, PCT/EP03/012447

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/EP03/ (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: , WO04/ (13) B1 (51) Int.Cl. F03D 11/04 ( ) F03D 1/00 ( ) (54) Sposób przeprowadzania montażu lub demontażu łopaty wirnika elektrowni wiatrowej, bez użycia żurawia (30) Pierwszeństwo: , DE, (73) Uprawniony z patentu: Wobben Aloys, Aurich, DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 01/06 (72) Twórca(y) wynalazku: ALOYS WOBBEN, Aurich, DE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 01/13 (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Wanda Wierzbicka-Dobrzyńska

2 2 PL B1 Opis wynalazku Od dawna znane jest stosowanie ruchomych żurawi do montowania łopat wirnika elektrowni wiatrowej. Żurawie takie podnoszą łopatę wirnika przy podstawie elektrowni wiatrowej i niosą ją do złącza na piaście elektrowni wiatrowej, tak że łopata wirnika może zostać dołączona do tej piasty. Połączenie takie zwykle wykonuje się za pomocą śrub, które wprowadza się w kołnierz łączący łopaty wirnika i w odpowiednie otwory w złączu łopaty wirnika na piaście, tak że nakrętki można nakręcić na śruby i w ten sposób przymocować łopatę wirnika do piasty. Opublikowany stan techniki stanowi zwłaszcza książka pod tytułem Windkraftanlagen (elektrownie wiatrowe), Erich Hau, Znane jest również, że zamiast ruchomego żurawia stosuje się nieruchomy żuraw, który jest montowany przy maszynowni elektrowni wiatrowej. Taki nieruchomy żuraw jest wyposażony we wciągarkę i napęd wciągarki, tak że łopata wirnika jest od podstawy elektrowni wiatrowej wciągana do góry do miejsca dołączenia łopaty wirnika, a następnie jest tam mocowana. Wadą ruchomych żurawi jest to, że muszą być zawsze na miejscu, kiedy łopaty wirnika mają być montowane na piaście elektrowni wiatrowej za pomocą takich żurawi. Ponieważ prawie wszystkie inne części maszynowni są również montowane za pomocą takich ruchomych żurawi, łopata wirnika musi być na placu budowy równocześnie z tymi częściami, aby można było najlepiej wykorzystać ruchome żurawie i tak aby wszystkie istotne części maszynowni elektrowni wiatrowej wraz ze wszystkimi częściami wirnika mogły być montowane przy jednorazowym użyciu żurawia. Jeżeli jednak nie jest możliwe dostarczenie łopat wirnika na plac budowy we właściwym czasie, wówczas albo żuraw musi zaczekać na dostarczenie łopaty wirnika, albo alternatywnie żuraw musi zostać dostarczony na plac budowy ponownie, tak aby operację montażu łopaty można było przeprowadzić po dostarczeniu łopat wirnika. Wadą żurawi nieruchomych jest to, że na ogół mogą być one montowane przy maszynowni elektrowni wiatrowej tylko za pomocą ruchomego żurawia, a ponadto, jeśli takie nieruchome żurawie pozostają przy maszynowni, są one niezwykle rzadko wykorzystywane, tak że koszty związane z takimi instalacjami nieruchomych żurawi są rzadko rozsądnie powiązane z wynikającą z tego korzyścią. Znany jest również sposób przeprowadzania montażu lub demontażu łopaty wirnika elektrowni wiatrowej, bez użycia żurawia ujawniony w zgłoszeniu patentowym DE A1 (będącym dokumentem pierwszeństwa dla zgłoszenia polskiego P ). Według tego sposobu rozpina się dwie liny pomiędzy częścią rejonu piasty elektrowni wiatrowej, a dolnym rejonem elektrowni wiatrowej i przymocowaną do tych lin łopatę wirnika wciąga/opuszcza się przeciągając te liny w górę/dół. Celem wynalazku jest opracowanie niedrogiej alternatywy operacji montowania łopaty bez użycia żurawia. Cel ten został osiągnięty według wynalazku przez sposób przeprowadzania montażu lub demontażu łopaty wirnika elektrowni wiatrowej bez użycia żurawia względem