[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明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。本发明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。

背景技术

传统的风力涡轮机转子利用下述叶片，即，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)。

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 A1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，本发明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。本发明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。

发明内容

本发明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。

根据本发明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。