное средство имеет привод для активного поворота лопасти ротора. Таким образом, например, посредством мотора и/или гидропривода продольно-поворотное средство может активно оказывать усилие, в частности совершать работу, для того чтобы поворачивать лопасть ротора вокруг продольной оси. Согласно варианту осуществления продольно-поворотное средство образуется, по меньшей мере, таким приводом и может иметь дополнительные элементы, как например, в частности крепежные элементы.

Предпочтительно поперечно-поворотное средство выполнено для пассивного поворота и имеет тормоз и дополнительно или альтернативно стопорное средство или установочное средство для фиксации или установки подъемной траверсы по меньшей мере в двух различных друг от друга поворотных положениях. В этом отношении поперечно-поворотное средство не располагает приводом, который может активно оказывать усилие, в частности совершать работу, а имеет только пассивные средства, которые могут делать возможным и направлять соответствующий поворот. Следовательно, с одной стороны реализуется соответствующая ось поворота, а с другой стороны тормоз может затормозить или остановить вызванное иным способом поворотное движение. Если достигается желаемое конечное положение, то для установки предлагается соответствующее установочное средство, как например стопорное средство, которое подготовлено к временному соединению болтами. То есть, таким образом, поворотное движение вызывается внешними силами, как например сила тяжести, однако при этом направляется поперечно-поворотным средством, а именно в частности в отношении направления движения и в отношении скорости движения, включая возможность останавливать поворотное движение. Согласно варианту осуществления поперечно-поворотное средство образуется, по меньшей мере, поворотным шарниром, который создает соответствующую ось поворота и может иметь дополнительные элементы, как например, в частности описанные элементы для торможения поворотного движения или для фиксации повернутого положения.

Согласно варианту осуществления подъемная траверса отличается верхним и нижним несущим рамным участком. Верхний несущий рамный участок должен соединяться с краном, а нижний несущий рамный участок должен соединяться с лопастью ротора. При этом поперечно-поворотное средство приспособлено к выполнению поворотного движения нижнего несущего рамного участка по отношению к верхнему несущему рамному участку. Таким образом, предусматриваются два несущих рамных участка, которые могут поворачиваться друг к другу. Предпочтительно может быть предусмотрена стопорная пластина, которая приспособлена к фиксации различных поворотных положений нижнего несущего рамного участка по отношению к верхнему несущему рамному участку. Для этого может действовать, например тормоз в виде колодочного тормоза на стопорной пластине, и таким образом может достигаться торможение или фиксация поворотного положения. Альтернативно или дополнительно стопорная пластина может иметь отверстия, в которые для фиксации поворотного положения может вводиться болт или палец.

Согласно варианту осуществления подъемная траверса отличается тем, что предусмотрены три лопастных крепежных средства и каждое из них имеет несущую петлю для разъемного закрепления на лопасти ротора. При этом каждая несущая петля предусмотрена в частности для того, чтобы взаимодействовать с болтом, пальцем или подобной ответной деталью на лопасти ротора. Так для каждой несущей петли может быть предусмотрен такой болт или палец, который проводится через несущую петлю, для того чтобы фиксировать несущую петлю и устанавливать тем самым соединение между подъемной траверсой и лопастью ротора.

Предпочтительно продольно-поворотное средство имеет линейный привод, в частности гидравлический цилиндр для подъема и опускания одного из лопастных крепежных средств. В частности линейный привод расположен между несущей петлей соответствующего одного лопастного крепежного средства и нижним несущим рамным участком. Таким образом, предусмотрены три крепежных средства на подъемной траверсе и вместе с этим при использовании трех мест крепления на лопасти ротора. При этом линейный привод взаимодействует с одним из трех лопастных крепежных средств и может поднимать или опускать несущую петлю и таким образом место крепления. Вследствие того, что оба других места крепления - по отношению к нижнему несущему рамному участку подъемной траверсы - остаются при этом неизменными в своем положении, поворотное движение лопасти ротора может достигаться посредством этого линейного привода. На подъемной траверсе могут быть расположены соответствующие средства управления. Для этого могут быть предусмотрены накопитель энергии в виде аккумулятора электроэнергии при использовании электродвигателя и/или гидроаккумулятор при использовании гидравлического цилиндра, а управление может осуществляться обслуживающим персоналом на земле или в кране, например, при помощи радиоуправления.

