用于制造带有嵌入的增强感测元件的风力涡轮塔架结构的方法与流程

专利2022-05-09  100


用于制造带有嵌入的增强感测元件的风力涡轮塔架结构的方法
1.相关申请本申请要求对于提交于2018年9月28日的印度专利申请201841036829的优先权,该专利申请通过引用而以其整体合并于本文中。
技术领域
2.本公开大体上涉及风力涡轮塔架,并且更特别地涉及制造带有嵌入的增强感测元件的风力涡轮塔架结构的方法。


背景技术:

3.风力被认为是目前可用的最清洁、最环境友好的能源之一,并且在这点上,风力涡轮已得到越来越多的关注。现代的风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱以及一个或多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼型件原理来捕获风的动能。转子叶片将动能以旋转能的形式传送,以便使将转子叶片联接到齿轮箱或在未使用齿轮箱的情况下将转子叶片直接地联接到发电机的轴转动。然后,发电机使机械能转换成可以部署到公用电网的电能。
4.风力涡轮塔架大体上由钢管、预制作的混凝土区段或它们的组合构成。而且,管和/或混凝土区段典型地在场外形成,在现场运送,并且然后布置在一起,以假设塔架。例如,一个制造方法包括:形成预铸的混凝土环;将环运送到现场;将环布置于彼此顶上;以及然后使环紧固在一起。随着风力涡轮持续在尺寸上扩大,然而,常规制造方法受到禁止运送具有大于大约4至5米的直径的塔架区段的运输条例的限制。因而,某些塔架制造方法包括形成多个弧形节段并且在现场例如经由螺栓连接来使所述节段紧固在一起以形成塔架的直径。然而,这样的方法要求大量的劳动力并且可能耗时。
5.鉴于前文,本领域不停谋求改进的用于制造风力涡轮塔架的方法。因此,本公开涉及解决前面提到的问题的用于制造风力涡轮塔架结构的方法。特别地,本公开涉及用于制造带有嵌入的增强感测元件的风力涡轮塔架结构的方法。


技术实现要素:

6.本发明的方面和优点将在以下描述中得到部分阐述,或可以根据描述而为显然的,或可以通过实践本发明而了解。
7.在一个方面,本公开涉及一种用于制造风力涡轮的塔架结构的方法。该方法包括经由增材打印装置来打印胶结材料的风力涡轮的塔架结构。在打印期间,该方法包括在一个或多个位置处将一个或多个增强感测元件至少部分地嵌入于胶结材料内。因而,(一个或多个)增强感测元件配置成用于感测塔架结构的结构健康、感测胶结材料的温度、加热以控制胶结材料的固化时间和/或增强胶结材料。另外,该方法包括使胶结材料固化,以便形成塔架结构。
8.在一个实施例中,该方法可以进一步包括在风力涡轮的地基上提供塔架结构的一个或多个模具。在另一实施例中,该方法可以包括经由增材打印装置来在聚合物材料的一个或多个模具内打印风力涡轮的塔架结构。在若干实施例中,该方法可以进一步包括在胶结材料和地基、胶结材料和一个或多个增强感测元件和/或胶结材料和/或聚合物材料的多个层中的至少一者之间提供粘附剂材料。
9.在另外的实施例中,该方法可以包括经由增材打印装置来打印塔架结构的一个或多个模具。另外,该方法可以包括经由增材打印装置来通过塔架结构的一个或多个模具并且通过胶结材料而打印一个或多个传感器。在这样的实施例中,该方法还可以包括经由(一个或多个)传感器来监测胶结材料的打印和/或固化。
10.在额外的实施例中,该方法可以包括经由(一个或多个)增强感测元件来控制胶结材料的固化的固化速率。在另一实施例中,该方法可以包括经由(一个或多个)增强感测元件响应于风力载荷而监测塔架结构的结构健康。
11.在若干实施例中,在一个或多个位置处将(一个或多个)增强感测元件至少部分地嵌入于胶结材料内的步骤可以包括在塔架结构的打印期间,经由增材打印装置来在一个或多个位置处在胶结材料内打印(一个或多个)增强感测元件。
12.在特定实施例中,(一个或多个)增强感测元件可以包括应变仪、温度传感器、伸长的线缆或线材、螺旋状线缆或线材、增强筋(空心或实心)、温度传感器、增强纤维(例如,金属、聚合物、玻璃纤维或碳纤维)、增强金属环(圆形、椭圆形、螺旋形以及如可能相关的其它形状)或联接件、网和/或如可以在本领域中已知的用以增强混凝土结构的任何这样的结构。因而,在一个实施例中,该方法可以包括在塔架结构的打印期间将一个或多个预张紧的线缆解开到胶结材料中和/或在塔架结构的打印期间经由增材打印装置来使(一个或多个)线缆张紧。在这样的实施例中,该方法还可以包括在塔架结构的打印期间根据塔架结构的横截面而使一个或多个线缆的张力变化。
13.在另外的实施例中,该方法可以包括在塔架结构中的不同位置处打印多个增强感测元件。因而,在某些实施例中,该方法还可以包括打印用于将(一个或多个)增强感测元件的一个或多个信号转移线路导引至控制器的一个或多个通道。在额外的实施例中,该方法可以包括经由控制器来基于由一个或多个增强感测元件收集的数据而生成塔架结构的数字孪生。
14.在另一方面,本公开涉及一种用于制造胶结结构的方法。该方法包括经由增材打印装置来打印胶结材料的结构。在打印期间,该方法包括在一个或多个位置处将一个或多个增强感测元件至少部分地嵌入于胶结材料内。(一个或多个)增强感测元件配置成用于感测胶结结构的结构健康、感测胶结材料的温度、加热以控制胶结材料的固化时间和/或增强胶结材料。而且,该方法包括使胶结材料固化,以便形成胶结结构。
15.在又一方面,本公开涉及一种用于制造风力涡轮的塔架结构的方法。在风力涡轮的地基上,该方法包括提供塔架结构的一个或多个模具。该方法还包括以胶结材料填充一个或多个模具。在填充期间,该方法包括在一个或多个位置处将一个或多个增强感测元件至少部分地嵌入于胶结材料内。照此,(一个或多个)增强感测元件配置成用于感测塔架结构的结构健康、感测胶结材料的温度、加热以控制胶结材料的固化时间和/或增强胶结材料。另外,该方法包括使一个或多个模具内的胶结材料固化,以便形成塔架结构。应当理解,
该方法可以进一步包括如本文中所描述的额外的特征和/或步骤中的任一个。
16.参考以下描述和所附权利要求,本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书中并构成其部分的附图图示本发明的实施例,并与描述一起用来解释本发明的原理。
附图说明
17.在参考附图的说明书中阐述了本发明的针对本领域普通技术人员的完整且能够实现的公开,包括其最佳模式,在附图中:图1图示根据本公开的风力涡轮的一个实施例的透视图;图2图示根据本公开的风力涡轮的塔架结构的一个实施例的横截面视图;图3图示根据本公开的风力涡轮的塔架结构的一个实施例的透视图;图4图示根据本公开的用于在风力涡轮现场处制造风力涡轮的塔架结构的方法的一个实施例的流程图;图5图示根据本公开的构造成用于打印风力涡轮的塔架结构的增材打印装置的一个实施例的示意图;图6图示根据本公开的在制造过程期间的风力涡轮的塔架结构的一个实施例的横截面视图;以及图7图示根据本公开的增材打印装置的控制器的一个实施例的框图。
具体实施方式
18.现在将详细地参考本发明的实施例,其一个或多个示例在附图中图示。每个示例通过本发明的解释而非本发明的限制的方式来提供。实际上,对于本领域技术人员来说将为明显的是,在不脱离本发明的范围或精神的情况下,能够在本发明中作出各种修改和变型。例如,作为一个实施例的部分而图示或描述的特征能够与另一实施例一起使用以产生另外的其它实施例。因而,旨在本发明涵盖如归入所附权利要求及其等同体的范围内的这样的修改和变型。
19.大体上,本公开涉及用于使用经由诸如增材制造、3