złącza łopaty wirnika na piaście wirnika elektrowni wiatrowej, przy czym rozpina się co najmniej jedną linę pomiędzy częścią rejonu piasty elektrowni wiatrowej, a dolnym rejonem elektrowni wiatrowej charakteryzujący się tym, że podczas podnoszenia łopaty wirnika przy montażu przemieszcza się ją wzdłuż liny do góry zaś do dołu opuszczając łopatę wirnika przy demontażu, przy czym na linie znajduje się ruchome urządzenie przemieszczalne wzdłuż liny w celu podnoszenia albo opuszczania przymocowanej do niego łopaty wirnika. Korzystnie ruchomym urządzeniem jest wciągarka połączona w sposób rozłączny z łopatą wirnika za pomocą wydłużonego członu. Korzystniej wciągarka zawiera napęd, który podczas pracy przemieszcza ją wzdłuż liny, tak, że łopata wirnika przymocowana do niej jest przemieszczana wzdłuż liny. Najkorzystniej rozpina się co najmniej dwie liny zasadniczo równolegle pomiędzy rejonem piasty elektrowni wiatrowej a dolnym rejonem i pomiędzy tymi linami utrzymuje się łopatę wirn i- ka, a na każdej linie umieszcza się korzystnie ruchome urządzenie do podnoszenia albo opuszcz a- nia łopaty wirnika. Ruchomym urządzeniem do podnoszenia albo opuszczania łopaty wirnika jest najkorzystniej przelotowa wciągarka, która z jednej strony obejmuje linę, a z drugiej strony jest połączona z łopatą wirnika. Wciągarka jest korzystnie połączona z kołnierzem łączącym łopaty wirnika. W rejonie wierzchołka łopaty wirnika umieszczone są korzystnie elementy prowadzące, które prowadzą łopatę wirnika wzdłuż liny uniemożliwiając styk pomiędzy liną a łopatą wirnika i niepożądane jej odchylenie.

3 PL B1 3 Ruchome urządzenia do podnoszenia albo opuszczania łopaty wirnika na linie są sterowane pojedynczo albo współbieżnie. Według wynalazku elektrownia wiatrowa zawierająca maszt, który jest wsparty na fundamencie, maszynownię, która mieści generator i wirnik, który może być dołączony do generatora, przy czym wirnik ma zasadniczo co najmniej jedną łopatę wirnika i złącze do łopaty wirnika, zaś co najmniej jedna lina jest rozpięta pomiędzy rejonem piasty w maszynowni elektrowni wiatrowej, a dolnym rejonem elektrowni wiatrowej charakteryzuje się tym, że w celu podnoszenia łopaty wirnika przy montażu albo opuszczania łopaty wirnika przy demontażu, na linie znajduje się ruchome urządzenie, przemieszczalne wzdłuż liny, do podnoszenia albo opuszczania łopaty wirnika, która jest przymocowana do ruchomego urządzenia. Lina rozpięta jest zasadniczo równolegle do masztu. Korzystnie pomiędzy rejonem piasty elektrowni wiatrowej, a rejonem podstawy dwie liny rozpięte są równolegle. Korzystnie jest, gdy każda lina jest wyposażona we wciągarkę, która umożliwia podnoszenie albo opuszczanie łopaty wirnika, która jest dołączona do wciągarki. Na linie w rejonie łopaty wirnika oddalonym od kołnierza łączącego korzystnie usytuowane jest urządzenie prowadzące, które prowadzi łopatę wirnika pomiędzy linami, uniemożliwiając styk pomiędzy liną, a łopatą wirnika i jej odchylenie. Tak więc, sposób według wynalazku jest kolejnym wynalazkiem umożliwiającym uniknięcie stosowania żurawia do operacji montażu łopaty. Przynajmniej łopata wirnika nie jest doprowadzana za pomocą ruchomego żurawia do złącza łopaty wirnika na piaście elektrowni wiatrowej. Jak zostało podane wyżej wynalazek proponuje rozpięcie co najmniej jednej liny, a korzystnie dwóch lin równolegle z masztem elektrowni wiatrowej pomiędzy rejonem piasty maszynowni elektrowni wiatrowej, a dolnym rejonem przy podstawie masztu elektrowni wiatrowej. Na linach montuje się wciągarki tak, że mogą poruszać się wzdłuż tych lin. Jeżeli do wciągarek zamocuje się ten koniec