转子叶片除冰的制作方法
【专利说明】转子叶片除冰
[0001 ] 说明书
[0002] 本发明涉及一种风力涡轮机的转子叶片，该转子叶片从一个叶片根部延伸至一个 叶片梢部并且具有一个空腔，该空腔是由在该转子叶片的纵向范围中所安排的一个腹板而 使该转子叶片的一个第一区域与该转子叶片的一个第二区域分隔开，该第一区域包括一个 转子叶片鼻部，该第二区域包括一个转子叶片尾缘。
[0003] 本发明还涉及一种用于风力涡轮机的除冰系统。此外，本发明涉及一种用于为风 力涡轮机的转子叶片除冰的方法。
[0004] 在风力涡轮机的运行过程中，在寒冷地点处存在转子叶片结冰的问题，这在一方 面导致转子叶片在空气动力学方面以及效率方面劣化，并且在另一方面导致不希望的负载 问题。
[0005] 出于此原因，已开发出多种系统，转子叶片可以借助于这些系统来加热以便提供 除冰。
[0006] DE 10 2010 030 472 Al披露了一种风力涡轮机的转子叶片，该转子叶片具有在 该转子叶片内部延伸从而用于引导空气流通过的一个第一通道和一个第二通道。还提供了 一种用于为风力涡轮机的转子叶片除冰的方法。根据DE 10 2010 030 472 Al的转子叶片 具有一个分隔装置，该分隔装置将这些通道彼此分隔开，使得该第一通道被安排在该分隔 装置朝向该转子叶片的压力侧的第一侧上，并且该第二通道被安排在该分隔装置朝向该转 子叶片的吸力侧的第二侧上。所描述的方法提供的是，至少在该转子叶片的多个部分中，规 定了在该第一通道和该第二通道中提供的空气流的流速。
[0007] 热空气系统的根本问题在于，在接近该叶片根部的区域中损失了显著比例的热 能，并且作为结果，只可能用大量的能量消耗和质量流来在该叶片的外部区域、尤其在该叶 片梢部的区域中进行除冰。由于转子叶片的材料(通常是玻璃纤维增强塑料)不能承受那么 高的温度，因此使加热空气的温度受限，并且此外压力损失随着质量流而不成比例地增加， 现已研发出一些电气系统。然而这些电气系统关于转子叶片的雷电防护的概念方面还具有 问题。此外，由于对应的加热箱片被典型地粘性附接到这些转子叶片的外部并且被对应地 曝露在天气的影响下，这些电气系统牵涉了更高的维护费用。
[0008] 本发明的目的是提供一种有效且低维护的除冰系统，尤其意欲提供一种风力涡轮 机转子叶片和一种用于对风力涡轮机的转子叶片进行除冰使得可以对该转子叶片更有效 除冰的方法。
[0009] 此目的是通过一种风力涡轮机的转子叶片实现的，该转子叶片从一个叶片根部延 伸至一个叶片梢部并且具有一个空腔，其中，一个腹板被安排在该转子叶片的纵向范围中， 该腹板将该转子叶片的一个第一区域与该转子叶片的一个第二区域分隔开，该第一区域包 括一个转子叶片鼻部，该第二区域包括一个转子叶片尾缘，该转子叶片被开发的方式为使 得一个绝热通道被安排在该腹板上的该转子叶片的该第一区域中，以便在该叶片梢部的方 向上的空气流中传导热空气，多个开口被提供在该通道中，这些开口被形成的方式为使得 将该热空气引导至该转子叶片鼻部，其中该热空气在该转子叶片的该第一区域中向该叶片 根部返回。通过提供一个绝热通道，可以在叶片梢部的方向上将热空气运输很远而没有大 量的热损失。此外，该绝热通道在该腹板(尤其是被安排朝向该转子叶片鼻部的腹板)上的 安排有助于实现空气流从该通道至该转子叶片鼻部的内壁的短的路径。同样其结果是，使 之可以进行非常有效率且有效用的除冰。具体地讲，该转子叶片的第一区域和该转子叶片 的第二区域应理解为意味着该转子叶片的空腔或内部空间的第一区域和该空腔或内部空 间的第二区域。
[0010]优选地提供了封闭的空气流。该转子叶片的这些部件因此被重新设计的方式为使 得可以实现封闭的空气流。通过提供封闭的空气流可以非常有效的除冰，由于没有损失空 气并且尤其是可能性地保留了剩余热量的空气，这些保留了剩余热量的空气不需要重新加 热来作为热空气再次被允许进入该转子叶片。这确保了高能量效率。
[0011]该通道中的这些开口优选地被形成为喷嘴，由此当热空气离开这些开口时实现了 其速度上的增加，并且因此使对应的空气流可以直接到该转子叶片的内壁上。
[0012] 该绝热通道优选地在该叶片梢部的方向上逐渐变细。作为结果，实现了速度上的 增加或者补偿了由于热空气经由该通道中的这些开口排出而引起的速度的损失。该通道优 选地至少在特定部分中连续地逐渐变细或替代地至少在特定部分中以阶段的形式逐渐变 细。
[0013] 该绝热通道优选地在其朝向该叶片梢部的末端处具有一个开口，该开口指向该叶 片梢部并且尤其被形成为一个喷嘴。作为结果，该叶片梢部的内壁可以非常有效地经受热 空气并且因此为叶片梢部除冰。
[0014] 该第一区域优选地被形成为一个前箱。然后该前箱包括该腹板还有该转子叶片壳 体的多个部分，该腹板被安排成朝向该转子叶片鼻部，该转子叶片壳体的多个部分包括该 转子叶片鼻部并且延伸直至该腹板。
[0015] 特别优选的是，在该第一区域中提供一个空气流引导装置，该装置沿该转子叶片 鼻部在该叶片根部的方向上引导被加热的空气流。该空气流引导装置可以包括多个引导板 或多个引导角度。这些引导板或引导角度优选地安排在该转子叶片鼻部的内侧或内壁上。 该通道优选地被形成为一个管。
[0016] 以热隔绝或绝热的方式来形成该通道或该管，以便避免大的热量损失。"以绝热方 式来形成"或者"绝热通道或绝热管"应该被理解为意味着通道或管的壁存在对应的具有低 热传导率的热绝缘。该热传导率优选地低于l W/(m*K)、尤其低于0.8W/(m*K)、尤其地低于 0.41/(111*1〇。特别优选的是，该热传导率低于0.111/(111*1〇、尤其是低于0.11/(111*1〇。该绝热 通道的壁的厚度优选地在Icm与IOcm之间、尤其在3cm与8cm之间、尤其地在4cm与6cm之间。 至少在多个特定部分中，该绝热通道的壁优选地由绝热材料和稳定材料(例如玻璃纤维增 强塑料）制成的。优选地为该壁提供夹层结构，一层稳定材料对应地封闭一层绝热材料。因 此从内到外获得了以下结构:稳定材料/绝热材料/稳定材料。还可以提供另外的层或分层， 例如以下结构：稳定材料/绝热材料/稳定材料/绝热材料/稳定材料。优选地将聚氨酯、矿 棉、玻璃棉和/或PVC泡沫纳入考虑作为绝热材料。
[0017] 该通道或该管优选地被粘性附接到该腹板上。这在生产过程中特别有效，因为可 以在生产过程中在该转子叶片的主模具外部将该管或该通道安装在该腹板上，并且因此优 选地不会增加该模具占用时间并且也不需要修改该模具。
[0018] 作为额外措施，可以优选地设想提供一个装置，该装置用于封闭该绝热通道中的 泄漏。可以将这种装置设计为喷枪(尤其是呈管的形式)并且用于将粘合剂或树脂引入该绝 热通道的泄漏位置的区域中的目的。特别优选地，可以提供一个喷射头，借助于该喷射头提 供了将该粘合剂或该树脂喷射到该泄漏位置中。可以将该喷射头设计成刷子