申请/专利权人：维斯塔斯风力系统有限公司

申请日：2016-11-30

公开（公告）日：2020-05-22

公开（公告）号：CN108602343B

主分类号：F03D1/06(20060101)

分类号：F03D1/06(20060101);B33Y80/00(20150101)

优先权：["20151130 DK PA201570779"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.05.22#授权;2018.10.26#实质审查的生效;2018.09.28#公开

摘要：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。

主权项：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，其中，所述加强元件延伸穿过至少三个区段。

全文数据：风轮机、风轮机叶片以及用于制造风轮机叶片的方法技术领域[0001]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。背景技术[0002]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）。[0003]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。[0004]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。[0005]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。[0006]—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。[0007]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。[0008]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。[0009]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。发明内容[0010]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。[0011]在本发明的一个方面中，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。[0012]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。[0013]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。[0014]根据本发明的另一方面，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。[0015]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[0016]合并在本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施方式并且与下面给出的详细描述一起用于说明本发明的各个方面。[0017]图1是根据本发明的一个实施方式的风轮机的立体图；[0018]图2是根据本发明的一个实施方式的风轮机叶片的平面图；[0019]图3是根据本发明的一个实施方式的风轮机叶片的平面图；[0020]图4是根据本发明的一个实施方式图3中所示的风轮机叶片的具有多个翼展区段的部分的立体图[0021]图5是根据本发明的一个实施方式图4中所示的风轮机叶片的一个区段的立体图；[0022]图5A是根据本发明的一个实施方式图5中所示的那个区段的平面图；[0023]图5B至图5E是根据本发明的实施方式的区段的平面图；[0024]图5F是根据本发明的一个实施方式的区段的立体图；[0025]图6A是根据本发明的一个实施方式沿图4的剖面线6A-6A剖取的风轮机叶片的一部分的剖面图；[0026]图6B是根据本发明的一个实施方式沿图4的剖面线6B-6B剖取的风轮机叶片的一部分的剖面图；[0027]图7是根据本发明的一个实施方式制造多个区段的示意性表示；[0028]图8是组装根据图7中所示的实施方式制造的区段的示意性表示；[0029]图8A是在组装根据本发明的一个实施方式的腹板后图5B中所示的节段的一部分的平面图；[0030]图9是根据本发明的一个实施方式的纵向加强元件的插入的示意性表示；[0031]图9A是根据本发明的一个实施方式纵向加强元件结合在一个或者多个区段内的不意性表不；以及[0032]图10是根据本发明的一个实施方式完成风轮机叶片的一部分的示意性表示。具体实施方式[0033]参照图1，在本发明的示例性实施方式中，风轮机10包括塔架12、布置在塔架12的顶端处的机舱14以及可操作地联接至容纳在机舱14内的发电机18的转子16。风轮机10的转子16包括中央轮毂20以及多个风轮机叶片22,这些风轮机叶片在绕轮毂20周向分布的位置处从中央轮毂20向外伸出。如所示，转子16包括三个风轮机叶片22,但是一个风轮机叶片的数量会与另一风轮机叶片的数量不同。风轮机叶片22构造成与气流相互作用以产生使转子16大体在由风轮机叶片22限定的平面内回旋的升力。[0034]根据本发明的实施方式，风轮机叶片22中的一个叶片或者多个叶片可以由根据附加制造技术制成的、以下详细描述的多个区段24图2中所示组装。仅以实施例并且非限制的方式，一个或者多个区段24可以借助诸如VAT光致聚合、立体光刻（SL、数字光处理DLP、选择性激光烧结SLS、选择性激光熔化SLM、电子束熔化EBM、喷胶粘粉成形、材料喷涂成形、直接金属层烧结DMLS或者熔融沉积成型FDM仅列举一些之类的层叠过程生产。这些过程基于零件的计算机模型运用单独层材料的计算机控制沉积。沉积层是基于如通过将模型切成有限数量的单独模型层而确定的模型的离散剖面。然后，通过从3D打印机沉积一层材料而复制各个模型层。通过构建各个层一层位于在前的层上），零件的计算机模型用于制造真正的零件。这些3D打印过程可以利用包括热塑性材料、热固性树脂、金属及其组合以及其它材料的各种材料。[0035]就此而言，如以下描述的，可以通过一次一层地打印区段24而分别生产单独的区段24,这些层大体垂直于风轮机叶片22的纵轴线取向。一旦区段24被构件，区段24就可以连续联接在一起以构建风轮机叶片22如图8中所示以及本中描述的）。有利地，区段24的单独生产可以使得能够在风轮机10的构建场所就地制造风轮机叶片22。这减少或者摆脱了与从集中叶片制造工厂运输风轮机叶片22相关的问题。而且，区段24的3D打印摆脱了对大模具的需求，摆脱了大模具的交付周期以及开支。因为区段24由无模具的过程生产，所以风轮机叶片设计的改变可以被快速并容易地结合到一个或者多个区段24中。虽然本文中描述了3D打印过程，但是其它制造技术例如，手工建造、注塑成型等可以用于制造区段24。[0036]为了这些以及其它目的，并且继续参照图1，除了发电机18以外，机舱14还容纳用于将风能转换成电能所需的各种各样的部件以及操作、控制并且优化风轮机10的性能所需的各种部件。塔架12支撑由机舱14、转子16以及风轮机10的容纳在机舱14内的其他部件提供的载荷，并且还操作成将机舱14和转子16举升至地平面或海平面视情况而定）以上的高度，在此高度常发现低湍流的较快移动的气流。风轮机10表示成水平轴风轮机）的转子16用作机电系统用的原动机。超过最低水平的风会启动转子16并且引起沿基本垂直于风向的方向的旋转。此旋转启动发电机18,然后发电机18产生电能。[0037]风轮机10可以包括在属于风电厂或者风电站未示出）的一批相似的风轮机之中，所述风电厂或者风电站用作借助输电线与诸如三相交流电AC电网之类的电网连接的发电厂。电网通常由发电站、传输电路以及变电所借助输电线网联接成的网络构成，输电线将电力传输成以终端用户以及电气设施的其他用户的形式的功率输出。在正常情况下，如本领域中的普通技术人员所公知的，电能从发电机18供应至电网。[0038]参照图1以及图2,空气在风轮机叶片22上的流动在风轮机叶片22的抽吸表面26与压力表面28之间产生升力从而使转子16旋转。如流体动力学中理解的，空气在风轮机叶片22上的流动形成取决于空气速度、几何结构例如，迎角）以及其它因素的边界层，该边界层可以与风轮机叶片22的位于风轮机叶片22的前缘30与风轮机叶片22的尾缘32之间的外表面分离。前缘30与尾缘32可以从风轮机叶片22的包括端部36也被称作根端部）的根部区34延伸至风轮机叶片22的包括末梢40的末梢区38,风轮机叶片22在根端部处固定至转子16。中部翼展区42在根部区34与末梢区38之间延伸。[0039]参照图2,与风轮机叶片22的长度相比，区段24相当小，并且区段24形成风轮机叶片22的建造块。