Предпочтительно предлагается, что крановое крепежное средство имеет, по меньшей мере, один подвесной участок, в частности кольцо, проушину или серьгу для подвешивания подъемной траверсы на кране. Таким образом, может достигаться простое закрепление на кране, и описанные поворотные движения могут совершаться подготовленной соответствующим образом подъемной траверсой, без того чтобы адаптация крана была бы непременно необходимой для этого.

Далее предлагается система манипулирования для манипулирования лопастью ротора ветроэнергетической установки. Частью этой системы манипулирования является подъемная траверса, а также временно закрепленная на ней лопасть ротора, а также разъединительное устройство для разъединения соединения между лопастью ротора и подъемной траверсой. Соединение между подъемной траверсой и лопастью ротора достигается при помощи, по меньшей мере, одного болта, пальца или подобного элемента. Соединение производится в частности таким образом, что подъемная траверса имеет, по меньшей мере, одну петлю или проушину, в частности несколько петель или проушин, и палец проходит через каждую петлю или проушину, для того чтобы создавать таким образом соединение. Кроме того, предусмотрено разъединительное устройство для разъединения соединения между лопастью ротора и подъемной траверсой. Это разъединительное устройство имеет тяговое средство, при помощи которого болт или палец может вытягиваться из петли, для того чтобы разъединять тем самым соответствующее соединение. В итоге это тяговое устройство может быть выполнено таким образом, что непосредственно на месте соединения не должны находиться люди, как например специалисты по обслуживанию или сотрудники из команды по строительству, а точнее оперирование может производиться издалека, как например, из колпака ротора. Кроме того, может быть предусмотрен соответствующей длины тяговый трос, или предусматривается другое дистанционно-пусковое или дистанционное управление.

Предпочтительно лопасть ротора имеет аэродинамическую лопастную поверхность и расположенное под ней внутреннее пространство, причем лопастная поверхность имеет, по меньшей мере, одно отверстие для проведения лопастного крепежного средства подъемной траверсы, как например крепежной петли. При этом внутреннее пространство имеет крепежный участок для закрепления лопастного крепежного средства. В частности этот крепежный участок может содержать описанный болт или палец и предусматривать осевую направляющую для этого пальца. Крепежный участок расположен поблизости, в частности под отверстиями аэродинамической лопастной поверхности соответственно таким образом, что петли лопастных крепежных средств могут проходить через эти отверстия непосредственно до соответствующего крепежного участка.

Далее предлагается транспортное устройство для транспортировки соответствующей изобретению подъемной траверсы. Транспортное устройство имеет транспортную раму, которая имеет адаптированные под подъемную траверсу приемные участки. В частности предусмотрен при этом, по меньшей мере, один несущий рамный приемный элемент для установки нижнего несущего рамного участка и/или предусмотрен приемный элемент привода для установки привода продольно-поворотного средства. Таким образом, подъемная траверса может безопасно транспортироваться к месту проведения работ, в частности к месту монтажа ветроэнергетической установки.

Кроме того, согласно изобретению предлагается способ монтажа лопастей ротора согласно пункту 10 формулы изобретения. В соответствии с ним колпак ротора, уже смонтированный на гондоле ветроэнергетической установки или сооружаемой ветроэнергетической установки, выравнивается в первом монтажном положении. При этом колпак ротора выровнен в частности таким образом, что он имеет на стороне крепежный фланец для закрепления первой лопасти ротора в положении, в котором первая лопасть ротора может закрепляться на нем в горизонтальном направлении. Другими словами, этот крепежный участок для закрепления первой лопасти ротора выровнен в так называемом положении на 3 часа или на 9 часов.

Затем первая лопасть ротора поднимается при помощи крана и подъемной траверсы и располагается на выровненном на 3 часа или на 9 часов крепежном участке для закрепления на колпаке ротора и потом закрепляется там. При этом лопасть ротора горизонтально выровнена и соответствует таким образом этому первому монтажному положению колпака ротора.

