【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有除冰系统的风力涡轮机叶片。
技术介绍
1、当风力涡轮机在天气寒冷的气候条件下操作时，风力涡轮机叶片上潜在的冰的积聚对涡轮机性能提出了挑战。在第一方面，叶片表面上的任何冰的形成将破坏叶片的空气动力学性能，这可能导致涡轮机效率的降低和/或操作噪音水平的增加。在另一方面，从叶片表面脱落的冰可能产生坠落的危险。在这点上，在这种位置的风力涡轮机叶片通常设置有实现冰预防和/或冰移除的系统。
2、已知提供热空气除冰系统，该系统根据向风力涡轮机叶片内部供应加热的空气以将叶片的表面温度升高到结冰以上的原理操作。这种热空气除冰系统的示例可见于美国专利申请公开号us2013/0106108中。
3、还已知利用嵌入叶片中的电加热系统和机械除冰系统。对于电加热系统或电阻加热系统，存在对于从功率源到诸如加热垫的加热材料的两个电连接的需要，典型地是根部连接和尖部连接，例如一个接地连接和一个功率连接。连接可以由与加热垫直接电连接的金属元件提供。然而，金属元件可能是加热垫中的疲劳的源，特别是在加热垫包括传导性纤维以用于由于各向异性而提供加热的情况下。由于在风力涡轮机叶片的操作期间所经受的大的力，该问题在尖部连接处可能特别明显。因此，存在对于新的解决方案的需要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种具有除冰系统的风力涡轮机叶片，该除冰系统克服或改善现有技术的缺点中的至少一个缺点，或者提供有用的备选方案。
2、本公开的第一方面涉及一种风力涡轮机叶片，包括
3、空气动力学壳主体，其具有吸力侧壳部分和压力侧壳部分，吸力侧壳部分和压力侧壳部分在根部与尖部之间在纵向方向上延伸，并且在前缘与后缘之间在横向方向上延伸，以及
4、除冰系统，包括：
5、数个加热层，其包括第一加热层，数个加热层各自包括导电纤维，导电纤维被配置和布置成基本上在风力涡轮机叶片的纵向方向上沿着空气动力学壳主体的纵向区段延伸，以向空气动力学壳主体的纵向区段提供电阻加热；
6、数个金属补片，其包括第一金属补片，数个金属补片被布置成接触至少数个加热层；以及
7、导体线缆，其电连接到数个金属补片，并且进一步被配置成用于电连接到功率源；
8、其中，数个加热层的导电纤维被配置成用于在经由数个金属补片从导体线缆接收电功率时，向风力涡轮机叶片的外侧供应电阻加热，以便为风力涡轮机叶片除冰。
9、导电纤维通过电阻加热器起作用以为除冰提供热量，并且因此在这点上是相对较差的电导体。因此，需要从导体线缆到每个纤维的好的电接触(即具有低电阻)。本公开使用数个金属补片来提供从导体线缆到数个加热层的电连接。由于数个金属补片由金属制成，它们具有相对良的导电性。此外，与导体线缆相比，数个金属补片具有增加的接触面积。因此，数个金属补片因此可以在导体线缆与数个加热层的每个导电纤维之间提供好的电接触和好的电功率传输。
10、除冰系统可以附加地或备选地被称为防冰系统。实际上，这两种系统都能够通过供应热量从风力涡轮机叶片移除已经存在的冰，而且还能够通过抢先地供应热量来防止冰在风力涡轮机叶片上积聚。
11、附加地或备选地，至少数个加热层和数个金属补片可以形成为附接到空气动力学壳主体的内侧的层压结构。因此，除冰系统可以改装在现有的风力涡轮机叶片中。
12、备选地，至少数个加热层和数个金属补片可以集成到空气动力学壳主体中。
13、附加地或备选地，数个加热层与数个金属补片之间的电接触可以通过在灌注过程期间经受的压力而形成，例如当将数个加热层和数个金属补片集成在空气动力学壳主体中时，或者当形成用于附接到空气动力学壳主体的内侧的层压结构时。
14、附加地或备选地，导体线缆可以经由数个电连接接口连接到数个金属补片。
15、附加地或备选地，数个加热层可以包括导电碳纤维，优选双轴碳纤维层。
16、附加地或备选地，数个加热层可以包括单向碳纤维层。
17、附加地或备选地，数个金属补片可以是金属网，优选地是铜网，例如膨胀铜网或穿孔铜网。
18、附加地或备选地，数个金属补片可以具有0.30至2.0m，优选地0.50至1.5m的纵向范围。
19、附加地或备选地，数个金属补片可以包括多个金属补片，这些金属补片沿着数个加热层以相互纵向间距分布。通过具有多个金属补片，金属补片能够做得更小，同时保持好的电接触。这可以有利地减少由金属补片经受的应力集中，并且除冰系统可以因此变得更具鲁棒性。
20、附加地或备选地，多个金属补片可以以至少2.0米的相互间距布置。
21、附加地或备选地，数个金属补片可以包括一组或多组两个到六个补片，优选地三个补片，其可以具有100mm到200mm的纵向范围，并且可以具有20mm到50mm的宽度。该组补片中的每个补片可以相互间隔15mm到50mm，优选地20mm到30mm。
22、附加地或备选地，数个加热层可以包括第二加热层，其中数个金属补片夹在第一加热层与第二加热层之间。
23、附加地或备选地，数个加热层可沿着风力涡轮机叶片的前缘区段布置。附加地，数个第一加热层可各自具有沿着吸力侧壳部分的部分延伸的第一侧部分和沿着压力侧壳部分延伸的第二侧部分。
24、附加地，风力涡轮机叶片可以包括内部梁结构，该内部梁结构至少布置在至少第一加热层的第一侧部分的部分与第二侧部分之间。
25、附加地或备选地，导体线缆可以包括多个导电线股，多个导电线股具有间隔开并分布在数个金属补片上的第一端，以在导体线缆与数个金属补片之间形成电连接。电连接可以通过焊接和/或传导性粘合剂形成。通过将导体线缆的线股直接连接到金属补片，能够省略任何连接元件，诸如盘或螺栓连接，从而潜在地减少或甚至消除失效和故障的一些原因。有利的是，线股的第一端可以嵌入空气动力学壳主体的层压结构中。这可以为电连接提供电绝缘和机械稳定性。
