风轮机、风轮机叶片以及用于制造风轮机叶片的方法技术

一种风轮机叶片包括端对端联接在一起的多个分层的区段。各个区段包括侧壁，该侧壁形成管状结构并且包括至少一个孔。当所述区段联接在一起时，所述孔大体对准以形成管道。加强元件延伸穿过所述管道并且构造成在所述风轮机的使用期间加强处于载荷下的所述叶片。一种风轮机包括塔架；机舱；以及转子，该转子包括轮毂以及从所述轮毂延伸的至少一个风轮机叶片，所述风轮机叶片包括多个分层的区段。还公开了一种借助额外的制造过程形成风轮机叶片的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】风轮机、风轮机叶片以及用于制造风轮机叶片的方法
本申请总体涉及风轮机，并且更特别地涉及风轮机叶片以及用于制造风轮机叶片的方法。
技术介绍
风轮机用于利用可再生资源并且不燃烧化石燃料产生电能。通常，风轮机将动能转换成机械能，随后将机械能转换成电能。水平轴风轮机包括塔架、位于塔架顶端的机舱以及被支撑在机舱中的转子。转子直接或者间接地与容纳在机舱内的发电机联接。转子包括中央轮毂以及安置至中央轮毂并从中央轮毂径向延伸的多个叶片(例如三个叶片)。通常，风轮机的电能产量随风轮机的尺寸增加。因此，现代多兆瓦风轮机是巨大结构并且继续趋向更大的结构。这些巨大结构由部件组装成。照此，许多风轮机使它们的各个部件以单独件的形式被运送到风轮机架设场所。例如，可以由若干塔架区段形成的风轮机塔架可以被运送至架设场所。机舱可以被运送至架设场所并在组装后安装在塔架上。最后，本身尺寸非常大的叶片可以被单独运输至架设场所。各个风轮机叶片均被提高并且通常经由变桨轴承固定至转子轮毂，借此来自风轮机叶片的载荷被传递至转子轮毂。巨大的风轮机叶片本身是复杂结构。它们常由壳、翼梁帽以及一个或者多个抗剪腹板构建。壳通常是层叠复合物并且形成叶片的外表面，该外表面具有空气动力学机翼形状并且封装抗剪腹板以及翼梁帽，抗剪腹板及翼梁帽提供叶片的结构方面。抗剪腹板与翼梁帽可以采用内部翼梁的形式，内部翼梁使壳能够对抗使用叶片的过程中的拍打以及边缘负载。传统的风轮机叶片通常通过手工密集的生产过程生产。此外，大风轮机叶片的生产需要大量资金，这些资金呈大量设施以及模具制作设备的形式。在一个这样的过程中，必须首先生产两个大型模具。这些模具限定风机叶片的形状。各个模具均近似形成风轮机叶片的壳的一个半体。一旦制造出模具，就通过在模具中放置纤维树脂复合物由各个模具生产层压结构，层压结构形成风轮机叶片的壳。可以包括真空灌注的过程可以用于利用树脂在模具中灌注诸如玻璃纤维织物或者碳纤维织物之类的织物。机器人以及其它自动化技术可以用于辅助此过程并用于减少铺叠模具的手工密集过程。然后使树脂固化。固化的纤维树脂复合结构贴合模具表面以形成风轮机叶片壳的一个半体。借助起重机的帮助，两个壳半体被从它们各自的模具提取并且结合在一起。另选地，两个壳半体可以在位于它们各自的模具中时被结合在一起。一旦结合，就完成了叶片。然后，这些大风轮机叶片被从制造设施运输至可能远在上千公里之外的架设场所。如以上概括描述的，传统的制造技术需要大量资金投入、大量设施以及长的交付周期。最初的模具生产是对生产更大叶片的一种约束。由于模具的尺寸而在集中的设施处制造模具。需要生产模具并且具有供生产风轮机叶片的大的集中工厂，这些需要耗费资金。而且，为了借助此过程使叶片的成本保持经济上合算，必须由模具组生产许多叶片以便由大量叶片分配模具的开支。因此，一旦模具组被完成，实施新风轮机叶片设计的弹性就算有的话也很小。由于非常长距离运输大、长叶片所需的专用设备以及物流的复杂性，从模具的集中制造促使用于运输风轮机叶片的成本上涨。总的来说，借助集中的模具制造过程，生产叶片的成本、采用新叶片设计的弹性的缺乏以及运输成本会限制风轮机技术的采用。因此，需要减少所需的资金投入并且摆脱占优势的集中工厂系统以及运输问题同时还缩短交付周期并且更能接受风轮机叶片设计方面的改变的这样的改进的风轮机叶片以及用于制造风轮机叶片的方法。