Если эта первая лопасть ротора закреплена на колпаке ротора, а именно в частности смонтирована, то эта первая лопасть ротора опускается при помощи закрепленной на кране подъемной траверсы, так что колпак ротора поворачивается во второе монтажное положение. Это второе монтажное положение приспособлено для того, чтобы монтировать вторую лопасть ротора равным образом в горизонтальном направлении колпака ротора. Соответственно первая лопасть ротора опускается таким образом, что колпак ротора, если он в целом предусмотрен для трех лопастей ротора, поворачивается на 60°. Затем в этом новом положении колпак ротора фиксируется, в частности соединяется болтами. Следовательно, по меньшей мере, один болт, в большинстве случаев несколько болтов располагаются в переходной области между колпаком ротора и гондолой таким образом, что колпак ротора не может поворачиваться дальше. Кроме того, может быть предусмотрено соответствующее устройство, которое может фиксировать колпак ротора также для других целей, как например, для целей технического обслуживания.

Опускание первой смонтированной лопасти ротора предпочтительно происходит вследствие того, что подъемная траверса может выполнять соответствующее поворотное движение поперек продольной оси лопасти ротора. Для этого подъемная траверса не должна активно совершать движение, так как лопасть ротора может опускаться благодаря собственному весу. Однако подъемная траверса делает возможным поворотное движение и может направлять его.

Если колпак ротора принял второе монтажное положение и зафиксирован в нем, то подъемная траверса может отсоединяться от первой лопасти ротора и использоваться для приема второй лопасти ротора. Для отсоединения подъемной траверсы она сначала опускается таким образом, что вес лопасти ротора больше не приходится на подъемную траверсу, а воспринимается теперь в принципе полностью колпаком ротора. Затем предпочтительно задействуется разъединительное устройство, которое вытягивает в частности болты или пальцы из несущих петель лопастных крепежных средств подъемной траверсы, для того чтобы разъединить вследствие этого соединение между подъемной траверсой и лопастью ротора. Предпочтительным образом такое разъединение может происходить без необходимости нахождения персонала в этой области лопасти ротора. В частности там не требуется опорная люлька для соответствующих людей.

На дальнейших этапах вторая лопасть ротора предпочтительно поднимается при помощи крана и подъемной траверсы в по существу горизонтальном направлении и располагается и закрепляется на соответственно выровненном крепежном участке колпака ротора. Смонтированная в 3-х часовом положении первая лопасть ротора опустилась соответственно в 5-и часовое положение, так что вторая лопасть ротора монтируется теперь в 9-и часовом положении. В этом положении колпак ротора еще зафиксирован, и таким образом после закрепления второй лопасти ротора подъемная траверса может отсоединяться и удаляться от второй лопасти ротора.

После отсоединения подъемной траверсы от первой лопасти ротора предпочтительно предусмотрено поворачивать колпак ротора приблизительно на 180° вокруг вертикальной оси. Вследствие этого упрощается монтаж второй лопасти ротора, так как вторая лопасть ротора теперь поднимается и монтируется примерно там, где была поднята и смонтирована первая лопасть ротора. Так как колпак ротора выдается вперед по отношению к башне, оба этих положения не полностью идентичны, но очень похожи. Равным образом вторая лопасть ротора может в частности подготавливаться на земле, например, при помощи транспортного средства.

Для монтажа третьей лопасти ротора предпочтительно предлагается сначала монтировать балластную руку на колпаке ротора, а именно на еще свободной третьей крепежной области, которая предусмотрена для третьей лопасти ротора. После монтажа второй лопасти ротора эта третья крепежная область находится сначала в так называемом 1-о часовом положении, то есть в положении, в котором она указывает вверх, и в котором она повернута только на 30° из положения, которое указывает строго перпендикулярно вверх. Для того чтобы монтировать лопасть ротора, то есть третью лопасть ротора в этом положении, она должна была бы очень высоко подниматься. Это может потребовать очень большого крана и вызвать соответственно высокие расходы, что должно предотвращаться. Поворот колпака ротора посредством опускания лопасти ротора, как это происходило после монтажа первой лопасти ротора, возможен не без проблем, так как обе смонтированные до этого времени лопасти ротора за счет их весовых соотношений привели бы к движению колпака ротора в нежелаемое направление. По причине весовых соотношений колпак ротора стремился бы в положение, в котором третья крепежная область указывала бы перпендикулярно вверх. Таким образом, согласно варианту осуществления теперь предлагается монтировать балластную руку на третьей крепежной области в 1-о часовом положении. Аналогично лопасти ротора эта балластная рука имеет крепежный фланец, в остальном же она существенно короче, чем лопасть ротора и может иметь, начиная со своего крепежного фланца, ломаную или согнутую форму. В частности балластная рука выполнена таким образом, что она может монтироваться с наименьшей высоты крана. Предпочтительно эта балластная рука выполнена таким образом, что она может подниматься непосредственно краном без использования подъемной траверсы, и имеет при необходимости функциональность или часть функциональности подъемной траверсы, делая возможным, например вращательное или поворотное движение.

