用于风力涡轮机模块的维修或安装的可充胀部件

技术领域

本发明涉及风力涡轮机的维修或安装领域。

背景技术

在维修风力涡轮机时，而且在风力涡轮机的初始安装或竖立期间，技术人员将在风力涡轮机的部件处执行工作。这些部件可以是风力涡轮机叶片或风力涡轮机的其他部件，如塔架或轮毂。这些部件可位于地面上，或位于与风力涡轮机分离的船上，或者可已经成为竖立的风力涡轮机的一部分。作为另一选择，如叶片之类的部件可暂时与竖立的风力涡轮机分离，并且可从起重机悬挂。

例如在离岸设施中，在工作期间，可能会经历恶劣的天气条件，如雨、风、雪或极端温度。由于恶劣的天气条件，温度对于修理工作过程而言可能不准确。

在其他区域位置，空气可能包含很多颗粒，如灰尘。进一步地，技术人员可能执行如下工作，即：在执行该工作时，该工作也会产生颗粒或碎屑。这样的颗粒在受维修部件内的不受控制的累积也是不期望的。

根据专利RU 2 267 690 C2，其涉及用于输送气体或液体的管道的管道检查的不同领域，固体部件可被定位到中空管道中。该固体部件在其圆柱形周界处为可充胀的圆环状部段（torus-like section），以用于在充胀的情况下密封该管道。

专利申请WO 2017/103308 A1图示了在风力涡轮机叶片的制造期间，使用具有可充胀腔室的柔性壁盖。目标是在叶片的制造期间压紧风力涡轮机叶片的护套。

发明内容

本发明试图解决这些问题并缓解相关的缺点。

该目标通过独立权利要求来实现。从属权利要求描述了本发明的有利的改进方案和修改。

根据本发明，提供了一种可在风力涡轮机模块的维修和/或安装期间使用的可充胀部件。该可充胀部件包括具有气密壳体的充胀结构和处于该充胀结构中的可密封通道，该可密封通道供空气进入到该壳体中或从该壳体排出，以便充胀或放缩该充胀结构。该充胀结构尺寸设定成在该充胀结构被充胀并插入该风力涡轮机模块的中空部段中的情况下，相对于作用在该充胀结构上的外部流体和/或物理物体或颗粒提供热和/或物理屏障。

该风力涡轮机模块可以是风力涡轮机叶片，但也可以是风力涡轮机的其他部段，如风力涡轮机塔架、风力涡轮机轮毂或风力涡轮机机舱。其他示例可以是主轴、轮毂、发电机定子、发电机转子或者具有一个或多个基本上圆形、卵形或椭圆形的内表面的其他风力涡轮机部件。

例如，如果如叶片之类的风力涡轮机模块水平布置在自升式船上以用于维修和修理，则该可充胀部件提供了以下优点，即：可阻挡雨、风或雪，以不影响中空叶片的内部，这可带来以下优点，即：可维持或配置叶片修理所需的正确温度。

因为该可充胀部件从内部阻止了过冷，所以可执行叶片外部的叶片工作。

如果在另一示例中，叶片被布置成在与风力涡轮机分离的同时例如从起重机竖直地悬挂，则在工作期间可能产生的灰尘或颗粒，而且还有雨和雪，都无法越过该可充胀部件进入中空叶片的内部，该可充胀部件充当密封件，并且还充当用于降下的物体、灰尘或颗粒的收集器。此外，将会造成叶片的损伤的在叶片内部的维护工作期间可能掉落的丢失的工具也可被保留在该可充胀部件处。

总的来说，可为在叶片上执行的工作提供更快且更安全的环境。

在作为风力涡轮机模块的叶片的示例中，该可充胀部件可保持叶片根部区域自由且未被覆盖，以便在叶片根部和根部末端上工作，这是因为它可被放置在那些之后。与可替代地放置在叶片的根端上的盖相比，这是有利的。类似地，对于其他风力涡轮机模块，也可能有利的是，能够无障碍地进入该模块的一个区域，但是将该可充胀部件定位在该风力涡轮机模块内。

此外，在原地修理期间，可为风力涡轮机操作者确保没有技术人员、部分、工具或灰尘进入叶片或风力涡轮机模块。

在一个实施例中，该气密壳体可包括气密内壳体和围绕该内壳体的外壳体，该外壳体具有防止该内壳体刺穿的材料。因此，提供了双壳体结构或袋中袋式解决方案。

该内壳体可以是该可充胀部件的可充胀结构，即气球或囊体。该外壳体可被布置成防止与内部可充胀结构的刺穿相关的任何风险。

在另一示例性实施例中，该可充胀部件可尺寸和形状设定成适合该风力涡轮机模块的中空部段，使得在该充胀结构被充胀并插入该风力涡轮机模块的中空部段中的情况下，该可充胀部件的第一表面结构和该风力涡轮机模块的中空部段的第二表面结构呈流体密封接触，以限制或阻止两者之间的流体泄漏。

该可充胀部件可基本上由可变形材料构成。由此，要理解的是，该可充胀部件可基本上由柔性和/或可弯曲和/或柔韧的材料构成。它当放缩时可收缩，并且将会通过充胀而变换其形式。

该可充胀部件可没有固体框架，即，该可充胀部件可以是无框架的，或者没有固体支撑结构。因此，该可充胀部件可没有金属支杆。为了说明此设计，其可能与橡皮艇的结构具有模糊的相似性，但与自行车内胎具有很小的相似性，这是因为自行车内胎需要放置在固体轮圈上。

该可充胀部件可基本上以椭圆柱体、椭圆体或卵形体的形式形成，但不以圆环的形式形成。

因此，该可充胀部件提供密封。例如，例如，如果叶片水平布置，则为了防止风进入叶片，充当“气球”的可充胀部件将被吹胀并填充该区域，并且防止风、雨或雪进一步进入到叶片中。

当该可充胀部件被充胀时，它密封例如叶片的风力涡轮机模块的内部，并且特别是在叶片竖直布置的情况下，它阻止不牢固的部分、灰尘等进一步向下进入到叶片中。插入的可充胀部件将导致不牢固的部分可置于该可充胀部件的侧面处，使得它们其后能够以容易的方式被移除或收集。

该可充胀部件可以是预成型的部件，以匹配该中空部段的内部形状。

在另一构造中，该可密封通道可包括阀，以控制该可充胀结构内的流体压力。

在另一实施例中，该气密壳体可由多个空气隔室构成。这可提供附加的稳定性。

在具有多个隔室的构造中，可为每个隔室设置单独的阀，并且这些隔室可不流体连接到另一个隔室。因此，一个隔室的刺穿将不会造成整个可充胀部件的塌缩。

在另一实施例中，该可充胀部件还可包括多个固定构件，在该充胀结构插入风力涡轮机模块的中空部段中并被充胀的情况下，该可充胀部件通过这些固定构件来定位并保持就位。钩可被附接到该外壳体。绳索或绳可用于连接到这些钩并且进一步连接到风力涡轮机模块。

因此，钩可被附接到该可充胀部件，特别是附接到该外壳体，以能够将该可充胀部件连接到风力涡轮机模块。

还有利的是，在该充胀结构被放缩的情况下，该可充胀部件可为便携式部件。

此外，该可充胀部件可被构造成在该充胀结构被充胀，插入风力涡轮机模块的中空部段中并且水平布置的情况下为人们提供工作平台。该可充胀部件可以是用于维修人员的主要工作平台，或者仅作为安全平面，以防主要通过绳连接的维修人员可能掉落。

因此，该可充胀部件可在叶片根部的原地修理期间使用，从而防止工具和灰尘在向下悬挂（竖直）时进入叶片，并且同时充当风力涡轮机可充胀平台，以作为在叶片或其他风力涡轮机模块中工作的技术人员的安全装置。

本发明还涉及一种风力涡轮机装置，其包括：风力涡轮机模块，其优选为风力涡轮机叶片、风力涡轮机塔架、风力涡轮机轮毂、风力涡轮机机舱；以及如前面所解释的可充胀部件。在这样的装置中，该可充胀部件在风力涡轮机模块的中空部段内定位并充胀，以用于风力涡轮机模块的维修和/或安装。

进一步地，本发明还涉及一种风力涡轮机模块的维修或安装方法。该方法包括以下步骤：（a）将可充胀部件插入到风力涡轮机模块的中空部段中，该可充胀部件包括具有气密壳体的充胀结构和处于该充胀结构中的可密封通道，该可密封通道供空气进入到该壳体中或从该壳体排出，以便充胀或放缩该充胀结构；以及（b）充胀该可充胀结构，使得它相对于作用在该充胀结构上的外部流体和/或物理物体或颗粒形成热和/或物理屏障。

对于在如叶片之类的风力涡轮机模块上的工作，对于该模块，工作要在该模块的水平定向上进行，该方法还可包括这些初始步骤，即：使该风力涡轮机模块与风力涡轮机设施分离；以及将该风力涡轮机模块定向为水平定向。然后，插入该可充胀部件的步骤可在将该可充胀部件在该中空部段内竖直定向的同时执行，使得该可充胀部件可为外部流体或外部物理物体或颗粒的水平运动提供屏障。

在竖直布置的模块的维修或安装工作的情况下，附加的方法步骤是类似的：首先使该风力涡轮机模块与风力涡轮机设施分离；以及将该风力涡轮机模块定向为竖直定向。然后，插入该可充胀部件的步骤可在将该可充胀部件在该中空部段内水平定向的同时执行，使得该可充胀部件可为外部流体或外部物理物体或颗粒的竖直运动提供屏障。

为了固定该可充胀部件，该可充胀部件可通过绳和/或线缆来连接到风力涡轮机模块。在整个维修或安装工作中，该可充胀部件可保持连接。

作为另一选择，特别是在恶劣温度条件的情况下，该工作可在于风力涡轮机模块内施加热的同时进行。

需要注意的是，已参考不同的主题描述了本发明的实施例。特别地，一些实施例已参考装置类型的权利要求来描述，而其他实施例已参考方法类型的权利要求来描述。然而，本领域技术人员将会从上文和下面的描述获悉，除非另有声明，否则除了属于一种类型的主题的特征的任何组合外，与不同主题相关的特征之间的任何组合、特别是装置类型权利要求的特征和方法类型权利要求的特征之间的任何组合也被认为利用本申请公开。

此外，在下面的部分中已经并且将会通过参考风力涡轮机叶片来公开示例。本发明还适用于任何类型的风力涡轮机模块，例如塔架或轮毂。此外，当风力涡轮机在维修或安装工作结束之后操作时，一般概念可应用于旋转部分以及固定部分。

本发明的上文所限定的方面以及另外的方面通过将在下文中描述的实施例的示例是显而易见的，并且参考这些实施例的示例来解释。

附图说明

现在将参考附图仅通过示例的方式来描述本发明的实施例，附图中：

图1：示意性地示出了风力涡轮机的其中放置本发明的可充胀部件的叶片；

图2：以剖视图图示了处于中空的风力涡轮机模块中的插入的可充胀部件；

图3：以剖视图图示了该可充胀部件的双壳体结构；

图4：以剖视图图示了该可充胀部件的多隔室结构；

图5：示意性地示出了其中插入可充胀部件的三叶片风力涡轮机；

图6：示意性地示出了半充胀的可充胀部件。

附图中的图例是示意性的。要注意的是，对于不同附图中的相似或相同的元件，将使用相同的附图标记。

具体实施方式

在对于叶片工作而言的水平位置，通常使用帐篷和加热器来控制使用处的叶片表面或其他部件的外部温度，但是帐篷未覆盖完整的叶片，并且风可进入根端中并从内部冷却叶片，从而避开修理工作的正确温度。这可通过使用可充胀部件来改善，该可充胀部件可被插入到叶片的中空部段中。

现在参考图1（另外参考图2），叶片1被示出为风力涡轮机模块，其与风力涡轮机分离以用于维修。叶片1是具有叶片壁2的中空部件。中空根部部段3位于叶片1的根端处。

在维修期间，如图1和图2中所示，可充胀部件10可被插入到叶片1的中空根部部段3中。可充胀部件10还包括具有气密壳体12的充胀结构11，其在图2中图示。充胀结构11可用空气或另一气态流体充胀，并且随后，也可经由可密封通道13放缩。阀14可位于可密封通道13中或者可为可密封通道13的一部分，使得充胀结构11能够以受控的方式充胀或放缩。阀14可位于可充胀部件10的中心处或可充胀部件10的顶表面处的任何其他位置处。

阀14可手动地操作，例如借助于附接的绳或线缆20或者附接到阀14的打开/关闭手柄的类似装置。

充胀结构11尺寸设定成在充胀结构11被充胀并插入风力涡轮机模块1的中空部段3中的情况下，相对于作用在充胀结构11上的外部流体和/或物理物体或颗粒提供热和/或物理屏障。因此，叶片1内部的温度T1可不同于叶片1外部的温度T2。

如图2中特别强调的，而且也在图1中示出的，可充胀部件10尺寸和形状设定成适合叶片1的中空部段3，使得在充胀结构11被充胀并插入风力涡轮机模块1的中空根部部段3中的情况下，可充胀部件10的第一表面结构15和风力涡轮机模块1的中空部段3的第二表面结构16呈流体密封接触，以限制或阻止两者之间的流体泄漏。由此，可充胀部件10作为温度屏障。此外，这还提供了可充胀部件10的稳定性。风、空气、雪或灰尘也被适当地阻止进入叶片1的中空内部。

此外，还示出的是，可充胀部件10包括多个固定构件17，在充胀结构11被充胀并插入叶片1的中空根部部段3中的情况下，可充胀部件10通过这些固定构件17来定位并保持就位。固定构件17可为带，缆索、绳索或线缆18可被连接到这些带。这些缆索、绳索或线缆18的另一端可被紧固到钩19，并且连接到叶片1或另一固体结构，如叶片1位于其上的船。

通过这种紧固，即使叶片1竖直定位，也可确保可充胀部件10保持就位。

作为图2的变型，图3图示了可充胀部件10的双壳体结构。气密壳体12包括气密内壳体12a和围绕该内壳体12a的外壳体12b，该外壳体12b具有防止该内壳体12a刺穿的材料。该双壳体结构在刺穿充气的隔室方面提供了附加的保护。

图4以剖视图图示了可充胀部件10的多隔室结构。气密壳体12由多个空气隔室构成，如通过气密内壳体12a1、12a2、12a3图示的，它们各自单独地具有可密封通道13和阀14。所有气密内壳体都被共同的外壳体12b围绕。

图5示意性地示出了三叶片风力涡轮机30，可充胀部件10被插入其中以用于维修工作。该解决方案也可适用于具有不同数量的叶片的风力涡轮机。

在图示中，一个叶片1被置于基本上竖直的位置，在该位置，维修技术人员31可在叶片1内部工作。可充胀部件10已被插入，经由缆索、绳索或线缆18固定，并且被充胀。维修技术人员31可将可充胀部件10用作工作平台，或者可充胀部件10可仅在维修技术人员下方放置在叶片1内部，从而防止灰尘和工具进入维修技术人员31下方的叶片1。

图5示出了作为待维修的风力涡轮机模块的叶片1保持连接和安装的示例。可替代地，叶片1可被分离并且从起重机或类似的解决方案竖直悬挂。

图6示意性地示出了半充胀的可充胀部件10，其尚未安装在风力涡轮机模块或叶片1中。可看到阀14和外壳体12b。还显示了钩19，其可由软织物构成。

阀14可布置成具有安装的软管。附加地或替代地，阀14可被设计为压力阀，以确保压力。

根据附图的所论述的解决方案处理以下技术问题，这些技术问题针对叶片来解释，但也以类似的方式适用于其他风力涡轮机模块，即：

1）在对叶片可水平地布置到其上的自升式船（jack-up vessel）执行的叶片修理工作期间，或者在叶片处于水平位置的任何工作期间，都需要控制叶片内部的温度，以能够在受控的环境中执行工作。来自风、水、雪等的潜在风险可能会对修理、维修或安装过程造成问题。这通过所述可充胀部件来解决，因为该元件将被吹胀，并且由此，其将会填充叶片内部的开放区域。因此，它防止了风、雨等进一步进入到叶片中。能够可选地在内部安装加热解决方案，以加快达到修理叶片的正确温度的过程的速度。

风力涡轮机的具有基本上水平定向的另一部件将是机舱或轮毂，所述可充胀部件能够以相同的方式插入到其中。

2）所论述的解决方案还防止任何部分在工作的过程期间当叶片竖直定向时掉入到叶片中。其防止任何不牢固的部分以及在风力涡轮机的先前操作期间产生的灰尘进入叶片，否则这将会产生如下潜在风险，即：在风力涡轮发电机重新启动时堵塞排泄孔或被卡在叶片中，从而造成损伤。由于所述可充胀部件在被充胀时围绕叶片的内部封闭，因此该问题被解决。它防止了任何部分或灰尘等可能进一步向下进入到叶片中。这是可能的，因为这些部分将置于所述可充胀部件的侧面处，使得这些部分可被容易地移除或收集。

如刚刚解释的水平操作也可应用于塔架内的工作。

3）在叶片内部工作时，当处于竖直位置时，所述可充胀部件另外充当技术人员的安全装置。当被附接到固定点时，所述可充胀部件可用作供技术人员踩踏的地板，或者仅用作当在绳索系统中悬挂时的支撑（back-up）。

在没有明确说明的情况下，将在下文中解释另外的优点和构造。

所述可充胀部件包括：可充胀系统，其能够可靠地阻止正在地面水平上工作的叶片内部的风和大雨；和/或一解决方案，其阻止任何东西在叶片上的竖直工作期间通过降下或掉落而插入到叶片中，这与工具和人力两者都相关，因为该解决方案中的可充胀部件被附接到轮毂和/或机舱中的认可点，并且优选地能够承受任何部件等的负荷，其中该负荷从0到136 kg或更大，例如200 kg或500 kg或更大，这取决于可充胀平台的材料、厚度和可充胀气压以及锚固点等。用作阻塞物的可充胀部件可与绳索系统结合用作地板，这些绳索系统被技术人员用作要固定的主要解决方案。

取决于可用的设备，将所述充胀结构充胀的时间优选地可小于10分钟，因此在成本和时间方面，其将能够包括在现有的工作过程中使用所述可充胀部件。