技术实现思路
为了克服这些以及其它缺点，风轮机叶片包括端对端联接在一起的多个分层的区段。多个所述区段包括侧壁，该侧壁形成管状结构，该管状结构包括形成在其中的至少一个孔。在一些实施方式中，各个所述区段可以具有位于其中的孔。当所述区段端对端联接在一起时，相邻的分层的区段中的所述孔大体对准以沿所述多个区段形成管道。风轮机叶片进一步包括至少一个加强元件，所述至少一个加强元件延伸穿过形成在所述多个分层的区段中的所述管道。所述加强元件构造成在所述风轮机的使用期间加强处于载荷下的所述叶片。根据一个实施方式，风轮机包括：塔架；邻近所述塔架的顶部布置的机舱；以及转子，该转子包括轮毂以及从所述轮毂延伸的包括如以上所述的多个分层区段的至少一个风轮机叶片。在本专利技术的一个方面中，区段可以借助额外的制造过程形成，其中，区段分层形成。例如，各个分层的区段具有纵轴线并且分层的区段中的至少一者可以包括由额外的制造过程沉积的层并且大体限定垂直于纵轴线的平面。在一个实施方式中，至少一个分层的区段包括一体的插孔并且单独的结构部件在一体的插孔内固定至管状结构。就此而言，一体的插孔可以包括从侧壁伸出的足部从而在这些足部之间限定凹槽，并且单独的结构部件可以包括面板，该面板在凹槽中固定至区段并且将管状结构分成至少两个管状部分。在另一实施方式中，一体的插孔可以包括插口，并且所述单独的结构部件可以包括被接纳在插口中的杆。在一个实施方式中，风轮机叶片包括压力表面与抽吸表面，并且所述分层的区段中的至少一者包括具有形成所述压力表面的一部分以及所述抽吸表面的一部分的外周边缘的层。在一个实施方式中，至少一个所述区段包括将所述管状结构分成至少两个管状部分的腹板。例如，所述腹板可以与所述管状结构一体地形成。在一个实施方式中，所述风轮机叶片包括压力表面与抽吸表面，并且孔贴近位于所述腹板的相对两侧上的所述压力表面与所述抽吸表面中每一者定位。而且，所述侧壁可以包括多个加强结构，这些加强结构被封在所述侧壁的材料内。此外或者另选地，所述侧壁可以包括多个空隙，这些空隙减小区段的重量而不危害区段的结构完整性。在一个实施方式中，各个区段的所述侧壁终止于相对的两个端部，并且在一个区段的端部与相邻区段的端部之间形成接头。例如，所述一个区段的所述端部与所述相邻区段的所述端部可以在所述接头处纵向重叠。就此而言，所述一个区段的所述端部的至少一部分包括伸出部分，并且所述相邻区段的所述端部的至少一部分包括凹部，并且所述至少一个孔延伸穿过所述伸出部分并且在所述凹部内开放。根据本专利技术的另一方面，一种制造具有多个区段的风轮机叶片的方法包括产生限定所述风轮机叶片的三维模型的数字数据。可以将所述三维模型分成多个区段。所述方法进一步包括基于所述数字数据借助一过程制造所述多个区段，所述过程包括根据所述数字数据逐层将材料沉积成多个层。所述材料的每一层均呈所述三维模型的二维剖面的形状。所述层在第三维中堆叠以限定呈管状结构的形式的侧壁，所述管状结构具有纵向长度并且包括至少一个孔，所述至少一个孔延伸所述区段的所述纵向长度的至少一部分。所述方法进一步包括端对端组装各个区段，相邻的分层区段中的所述至少一个孔相互大体对准以形成穿过所述多个区段的管道，并且将纵向加强元件插入到所述管道中。