Если балластная рука смонтирована, то фиксация колпака ротора - что обозначается также как соединение болтами - может удаляться. Затем балластная рука, будучи направлена краном, может опускаться в 3-х часовое положение этой третьей крепежной области. Затем в этом третьем монтажном положении колпак ротора снова фиксируется - а именно соединяется болтами - и балластная рука может снова удаляться. Наконец монтируется третья лопасть ротора в горизонтальном направлении.

Предпочтительно колпак ротора может здесь также поворачиваться, в частности поворачиваться обратно, на 180° вокруг вертикальной оси заранее, а именно после монтажа второй лопасти ротора и перед монтажом балластной руки или, по меньшей мере, перед монтажом третьей лопасти ротора.

Кроме того, согласно варианту осуществления предлагается, что подъемная траверса поворачивает поднятую в каждом случае и монтируемую лопасть ротора вокруг продольной оси, а именно приблизительно вокруг ее оси лопасти ротора, или область вокруг оси лопасти ротора таким образом, что лопасть ротора имеет наименьшее сопротивление ветру. Это движение может активно выполнять подъемная траверса предпочтительно посредством приведения в действие привода продольно-поворотного средства.

Предпочтительно используется подъемная траверса, соответствующая, по меньшей мере, одному из вышеописанных вариантов осуществления, и/или используется система манипулирования, которая описана выше.

Кроме того, согласно изобретению предлагается способ монтажа колпака ротора. В частности монтажа колпака ротора, который согласно назначению имеет три лопасти ротора. Соответственно сначала монтируется колпак ротора на гондоле, а затем последовательно друг за другом монтируются лопасти ротора на колпаке ротора. Этот монтаж производится в соответствии со способом монтажа лопастей ротора, как описано выше согласно, по меньшей мере, одному из вариантов осуществления.

Кроме того, предлагается способ демонтажа лопастей ротора, который в принципе соответствует по смыслу в обратном порядке описанному способу монтажа лопастей ротора. Соответственно при зафиксированном колпаке ротора сначала может сниматься третья лопасть ротора в горизонтальном положении, то есть, например в 3-х часовом положении. Затем там монтируется балластная рука, которая при этом по-прежнему удерживается краном, в то время как удаляется фиксация колпака ротора. Затем балластная рука поднимается в 1-о часовое положение при помощи крана, так что вторая лопасть ротора занимает 9-и часовое положение. В этом положении колпак ротора фиксируется, балластная рука снимается, и вторая лопасть ротора демонтируется. Затем балластная рука монтируется в 9-и часовом положении, а колпак ротора затем снова разблокируется и поворачивается при помощи балластной руки таким образом, что оставшаяся лопасть ротора находится в 3-х часовом положении. Затем колпак ротора фиксируется, и последняя лопасть ротора демонтируется.

Далее предлагается способ замены лопастей ротора. Этот способ происходит таким образом, что лопасти ротора снимаются, как описано, а затем новые или отремонтированные лопасти ротора монтируются, как описано.

Далее в качестве примера изобретение разъясняется теперь подробно при помощи примеров осуществления, ссылаясь на сопровождающие фигуры.

Фиг. 1 показывает ветроэнергетическую установку, которая имеет горизонтальную ось, с тремя смонтированными лопастями ротора.

Фиг. 2 схематично показывает на изображении в перспективе лопасть ротора, которая поднята подъемной траверсой.