d打印、喷雾沉积、挤出增材制造、混凝土打印、自动纤维沉积之类的技术以及利用计算机数控和多个自由度来使材料沉积的其它技术而引起的胶结材料的自动沉积来制造风力涡轮塔架的方法。更具体地,本公开的方法包括将增强感测元件打印和/或嵌入于使用增材制造来形成的混凝土风力涡轮塔架中,这能够在打印过程期间提供对于增材塔架技术足够的结构特性和/或感测能力。本公开还可以包括将感测元件打印于用于风力涡轮塔架的模具中。在这样的实施例中,例如,应变仪能够嵌入于熔融沉积成型(fdm)打印的模具中,所述模具随后能够在现场组装,以倾注诸如混凝土之类的胶结材料。在另外的实施例中,多个增强感测元件能够打印于塔架结构和/或模具以及用于信号转移线路的通道上的不同位置处。还有本公开的其它特征可以包括位于塔架结构中的分立式嵌入传感器、嵌入于塔架结构中的螺旋状线缆,以用于感测塔架结构的结构健康、感测胶结材料的温度和/或用于进行电阻加热以控制固化时间、监测打印过程并且按要求提供过程加热和/或使用也能够向塔架结构提供结构支承的盘绕线材。
20.因而,本文中所描述的方法提供在现有技术中不存在的许多优点。例如,本公开的
嵌入感测元件配置成提供关于塔架结构健康的信息。而且,使用螺旋状线缆能够充当感测元件并且还用来在塔架结构正被构建时对胶结材料进行加热,由此实现胶结材料的更快的固化。另外,感测元件配置成提供关于在塔架结构正被构建时的强度参数的信息以致于能够在制造过程期间采取适当的修改,以及提供针对裂纹而监测的机会。此外,增强感测元件能够将整体结构增强添加到塔架结构。然而,应当理解,并非在每一个实施例中要求增强感测元件来提供感测能力和结构增强。更确切地说,在一些实施例中,增强感测元件可以仅提供结构增强。在其它实施例中,增强感测元件可以仅提供感测能力,然而,重要的是认识到,添加到塔架结构12或嵌入到塔架结构12中的任何特征可以至少提供一些最低水平的增强。而且,在其中使用线缆的某些实施例中,增强感测元件能够向塔架结构提供连续增强,由此排除不连续性。
21.现在参考附图,图1图示根据本公开的风力涡轮10的一个实施例。如所示出的,风力涡轮10包括从地基15或支承表面延伸的塔架12,其中机舱14安装于塔架12顶上。多个转子叶片16安装到转子毂18,其继而连接到使主转子轴转动的主凸缘。风力涡轮发电及控制构件容纳于机舱14内。图1的视图仅出于说明性目的而被提供来将本发明置于示例性的使用领域中。应当意识到,本发明不限于任何特定类型的风力涡轮构造。另外,本发明不限于在风力涡轮塔架的情况下使用,而是可以在具有混凝土结构的任何应用和/或除了风力塔架之外的高塔架(包括例如住宅、桥、高塔架以及混凝土工业的其它方面)中利用。而且,本文中所描述的方法还可以适用于制造得益于本文中所描述的优点的任何类似结构。
22.现在参考图2

3,图示根据本公开的风力涡轮10的塔架结构12的各种视图。图2图示根据本公开的风力涡轮10的塔架结构12的一个实施例的局部横截面视图。图3图示根据本公开的风力涡轮10的塔架结构12的另一实施例的透视图。如所示出的,所图示的塔架12限定具有外表面22和内表面24的周向塔架壁20。而且,如所示出的,周向塔架壁20大体上限定一般用于容纳各种涡轮构件(例如,功率转换器、变压器等等)的空心内部26。另外,如将在下文中更详细地描述的,塔架结构12使用增材制造来形成。
23.此外,如所示出的,塔架结构12由利用一个或多个增强感测元件30来增强的胶结材料28形成。在特定实施例中,(一个或多个)增强感测元件30可以包括例如应变仪、温度传感器、伸长的线缆或线材、螺旋状线缆或线材、增强筋(也被称为加强筋)(空心或实心)、温度传感器、增强纤维(例如,金属、聚合物、玻璃纤维或碳纤维)、增强金属环(圆形、椭圆形、螺旋形以及如可能相关的其它形状)或联接件、网和/或用以增强混凝土结构的如可以在本领域中已知的任何这样的结构。
24.例如,如图2中所示出的,塔架结构12可以包括嵌入于胶结材料28中的螺旋状线缆33和/或多个预张紧的线状线缆35。在其中(一个或多个)增强感测元件30包括增强纤维的另一实施例中,连续纤维或多个纤维可以用于例如使用一个或多个欧姆计来监测塔架结构12。也可以局部地使用这样的技术,即,为了监测塔架结构12的具体的所选择的区域(例如,受到高应力的区域)。在其中(一个或多个)增强感测元件30包括增强线缆的又一实施例中,可以在风力涡轮10的操作期间监测线缆的高频振动响应(或线缆的张力),以首次建立标记(或特征,即signature)。然后,可以连续地监测(例如,经由附接到线缆的一个或多个应变仪)该标记,以基于例如编码的算法来标识高于某一阈值(例如,如极限和/或定义所定义的那样)的改变。在另一实施例中,代替使用应变仪,线缆可以是能够生成该标记的足够的感
测能力。
25.另外,如本文中所描述的(一个或多个)增强感测元件30可以经由任何合适的外部加热器或加热源来电加热,或可以包括配置成随着电流经过其而升温的电阻加热元件。照此,螺旋状线缆33配置成提供感测能力以及在塔架结构12正被构建时对胶结材料28的加热,以便缩短材料28的固化时间。在另一实施例中,如图3中所示出的,塔架结构12可以包括例如多个增强筋,其形成布置成柱形构造以与塔架12的形状对应的金属网37。而且,如所示出的,柱形金属网37能够在材料28固化之前并且周期性地沿着塔架12的高度嵌入到塔架结构12的胶结材料28中。
26.另外,本文中所描述的胶结材料28可以包括构造成在固化之后结合在一起以形成结构的任何合适的可行的膏料。作为示例,胶结材料可以包括基于石灰或硅酸钙的液压凝固材料,诸如波特兰水泥、飞灰、鼓风炉渣、火山灰、石灰石粉末、石膏或硅粉以及这些材料的组合。在一些实施例中,胶结材料28可以另外或备选地包括非液压凝固材料,诸如熟石灰和/或通过碳化而硬化的其它材料。胶结材料可以与细骨料(例如,砂)组合以形成砂浆或与粗骨料(砂和砂砾)组合以形成混凝土。胶结材料能够以浆料的形式提供,浆料可以通过使任何一种或多种胶结材料与水以及其它已知的添加剂(包括催化剂、缓凝剂、增量剂、增重剂、分散剂、流体损失控制剂、漏失循环剂、强度衰退预防剂、无水/无流体的控制剂、膨胀剂、塑化剂(例如,超塑化剂,诸如聚羧酸超塑化剂或磺化聚萘超塑化剂)等等)组合而形成。将在胶结材料中提供的相应的材料的相对量可以以任何方式变化,以获得期望的效果。
27.现在参考图3

7,本公开涉及用于经由增材制造来制造风力涡轮塔架的方法。如本文中所使用的,增材制造大体上被理解成包含用于合成三维物体的过程,其中,在计算机控制之下形成连续的材料层,以产生物体。照此,能够根据数字模型数据而生产几乎任何尺寸和/或形状的物体。应当进一步理解,本公开的增材制造方法可以包含三个自由度以及多于三个自由度,使得打印技术不限于打印堆叠的二维层,而是还能够打印弯曲形状和/或不规则形状。
28.特别地参考图4、用于在风力涡轮现场处制造风力涡轮的塔架结构的方法100的一个实施例的流程图。大体上,方法100将在本文中参考图1

3中所示出的风力涡轮10和塔架结构12而描述。然而,应当意识到,所公开的方法100可以在具有任何其它合适的构造的塔架结构的情况下实施。另外,尽管图4出于图示和讨论的目的而描绘按特定顺序执行的步骤,本文中所讨论的方法不限于任何特定顺序或布置。使用本文中所提供的公开内容的本领域技术人员将意识到,在不脱离本公开的范围的情况下,本文中所公开的方法的各种步骤能够以各种方式省略、重排、组合和/或修改。
29.如在(102)示出的,方法100可以包括经由增材打印装置32来打印胶结材料28的风力涡轮10的塔架结构12。例如,如图5中所示出的,图示根据本公开的增材打印装置32的一个实施例的示意图。应当理解,本文中所描述的增材打印装置32大体上指具有用于使材料(诸如胶结材料28)沉积到由控制器自动地控制以形成在计算机内编程的对象(诸如cad文件)的表面上的一个或多个喷嘴的任何合适的增材打印装置。更具体地,如所示出的,增材打印装置32可以包括用于使各种材料沉积的一个或多个喷嘴34。例如,如在所图示的实施例中示出的,增材打印装置32包括两个喷嘴34。在另外的实施例中,增材打印装置32可以包括任何合适数量的喷嘴34。另外,增材打印装置32可以包括在下文中更详细地讨论的注射
器36。
30.仍然参考图5,方法100可包括例如在风力涡轮10的地基15上提供塔架结构12的一个或多个模具38。应当理解,本文中所描述的模具38可为实心的、多孔的和/或被打印有用以注射胶结材料28的开口。另外,在一个实施例中,(一个或多个)模具38可被预制作并且递送到风力涡轮现场。在备选实施例中,如图5中所示出的,增材打印装置32还可以构造成打印塔架结构12的(一个或多个)模具38。例如,如所示出的,喷嘴34中的一个可以构造成分配聚合物材料,以便使(一个或多个)模具38建立于风力涡轮10的地基15(或任何其它合适的现场位置)上。合适的聚合物材料可以包括例如热固性材料、热塑性材料、构造成随时间而降解/溶解的可生物降解的聚合物(诸如基于玉米的聚合物系统、类似真菌的添加剂材料或基于藻类的聚合物系统)或它们的组合。照此,在一个实施例中,外聚合物模具能够随时间而可进行生物降解,而内聚合物模具依然完好无损。在备选实施例中,外模具和内模具可以由相同材料构成。
31.在这样的实施例中,如所示出的,增材打印装置32可以构造成以胶结材料28填充塔架结构12的(一个或多个)模具38。更具体地,如所示出的,喷嘴34中的一个或多个可以配置成将胶结材料28打印到模具38中。在备选实施例中,代替打印胶结材料28,增材打印装置32的注射器36可以简单地例如通过从模具38的顶部注射胶结材料28或通过注射胶结材料28穿过模具中的开口而以胶结材料28注射或填充(一个或多个)模具38。
32.另外,增材打印装置32构造成以导致其固化速率的方式打印胶结材料28,以致于塔架结构12在其正被形成时能够粘合到其本身。另外,增材打印装置32构造成以使得塔架结构12能够承受塔架壁20的重量的方式打印塔架结构12,因为增材地形成的胶结材料28可能在打印期间脆弱。而且,提供塔架结构12的(一个或多个)增强感测元件30,以使塔架能够承受可能引起塔架12易受裂化影响的风力载荷。
33.在额外的实施例中,还可以在胶结材料28和地基15、胶结材料28和(一个或多个)增强感测元件30和/或胶结材料28和/或聚合物材料中的多层中的一者或多者之间提供粘附剂材料31(例如,图5)。因而,粘附剂材料31可以进一步补充材料之间的层间粘合。
34.本文中所描述的粘附剂材料31可以包括例如胶结材料(诸如砂浆)、聚合物材料和/或胶结材料与聚合物材料的混合物。包括胶结材料的粘附剂配方在本文中被称为“胶结砂浆”。胶结砂浆可以包括可以与细骨料组合的任何胶结材料。使用波特兰水泥和细骨料来制备的胶结砂浆有时被称为“波特兰水泥砂浆”或“opc”。包括胶结材料与聚合物材料的混合物的粘附剂配方在本文中被称为“聚合物砂浆”。任何胶结材料可以被包括在与聚合物材料以及任选地细骨料的混合物中。包括聚合物材料的粘附剂配方在本文中被称为“聚合物粘附剂”。
35.可以在粘附剂配方中利用的示例性的聚合物材料可以包括任何热塑性或热固性聚合物材料,诸如丙烯酸树脂、聚环氧化物、乙烯基聚合物(例如,聚醋酸乙烯酯(pva)、乙烯

醋酸乙烯酯(eva))、苯乙烯(例如,苯乙烯丁二烯)以及它们的共聚物或三元共聚物。示例性的聚合物材料的特性在astm c1059/c1059m

13、用于使新加物结合到硬化的混凝土的乳胶剂的标准规范中描述。
36.返回参考图4,如在(104)示出的,方法100还可以包括在塔架结构12内的不同位置处将(一个或多个)增强感测元件30至少部分地嵌入于胶结材料28内(即,在同时地打印胶
结材料28时)。因此,如将在本文中讨论的,(一个或多个)增强感测元件30配置成用于感测塔架结构的结构健康、感测胶结材料的温度、加热以控制胶结材料28的固化时间和/或增强胶结材料28。如在(106)示出的,方法100可以包括使胶结材料28固化,以便形成塔架结构12。
37.更具体地,在若干实施例中,(一个或多个)增强感测元件30可以通过经由增材打印装置32来将(一个或多个)增强感测元件30打印于胶结材料28内而被嵌入于胶结材料28内。例如,在塔架结构12正被建立时,增材打印装置32能够在打印胶结材料28与增强或传感器材料之间交替。因而,(一个或多个)增强感测元件30配置成在塔架12正被构建时提供与强度参数和其它结构健康参数有关的信息,以致于能够采取适当的修改。另外,(一个或多个)增强感测元件30提供实时监测,以支持诊断,由此降低塔架12的检查成本/维修成本。
38.在备选实施例中(例如,其中(一个或多个)增强感测元件30是线缆或线材),方法100可以包括在塔架结构12的打印过程期间,将一个或多个预张紧的线缆30解开到胶结材料28中。应当理解,这样的线缆30可以沿着塔架12的整个高度或仅沿着塔架高度的部分延伸。另外,在这样的实施例中,增材打印装置32构造成围绕预张紧的线缆30打印胶结材料28。在备选实施例中,增材打印装置32可以构造成在塔架结构12的打印期间,向(一个或多个)线缆30提供张力。在这样的实施例中,方法100还可以包括在打印过程期间,根据塔架结构的横截面而使一个或多个线缆30的张力变化。因而,这样的(一个或多个)增强元件30构造成管理塔架结构12的拉应力。在备选实施例中,增材打印装置32构造成喷出具有短纤维或环(例如,金属、聚合物、玻璃或碳纤维)的胶结材料28作为增强,以改进塔架结构12的结构强度。
39.因此,一旦塔架结构12被打印,(一个或多个)增强感测元件30就能够用于控制胶结材料28的固化速率。在另一实施例中,(一个或多个)增强感测元件30能够随后用于在风力涡轮10的操作期间响应于风力载荷而监测塔架结构12的结构健康。
40.现在参考图6,增材打印装置32还可以构造成通过塔架结构12的(一个或多个)模具38打印一个或多个传感器40。在这样的实施例中,(一个或多个)传感器40配置成用于监测胶结材料28的打印过程和/或固化过程。另外,如所示出的,方法100还可以包括打印用于将(一个或多个)增强感测元件30和/或传感器40的一个或多个信号转移线路(未示出)导引至控制器44(图5)的一个或多个通道42。照此,塔架结构12能够被制造成包括为了容易安置增强感测元件30而需要的一系列管道/通道。而且,塔架结构12还可以在其中提供用于接纳(一个或多个)增强感测元件30的连接件的可能在形状上规则或不规则的一系列开口和/或孔。在备选实施例中,(一个或多个)增强感测元件30可以是无线的。因而,在这样的实施例中,控制器44可以配置成基于由(一个或多个)增强感测元件30收集的数据而生成塔架结构12的数字孪生。
41.现在参考图7,图示增材打印装置32的控制器44的一个实施例的框图。如所示出的,控制器44可以包括配置成执行各种各样的计算机实施的功能(例如,执行如本文中所公开的方法、步骤、运算等等并且存储相关数据)的一个或多个处理器46及相关联的存储器装置48。另外,控制器44还可以包括用以促进增材打印装置32的控制器44与各种构件之间的通信的通信模块50。而且,通信模块50可以包括用以容许从一个或多个传感器30、40传送的信号转换成能够被处理器46理解并且处理的信号的传感器接口52(例如,一个或多个模拟
到数字转换器)。应当意识到,传感器(例如,传感器30、40)可以使用任何合适的手段来通信地耦合到通信模块50。例如,如图7中所示出的,传感器30、40可以经由有线连接来耦合到传感器接口52。然而,在其它实施例中,传感器30、40可以诸如通过使用在本领域中已知的任何合适的无线通信协议而经由无线连接来耦合到传感器接口52。照此,处理器46可以配置成从传感器接收一个或多个信号。
42.如本文中所使用的,用语“处理器”不仅指在本领域中被认为是被包括于计算机中的集成电路,而且还指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(plc)、专用集成电路以及其它可编程电路。处理器46还配置成计算高级控制算法并且传递到各种各样的基于以太网或串行的协议(modbus、opc、can等等)。另外,(一个或多个)存储器装置48可以大体上包括(一个或多个)存储器元件,其包括但不限于计算机可读介质(例如,随机存取存储器(ram))、计算机可读非易失性介质(例如,闪速存储器)、软盘、光盘只读存储器(cd

rom)、磁光盘(mod)、数字通用盘(dvd)和/或其它合适的存储器元件。这样的(一个或多个)存储器装置48可以大体上配置成存储合适的计算机可读指令,这些指令在由(一个或多个)处理器46实施时,使控制器44配置成执行如本文中所描述的各种功能。
43.本书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式),并且还使本领域普通技术人员能够实践本发明(包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法)。本发明的可专利性范围由权利要求限定,并且可以包括本领域普通技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括不异于权利要求的字面语言的结构元件,或如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等同结构元件,则这样的其它示例旨在处于权利要求的范围内。

技术特征:
1.一种用于制造风力涡轮的塔架结构的方法,所述方法包括:经由增材打印装置来打印胶结材料的风力涡轮的塔架结构;在打印期间,在一个或多个位置处将一个或多个增强感测元件至少部分地嵌入于所述胶结材料内,所述一个或多个增强感测元件配置成用于感测所述塔架结构的结构健康、感测所述胶结材料的温度、加热以控制所述胶结材料的固化时间和/或增强所述胶结材料;以及使所述胶结材料固化,以便形成所述塔架结构。2. 根据权利要求1所述的方法,进一步包括:在所述风力涡轮的地基上提供所述塔架结构的一个或多个模具;以及经由所述增材打印装置来在所述一个或多个模具内打印所述风力涡轮的塔架结构。3.根据权利要求2所述的方法,进一步包括经由所述增材打印装置来打印聚合物材料的塔架结构的一个或多个模具。4.根据权利要求3所述的方法,进一步包括在所述胶结材料和所述地基、所述胶结材料和所述一个或多个增强感测元件和/或所述胶结材料和/或所述聚合物材料的多层中的至少一者之间提供粘附剂材料。5.根据权利要求3所述的方法,进一步包括经由所述增材打印装置来通过所述塔架结构的一个或多个模具而打印一个或多个传感器。6.根据权利要求5所述的方法,进一步包括经由所述一个或多个传感器来监测所述胶结材料的打印或固化中的至少一者。7.根据权利要求6所述的方法,进一步包括经由所述一个或多个增强感测元件来控制所述胶结材料的固化速率。8.根据权利要求2所述的方法,其中,在一个或多个位置处将所述一个或多个增强感测元件至少部分地嵌入于所述胶结材料内进一步包括在所述塔架结构的打印期间,经由所述增材打印装置来在所述一个或多个位置处在所述胶结材料内打印所述一个或多个增强感测元件。9.根据权利要求2所述的方法,其中,所述一个或多个增强感测元件包括应变仪、温度传感器、伸长的线缆或线材、螺旋状线缆或线材、增强筋、增强纤维、增强金属环联接件和/或网中的至少一者。10.根据权利要求9所述的方法,进一步包括如下中的至少一者:在所述塔架结构的打印期间将一个或多个预张紧的线缆解开到所述胶结材料中或者在所述塔架结构的打印期间经由所述增材打印装置来使所述一个或多个线缆张紧。11.根据权利要求10所述的方法,进一步包括在所述塔架结构的打印期间根据所述塔架结构的横截面而使所述一个或多个线缆的张力变化。12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,进一步包括打印用于将所述一个或多个增强感测元件的一个或多个信号转移线路导引至控制器的一个或多个通道。13.根据权利要求12所述的方法,进一步包括经由所述控制器来基于由所述一个或多个增强感测元件收集的数据而生成所述塔架结构的数字孪生。14.一种用于制造胶结结构的方法,所述方法包括:经由增材打印装置来打印胶结材料的结构;
在打印期间,在一个或多个位置处将一个或多个增强感测元件至少部分地嵌入于所述胶结材料内,所述一个或多个增强感测元件配置成用于感测所述胶结结构的结构健康、感测所述胶结材料的温度、加热以控制所述胶结材料的固化时间和/或增强所述胶结材料;以及使所述胶结材料固化,以便形成所述胶结结构。15.一种用于制造风力涡轮的塔架结构的方法,所述方法包括:在所述风力涡轮的地基上提供所述塔架结构的一个或多个模具;以胶结材料填充所述一个或多个模具;在填充期间,在一个或多个位置处将一个或多个增强感测元件至少部分地嵌入于所述胶结材料内,所述一个或多个增强感测元件配置成用于感测所述塔架结构的结构健康、感测所述胶结材料的温度、加热以控制所述胶结材料的固化时间和/或增强所述胶结材料;以及使所述一个或多个模具内的胶结材料固化,以便形成所述塔架结构。16.根据权利要求15所述的方法,其中,以胶结材料填充所述一个或多个模具以便形成所述塔架结构进一步包括经由增材打印装置将所述胶结材料打印到所述塔架结构的一个或多个模具中,其中,将所述胶结材料打印到所述塔架结构的一个或多个模具中进一步包括经由所述增材打印装置来以多次通过而建立使所述塔架结构的胶结材料。17.根据权利要求15

16所述的方法,进一步包括经由所述增材打印装置来通过所述塔架结构的一个或多个模具并且通过所述胶结材料而打印一个或多个传感器。18. 根据权利要求17所述的方法,进一步包括:经由所述一个或多个传感器来监测所述胶结材料的打印或固化中的至少一者;以及经由所述一个或多个模具增强感测元件来控制所述胶结材料的固化的固化速率。19.根据权利要求15

18所述的方法,进一步包括打印用于将所述一个或多个增强感测元件的一个或多个信号转移线路导引至控制器的一个或多个通道。20.根据权利要求16所述的方法,其中,所述一个或多个增强感测元件包括应变仪、温度传感器、伸长的线缆或线材、螺旋状线缆或线材、增强筋、增强纤维、增强金属环联接件和/或网中的至少一者。
技术总结
一种用于制造风力涡轮的塔架结构的方法包括经由增材打印装置来打印胶结材料的风力涡轮的塔架结构。在打印期间,该方法包括在一个或多个位置处将一个或多个增强感测元件至少部分地嵌入于胶结材料内。因而,(一个或多个)增强感测元件配置成用于感测塔架结构的结构健康、感测胶结材料的温度、加热以控制胶结材料的固化时间和/或增强胶结材料。另外,该方法包括使胶结材料固化,以便形成塔架结构。以便形成塔架结构。以便形成塔架结构。


技术研发人员:N
受保护的技术使用者:通用电气公司
技术研发日:2019.09.26
技术公布日:2021/6/29

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