用于风力涡轮机叶片的除冰系统技术方案

描述了一种具有除冰系统的风力涡轮机叶片，除冰系统布置为加热风力涡轮机叶片的前缘的至少一部分，以防止在叶片上形成冰，或去除任何存在的表面冰。除冰系统包括绝缘流道，所述绝缘流道布置为使加热流体从加热元件循环到叶片的尖端，并从叶片的尖端开始朝向叶片的根端对叶片前缘除冰。除冰系统布置为在叶片的外侧部分中操作，在此除冰效果为涡轮机操作提供了最多益处。除冰系统的其他特征包括改进的除冰系统的安装布置、改进的除冰系统的尖端配置、以及将除冰系统的部分设置为双壁充气绝缘管。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于风力涡轮机叶片的除冰系统
本专利技术涉及一种用于风力涡轮机叶片的除冰系统。
技术介绍
当风力涡轮机在天气寒冷的气候条件下操作时，在风力涡轮机叶片上出现潜在的冰的累积对涡轮机性能提出挑战。在第一方面中，叶片表面上形成的任何冰都将破坏叶片的空气动力学，这可能会导致涡轮机效率的降低和/或运行噪音水平的增加。在另一方面中，从叶片表面剥离的冰可能存在掉落的风险。就此而言，风力涡轮机叶片的这些位置中通常设置有用来提供冰预防和/或去除的系统。除了嵌入在叶片中的电加热系统和机械除冰系统，已知提供热空气除冰系统，其操作原理是将加热的空气供应到风力涡轮机叶片的内部，以使叶片的表面温度升高到零度以上。这种热空气除冰系统的示例在公开号为US2013/0106108的美国专利申请中可见。然而，这种现有技术的热空气系统往往是低效的，并可能需要大量的能量来确保防止冰形成在风力涡轮机叶片的尖端处，此处任何冰的形成对叶片空气动力学的影响都是最严重的。此外，使用这种热空气系统会引入增加叶片重量和/或结构应变方面的额外的复杂性，从而影响这些解决方案的实用性。本专利技术的目的是提供一种除冰系统，其提供比现有技术改进的性能。
技术实现思路
因此，提供一种风力涡轮机叶片，具有叶片除冰系统，所述风力涡轮机叶片包括根端和尖端、前缘和后缘，所述叶片具有朝向所述尖端设置的外侧部分和朝向所述根端设置的内侧部分，所述叶片除冰系统布置为传送加热流体，以将热提供给所述风力涡轮机叶片的部分，其中，所述叶片除冰系统包括：绝缘流出通道，其从所述根端流到邻近所述尖端的位置；加热通道，其在所述叶片的外侧部分中，所述加热通道沿叶片的外侧部分中的叶片的前缘从邻近所述尖端的所述位置流动；以及绝缘回流通道，其在所述叶片的内侧部分中，所述绝缘回流通道从所述加热通道的根端侧延伸到所述叶片的根端，其中，所述除冰系统布置为将加热流体从所述根端经过所述流出通道传送到所述尖端，并从所述尖端经过所述加热通道和所述绝缘回流通道传送到所述根端，所述除冰系统配置为加热所述叶片的所述外侧部分中的所述叶片的前缘。在此系统中，所述叶片的外侧部分沿外侧部分的长度从尖端向后被加热，然后经由绝缘通道返回，以减少系统中的热损失，并且提供更有效的除冰系统。通过使从叶片的根端到尖端的除冰系统的流出通道绝缘，因此工作流体，优选加热空气保持在高温下，直到它到达叶片尖端处的加热通道。结果，工作流体从叶片尖端处或附近的位置开始加热叶片的前缘，其中最高温度下的流体用于叶片的最外部的区段，此处除冰操作对叶片和涡轮机性能具有最大的影响。结果，叶片的最外部区域的除冰不受因加热相对多的叶片的内侧区段而产生的任何热损失的影响。应该理解，在叶片的外侧部分内，所述系统可以配置为例如，通过使用适合的管或分流器，提供叶片的外侧区段的除冰区域的大致同时加热。因此，可以大致同时从叶片的整个外侧部分去除冰。因为初始的冰盖可以沿叶片的前缘提供绝缘效果，因此沉积的冰可以用来防止除冰系统的初始的热损失。执行叶片表面的同时除冰可意味着控制除冰系统的热损失，当叶片的表面相对同时地从具有相对低热损失水平的有冰表面转换到具有相对高热损失水平的暴露表面时，此时除冰系统能够关闭或以降低的强度运行。所述加热通道可以是由至少一个绝缘壁限定的通道，或可以包括由风力涡轮机叶片的内部结构限定的加热室或腔，并且布置为加热风力涡轮机叶片的前缘的一部分。应该理解，所述加热通道可以由风力涡轮机叶片的内部结构元件，例如，抗剪腹板、叶片壳体壁等限定。在一个方面中，所述流出通道可以通过沿风力涡轮机叶片的大致整个长度，从根端延伸到尖端的绝缘通道来设置。在替代方面中，所述流出通道可以限定为沿叶片的长度从所述根端延伸到第一位置的绝缘通道，并且其中，所述流出通道进一步由通过从所述第一位置到叶片的尖端的叶片结构元件限定的空间或腔形成。