一种充气式风电叶片吊装工具及设备

技术领域

本发明涉及风力发电机设备领域，尤其涉及一种充气式风电叶片吊装工具及设备。

背景技术

随着风电建设成本的提高，为减少项目建设成本，风电机组单机容量已向3MW及以上容量发展，在中低风速区域与之对应的风电机组叶片也日益增大。考虑风轮直径的尺寸，风轮整体吊装所需的场地面积随之增大，但部分场区面积不足，故大型叶片的吊装已逐渐由整体吊装方案转向单叶片吊装的方案。

考虑叶片不同位置的强度及重心，目前单叶片吊装主要采用吊带将叶片前缘向下吊装。发明人发现，该种吊装方式的不足之处在于：

(1)叶片起吊时无法旋转，在叶片安装时可能会出现需要机组对该叶片桨距角调整以实现螺栓顺利安装的情况。

(2)吊装时吊带对叶片接触位置单位压强较大，当大型叶片重量较大时会存在局部破环的风险。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种充气式风电叶片吊装工具及设备，能够增大与叶片的接触面积，减少接触压强；工具能够旋转，增加叶片安装的灵活性。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种充气式风电叶片吊装工具，至少包括第一拼接段、第二拼接段，第一拼接段与第二拼接段插接形成封闭结构；

所述第一拼接段包括第一外壳、与第一外壳内壁贴合的第一充气层，所述第二拼接段包括第二外壳、与第二外壳内壁贴合的第二充气层；第一充气层与第二充气层连通且内侧形成与风电叶片横截面形状相适应的承载通道；

所述第一外壳、第二外壳的外侧分别设置吊点，吊点用于连接驱动机构，在驱动机构作用下能够实现风电叶片旋转。

作为进一步的实现方式，为了增大工具的通用性，所述第一拼接段和第二拼接段之间连接扩展段，扩展段包括第三外壳、与第三外壳内壁贴合的第三充气层；所述第三充气层与第一充气层、第二充气层连通。

作为进一步的实现方式，所述第一拼接段、第二拼接段和扩展段分别设置充气孔；充气孔为统一尺寸，各拼接段间采用积木式插接。

作为进一步的实现方式，所述第二拼接段安装电磁阀。

作为进一步的实现方式，所述吊点处安装摩擦式棘轮。

作为进一步的实现方式，所述第一充气层、第二充气层和第三充气层采用PVC充气材料。

第二方面，本发明实施例还提供了充气式风电叶片吊装设备，包括所述的吊装工具。

作为进一步的实现方式，还包括驱动机构，所述驱动机构连接吊装工具，驱动机构能够带动吊装工具旋转。

作为进一步的实现方式，所述驱动机构包括步进电机，步进电机的电机轴上安装卷筒，卷筒上缠绕有钢缆；所述电机轴上方安装摩擦式棘轮，以使在步进电机的驱动作用下风电叶片与吊装工具能够最大旋转90°。

作为进一步的实现方式，所述钢缆的两端分别连接一个吊点。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

(1)本发明的一个或多个实施方式的吊装工具采用PVC充气材料与叶片接触，增大与叶片的接触面积，减少接触压强，降低因吊装导致的叶片吊装损坏风险。

(2)本发明的一个或多个实施方式的扩展段能够与第一拼接段、第二拼接段组合，以适应不同截面形状的叶片，增加工具对叶片的通用性。

(3)本发明的一个或多个实施方式的吊装工具在步进电机的驱动下可以旋转，增加了叶片安装的灵活性。

(4)本发明的一个或多个实施方式通过电动气泵充气，在充气完成后正常吊装；由于安装有电磁阀，在叶片安装完成后通过电磁阀对工具进行排气，方便工具拆卸。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是现有技术中叶片吊装示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的正常工况示意图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的顺时针旋转90°示意图；

图4是本发明根据一个或多个实施方式的吊点位置示意图；

图5是本发明根据一个或多个实施方式的驱动机构结构示意图；

图6是本发明根据一个或多个实施方式的摩擦式棘轮安装示意图；

其中，1、一字梁，2、吊带，3、步进电机，4、第一充气层，5、第三充气层，6、第二充气层，7、钢缆，8、第一外壳，9、第二外壳，10、充气孔，11、电磁阀，12、吊点，13、第三外壳，14、承载通道，15、摩擦式棘轮,16、卷筒，17、电机轴。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

实施例一：

本实施例提供了一种充气式风电叶片吊装工具，通过PVC充气材料与叶片表面的接触，减少工具对叶片表面的压强，再通过外部的驱动机构实现叶片的旋转。

如图1所示，现有技术中单叶片吊装采用一字梁1加两根吊带2对叶片进行固定，吊装时叶片重量会加载到与吊带2相接触的叶片前缘表面，当叶片重量产生的压强小于该接合处的结构强度时，叶片吊装是可行的，当叶片重量产生的压强大于该接合处的结构强度时，叶片就会出现局部损伤。

为了避免产生上述问题，在吊装叶片时都会有吊带2最小宽度的要求，而由于后期叶片长度越来越长，则叶片自身重量也会随之增大，故需要采用增大接触面积的方式减少对该接合处的压强。本实施例采用PVC充气材料作为与叶片表面接触的主材料，拥有耐磨、弹性好的特点，可有效增大叶片吊装的受力面进而减少吊装受力面的压强。

具体的，本实施例至少包括第一拼接段、第二拼接段，第一拼接段与第二拼接段插接形成封闭结构。当采用吊装工具进行叶片吊装时需考虑不同叶片宽度，因此本实施例在第一拼接段和第二拼接段之间设置扩展段，以适应进行不同叶片截面。

如图2所示，第一拼接段连接于扩展段一端，第二拼接段连接于扩展段另一端。在本实施例中，扩展段设置两个，第一拼接段和第二拼接段通过两个扩展段形成封闭结构；且第一拼接段、扩展段和第二拼接段的内侧形成与风电叶片横截面形状相适应的承载通道14。

进一步的，所述第一拼接段包括第一外壳8、与第一外壳8内壁贴合的第一充气层4，所述第二拼接段包括第二外壳9、与第二外壳9内壁贴合的第二充气层5；扩展段包括第三外壳13、与第三外壳13内壁贴合的第三充气层5。

在本实施例中，第一充气层4、第二充气层6和第三充气层5均采用PVC充气材料。通过PVC材料形成内部为空腔的结构，一为能够减少工具的重量，二是空腔作为充气的通道。

进一步的，所述扩展段与第一拼接段、第二拼接段分别插接。在本实施例中，扩展段一端具有与内部空腔(充气通道)连通的凸起，另一端具有插接孔；第一拼接段端部设有与内部连通的凸起或者插接孔，第二拼接段端部设有与内部连通的凸起或者插接孔；所述插接孔与凸起相适配。

扩展段的凸起与第一拼接段/第二拼接段的插接孔配合，扩展段的插接孔与第一拼接段/第二拼接段的凸起配合，实现扩展段与第一拼接段、第二拼接段的连接，即整体充气通道插接孔连接类似积木式，便于拆卸、组装。

为了保证连接的稳定性，扩展段的第三外壳与第一拼接段的第一外壳、第二拼接段的第二外壳通过螺栓连接。在本实施例中，第一拼接段对应叶片后缘，第二拼接段对应叶片前缘。

如图3所示，所述第一拼接段、第二拼接段和扩展段分别设置充气孔10，充气孔10采用统一尺寸；具体的，充气孔10布置于第一外壳8、第二外壳9和第三外壳13表面，且充气孔10与内部腔体(各充气层内部)连通；通过充气孔10连接电动气泵进行充气。

进一步的，所述第二拼接段安装电磁阀11，在吊装完成后通过电磁阀11进行排气，方便各部件的取出与拆卸。在本实施例中，所述电磁阀11为遥控式电磁阀。

如图4所示，所述第一外壳8、第二外壳9的外侧分别设置吊点12，吊点12用于连接驱动机构，在驱动机构作用下能够实现风电叶片旋转。

实施例二：

本实施例提供了一种充气式风电叶片吊装设备，包括实施例一所述的吊装工具，还包括驱动机构，所述驱动机构连接吊装工具，驱动机构能够带动吊装工具旋转。

进一步的，如图5和图6所示，所述驱动机构包括步进电机3、卷筒16、钢缆7和摩擦式棘轮15，卷筒16安装于步进电机3的电机轴17上，钢缆7绕制于卷筒16上，且钢缆7的两端分别连接一个吊点12，通过钢缆7吊装能够增加强度。钢缆7由步进电机3驱动，在步进电机3的驱动作用下风电叶片与吊装工具能够最大旋转90°。

所述电机轴17的端部上方安装有摩擦式棘轮15，摩擦式棘轮15与设备支架转动连接。摩擦式棘轮15工作时只可逆时针旋转，非工作状态可通过复位销实现自由活动。本实施例通过摩擦式棘轮15限制步进电机3的旋转角度，从而实现吊装工具在特定角度的旋转。

在本实施例中，所述步进电机3采用遥控式步进电机，便于控制叶片的旋转。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。