区段24可以如以下描述的被分别制造并且是模块式构建物，该模块式构建物当沿轴线44布置并且连结在一起时形成风轮机叶片22的工作表面26、28以及边缘30、32。当组装起来时，轴线44可以对应风轮机叶片22的纵轴线。如图2中所示，风轮机叶片22从端部36到末梢40的整个长度可以由具有近似相等的纵向长度的区段24构建，但是本发明的实施方式不限于具有近似相等长度的各个区段24。当连结在一起时，各个区段24均至少形成风轮机叶片22的纵向长度的一部分。仅以实施例的方式，翼展方向的各个区段24的长度可以为约1米至约2米，但是本发明的实施方式不限于任何具体长度。例如，如图3中所示，风轮机叶片22可以由相对大的主体46组装，该大主体形成风轮机叶片22的根部区34。区段24可以形成中部翼展区42以及末梢区38。可以根据传统技术（S卩，借助模具生产大主体46。另选地，主体46本身可以是相比形成中部翼展区42以及末梢区38的较小区段24具有较大纵向长度的区段。区段24的其它布置是可行的并且本发明的实施方式不限于图2以及图3中所示的布置。[0040]继续参照图2,在一个实施方式中，风轮机叶片22可以包括加强元件50以虚线示出），该加强元件从根部区34或者根端部36延伸至末梢区38附近或者延伸到末梢区38中并且可以大体平行于轴线44。当使用时，各个加强元件50均延伸穿过多个区段24,优选穿过至少三个区段34,进一步优选穿过至少五个或者至少十个或者至少二十个或更多的区段。如以上表明的，区段24可以限定由于与风相互作用产生载荷的外部表面。加强元件50于是承载该载荷并且将其传递至转子16。加强元件50的材料可以以相比区段24的材料具有更大弹性模量为特点以便向区段24提供结构支撑。加强元件50可以是承受位于风轮机叶片22上的大部分风载荷并且将该载荷传递至转子16的单向纤维材料。加强元件50可以是与3D打印的区段24的材料不同的材料的杆。仅以实施例并且非限制的方式，杆可以是为风轮机叶片22提供各向异性强度特性的碳纤维。杆的直径可以约是25毫米，但是本发明的实施方式不限于此具体尺寸。参照图3,在一个实施方式中，加强元件50可以锚定在主体46中并且以与关于图2所示的相似方式从主体46延伸穿过各个单独的区段24。[0041]参照图4,相邻区段24彼此邻接，并且如果需要的话则可以在接头52处连结在一起。接头52以下参照图6A至图6B详细描述可以是机械的以及或者化学的。当组装起区段24时，组件有效地产生位于风轮机叶片22的前缘30与尾缘32之间的连续的外部表面26和28。虽然未从图4显出来，各个区段24均可能是独特的并因此不能正确互换。要理解，相邻区段之间的尺寸方面的变更可以较小，使得产生顺畅并且连续的表面26、28即，表面是空气动力净形的）。由于各个区段24的独特性，如以下参照图8描述的，区段24可以具有预定组装顺序。[0042]参照图5以及图5A，各个区段24均可以包括连续的并且大体限定管状结构58的侧壁54,管状结构58具有位于根端部60与末梢端部62之间的封闭或者大致封闭的剖面形状。侧壁54可以被3D打印成网形或者近似网形并因此可以当组装到风轮机叶片22中时仅需要如果需要的话最低程度的表面处理）。侧壁54可以限定风轮机叶片22的表面26和28以及边缘30和32中每一者的一部分。虽然没有严格限定于任何特定取向，但是在所示的示例性实施方式中，端部60、62大体相互平行并且限定其间的区段长度L。就此而言，端部60、62可以限定大体垂直于轴线44图4中所示）的平面。如以下详细描述的，各个端部60、62的至少一部分可以构造成与相邻区段形成接头52。[0043]继续参照图5以及图5A，在一个实施方式中，一个或者多个区段24还可以包括越过管状结构58延伸的腹板56。腹板56或者所谓的抗剪腹板可以将区段24的内部体积分成在各个端部60、62处开放的两个或者更多个较小的管状部分66。腹板56支托侧壁54以在风轮机叶片22的使用期间对抗管状结构58的塌缩。特别地，腹板56可以提高风轮机叶片22的剪切载荷承载能力。在一个实施方式中，相同的3D打印过程可以用于将腹板56打印成与侧壁54整合在一起的网形或者近似网形。[0044]现在参照图5B至图5F，示出了区段24的另选实施方式。特别地，并且参照图5B以及图8A，平坦面板64可以代替一体的腹板56图5A插入到由侧壁54限定的管状结构58中。如所示，平坦面板64可以以与图5A中所示的腹板56相同的方式分开管状结构58,并且就此而言，平坦面板64还可以起抗剪腹板的作用以支托侧壁54并且提高风轮机叶片22的剪切载荷承载能力。平坦面板64可以是玻璃纤维-泡沫夹层复合物的层压复合物。侧壁54可以包括一个或者多个凹槽68，凹槽68被限定在对置的内置足部70之间，内置足部70被3D打印成与侧壁54整合并且从侧壁54延伸。与腹板56—样，打印过程可以将对置的足部70打印成网形或者近似网形并且限定位于其间的凹槽68。换言之，足部70可以产生建造成与侧壁54—体的插孔或者插口或者底座。这些内置特征可以接纳其它单独的结构支撑件，然后这些结构支撑件例如借助粘合剂粘结至侧壁54并形成区段24的一部分。虽然平坦面板64被示成约束至区段24,但是要理解，平坦面板64可以比区段24长并因此可以向外延伸出区段24的端部60、62中的一者或者两者之外。就此而言，在以下描述的叶片的组装过程中，平坦面板64可以跨越并因此加强两个或者更多个区段24。[0045]在组装风轮机叶片22图8A之前，平坦面板64可以借助粘合剂76例如，聚氨酯粘合剂）固定在凹槽68内。虽然未示出，但是要理解，凹槽68可以另选形成位于侧壁54中的局部薄区，该局部薄区在剖面中可以显现成凹部。[0046]现在参照图5C以及图5D，在一个实施方式中，可以在管状结构58内形成多个一体的腹板56,并且腹板56可以进一步将管状结构58分成多个管状部分66。可以在用于制造管状结构58的相同打印过程中一体地形成各个腹板56。虽然腹板56示出在图5C以及图5D中并且被描述成被一体地形成，但是一个或者多个腹板56可以是类似于图5B的插入到管状结构58中的平坦面板64的单独元件。在此情况下，仅以实施例的方式，并且虽然未示出，但是管状结构58可以包括由内置足部72或者类似结构）限定的多个对置凹槽68,这些凹槽随后接纳被单独制造的平坦面板64。要理解，腹板56的数量与布置不限于图5A至图5F中所示的那些并且可以取决于侧壁54的结构强度、风轮机叶片22的长度以及任何加强元件50的数量以及位置。[0047]在一个实施方式中，并且参照图5E，可以邻近尾缘32打印类似于足部70的附加内置插孔以接纳一个或者多个尾缘面板78。在图5E中，两个尾缘面板78在贴近边缘32的两个凹槽68处接合至侧壁54。如所示，邻近尾缘32的伸出部83可以限定相邻的凹槽68。然后，两个尾缘面板78可以在一端处在凹槽68中接合例如，借助粘合剂至侧壁54并且在邻近面板64的另一端处抵接足部70。[0048]现在参照图5F，在一个实施方式中，侧壁54可以形成有内置节点或者插口79，内置节点或者插口79可以从侧壁54延伸到管状部分66中。类似于内置足部70以及凹槽68,插口79接纳单独的加强结构，在所示的代表性实施方式中，该加强结构包括杆88。在区段24的组装过程中，杆88可以插入到插口79中以形成位于一个或者多个管状部分66内的脚手架支撑结构。杆88可以连接区段24并且向区段24提供纵向强度。[0049]参照图5以及图5A，在一个实施方式中，多个区段24中的每一者的侧壁54均包括一个或者多个内置纵向延伸孔72。如所示，在示例性实施方式中，孔72可以是延伸各个区段24的长度L的圆柱形的（例如，直圆柱体）。孔72可以贴近腹板56定位在外表面26与侧壁54的内表面86之间并且贴近边缘32定位在外表面28与侧壁54的内表面86之间。虽然未示出，但是孔72可以是从各个区段24的端部60延伸至端部62的通孔并且在各个端部60、62处开放并且可接近。一个或者多个区段24可以包括一个盲孔或者若干盲孔例如在位于叶片的根部或者末梢端部处的端部区中）。[0050]如以下描述的，在风轮机叶片22的组装过程中，孔72可滑动地接纳纵向延伸的加强元件50。就此而言，当组装区段24并且各个区段24的相应的孔72相互对准时，由多个对准的孔72构建成管道。管道可以延伸风轮机叶片22的如由图2以及图3中的加强元件50的长度表示的全长或者接近全长。如能借助加强元件50以图2以及图3中的虚线所示）理解的，限定末梢40或者根端部36的区段24可以不包括孔或者孔可以是盲孔并且不在末梢40或者根部36的相应的外部表面处开放。以此方式，当插入相邻的腹板56时，加强元件50可以以例如与类似于传统的翼梁帽的方式加强风轮机叶片22。在根据本发明的叶片中，至少一个叶片区段24包括通孔72。在根据本发明的叶片中，至少两个相邻的叶片区段24包括通孔72。在根据本发明的叶片中，至少三个相邻的叶片区段24包括通孔72。在根据本发明的叶片中，至少四个或更多或者五个或更多或者十个或更多或者二十个或更多相邻的叶片区段24包括通孔72。[0051]绕侧壁54的圆周的孔72的数量与位置可以取决于风轮机叶片22的设计。例如，孔72可以另选或者另外在区段24上贴近尾缘32定位如图4中所示）。因此，加强元件50可以对抗风轮机叶片22上的拍打以及边缘负载。虽然未示出，但是孔72以及加强元件50的组合可以在其它位置处定位在侧壁54中。[0052]在一个实施方式中，并且继续参照图5以及图5A，侧壁54可以进一步包括内置元件74。可以在区段24的打印过程中构建元件74,从而元件74被建造到侧壁54中。元件74可以遍布圆周并且沿侧壁54的长度均等分布，或者可以安置在选择的位置处以增强那些位置处的侧壁54的一种或者多种特性。仅以实施例并且非限制的方式，元件74可以没有材料，S卩，元件74可以是预定的3D形状的空隙空间。这可以包括蜂窝结构以及波纹状特征，蜂窝结构以及波纹状特征在减小侧壁54的单位重量的同时由于它们的形状而在内部加强侧壁54。元件74的构造不严格限于任何具体构造，并且具体地不限于图中所示的三角形特征。虽然未示出，但是元件74可以完全嵌在侧壁54中，并且与孔72相比可能不在端部60、62处暴露或者不与相邻区段的相应特征对准。换言之，元件74可以与区段24的任何表面隔离。作为空隙的另选，元件74可以是被侧壁54的材料环绕的不同材料的局部区。向侧壁54添加材料可以是为了产生复合结构，在该复合结构中，辅助材料加强侧壁54的结构强度。[0053]如以上描述的，参照图4、图6A以及图6B，区段24端对端组装。接头52可以形成在区段24的端部60与相邻区段24的端部62之间。以实施例的方式，一个区段24的端部60可以与相邻区段24的端部62互锁。在一个实施方式中，端部60、62相互抵接并且形成可以不需要粘合剂或者不需要为了强度进一步处理的机械互锁接头。另选地，端部60、62可以间隔开并且借助粘合剂接合。一旦组装起区段24,多个侧壁54就限定风轮机叶片22的前缘30和尾缘32以及表面26、28。[0054]在一个实施方式中，并且参照图6A，一个区段24的端部60可以与相邻区段24的端部62合作以形成细长接头52。不是端部60、62限定大致垂直于轴线44的方向的平面的对接接头，而是端部60、62可以相互纵向重叠以产生长度比侧壁54的厚度大的接头。如图6A的代表性实施方式中所示，端部60可以包括沿侧壁54的外表面的缓冲区80。相邻区段24的相应的端部62可以包括伸出部82,该伸出部构造成延伸到缓冲区80中。借助此构造，接头52包括更多的表面积并因此可以比对接接头更牢固。相邻区段24在组装过程中可以借助粘合剂84粘结在一起或者融合在一起。取决于端部60、62的构造，可能不需要粘合剂将接头接合在一起或者不需要将接头融合在一起。[0055]现在参照图4以及图6B，在一个实施方式中，在沿侧壁54的位置处，端部60、62可以构造成确保延伸穿过一个区段24的孔72与相邻区段24中的相应孔72对准。以此方式，各个区段24中的孔72沿风轮机叶片22的长度对准以便接纳相应的加强元件50。相邻侧壁54也可以对准以产生平齐的外部表面26、28。[0056]为此目的，如图4以及图6B中所示，在一个实施方式中，端部60可以包括伸出部90，该伸出部大体被居中安置在侧壁54内并且从侧壁54处纵向延伸。在一个实施方式中，至少一个孔72与伸出部90相符。要理解，伸出部90可以具有销状构造，孔72同心地定位在销内。在相邻区段24上的相应位置处，端部62可以包括凹部92,该凹部在侧壁54内纵向延伸并且该凹部被设定尺寸成在区段24的组装过程中接纳伸出部90。要理解，凹部92可以是直径比孔72的直径大的孔。孔72在孔的基部处开放。伸出部90与凹部92产生阳阴接头。在组装过程中，管状伸出部90与凹部92的对准有助于孔72与相邻区段24之间对准并且确保相邻区段24合适地定位成使加强元件50可以被接纳在它们的相应孔72中。要理解，伸出部90与凹部92的阳阴接头构造可以在绕侧壁54的圆周的其它位置处形成端部60、62的一部分并且不需要与用于孔72的位置相符。[0057]现在参照图4、图6A以及图6B，区段24的端部60、62可能不沿它们的圆周均匀地形成。即，端部60、62的构造在侧壁54的圆周周围可以变更。如图5中所示，端部60、62的构造可能在区段24的圆周周围变化。仅以实施例并且非限制的方式，端部60、62可以从图6A中所示的重叠构造变更至图6B中所示的对准销型构造。其它接头构造是可行的。[0058]现在参照图7以及图7A，在一个实施方式中，可以利用3D打印系统100制造区段24。虽然未示出，但是可以形成风轮机叶片22的数字三维模型，然后可以将该模型分成多个3D数字区段，各个数字区段对应区段24中的一者。