Фиг. 3 показывает подъемную траверсу с лопастью ротора из фиг. 2 в повернутом вокруг ее оси лопасти ротора положении.

Фиг. 4 показывает на изображении в перспективе закрепленную на транспортной раме подъемную траверсу.

Фиг. 5 показывает на изображении в перспективе вырез из внутреннего пространства лопасти ротора с крепежными участками.

Фиг. 1 показывает ветроэнергетическую установку 100 с башней 102 и гондолой 104. На гондоле 104 расположен ротор 106 с тремя лопастями 108 ротора и обтекателем 110. При эксплуатации ротор 106 приводится во вращательное движение посредством ветра и вследствие этого приводит в действие генератор в гондоле 104.

Фиг. 2 показывает подъемную траверсу 1, на которой расположена лопасть 2 ротора, которая поднимается и удерживается подъемной траверсой 1. Изображение является перспективным и лопасть 2 ротора находится в по существу горизонтальном направлении относительно продольной оси лопасти ротора. Подъемная траверса 1 имеет верхний несущий рамный участок 4 для закрепления на кране. Согласно изображению фиг. 2, а впрочем также фиг. 3 подъемная траверса закреплена на кране, который однако для простоты не изображен на фиг. 2 и 3. Для закрепления на кране предусмотрены крепежные проушины 6, которые могут также обозначаться как места подвеса.

Под верхним несущим рамным участком 4 и примерно поперек него предусмотрен нижний несущий рамный участок 8. Нижний несущий рамный участок 8 может поворачиваться относительно верхнего несущего рамного участка 4, а именно вокруг оси, которая проходит по существу поперек продольной оси лопасти ротора. Вследствие этого продольная ось лопасти ротора и вместе с ней соответственно сама лопасть 2 ротора может наклоняться (опрокидываться). Для направления такого наклонного или поворотного движения предусмотрено тормозное устройство 10, которое может также обозначаться как стопорное устройство.

Для закрепления подъемной траверсы 1 на лопасти 2 ротора предусмотрены три лопастных крепежных средства 12, которые для простоты снабжены одинаковыми ссылочными позициями и имеют удлиненные тросы с круглыми петлями. Эти удлиненные тросы проведены через отверстия 14 на поверхности 16 лопасти ротора и имеют внутри лопасти 2 ротора круглые петли для закрепления. Одно из лопастных крепежных средств 12 имеет в качестве привода гидравлический цилиндр 18 для возможности активного изменения длины соответствующего лопастного крепежного средства 12. Благодаря такому изменению длины лопасть 2 ротора может поворачиваться вокруг своей (продольной) оси лопасти ротора.

Фиг. 3 показывает такое повернутое вокруг продольной оси лопасти ротора положение лопасти 2 ротора. По сравнению с положением фиг. 2 гидравлический цилиндр 18 на фиг. 3 сжат, вследствие чего соответствующее лопастное крепежное средство 12 было укорочено, благодаря чему было достигнуто повернутое или прокрученное положение фиг. 3.

Таким образом, лопасть 2 ротора может подниматься при помощи монтажного крана и подъемной траверсы 1. При этом круглые петли лопастных крепежных средств 12 соединены с лопастью 2 ротора посредством блокировочных пальцев. При помощи гидравлического цилиндра 18 лопасть 2 ротора поворачивается вокруг оси лопасти, для того чтобы по возможности предоставить незначительную поверхность, воспринимающую ветровую нагрузку.

На фиг. 4 изображена подъемная траверса 1 на транспортной раме 20 в подготовленном состоянии для транспортировки на транспортном средстве. На фиг. 4 можно увидеть дополнительные детали, как например выполненные в виде серьги крепежные проушины 6 для закрепления подъемной траверсы 1 на кране. Нижний несущий рамный участок 8 может поворачиваться на поворотном шарнире 22 по отношению к верхнему несущему рамному участку 4. Для контроля такого поворотного движения тормозное устройство 10 включает в себя тормозной диск 24 и средство 26 торможения, которое воздействует на тормозной диск 24 и вследствие этого может контролировать поворотное движение. Нижний несущий рамный участок 8 имеет две лопастных крепежных проушины 28, из которых одну можно увидеть, а другая расположена позади транспортного контейнера 30. Обе лопастных крепежных проушины 28 расположены на продольной балке 32, которая по существу и образует нижний несущий рамный участок 8.