在一个实施方式中，沉积进一步包括在大体垂直于所述区段的纵轴线的平面中沉积材料的第一层，并且所述第一层形成所述区段的一个端部。所述方法可以进一步包括注射树脂以填充位于所述纵向加强元件与所述管道之间的空隙并且将所述加强元件固定在所述管道内。而且，根据所述方法，沉积所述材料进一步包括沉积所述材料以形成一体的插孔，并且将单独的结构部件安设到所述一体的插孔中。而且，所述方法可以进一步包括沉积所述材料以将空隙嵌在所述侧壁内。附图说明合并在本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于安装至风轮机的轮毂的风轮机叶片，该风轮机叶片包括：端对端联接在一起的多个分层的区段，各个区段包括侧壁，该侧壁形成管状结构并且包括形成在所述侧壁中的至少一个孔，其中，当所述区段端对端联接在一起时，相邻的分层的区段中的所述至少一个孔大体对准以沿所述多个区段形成管道；以及至少一个加强元件，所述至少一个加强元件延伸穿过形成在所述多个分层的区段中的所述管道，所述至少一个加强元件构造成在所述风轮机的使用期间加强处于载荷下的所述风轮机叶片。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.30 DK PA2015707791.一种用于安装至风轮机的轮毂的风轮机叶片，该风轮机叶片包括：端对端联接在一起的多个分层的区段，各个区段包括侧壁，该侧壁形成管状结构并且包括形成在所述侧壁中的至少一个孔，其中，当所述区段端对端联接在一起时，相邻的分层的区段中的所述至少一个孔大体对准以沿所述多个区段形成管道；以及至少一个加强元件，所述至少一个加强元件延伸穿过形成在所述多个分层的区段中的所述管道，所述至少一个加强元件构造成在所述风轮机的使用期间加强处于载荷下的所述风轮机叶片。2.根据权利要求1所述的风轮机叶片，其中，至少一个分层的区段包括一体的插孔，并且单独的结构部件在所述一体的插孔内固定至所述管状结构。3.根据权利要求2所述的风轮机叶片，其中，所述一体的插孔包括从所述侧壁伸出的足部从而在这些足部之间限定凹槽，并且所述单独的结构部件包括面板，该面板在所述凹槽中固定至所述区段并且将所述管状结构分成至少两个管状部分。4.根据权利要求2所述的风轮机叶片，其中，所述一体的插孔包括插口并且所述单独的结构部件包括被接纳在所述插口中的杆。5.根据前述权利要求中任一项所述的风轮机叶片，其中，各个分层的区段具有纵轴线，并且其中，所述分层的区段中的至少一者包括大体限定大致垂直于所述纵轴线的平面的层。6.根据前述权利要求中任一项所述的风轮机叶片，其中，所述风轮机叶片包括压力表面与抽吸表面，并且其中所述分层的区段中的至少一者包括具有形成所述压力表面的一部分以及所述抽吸表面的一部分的外周边缘的层。7.根据前述权利要求中任一项所述的风轮机叶片，其中，至少一个所述区段包括将所述管状结构分成至少两个管状部分的腹板。8.根据权利要求7所述的风轮机叶片，其中，所述腹板与所述管状结构一体地形成。9.根据权利要求7或者8所述的风轮机叶片，其中，所述风轮机叶片包括压力表面与抽吸表面，并且其中，所述至少一个孔包括贴近位于所述腹板的相对两侧上的所述压力表面与所述抽吸表面中每一者定位的孔。10.根据前述权利要求中任一项所述的风轮机叶片，其中，所述侧壁包括多个加强结构，这些加强结构被封在所述侧壁的材料内。11.根据前述权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·白格尔，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK