[发明专利]叶片安装装置

说明书

本发明描述了一种位于在风力涡轮机（8）的轮毂（4）和转子叶片（2）之间的接口（24）处的叶片安装装置（1），叶片安装装置（1）至少包括：环形轴承（3），其包括安装到轮毂（4）的固定部分（3B）和安装到叶片（2）的根端（20）的旋转部分（3A）；以及加强环（10），其布置在轴承旋转部分（3A）与叶片（2）的根端（20）之间，加强环（10）包括成形为叶片（2）的根端（20）的延伸部的圆柱形主体部分（100）。本发明还描述了一种风力涡轮机（8），其包括轮毂（4）和安装到轮毂（4）的多个叶片（2），并且在轮毂（4）和每个转子叶片（2）之间的接口（24）处设置这样的叶片安装装置（1）。本发明还描述了一种实现风力涡轮机（8）的轮毂（4）和转子叶片（2）之间的接口（24）的方法。

本发明描述了叶片安装装置、风力涡轮机以及实现风力涡轮机的轮毂和转子叶片之间的接口的方法。

当前安装和部署的类型的风力涡轮机通常具有附接到转子轮毂的多个叶片，其中每个叶片都借助于叶片轴承或变桨轴承附接到轮毂，使得可以调整叶片桨距角。例如玻璃纤维复合材料模制叶片的转子叶片的圆形根端通常螺栓连接到轴承的旋转部分，而固定部分固定到轮毂。变桨轴承允许调整叶片桨距角，以从风捕获尽可能多的能量，并且还允许叶片在暴风雨条件下顺桨。在叶片和轮毂之间的接口处，叶片轴承易受结构变形的影响。虽然轴承通常被设计成即使略微变形也能令人满意地运转，但是过大的变形可能会损害轴承的运动学方面直至使轴承寿命减少的程度。例如，很大程度的变形可能会导致轴承在其计划的到期之前很久就磨损和损坏。

叶片根端在形状上是大致圆形的，使得它可以被安装到圆形的轴承。导致轴承损坏的一种类型的结构变形是平面内变形，其使得否则应当为圆形的轴承变得略微呈椭圆形。可以通过将加强板附接到轴承来抵抗这种类型的变形。然而，另一种类型的结构变形是平面外变形，其无法通过加强板来校正。当风荷载非常高时，由于通过轴承传递的力非常大，可能产生这种平面外的轴承变形。作用在叶片/轮毂接口上的力的大小与叶片长度直接相关。因此，该问题对于用在当今的海上风力涡轮机中的非常长的叶片而言是高度相关的。该平面外的轴承变形可能会显著地影响轴承平整度，并且可能导致过早故障。

因此，本发明的一个目的在于提供一种克服上述问题的改进的叶片安装装置。

该目的通过权利要求1的叶片安装装置；通过权利要求10的风力涡轮机；以及通过权利要求12的实现风力涡轮机的轮毂和转子叶片之间的接口的方法来实现。

根据本发明，位于在风力涡轮机的轮毂和转子叶片之间的接口处的叶片安装装置至少包括：环形轴承，其包括安装到所述轮毂的固定部分和安装到所述叶片的根端的旋转部分；以及加强环，其布置在轴承旋转部分和所述叶片的根端之间，所述加强环包括成形为所述叶片的根端（或在下文中简称为“叶片根端”）的延伸部的圆柱形主体部分。优选地，所述加强环的主直径对应于叶片根端的主直径。所述加强环的主直径可以理解为是在所述加强环的壁或主体中的两个中点之间测得的直径；类似地，叶片根端的主直径可以理解为是在叶片根端的壁或主体中的两个中点之间测得的直径。

本发明的叶片安装装置的一个优点在于，其刚度大于不包含这样的加强环的可相比较的叶片安装装置的刚度。增加的刚度可以足够大，以防止轴承的任何平面外的扭曲或变形。由于本发明的叶片安装装置可以与用于克服轴承的平面内变形的已知技术结合使用，因此可以实现这样一种叶片安装装置，该叶片安装装置在其使用期间保持基本上没有任何这样的变形，无论是平面内变形还是平面外变形。这可导致转子叶片变桨系统的寿命延长以及导致维护成本的降低。本发明的叶片安装装置还可有助于使用较长的转子叶片，因为它能够有效地最小化或消除与将经受高风荷载的长叶片相关的平面外变形。轴承变形的减小或消除将导致轴承上的力减小，例如滚珠轴承的滚珠上的力减小，并且因此，可以预期磨损的减少。本发明的叶片安装装置还可导致有利地减少其他潜在有害的轴承力学效应，例如边缘运行损伤、滚珠保持架应力损伤等。