Третье лопастное крепежное средство 12 непосредственно закреплено на верхнем несущем рамном участке 4, а именно непосредственно под поперечной балкой 34, которая образует неотъемлемую составную часть верхнего несущего рамного участка 4. Это закрепленное на поперечной балке 34 лопастное крепежное средство 12 имеет гидравлический цилиндр 18, который расположен здесь в транспортном положении. При эксплуатации подъемной траверсы, если она была снята с транспортной рамы 20 и используется, лопастные крепежные средства 12 дополнительно имеют тросы с круглыми петлями. Эти тросы изображены на фиг. 2 и 3, однако при транспортировке на транспортной раме 20 могут перевозиться отдельно и, например, укладываться в транспортном контейнере 30.

На фиг. 5 видны три крепежных участка 50, которые для простоты обозначаются одинаковыми ссылочными позициями, несмотря на то, что имеются некоторые различия, в частности в размерах. Крепежные участки 50 закреплены на внутренних структурах, как например ребрах 52 жесткости. В каждом случае крепежные участки включают в себя две опорные стенки 54, которые соответственно имеют два расположенных соосно, высверленных отверстия 56. Дополнительная пара отверстий 56 может быть предусмотрена, для того чтобы изменять, например крепежное положение. Однако такая дополнительная пара отверстий каждого крепежного участка 50 обязательно не требуется.

В области обоих отверстий 56 предусмотрено пальцевое устройство 58 с соответственно одним подпружиненным пальцем 60. На подпружиненном пальце 60 может располагаться тяговое устройство, как например трос, для того чтобы вытягивать палец в направлении 62 открытия для отсоединения крепежной петли. Фиг. 5 показывает открытое состояние. В этом состоянии крепежная петля может располагаться между двумя отверстиями 56 и таким образом между двумя опорными стенками 54. Затем для закрепления подпружиненный палец 60 проталкивается через каждое из обоих соответствующих отверстий 56, для того чтобы захватить вследствие этого расположенную там, несущую петлю. Для разъединения палец 60 должен теперь вытягиваться в направлении 62 открытия, и соответствующая несущая петля снова освободилась бы.

Таким образом, предлагается решение, которое адресует проблемы ограниченных грузоподъемностей, в частности кранов, и создает возможность доукомплектовывать и соответственно после этого монтировать лопасти ротора после произведенного монтажа колпака ротора. Кроме того, здесь предлагается то, что соединение между лопастью ротора и подъемной траверсой может разъединяться автоматически или полуавтоматически, без непосредственного участия персонала на месте крепления.

Для этого подъемная траверса висит на крюке монтажного крана. При помощи круглых петель подъемная траверса соединяется с лопастью ротора, и лопасть ротора поднимается при помощи подъемной траверсы. При этом на подъемной траверсе могут закрепляться направляющие тросы. После монтажа лопасти ротора отсоединяются соответствующие блокировочные пальцы мест подвеса, в частности при помощи дистанционного отсоединения. Затем подъемная траверса поднимается далее, так что круглые петли вытягиваются из лопасти ротора. Кроме того, предложенное решение создает возможность опускать или поднимать лопасть ротора при помощи подъемной траверсы на определенный угол. После опускания лопасти ротора установленная с возможностью вращения или поворота несущая балка подъемной траверсы удерживается в своем положении тормозным устройством. После этого места подвеса разблокируются, и траверса отсоединяется от лопасти ротора.

Благодаря предложенному решению в качестве преимуществ могут достигаться уменьшения штучных (удельных) весов для монтажного крана. Кроме того, по сравнению с другими решениями можно достигнуть монтажа ветроэнергетической установки при более высоких скоростях ветра. Кроме того, может предотвращаться использование крановых люлек, и при подъеме лопастей ротора может манипулироваться их направление, причем одновременно необходим только один крюк крана.