整个数字模型或者模型的各个数字区段可以转印至3D打印系统100。在系统100中，根据数字模型分层地形成一个区段24,例如通过喷墨打印材料以建造分层的区段24。可以通过直接沉积制作3D打印区段24的材料而打印材料。在这样一种型式的系统100中，打印头112被布置成喷墨打印各个层102。材料从打印头112以均匀的层102沉积在支撑件106上，层102呈风轮机叶片22或者区段24的剖面或者切片的形状。[0059]借助系统100,3D打印过程可以将管状结构58生产成包括以上描述的一体的腹板56、内置足部70、内置孔72、内置加强元件74、插口79以及或者定制的端部60、62中的任一者或者组合。借助此过程制作的区段24可以不仅具有定制的局部内置孔72而且具有根据沿风轮机叶片22的相应的区段位置的其它定制的管状结构58。区段24可以形成为精确匹配如由风轮机叶片22的三维模型确定的压力表面26与抽吸表面28的曲率。[0060]利用优选逐层生产风轮机叶片的3D打印过程能够生产具有全面的三维特性的区段。这些过程特别有益于由诸如塑料以及金属之类的材料制成的风轮机叶片，并且这样的风轮机叶片可以不需要机加工。此直接的3D打印过程摆脱了对浇铸风轮机叶片用的定制模具然后模制稍后组装的两个半体的风轮机叶片的需要。[0061]就此而言，系统100可以用于打印上下堆叠的各个层102,在支撑件106上打印第一层104。虽然未示出，但是可以利用诸如尼龙12或者从StraUis获得的其它材料之类的相同材料生产层102、104。层102、104不限于任何具体的材料并且可以由包括诸如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS、聚碳酸酯PC、聚丙烯PP、聚醚醚酮PEEK、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT、聚酰胺PA及其组合物之类仅列举一些）的各种聚合物的其它材料生产。可以用纤维或者颗粒加强这些材料，包括但不限于:用玻璃纤维或者玻璃颗粒加强PA;用碳纤维或者碳颗粒加强PA;以及用碳纤维或者碳颗粒加强PEEK。根据关于具体区段的3D模型的数字数据，层102、104可能是平坦的。平面可以在支撑件106上大体垂直于轴线110取向。层102、104的外周边缘108集体产生风轮机叶片22的空气动力学表面26、28以及边缘30、32。就此而言，支撑件106可以确定层102、104相对于轴线110的取向。在所示的代表性过程中，轴线110大体垂直于支撑件106,但是本发明的实施方式不限于此。层102、104集体地形成包括如果有的话）以上描述的腹板56、足部70、孔72、加强元件74、插口79以及端部60、62的任一单个区段24或者所有区段24。[0062]特别地，在打印过程中，端部60、62中的一者可以至少由首层104形成。照此，支撑件106可以大体限定区段24的端部60、62中一者的平面。孔72可以在逐层的基础上内置于侧壁54中并且直径比加强元件50的直径大并且直径可以有约30毫米长，但是本发明的实施方式不限于孔72的任何特定尺寸。加强元件74可以以预定布置以及取向也内置到侧壁54中。[0063]虽然示出了单个3D打印机100,但是要理解，可以利用多个3D打印机以更快地生产需要组装成风轮机叶片22的区段24。要进一步理解，3D打印机100可以位于待架设风轮机10的场所并且可以借助牵引机挂车、运输船等运输至该场所。有利的，与根据传统（即，模制）制造技术的风轮机叶片相比，3D打印机100以及所需材料会容易被运输。一旦层102、104沉积以完成区段24,就可以从机器100移除区段24并且可以开始根据风轮机叶片的数字3D模型制造另一区段24的过程。[0064]现在参照图8,在一个实施方式中，一旦已经打印了所有区段24,就可以通过将相邻区段24的对置的端部60、62匹配在一起而按预定顺序组装这些区段。这可以包括在将相邻区段24弄到一起之前向端部60、62施加粘合剂。接合区段24可以包括对准孔72使得遍布各个相关区段24的所有类型的孔72对准。此外，各个区段24的轴线110可以对准从而最终产生风轮机叶片22的轴线44。就此而言，层102、104大体垂直于风轮机叶片22的轴线44取向。如果需要，则可以插入单独的面板64或者杆88并且将其胶黏在各个管状结构58内（例如，分别在图5B与图5F中所示）。要理解，面板64以及或者杆88可以延伸穿过多个区段24并因而架设可以包括将面板64以及或者杆88插入多个区段内并且将面板64固定就位。[0065]一旦组装起，参照图9,在一个实施方式中，加强元件50穿过各个相关区段24的孔72插入。加强元件50可以设置在线轴114上，当元件50根据箭头118穿过组装起的区段24插入时退绕线轴114。[0066]一旦加强元件50插入到期望的长度然后被切断，就可以将树脂材料注射到孔72中以填充存在于加强元件50与区段24之间的任一空隙空间并且将加强元件50固定在孔72内。就此而言并且参照图9A，在一个实施方式中，各个区段24可以包括位于侧壁54中的一个或者多个开口116,开口116与孔72相交。在将树脂124注射到孔72中并绕加强元件50的过程中，可以经由开口116向孔72施加（由箭头120标示真空。要理解，这可以有助于用树脂封住加强元件50并且将加强元件50完全粘结至各个区段24。[0067]在如以上描述的插入加强元件50并且注射任一树脂之后，可能完成了组装起的风轮机叶片22。这可以包括:进一步使任一树脂粘结并且固化;精加工接头52、表面26、28以及边缘30、32以移除由打印过程以及或者粘结过程余留的人工痕迹以产生空气动力学净表面如由图10中的箭头122标示的）。一旦完成，就可以涂饰风轮机叶片22。并且，因为在风轮机10的架设场所制造风轮机叶片22,所以不需要运输风轮机叶片22。然后，可以根据风轮机10的标准构建将风轮机叶片22安装到轮毂20上。[0068]尽管借助各种实施方式的描述阐明了本发明，并且尽管相当详细地描述了这些实施方式，但是发明人不意图要将所附权利要求的范围限定至或者以任何方式限制至这些细节。因此，对于本领域中的技术人员而言，其它优势以及变型会是显而易见的。取决于使用者的需要以及偏好，本发明的各种特征可以单独使用或者任意组合使用。

权利要求：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。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.根据前述权利要求中任一项所述的风轮机叶片，其中，所述侧壁包括多个空隙。12.根据前述权利要求中任一项所述的风轮机叶片，其中，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。13.根据权利要求12所述的风轮机叶片，其中，所述一个区段的所述端部与所述相邻区段的所述端部在所述接头处纵向重叠。14.根据权利要求12或者13所述的风轮机叶片，其中，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。15.一种风轮机，该风轮机包括：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至少一个根据前述权利要求中任一项所述的风轮机叶片，所述风轮机叶片从所述轮毂延伸。16.—种制造具有多个区段的风轮机叶片的方法，所述方法包括：产生限定所述风轮机叶片的三维模型的数字数据；将所述风轮机叶片的所述三维模型分成多个区段；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；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;以及将纵向加强元件插入到所述管道中。17.根据权利要求16所述的方法，其中，沉积所述材料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，并且其中，所述第一层形成所述区段的一个端部。18.根据权利要求16或者17所述的方法，该方法进一步包括：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纵向加强元件固定在所述管道内。19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其中，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所述方法进一步包括将单独的结构部件安设到所述一体的插孔中。20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，其中，沉积所述材料进一步包括以将空隙嵌在所述侧壁内的方式沉积所述材料。

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