專利名稱：吊艙提升工具和方法
技術領域：
本發明涉及提升風力發電機的吊艙的工具，所述吊艙使得能夠接近、 維護和改進風力發電機旋轉系統，而不需要風力發電機外部的元件。
此外，本發明涉及用來提升輪轂和吊艙的提升方法，為了執行維護 和改進任務使旋轉系統的軸向滑動板能夠退出，以及用于清潔和潤滑 目的接近框架和旋轉環之間的自由區域。
背景技術：
本發明所屬的部分是風力發電機的維護部分，尤其是旋轉系統的維 護，該旋轉系統能夠使吊艙和輪轂旋轉從而將其朝著風向定向，因此充 分利用風能。
位于與吊艙接觸的軸向和徑向表面上的旋轉環具有一系列抗摩元 件，所述抗摩元件一方面允許應力傳輸到旋轉環并從旋轉環到塔架，并 且在另一方面降低了吊艙與旋轉環之間的摩擦，從而為了更好定向目的 地有利于吊艙的旋轉。
這些元件需要一定量的維護和連續的改進從而使它們適應本領域的 狀態。為了這個目的，吊艙需要與旋轉環分離開。
有各種使吊艙與旋轉環和塔架分離的方法。
第一種方法使用較高的外部起重機。這些方法需要重且昂貴的機械，因而具有大的不方便性，并且需要許多操作時間來將起重機定位在風力 發電機旁邊。
在文獻US04311434、 US06408575、 W003100248和JP2004011588中 描述了其它執行維護的方法。
這些文獻中的后者與本發明最相似。JP2004011588描述了將吊艙與 塔架分離并允許吊艙旋轉的方法。為了這樣做，其將一個環形活塞定位 在同樣是環形的腔室內部。當油或者空氣在壓力下進入所述腔室時，結 合到吊艙上的活塞被提升并且能夠旋轉。如果壓力不足夠，吊艙降低并 且活塞與腔室底部的摩擦固定吊艙。這種方法不是為了維護目的，假定 如果需要進入腔室，當腔室打開時，壓力會失去并且吊艙會下降，因此 關閉腔室。
發明內容
本發明涉及吊艙提升工具和將其應用到風力發電機的方法。 本發明的第一方面涉及使由輪轂的軸支撐的風力發電機吊艙能夠提
升、以及所述吊艙從結合到風力發電機塔架的旋轉環上分離的吊艙提升
工具。
貫串這個說明，風力發電機的前部應該被認為是離風力發電機的輪
轂最近的部分，而不管風力發電機的類型(無論是具有迎風面還是背風
面轉子)。等同地，風力發電機的后部應該被認為是離所述風力發電機輪
轂最遠的部分。
本發明的工具包括多個橫梁，優選是直的，其在分布在塔架的靠近旋轉環的內表面上的多個點處固定到所述塔架上。必須使用至少三個橫 梁，形成用于彌補所述吊艙可能遭受的所有翻倒運動的水平多邊形。
一些支架在多邊形的頂點固定到這些橫梁上，類似于拉桿，其用作 一些前后提升裝置的支撐。作為對于本發明有效的提升裝置的例子，我 們會提及液壓或者氣壓千斤頂，或者例如千斤頂的機械裝置。
在較高的平面上，并與每個提升裝置垂直對準，并且因此位于每個 支架上方，定位一些第一和第二吊艙固定裝置。通過前后提升裝置可以 在垂直方向上移動這些第一和第二固定裝置，從而在所述垂直方向上移 動吊艙。
所述前后提升裝置的一個實施例包括多個前后液壓千斤頂，前后提 升裝置的軸在垂直方向上移動，與固定裝置的下表面接觸并且使它們在 前述垂直方向上移動。
通過使所述軸通過制造在支架上的通孔穿過所述支架，可優化這個 實施例。理想地，這些孔應該制造在中心位置從而合適地將應力分布在 支架上和支撐支架的橫梁上。
如果，因為任何原因，吊艙和輪轂組合的重心沒有與多邊形的中心 對準，那么前后固定裝置將支撐不同的載荷。為此，對于所述第一和第 二固定裝置，以及前后提升裝置來說，它們可能不同。
根據實施方式的示例，所述多邊形是三角形，其包括三個橫梁、三 個支架、三個液壓千斤頂、以及位于三角形頂點的兩個前卡規和一個后 卡規。
在這種情況下，所述第一固定裝置包括至少兩個前卡規，同時所述第二固定裝置包括至少一個后卡規。這個后卡規會將布置在離輪轂最遠 的點。如果使用各種不同的卡規，它們將被分布在離輪轂最遠的點。
后液壓千斤頂可以位于這些第二固定裝置的下面，所述千斤頂可以 是雙重效果，從而根據由固定裝置彌補的翻倒力矩產生牽引力或者壓縮 力。
由于三角形形狀，應力分布是簡單的并且能容易地彌補吊艙遭受的 任何翻倒力矩，無論是由于輪轂和吊艙組合的重心未對準，還是由于風 力或者由于任何其它的原因。
根據實施例的一種形式，前后卡規由具有L形截面的環的一部分形
成，以限定一座椅，在座椅的水平側的表面上具有多個垂直的墊片，例 如兩個，其允許卡規和旋轉環的相對運動。用于將卡規固定到吊艙上的 裝置位于座椅垂直側的表面上，連同至少一個水平墊片，該水平墊片能 夠使水平應力能夠從卡規傳送到旋轉環上。
如果需要，通過包括一些在一端結合到橫梁的中間部分并且在另一 端結合到塔架上的托架，能夠進一步有利于旋轉系統的卡規的下降。例 如，可以通過緊固銷釘或者其他方法將它們結合到旋轉環的底座上。
本發明的第二方面涉及提升吊艙、從旋轉環分離所述吊艙的方法。
通常，吊艙通過多個制動卡規固定到旋轉環上。這些制動卡規以防 止分離的方式將吊艙固定到旋轉環上。
因此，它們必須由前后固定裝置來替換，避免同時將所有制動卡規 移除。
吊艙提升方法包括已有的第一階段(步驟a)，其中阻止了吊艙在旋轉環上的旋轉。
此外，其包括下述新的階段
步驟b):用第二固定裝置逐漸地替換至少一個制動卡規，所述制動 卡規應位于與風力發電機的輪轂相對的位置。在各種第二固定裝置被定 位的情況下，它們應該相對于輪轂的軸對稱布置。
接著是步驟C):用第一固定裝置替換至少兩個制動卡規，在步驟b) 和步驟C)被替換的制動卡規應該分布在旋轉環上形成規則的多邊形，所 述形式不是強制性的而是推薦的。
隨后，步驟d):安裝多個橫梁，例如形成封閉的多邊形，多邊形的 頂點布置在塔架的內表面上并與第一和第二固定裝置徑向對齊排列，這 些橫梁可以包括卡規支撐元件，例如多個在一端結合到橫梁中間部分上 且在另 一端結合到塔架上的托架。
所述方法然后繼續步驟e):其中，在圍繞頂點的區域，多個支架以 拉桿形式定位，其在隨后的步驟f)中用來固定一些前后提升裝置，例如 液壓或者氣壓千斤頂。
假定所述提升裝置必須與固定裝置垂直對準，那么所述頂點必須與 固定裝置對準。第一固定裝置應該與前提升裝置對準，同時第二提升裝 置應該與后固定裝置對準。
一旦固定裝置和提升裝置被定位，所述方法繼續步驟g)，其中剩余 的制動卡規被移除，允許吊艙相對于旋轉環垂直運動。
最后，步驟h)，對提升裝置作用，其順序地作用在固定裝置上，從 而將吊艙從旋轉環上提升。根據這個方法的第二實施例，所述前后提升裝置分別是前后液壓千 斤頂，所述前后液壓千斤頂的軸支撐在第一和第二固定裝置的下表面上。
所述固定裝置可以包括多個卡規。至少一個后卡規使用在第二固定 裝置上，并且兩個后卡規使用在第一固定裝置上。
由于吊艙和輪轂組合的重心可能的未對準，推薦使用雙重效果的后 液壓千斤頂，因此使它們能夠在兩個方向上作用并且彌補任何翻倒力矩。
下述附圖是為了更好地理解本發明 圖l是風力發電機的總體視圖2是吊艙固定到旋轉環以及徑向和軸向PETP件的詳細圖； 圖3是具有本發明設備的旋轉環總體視圖； 圖4是前卡規和后卡規的總體視圖5是支架、橫梁、托架、板以及液壓千斤頂的組裝體。
具體實施例方式
下面將簡要描述本發明的具體實施方式
，其是作為說明目的而不是 將本發明限制于該具體實施方式
。
圖1示出了自身旋轉的風力發電機的吊艙(1)，其支撐在位于風力
發電機的塔架(3)頂部的旋轉環(2)上。在這種方式中，輪轂(5)可 以相對風布置，并且風力發電機的葉片(8)能充分地利用風力。
所述吊艙(1)通過一系列制動卡規(4)支撐在旋轉環(2)上，所述制動卡規與抗摩材料例如聚四氟乙烯的板接觸并相對于塔架的軸線橫 向布置以防止吊艙(1)與旋轉環(2)之間的摩擦，所述板經常被稱為
軸向PETP件(6)， 一些彎曲并平行于吊艙(1)的旋轉軸線定位的相似 板被稱為徑向PETP件(7)。在風力發電機維修期間，必須替換PETP件 (6， 7)。
這些元件在圖2中示出，圖2示出了吊艙(1)固定到旋轉環(2) 的詳細視圖。
由于吊艙(1)在旋轉環(2)上的摩擦，這些PETP件(6， 7)被磨 損，如吊艙(1)與旋轉環(2)之間接觸的其他接觸元件，因此它們需 要一定的維護和潤滑。等同地，將這些PETP件(6， 7)替換成其他更加 技術先進的樣式是有利的。
為了接近接觸區域，吊艙(1)和旋轉環(2)需要分開，本發明的方 法提供了這樣做的合適方法。
本發明的吊艙(1)提升工具的一個實施例由第一和第二固定裝置組 成，該第一和第二固定裝置定位成替換各種制動卡規(4)并被作用以提 升吊艙。第二固定裝置被定位成替換位于遠離輪轂(5)的點的至少一個 制動卡規(4)，同時第一固定裝置在與旋轉環(2)接觸的鄰近輪轂(5) 的點被固定到吊艙(1)上。
根據圖3所示的實施例，第二固定裝置由后卡規(10)組成，其位 于遠離吊艙(1)的輪轂(5)的制動卡規(4)的位置處。第一固定裝置 包括兩個前卡規(11)，它們位于后卡規(10)的每一側以使三個卡規(10， ll)形成等邊三角形。在使用更多卡規ao， ii)的情況下，所述卡規ao， ii)以推薦的規 則形式形成多邊形，以有利于應力的分布。
在任何情況下，所述卡規(10， 11)的尺寸設置必須能夠支撐用于
提升和保持吊艙(1)的操作應力。必須考慮吊艙(l)的重心位置，其將
會朝向輪轂(5)移動，并且從旋轉環(2)的垂直線移動。
與所使用的卡規(10， 11) 一樣多的一組橫梁(12)被固定到塔架 (3)的頂部。這些橫梁(12)形成與卡規(10， 11) 一樣的多邊形，多 邊形的每個頂點對應與一個卡規(10， 11)。
為了將每個橫梁(12)固定到塔架(3)上，所述橫梁(12)具有兩 個板(14)，每端一個，所述板通過相應的螺釘或者等同的方法結合到旋 轉環的底座(9)上。為了這樣做，將旋轉環(2)連接到塔架(3)上的 一些環頭螺釘被移除以由固定板(14)的螺釘替換。這些螺釘可以具有 穿過所有三個元件板(14)、旋轉環底座(9)和旋轉環(2)繼續將旋 轉環(2)固定到旋轉環底座(9)上的長度。
所述橫梁(12)必須定位成使它們的端部大約位于卡規(10， 11) 的下面，并且在與軸線相同的徑向方向上。換句話說，連接頂點和旋轉 環(2)的中心的線從對應卡規(10， 11)的中心的下面經過。
為了更加容易地降低旋轉系統的卡規，根據另一個實施例，可以將 一些托架(15)定位在橫梁(12)上，也固定到旋轉環底座(9)上。通 過固定銷釘或者其他方法，每個托架(15)在一端結合到對應橫梁(12) 的中間部分，并且在另一端結合到塔架(3)上。
一旦橫梁(12)被安全地固定到塔架(3)上， 一些支架(13)通過任何例如螺栓等阻抗方法結合到每對橫梁(12)上，每個支架(13)位于 卡規(10， 11)的下面。
這些支架(13)在支架(13)的中心位置具有垂直通孔(21)。固定 到支架(13)的底部并與卡規(10， 11)對準的液壓千斤頂(16， 17) 的軸(19)穿過這些孔(21)。
所述軸(19)具有能夠使液壓千斤頂(16， 17)向上推動卡規(10， 11)并且正確提升吊艙(1)度從而允許對旋轉環(2)和其他設備進行 維護或改進的長度。吊艙(1)和旋轉環(2)之間的分離取決于需要。 例如，為了替換對應的PETP件(6， 7)，可能需要30mm的分離。
吊艙(1)、輪轂(5)以及葉片(8)組合的重心通常從旋轉環(2) 的垂直線移動，因此，每個液壓千斤頂(16， 17)所施加的力是不同的。
在吊艙(1)、輪轂(5)和葉片(8)組合的重心位于由卡規(10， 11)所形成的多邊形的外面的情況下，前千斤頂(17)也就是最靠近輪 轂(5)的千斤頂必須施加向上的垂直力，同時，后千斤頂(16)也就是 離輪轂(5)最遠的千斤頂必須施加垂直的保持力，以防止吊艙(1)翻 倒。為了這樣做，所述后液壓千斤頂(16)必須是雙重效果的千斤頂。
在所有情況下，必須考慮由每個單個的千斤頂(16， 17)所施加的 力以及方向，使得可以盡可能容易地提升所述吊艙(1)，并且施加到每 個液壓千斤頂(16， 17)的壓力取決于這個力。
下面將更詳細的描述示出在圖4和圖5中的本發明的一些元件。
圖4A和圖4B示出了兩個卡規(10， 11)并且示出兩個卡規(10， 11)具有相似的總體結構。每個卡規(10， 11)由一環形部分形成，具有由厚度L形成的橫截 面。所述環的內徑小于旋轉環(2)的內徑同時所述環的外徑大于旋轉環 (2)的所述內徑。
所述L的垂直部分大于旋轉環的厚度從而使卡規(10， 11)的上部 安全地固定到吊艙(1)上并且所述L的水平部分位于旋轉環(2)的下面。
兩個可移動的垂直墊片(22)位于L的水平部分上從而與旋轉環(2) 的底部接觸，使卡規(10， 11)與旋轉環(2)之間能夠相對移動。
所述L的垂直部分具有用于固定到吊艙(1)上的固定裝置，在附圖中 所示的情況下，其是螺栓。這些固定裝置必須與將制動卡規(4)結合到 吊艙(1)上的那些固定裝置相同。
至少一個可調節的水平墊片(23)位于L的垂直部分的內壁上。這 個墊片允許卡規(10, 11)相對于旋轉環(2)被正確調整并且允許吊艙 (1)產生的水平應力傳送到旋轉環(2)上，無論所述應力是由于相對于 塔架(3)的重心偏心，還是由于風力作用在輪轂(5)上。
這個彎曲的、垂直壁具有比旋轉環(2)的內徑稍微低的曲率半徑， 因此，為了相對于旋轉環(2)調節這個壁，必須調節水平墊片(23)。
圖5示出了組裝在一起形成等邊三角形的一組三個橫梁(12),其中 在頂點可以觀察到一對板(14)。三角形托架(15)位于每個橫梁(12) 的中部，具有位于離橫梁(12)最遠的托架(15)頂點的固定銷釘。所 述固定銷釘應該固定到旋轉環(2)的底座上。
支架(13)應該被固定在每個角，作為拉桿，安全地連接到每個相 鄰的橫梁(12)上。圖中僅僅示出了一個液壓千斤頂(16， 17)，其軸(19)穿過一個支架的孔(21)。
圖5示出了具有與旋轉環底座(9)相等曲率半徑的彎曲形式的板 (14)，以有利于其與通過位于板(14)上的垂直孔的固定銷釘的連接。
所述支架(13)通過一系列螺栓(25)安全地結合到橫梁(12)上， 當由支架保持的軸被提升時，所述螺栓能夠支撐吊艙的重量。
本發明還涉及應用本發明工具的吊艙(1)提升方法。所述方法包括 下述步驟
a) 固定吊艙(1)的位置以防止其在旋轉環(2)上的自身旋轉；
b) 移除位于風力發電機輪轂(5)相對側的制動卡規(4)并且用一 些固定裝置例如后卡規(10)來替換所述制動卡規，這個步驟重復的次 數和需要定位的固定裝置的數量一樣多；
c) 移除靠近輪轂(5)的制動卡規(4)并且安置一些第一固定裝置 例如前卡規(11)，其次數和所需的第一固定裝置(至少兩個) 一樣多， 使得第一和第二固定裝置形成所需要的多邊形；
d) 橫梁(12)的裝配，橫梁通過位于橫梁(12)每個端部的板(14) 固定到旋轉環(2)的底座上，當需要時，應該移除將旋轉環(2)的底 座固定到塔架(3)上的銷釘，以用固定板(14)的固定銷釘來替換。
e) 通過螺栓(25)將支架(13)裝配到橫梁(12)上；
f) 將前液壓千斤頂(17)固定到位于第一固定裝置下的支架(13) 上，并且將后液壓千斤頂(16)固定到第二固定裝置下，并且安裝對應 的液壓回路；
g) 移除剩余的制動卡規(4);f)啟動液壓千斤頂(16， 17)以提升吊艙(1)。
一旦吊艙(1)被提升，可以進行旋轉系統(2)的維護或改進，替 換軸向PETP件(6)和徑向PETP件(7)、潤滑、或者任何其他所需要的 操作。
為了降低吊艙(1)，移除(或者根據情況增加)液壓千斤頂(16， 17)的液壓從而使吊艙(1)在自身重量下下降。
一旦吊艙(1)位于其正確位置，以相反順序進行前述步驟移除整個 工具。
為了將工具的不同元件抬升到旋轉環(2)的高度，也可以使用那些 為了維護目的而提供在商業吊艙(1)上的橋式起重機或者升降機。
權利要求
1.一種吊艙提升工具，構造成用于結合到風力發電機上，所述風力發電機包括支撐在塔架(3)上的旋轉環(2)；吊艙(1)，由輪轂(5)的軸支撐；其特征在于，所述提升工具包括多個橫梁(12)，所述多個橫梁構造成用于固定到分布在塔架(3)的內表面上的多個點，以形成水平多邊形；多個支架(13)，所述多個支架作為拉桿在多邊形的頂點處固定到橫梁(12)上；多個前后提升裝置，所述前后提升裝置構造成用于固定到所述支架(13)上；第一吊艙(1)固定裝置，其與前提升裝置垂直對準并且位于比前提升裝置高的水平；第二吊艙(1)固定裝置，其與后提升裝置垂直對準并且位于比前提升裝置高的水平；所述第一和第二固定裝置構造成通過所述前后提升裝置在垂直方向上移動，從而在所述垂直方向移動所述吊艙(1)。
2.根據權利要求1所述的吊艙提升工具，其特征在于，所述前后提 升裝置包括多個前液壓千斤頂(17)和后液壓千斤頂(16)，每個所述液壓千斤頂(16， 17)具有垂直方向可移動的軸(19)，所述軸構造成用于 提升所述第一和第二固定裝置。
3. 根據權利要求1或2所述的吊艙提升工具，其特征在于，所述第 一固定裝置包括至少兩個前卡規(11)，且所述第二固定裝置包括至少一 個位于距離吊艙(1)的輪轂(5)比第一固定裝置遠的位置的后卡規(10)。
4. 根據權利要求3所述的吊艙提升工具，其特征在于，所述多邊形 是三角形，其包括三個橫梁(12)、三個支架(13)、三個液壓千斤頂(16， 17)、位于等邊三角形頂點處的兩個前卡規(11)和后卡規(10)。
5. 根據權利要求3或4所述的吊艙提升工具，其特征在于，所述卡 規(10， 11)包括L形截面的環形部分以限定一座椅，其具有位于座椅 的水平側的表面上的兩個垂直墊片(22)、用于固定到吊艙(1)的裝置 以及至少一個位于座椅的垂直側上的水平墊片(23)。
6. 根據權利要求2至5中任何一項所述的吊艙提升工具，其特征在 于，所述后液壓千斤頂(16)是雙重效果千斤頂。
7. 根據權利要求1至6中任何一項所述的吊艙提升工具，其特征在 于，所述橫梁(12)包括位于其中間部分上的多個托架(15)，所述托架 構造成用于結合到塔架(3)上。
8. 根據權利要求2至7中任何一項所述的吊艙提升工具，其特征在 于，所述支架(13)包括位于其中心位置的垂直通孔，所述垂直通孔構 造成用于固定在所述支架(13)上的液壓千斤頂(16， 17)的軸(19) 通過。
9. 一種分離風力發電機吊艙(1)的吊艙提升方法，所述風力發電機 具有輪轂(5)、旋轉環(2)、旋轉環(2)被支撐在其上的塔架(3)，所 述吊艙(1)通過多個固定到吊艙(1)的制動卡規(4)固定，所述方法 具有下述步驟a) 阻止吊艙(1)在旋轉環(2)上的旋轉，其特征在于，其還包括 步驟b) 在與風力發電機的輪轂(5)相對的位置，用第二固定裝置替換 至少一個制動卡規(4);c) 以步驟b)和c)中被替換的制動卡規(4)沿著旋轉環分布的方式，用第一固定裝置替換至少兩個制動卡規(4);d) 通過一些位于所述橫梁(12)端部的板(14)安裝固定到塔架(3) 內表面上的多個橫梁(12)從而形成封閉的多邊形，所述多邊形的頂點 與所述第一和第二固定裝置徑向對準；e) 在由橫梁(12)形成的多邊形的每個頂點安裝多個作為拉桿的支架；f) 將前后提升裝置固定到所述支架(13)上，使得所述前提升裝置 與第一固定裝置垂直對準，并且所述后提升裝置與第二固定裝置垂直對準，以及g) 移除剩余的制動卡規(4);h) 作用于提升裝置以提升吊艙(1)。
10. 根據權利要求9所述的吊艙提升方法，其特征在于，所述前后提升裝置包括多個前液壓千斤頂(17)和后(16)液壓千斤頂，并且每一 個所述液壓千斤頂(16， 17)具有垂直方向可移動的軸(19)，所述軸構 造成用于提升所述第一和第二固定裝置。
11. 根據權利要求10所述的吊艙提升方法，其特征在于，所述后液 壓千斤頂(16)是雙重效果千斤頂。
12. 根據權利要求9至11中任何一項所述的吊艙提升方法，其特征 在于，所述第一固定裝置包括至少兩個前卡規(11)，且所述第二固定裝 置包括至少一個位于距離吊艙(1)的輪轂(5)比第一固定裝置遠的位 置的后卡規(10)。
13. 根據權利要求12所述的吊艙提升方法，其特征在于，所述卡規 (10， 11)包括L形截面的環形部分以限定一座椅，其具有位于座椅的水平側的表面上的兩個垂直墊片(22)、用于固定到吊艙(1)的裝置以 及至少一個位于座椅的垂直側上的水平墊片(23)。
全文摘要
本發明涉及吊艙提升工具以及用于相對于旋轉環(2)提升風力發電機吊艙(1)的方法。本發明的工具由第一和第二固定裝置形成，所述第一和第二固定裝置替換設置在前后提升裝置上的制動卡規(4)。前述提升裝置由支架(13)支撐，所述支架以拉桿形式固定到由橫梁(12)形成的規則多邊形的頂點上。本發明方法在于為了以交替的方式安裝固定裝置而移除制動卡規(4)并且垂直固定所述裝置。第一和第二固定裝置包括后卡規(10)和前卡規(11)且所述提升裝置包括液壓千斤頂(16，17)。
文檔編號F03D7/02GK101297114SQ200680040061
公開日2008年10月29日 申請日期2006年10月27日 優先權日2005年10月27日
發明者何塞·伊格納西奧·略倫特·岡薩雷斯 申請人:歌美颯創新技術公司