Изобретение относится к подъемной траверсе для подъема лопасти ротора и манипулирования лопастью ротора ветроэнергетической установки. Подъемная траверса для подъема лопасти ротора и манипулирования лопастью ротора ветроэнергетической установки, включающая в себя крановое крепежное средство для закрепления подъемной траверсы на кране, по меньшей мере одно лопастное крепежное средство для закрепления подъемной траверсы на лопасти ротора, а также продольно-поворотное средство для поворота удерживаемой подъемной траверсой лопасти ротора вокруг продольной оси лопасти ротора и поперечно-поворотное средство для поворота удерживаемой подъемной траверсой лопасти ротора вокруг поперечной оси, проходящей поперек продольной оси, при этом продольно-поворотное средство имеет привод для активного поворота лопасти ротора, а поперечно-поворотное средство выполнено для пассивного поворота и имеет средство торможения и/или стопорное средство для фиксации подъемной траверсы по меньшей мере в двух различных друг от друга поворотных положениях. Изобретение направлено на упрощение монтажа и демонтажа лопасти ротора. 8 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Подъемная траверса для подъема лопасти ротора и манипулирования лопастью ротора ветроэнергетической установки, включающая в себя:
- крановое крепежное средство для закрепления подъемной траверсы на кране;
- по меньшей мере одно лопастное крепежное средство для закрепления подъемной траверсы на лопасти ротора; а также
- продольно-поворотное средство для поворота удерживаемой подъемной траверсой лопасти ротора вокруг продольной оси лопасти ротора; и
- поперечно-поворотное средство для поворота удерживаемой подъемной траверсой лопасти ротора вокруг поперечной оси, проходящей поперек продольной оси, при этом
- продольно-поворотное средство имеет привод для активного поворота лопасти ротора, а
- поперечно-поворотное средство выполнено для пассивного поворота и имеет средство торможения и/или стопорное средство для фиксации подъемной траверсы по меньшей мере в двух различных друг от друга поворотных положениях.

2. Подъемная траверса по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет верхний, соединяемый с краном, несущий рамный участок и нижний, соединяемый с лопастью ротора, несущий рамный участок, причем поперечно-поворотное средство выполнено с возможностью выполнения поворотного движения нижнего несущего рамного участка по отношению к верхнему несущему рамному участку, в частности имеет соответствующую ось поворота и опционально имеет стопорную пластину для фиксации поворотного положения нижнего несущего рамного участка по отношению к верхнему несущему рамному участку.

3. Подъемная траверса по п. 1, отличающаяся тем, что предусмотрены три лопастных крепежных средства, каждое из которых имеет несущую петлю для разъемного закрепления на лопасти ротора.

4. Подъемная траверса по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что продольно-поворотное средство имеет линейный привод, в частности гидравлический цилиндр, для подъема и опускания одного из лопастных крепежных средств или их части, причем линейный привод расположен, в частности, между одной соответственно указанной несущей петлей соответствующего лопастного крепежного средства и одним соответственно указанным нижним несущим рамным участком.

5. Подъемная траверса по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что крановое крепежное средство имеет по меньшей мере один подвесной участок, в частности кольцо, проушину или серьгу, для подвешивания подъемной траверсы на кране.

6. Система манипулирования для манипулирования лопастью ротора ветроэнергетической установки, включающая в себя
подъемную траверсу по любому из пп. 1-5 для подъема лопасти ротора и манипулирования лопастью ротора,
лопасть ротора, закрепленную при помощи соединения на подъемной траверсе, и
разъединительное устройство для разъединения соединения между лопастью ротора и подъемной траверсой, причем
лопасть ротора соединена с подъемной траверсой при помощи по меньшей мере одного пальца, в частности таким образом, что подъемная траверса имеет по меньшей мере одну петлю или проушину, а палец проходит через петлю или проушину, причем для разъединения соединения разъединительное устройство имеет тяговое средство для вытягивания пальца, в частности для вытягивания пальца из соответствующей петли или проушины.

7. Система манипулирования по п. 6, отличающаяся тем, что лопасть ротора имеет аэродинамическую лопастную поверхность и внутреннее пространство, причем лопастная поверхность имеет по меньшей мере одно отверстие для проведения лопастного крепежного средства подъемной траверсы или его части, а внутреннее пространство снабжено по меньшей мере одним крепежным участком для закрепления лопастного крепежного средства подъемной траверсы.