26、附加地，多个导电线股可以以扇形布置结构散布。
27、附加地或备选地，导体线缆可以经由数个电连接接口连接到数个金属补片，并且数个电连接接口通过将导体线缆的多个导电线股电附接到数个金属补片上而形成。此外，形成数个电连接接口中的每个的多个导电线股以扇形布置结构散布。
28、附加地或备选地，至少第一金属补片，或优选地数个金属补片中的每个，可以具有嵌入部分和暴露部分。嵌入部分可完全嵌入在空气动力学壳主体内，并且暴露部分可从空气动力学壳主体延伸。暴露部分可以包括金属补片的自由端，金属补片的自由端被配置成用于连接到导体线缆。金属补片的暴露部分可以具有不承受与空气动力学壳主体相同的应变的优点，并且因此更具鲁棒性。另一个优点可以是，导体线缆能够直接连接到数个金属补片，减少了连接接口的数量。
29、附加地，至少第一金属补片，或优选地数个金属补片中的每个，可包括嵌入部分与暴露部分之间的边界线，边界线定向成基本上本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种风力涡轮机叶片，包括：
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中，所述数个加热层包括导电碳纤维，优选地双轴碳纤维层。
3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机叶片，其中，所述数个金属补片为金属网，优选地为铜网，例如膨胀铜网或穿孔铜网。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述数个金属补片具有100mm至2.0m，优选地0.50m至1.5m的纵向范围。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述数个金属补片包括多个金属补片，所述多个金属补片沿着所述数个加热层以相互纵向间距分布。
6.根据权利要求5所述的风力涡轮机叶片，其中所述多个金属补片以25mm至2.0m或至少2.0m的相互间距布置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述数个加热层包括第二加热层，其中所述数个金属补片夹在所述第一加热层与第二加热层之间。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述数个加热层沿着所述风力涡轮机叶片的前缘区段布置。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种风力涡轮机叶片，包括：
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中，所述数个加热层包括导电碳纤维，优选地双轴碳纤维层。
3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机叶片，其中，所述数个金属补片为金属网，优选地为铜网，例如膨胀铜网或穿孔铜网。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述数个金属补片具有100mm至2.0m，优选地0.50m至1.5m的纵向范围。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述数个金属补片包括多个金属补片，所述多个金属补片沿着所述数个加热层以相互纵向间距分布。
6.根据权利要求5所述的风力涡轮机叶片，其中所述多个金属补片以25mm至2.0m或至少2.0m的相互间距布置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述数个加热层包括第二加热层，其中所述数个金属补片夹在所述第一加热层与第二加热层之间。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述数个加热层沿着所述风力涡轮机叶片的前缘区段布置。
9.根据权利要求8所述的风力涡轮机叶片，其中，所述数个第一加热层各自具有沿着所述吸力侧壳部分的部分延伸的第一侧部分和沿着所述压力侧壳部分延伸的第二侧部分。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述导体线缆包括多个导电线股，所述多个导电线股具有间隔开并分布在所述数个金属补片上的第一端，以形成所述导体线缆与所述数个金属补片之间的所述电连接。
11.根据权利要求10所述的风力涡轮机叶片，其中，所述多个导电线股以扇形布置结构散布。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述数个金属补片中的至少所述第一金属补片具有嵌入部分和暴露部分，所述嵌入部分完全嵌入所述空气动力学壳主体内，并且所述暴露部分从所述空气动力学壳主体延伸，其中所述导体线缆附接到所述暴露部分并与所述暴露部分电连通。
13.根据权利要求12所述的风力涡轮机叶片，其中，所述数个金属补片各自包括在所述嵌入部分与所述暴露部分之间的边界线，所述边界线定向成基本上平行于所述空气动力学壳主体和所述风力涡轮机叶片的所述纵向方向。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述导体线缆经由平坦电导体，诸如编织导体或线缆区段，例如铜编织导...
【专利技术属性】
技术研发人员：L·B·汉森，C·基德嘉尔德，M·汉考克，
申请(专利权)人：LM风力发电公司，
类型：发明
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