łopaty wirnika, który ma być sprzęgnięty z piastą, wówczas wciągarki te mogą unieść łopatę wirnika na naciągniętych linach do piasty elektrowni wiatrowej. Kiedy więc piastę obróci się wraz z odpowiednim złączem do położenia odpowiadającego godzinie 6.00, wówczas łopatę wirnika wraz z jej złączem przewidzianym do piasty można podprowadzić bezpośrednio do złącza piasty, śruby wprowadzić bezpośrednio w otwory przewidziane na nie w piaście, a następnie łopatę wirnika można dołączyć bezpośrednio do piasty. Następnie po przeprowadzeniu całej procedury montażu łopaty wirnika linę można usunąć i wykorzystać ponownie w innym miejscu. Narzędzia, które są potrzebne do montażu łopaty sposobem według wynalazku, mogą być również wykorzystywane przy innych elektrowniach wiatrowych, co zwykle nie jest możliwe przy wykorzystywaniu nieruchomych żurawi. Ponadto narzędzie potrzebne do przeprowadzenia sposobu według wynalazku jest bardzo prostej natury, a montaż jest wystarczająco bezpieczny i niezawodny. Jeżeli dwie liny są rozpięte od rejonu piasty elektrowni wiatrowej do rejonu ziemi, a każda lina przechodzi przez wciągarkę, wówczas napęd wciągarek może być przeprowadzony zarówno współbieżnie jak i indywidualnie (asynchronicznie), aby w najlepszy możliwy sposób przemieszczać łopatę wirnika do połączenia jej z piastą w dokładnie dopasowanej relacji. Aby zapewnić położenie śrub łopaty wirnika wzajemnie zgodnie z otworami w złączu łopaty wirnika, możliwe jest również obrócenie samego złącza łopaty wirnika, na przykład skokowo, tak że właściwe śruby są usytuowane w otworach przeznaczonych na nie i są nieruchomo przymocowane do piasty. Jeżeli elektrownia wiatrowa ma trzy łopaty wirnika, korzystne jest, jeśli jedna z lin jest przeprowadzona przez (obrotowy) wał lub czop zawieszenia obrotowego elektrowni wiatrowej tak, aby po obróceniu piasty lina ta zawsze pozostawała napięta i nie musiała być ponownie regulowana w celu przygotowania procedury montażu następnej łopaty wirnika. Jedynie lina zamocowana w przedniej części piasty, czyli tak zwana lina wirująca, musi być przełożona po obróceniu piasty o kąt 120 (w przypadku wirnika z trzema łopatami) w taki sposób, aby przy operacji montażu łopaty lina ta była usytuowana równolegle do złącza łopaty wirnika w piaście, przeznaczonego do połączenia z łopatą i przebiegała pionowo. Taka zmiana jest jednak stosunkowo prosta i może być przeprowadzona szybko i tanio. Wynalazek w przykładzie wykonania jest objaśniony za pomocą rysunku, na którym: Fig. 1 przedstawia widok z boku elektrowni wiatrowej podczas wciągania/opuszczania łopaty wirnika. Elektrownia wiatrowa 1 zawiera maszt 2 i maszynownię 3, która jest usytuowana na maszcie i mieści generator 4 oraz wirnik 5 z piastą 8, przy czym generator 4 i wirnik 5 są mocowane za pomocą czopu 6, który jest osadzony na dźwigarze 7 maszynowni. Sama piasta 8 ma obrotowo zamonto-

4 4 PL B1 wane złącze 9 łopaty wirnika, posiadające pierścieniowy kołnierz z wieloma otworami, przez które śruby 10 na łączącym kołnierzu 11 łopaty 12 wirnika są mocowane w procedurze montażowej, tak że łopata wirnika jest przykręcana do złącza piasty przez nakręcenie nakrętek na śruby. Takie złącze jest ponadto wyposażone w zwykły skokowy napęd (nie pokazano), aby w ten sposób obracać całą obrotową część łopaty wirnika w celu przestawienia jej o żądany kąt. Dwie liny 14, 15 są rozpięte zasadniczo równolegle do siebie i równolegle do masztu 2 z rejonu piasty 8 z maszynowni 3 wiatrowej elektrowni 1 do dolnego rejonu 13 (fundament) elektrowni wiatrowej. Każda z tych lin przechodzi przez wciągarki 16, 17, które z kolei są rozłączalnie połączone ze złączem 11 łopaty 12 wirnika. W rejonie oddalonym od końca piasty, to znaczy w końcowym rejonie 18 łopaty 12 wirnika (wierzchołek łopaty wirnika), lina ma urządzenie prowadzące 19 i urządzenie przyjmujące 20, które z jednej strony przyjmuje ten rejon łopaty wirnika, a równocześnie prowadzi łopatę 12 wirnika, gdy jest ona ciągnięta do góry wzdłuż lin, tak że łopata 12 wirnika nie styka się z linami, a z drugiej strony zabezpiecza to łopatę 12 wirnika przed odchyleniami od żądanego kierunku podnoszenia lub opuszczania. Każda przelotowa wciągarka 16, 17 zawiera niepokazany zespół napędowy, który podczas działania przemieszcza wciągarkę do góry wzdłuż liny, tak że łopata 12 wirnika, która jest dołączona do niej, jest ciągnięta do góry. Napęd przelotowych wciągarek jest sterowany, jednakże konstrukcja taka może również zawierać napęd współbieżny przelotowych wciągarek, tak że poruszają się one do góry lub do dołu na linach równolegle względem siebie i zawsze na takiej samej wysokości. Niezależne (niesynchroniczne) działanie wciągarek ma tę zaletę, że w ten sposób złącze łopaty wirnika może być przechylane o dany kąt, jeżeli jest to potrzebne w celu wprowadzenia śrub kołnierza łączącego łopaty wirnika w odpowiednie złącze łopaty wirnika na piaście. Liny mogą być mocowane do ziemi za pomocą odpowiednich obciążonych płyt (fundament), w których usytuowane są ucha 21 przytrzymujące linę, która z kolei jest przywiązana do kolejnej wciągarki 22. Mocowanie liny do maszynowni może być również przeprowadzane w podobny sposób, ale istnieje możliwość, bylina zawieszona na czopie była dostosowywana przez tak zwane zawiesie, czyli taśmę tekstylną owiniętą wokół czopu. Podobnie, druga lina może być mocowana za pomocą zawiesia, które jest zawieszone wokół pożądanego złącza łopaty na piaście wirnika. Należy jednak zauważyć, że takie złącze łopaty wirnika jest usytuowane w rejonie kołpaka, czyli osłony piasty, która obraca się wraz z wirnikiem i dlatego musi być odpowiednio świeżo mocowana pomiędzy łopatami wirnika. Jeżeli stosuje się konwencjonalną linę stalową, na przykład o grubości 14 mm, łopatę wirnika można podnosić za jej pomocą bez żadnych problemów. Zamiast dwóch lin można zastosować również tylko jedną linę, wzdłuż której łopata wirnika jest podnoszona i doprowadzana do złącza łopaty wirnika na piaście. Jest to możliwe zwłaszcza wtedy, gdy istnieją odpowiednie środki prowadzenia, które przytrzymują łopatę wirnika w żądanym lub docelowym położeniu. Takim środkiem prowadzącym może być na przykład sztywne urządzenie prowadzące, które jest prowadzone na linie, i które zapewnia, że łopata wirnika pozostaje podczas ciągnięcia do góry w zasadniczo prostopadłym położeniu. Po operacji montowania łopaty każdą linę można łatwo usunąć i wykorzystać w nowym miejscu. Sposób według wynalazku nadaje się również do wykorzystywania przy demontażu łopaty, co zwykle wykonuje się wtedy, gdy łopatę z jakichkolwiek powodów trzeba zdemontować z elektrowni wiatrowej i/lub naprawić lub wymienić na inną łopatę. Sposób według wynalazku nadaje się również do podnoszenia lub opuszczania, bez używania żurawia, innych części elektrowni wiatrowej, które są potrzebne w maszynowni elektrowni wiatrowej. Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób przeprowadzania montażu lub demontażu łopaty wirnika elektrowni wiatrowej, bez użycia żurawia, względem złącza łopaty wirnika na piaście wirnika elektrowni wiatrowej, przy czym rozpina się co najmniej jedną linę pomiędzy częścią rejonu piasty elektrowni wiatrowej, a dolnym rejonem elektrowni wiatrowej, znamienny tym, że podczas podnoszenia łopaty (12) wirnika przy montażu przemieszcza się ją wzdłuż liny (14, 15) do góry, zaś do dołu opuszczając łopatę (12) wirnika przy

5 PL B1 5 demontażu, przy czym na linie (14, 15) znajduje się ruchome urządzenie (16, 17), które przemieszcza się wzdłuż liny (14, 15) w celu podnoszenia albo opuszczania przymocowanej do niego łopaty (12) wirnika. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ruchomym urządzeniem (16, 17) jest wciągarka połączona w sposób rozłączny z łopatą (12) wirnika za pomocą wydłużonego członu (M). 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wciągarka zawiera napęd, który podczas pracy przemieszcza ją wzdłuż liny, tak, że łopata (12) wirnika przymocowana do niej jest przemieszczana wzdłuż liny. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rozpina się co najmniej dwie liny (14, 15) zasadniczo równolegle pomiędzy rejonem piasty (8) elektrowni wiatrowej (1) a dolnym rejonem (13) i pomiędzy tymi linami (14, 15) utrzymuje się łopatę (12) wirnika, a na każdej linie umieszcza się korzystnie ruchome urządzenie (16, 17) do podnoszenia albo opuszczania łopaty (12) wirnika. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ruchomym urządzeniem (16, 17) do podnoszenia albo opuszczania łopaty wirnika jest przelotowa wciągarka, która z jednej strony obejmuje linę, a z drugiej strony jest połączona z łopatą (12) wirnika. 6. Sposób według zastrz. 2 albo 3, albo 5, znamienny tym, że wciągarka jest połączona z kołnierzem łączącym (11) łopaty (12) wirnika. 7. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że w rejonie wierzchołka (18) łopaty (12) wirnika umieszczone są elementy prowadzące (19, 20), które prowadzą łopatę (12) wirnika wzdłuż liny uniemożliwiając styk pomiędzy liną (14, 15) a łopatą (12) wirnika i niepożądane jej odchylenie. 8. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że ruchome urządzenia (16, 17) do podnoszenia albo opuszczania łopaty (12) wirnika na linie (14, 15) są sterowane pojedynczo albo współbieżnie. 9. Elektrownia wiatrowa zawierająca maszt, który jest wsparty na fundamencie, maszynownię, która mieści generator i wirnik, który może być dołączony do generatora, przy czym wirnik ma zasadniczo co najmniej jedną łopatę wirnika i złącze do łopaty wirnika, zaś co najmniej jedna lina jest rozpięta pomiędzy rejonem piasty w maszynowni elektrowni wiatrowej, a dolnym rejonem elektrowni wiatrowej, znamienna tym, że w celu podnoszenia łopaty (12) wirnika przy montażu albo opuszczania łopaty (12) wirnika przy demontażu, na linie (14, 15) znajduje się ruchome urządzenie (16, 17), przemieszczalne wzdłuż liny (14, 15), do podnoszenia albo opuszczania łopaty (12) wirnika, która jest przymocowana do ruchomego urządzenia (16, 17). 10. Elektrownia według zastrz. 9, znamienna tym, że lina (14, 15) rozpięta jest zasadniczo równolegle do masztu. 11. Elektrownia według zastrz. 9 albo 10, znamienna tym, że pomiędzy rejonem piasty (8) elektrowni wiatrowej (1), a rejonem podstawy (13) dwie liny (14, 15) rozpięte są równolegle. 12. Elektrownia według zastrz. 9 albo 10, znamienna tym, że każda lina (14, 15) jest wyposażona we wciągarkę, która umożliwia podnoszenie albo opuszczanie łopaty (12) wirnika, która jest dołączona do wciągarki. 13. Elektrownia według zastrz. 9 albo 10, znamienna tym, że na linie (14, 15) w rejonie łopaty (12) wirnika oddalonym od kołnierza łączącego usytuowane jest urządzenie prowadzące (19), które prowadzi łopatę wirnika (12) pomiędzy linami (14, 15), uniemożliwiając styk pomiędzy liną (14, 15), a łopatą (12) wirnika i jej odchylenie.

6 6 PL B1 Rysunek Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)