8. Система манипулирования по п. 6 или 7, отличающаяся тем, что используется подъемная траверса по любому из пп. 1-5.

9. Транспортное устройство для транспортировки подъемной траверсы по любому из пп. 1-5, причем транспортное устройство имеет транспортную раму с соответствующими подъемной траверсе приемными участками, в частности несущий рамный приемный элемент для установки одного соответственно указанного нижнего несущего рамного участка и/или приемный элемент привода для установки одного соответственно указанного привода продольно-поворотного средства.

10. Способ монтажа лопастей ротора ветроэнергетической установки, имеющей ротор с горизонтальной осью, включающий в себя колпак ротора и несколько, в частности три, лопастей ротора, включающий этапы:
выравнивание уже смонтированного колпака ротора в первом монтажном положении;
подъем первой лопасти ротора при помощи крана и подъемной траверсы по любому из пп. 1-5;
расположение и закрепление первой лопасти ротора в по существу горизонтальном направлении на выровненном в первом монтажном положении колпаке ротора;
опускание смонтированной первой лопасти ротора при помощи подъемной траверсы таким образом, что колпак ротора поворачивается во второе монтажное положение, в котором вторая лопасть ротора может монтироваться в горизонтальном направлении на колпаке ротора; и
фиксация колпака ротора во втором монтажном положении и отсоединение подъемной траверсы от первой лопасти ротора.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что включает дальнейшие этапы:
- подъем второй лопасти ротора при помощи крана и подъемной траверсы;
- расположение и закрепление второй лопасти ротора в по существу горизонтальном направлении на выровненном во втором монтажном положении колпаке ротора; и
- отсоединение подъемной траверсы от второй лопасти ротора.

12. Способ по п. 10 или 11, отличающийся тем, что после отсоединения подъемной траверсы от первой лопасти ротора колпак ротора поворачивают приблизительно на 180° вокруг вертикальной оси.

13. Способ по п. 10 или 11, отличающийся тем, что включает в себя дальнейшие этапы:
- монтаж на колпаке ротора балластной руки на предусмотренном для третьей лопасти ротора крепежном месте, в частности фланце;
- опускание балластной руки таким образом, что колпак ротора поворачивается в третье монтажное положение, в котором третья лопасть ротора может монтироваться в горизонтальном направлении на колпаке ротора;
- фиксация колпака ротора в третьем монтажном положении;
- удаление балластной руки; и
- монтаж третьей лопасти ротора.

14. Способ по п. 10 или 11, отличающийся тем, что поднятую подъемной траверсой соответствующую лопасть ротора поворачивают при помощи подъемной траверсы вокруг продольной оси лопасти ротора для того, чтобы иметь при монтаже наименьшее сопротивление ветру.

15. Способ по п. 10 или 11, отличающийся тем, что используют подъемную траверсу по любому из пп. 1-5 и/или систему манипулирования по любому из пп. 6-8.

16. Способ монтажа ротора с горизонтальной осью, имеющего колпак ротора и несколько, в частности три, лопастей ротора, на гондоле ветроэнергетической установки или сооружаемой ветроэнергетической установки, включающий этапы:
- монтаж колпака ротора на гондоле; и
- последовательный монтаж лопастей ротора на смонтированном колпаке ротора, причем используют способ по любому из пп. 10-15.

17. Способ демонтажа лопастей ротора ветроэнергетической установки, имеющей ротор с горизонтальной осью, включающий в себя колпак ротора и несколько, в частности три, лопастей ротора, причем демонтаж соответствует по смыслу процессу монтажа лопастей ротора по любому из пп. 10-15 в обратном порядке.

18. Способ замены лопастей ротора ветроэнергетической установки, имеющей ротор с горизонтальной осью, включающий в себя колпак ротора и несколько, в частности три, лопастей ротора, причем лопасти ротора монтируют согласно способу по любому из пп. 10-15.

19. Способ замены лопастей ротора ветроэнергетической установки, имеющей ротор с горизонтальной осью, включающий в себя колпак ротора и несколько, в частности три, лопастей ротора, причем ранее уже смонтированные и заменяемые лопасти ротора демонтируют при помощи способа по п. 17.