叶片结构元件可以包括翼梁盒、抗剪腹板和/或叶片壳体区段。应该理解，可以用绝缘材料处理叶片结构元件的多个部分，以防止除冰系统的热损失。应该进一步理解，这种绝缘可以应用到叶片的有限的区段，例如，应用到后缘侧抗剪腹板的表面或翼梁盒的区段上。在一个方面中，所述加热通道可以包括限定在风力涡轮机叶片内的结构。应该理解，替代地，所述加热通道可以包括限定在前缘侧抗剪腹板与风力涡轮机叶片壳体的前缘之间的空间或腔。在附加的或替代的方面中，所述加热通道可以包括至少一个隔板元件。所述至少一个隔板元件可以布置为为加热通道和/或叶片的前缘几何形状提供支撑。应该理解，所述至少一个隔板设置有孔，以允许加热流体通过加热通道循环。至少一个隔板可以由任何适合的材料形成，优选绝缘材料，例如，诸如低密度聚氨酯泡沫的低密度泡沫。应该理解，所述除冰系统可以包括绝缘壁、元件或涂层，其包括氯丁橡胶或任何其他适合的合成橡胶材料。在一个方面中，外侧部分包括朝向尖端的风力涡轮机叶片的外部一半。在替代方面中，外侧部分包括朝向尖端的风力涡轮机叶片的外部三分之一。在另一替代方面中，外侧部分包括朝向尖端的风力涡轮机叶片的外部三分之二。优选地，所述风力涡轮机叶片包括在风力涡轮机叶片的相对内表面之间延伸的至少一个内部抗剪腹板，其中，所述绝缘流出通道仅安装到所述至少一个内部抗剪腹板上。附加地或替代地，所述绝缘回流通道仅安装到所述风力涡轮机叶片的至少一个内部抗剪腹板上。因为流出通道和/或回流通道安装到设置为叶片的加强结构元件的抗剪腹板上，因此对叶片的结构承载的作用最小化，对叶片外部壳体很少或没有影响。优选地，所述风力涡轮机叶片包括形成所述风力涡轮机叶片的外表面的叶片壳体结构，其中，所述绝缘流出通道与所述叶片壳体结构的内表面间隔开。附加地或替代地，所述绝缘回流通道与所述叶片壳体结构的内表面间隔开。因为在涡轮机操作过程中叶片的表面可以弯曲和折曲，通过使流出通道和/或回流通道与叶片壳体自身间隔开，降低了除冰系统对叶片壳体的任何可能的弯曲的作用。优选地，所述风力涡轮机叶片包括形成所述风力涡轮机叶片的外表面的叶片壳体结构，其中，所述加热通道包括：绝缘壁，其布置为在所述外侧部分中的所述叶片的前缘处，以限定所述绝缘壁与所述叶片壳体结构的内表面之间的前缘腔，以及柔性密封构件，其布置在所述绝缘壁的相应的上侧和下侧与所述叶片壳体结构的内表面的相应的邻近部分之间，其中，所述绝缘壁被所述风力涡轮机叶片的内部抗剪腹板支撑，并且其中，所述柔性密封构件是非承载构件，并且作用为在所述加热通道处使与所述绝缘壁相关联的力与所述叶片壳体结构的内表面隔离。所述绝缘壁被内部抗剪腹板支撑，由此将与所述绝缘壁相关联的结构力和刚度传递到叶片结构的加强元件。柔性密封构件的使用可以布置为变形并吸收在加热通道处的叶片壳体结构与绝缘壁之间的任何弯曲或相对移动，由此确保除冰系统的绝缘壁的使用对涡轮机操作过程中由叶片壳体结构经受的结构力没有显著影响，通过使用除冰系统降低壳体故障或开裂的风险。在附加的或替代的方面中，所述加热通道包括：绝缘壁，其布置为在所述外侧部分中在所述叶片的前缘处，以限定所述绝缘壁与所述叶片壳体结构的内表面之间的前缘腔，其中，所述绝缘壁包括弯曲的轮廓，优选地，其中，所述弯曲的绝缘壁在所述外侧部分中的叶片的前缘处大致对应于所述叶片壳体结构的内表面，其中，所述弯曲的绝缘壁被所述风本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力涡轮机叶片(10)，具有叶片除冰系统，所述风力涡轮机叶片包括根端(16)和尖端(14)、前缘(18)和后缘(20)，所述叶片具有朝向所述尖端(14)设置的外侧部分和朝向所述根端(16)设置的内侧部分，所述叶片除冰系统布置为传送加热流体，以将热提供给所述风力涡轮机叶片的部分，其中，所述叶片除冰系统包括：绝缘流出通道(70)，其从所述根端(16)流到邻近所述尖端(14)的位置；加热通道(72)，其在所述叶片的外侧部分中，所述加热通道沿所述叶片的外侧部分中的叶片的前缘(18)从邻近所述尖端(14)的所述位置流动；以及绝缘回流通道(78)，其在所述叶片的内侧部分中，所述绝缘回流通道(78)从所述加热通道的根端侧延伸到所述叶片的根端，其中，所述除冰系统布置为将加热流体从所述根端(16)经过所述流出通道(70)传送到所述尖端(14)，从所述尖端(14)经过所述加热通道(72)传送到所述绝缘回流通道(78)，并从所述绝缘回流通道(78)传送到所述根端(16)，所述除冰系统配置为加热所述叶片的所述外侧部分中的所述叶片的前缘(18)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.02 EP 14183144.61.一种风力涡轮机叶片(10)，具有叶片除冰系统，所述风力涡轮机叶片包括根端(16)和尖端(14)、前缘(18)和后缘(20)，所述叶片具有朝向所述尖端(14)设置的外侧部分和朝向所述根端(16)设置的内侧部分，所述叶片除冰系统布置为传送加热流体，以将热提供给所述风力涡轮机叶片的部分，其中，所述叶片除冰系统包括：绝缘流出通道(70)，其从所述根端(16)流到邻近所述尖端(14)的位置；加热通道(72)，其在所述叶片的外侧部分中，所述加热通道沿所述叶片的外侧部分中的叶片的前缘(18)从邻近所述尖端(14)的所述位置流动；以及绝缘回流通道(78)，其在所述叶片的内侧部分中，所述绝缘回流通道(78)从所述加热通道的根端侧延伸到所述叶片的根端，其中，所述除冰系统布置为将加热流体从所述根端(16)经过所述流出通道(70)传送到所述尖端(14)，从所述尖端(14)经过所述加热通道(72)传送到所述绝缘回流通道(78)，并从所述绝缘回流通道(78)传送到所述根端(16)，所述除冰系统配置为加热所述叶片的所述外侧部分中的所述叶片的前缘(18)。2.如权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中，所述加热通道(72)布置为加热所述叶片的所述外侧部分中的所述叶片的前缘，其中，所述外侧部分包括所述风力涡轮机叶片朝向所述尖端(14)的至少外部三分之二，优选所述风力涡轮机叶片的至少外部一半，进一步优选所述风力涡轮机叶片的至少外部三分之一。3.如权利要求1或权利要求2所述的风力涡轮机叶片，其中，所述风力涡轮机叶片包括在所述风力涡轮机叶片的相对内表面之间延伸的至少一个内部抗剪腹板(12a，12b)，其中，所述绝缘流出通道仅安装到所述至少一个内部抗剪腹板上，和/或所述绝缘回流通道仅安装到所述风力涡轮机叶片的所述至少一个内部抗剪腹板上。4.如权利要求1至3中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述风力涡轮机叶片包括形成所述风力涡轮机叶片的外表面的叶片壳体结构，其中，所述绝缘流出通道(70)和/或所述绝缘回流通道(78)与所述叶片壳体结构的内表面间隔开。5.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述风力涡轮机叶片包括形成所述风力涡轮机叶片的外表面的叶片壳体结构，其中，所述加热通道包括：绝缘壁，其布置为在所述外侧部分中在所述叶片的前缘处，以限定所述绝缘壁与所述叶片壳体结构的内表面之间的前缘腔，以及柔性密封构件，其布置在所述绝缘壁的相应的上侧和下侧与所述叶片壳体结构的内表面的相应的邻近部分之间，其中，所述绝缘壁被所述风力涡轮机叶片的内部抗剪腹板支撑，并且其中，所述柔性密封构件是非承载构件，并且作用为在所述加热通道处使与所述绝缘壁相关联的力与所述叶片壳体结构的内表面隔离。6.如前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述加热通道(72)布置为加热距离所述风力涡轮机叶片的前缘叶片弦长的大约10％的风力涡轮机叶片的表面面积。7.如前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述绝缘流出通道(70)布置在风力涡轮机叶片的前缘抗剪腹板(12a)与后缘抗剪腹板(12b)之间。8.如前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述风力涡轮机叶片包括设置为所述除冰系统的一部分的至少一个分流管和/或流体流动孔，其中，所述至少一个分流管和/或流体流动孔从所述绝缘流出通道延伸到所述加热通道。9....

【专利技术属性】
技术研发人员：M菲利普森，J科斯加亚尔德，D基里克，
申请(专利权)人：LMWP专利控股有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK