专利名称：转子叶片的除冰的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有在转子叶片内延伸的用来引导气流的第一管道和第二管道的风力发电机的转子叶片。本发明还涉及一种为风力发电机的转子叶片除冰的方法，其中转子叶片具有处在转子叶片内的用来引导气流的第一管道和第二管道，其中气流包括加热的气流，其输送到第一管道中，至少地部分在从转子叶根到转子叶尖的方向上以预先限定的流动引导而流动，并且为了对转子叶片的至少一部分进行除冰而沿着转子叶片的外壁的至少一部分流动，其中，气流在冷却后被引导通过第二管道回到转子叶根。
背景技术：
具有用来为转子叶片除冰的装置的转子叶片和相应的为转子叶片除冰的方法是已知的。为此可参考例如文献US7217091B2，其中暖气通过暖气扇而在转子叶片前缘处沿着管道被引导，在那里由外界空气和前缘处的转子叶片壳体的材料温度所冷却，并且在从转子叶根流到转子叶尖之后在另一管道中流回，该另一管道基本上完全围绕着前一管道，并且沿着叶片后缘的方向布置。返回气流通过加热元件再加热，并且送回到流动循环中。如此地，加热的气流的温度得到了调节。从文献EP0842360B1中也得知了一种为具有彼此连通的管道的风力发电机的转子叶片除冰的方法，必要时被预热的载热媒介被引导通过该管道，其中加热的载热媒介流经叶片前缘侧上的腔体，并且相应的热量耗散到叶片壁的区域中，在这之后，加热的载热媒介被引向叶片后缘侧的腔体，并且从那里排出。
发明内容
本发明的目的是提供更有效的转子叶片的除冰。该目的通过具有在转子叶片内延伸的用来引导气流的第一管道和第二管道的风力发电机的转子叶片来实现，其中设置了分隔件来将管道彼此分开，使得第一管道布置在分隔件的朝向转子叶片压力侧的第一侧，而第二管道布置在分隔件的朝向转子叶片吸力侧的第二侧。使用根据本发明的转子叶片可以更有效地除冰，这是因为暖气可以供应给转子叶片外壳的更小的区域，因此在较低的加热功率下也可以实现有效的除冰。第一管道和第二管道优选彼此相连，尤其是在转子叶尖的区域中。两个管道中的一个用来在转子叶尖的方向上从转子叶根开始提供暖气，而另一个管道用于冷却的气体的返回。例如可以在风力发电机的具有相应转子叶片的转子的转子叶根的区域或转子轮毂的区域中设置连接到相应管道上的具有加热器的暖气鼓风机或风扇。尤其优选的是，设置用来从转子叶根开始在转子叶尖的方向上供应暖气的供气管道、即第一或第二管道连接于相应的风扇。优选的是，分隔件至少部分地是分隔壁或包括分隔壁，该分隔壁基本上布置在转子叶片的纵向范围中，并且横向于转子叶片的连接板，其中该连接板从转子叶片的吸力侧延伸到压力侧，并且基本上布置在转子叶片的纵向范围中。这导致了第一管道和第二管道与转子叶片的吸力侧或压力侧的良好分隔。尤其是，这样的分隔件易于制造。管道优选地为空气引导管道，它们引导暖气流和在空气流动的过程中冷却的气流。第一管道和/或第二管道优选地具有转子叶片的外壁作为壁，和/或，第一管道和/或第二管道在第一管道和/或第二管道的壁中具有至少一个开口，该开口允许与第三管道连接，其中第三管道具有转子叶片的外壁作为壁。这导致了非常有效的外壁的加热，尤其是对于转子叶片的前缘来说。外壁尤其为转子叶片壳体或转子叶片壳体的一部分。设置用作第一管道、第二管道和/或第三管道的壁的外壁优选地为处于转子叶片前缘区域中的转子叶片的外壁、壁或壳体。尤其优选的是这样的实施方案，其中第一管道和/或第二管道布置在转子叶片的两个连接板之间，其中连接板基本上布置在转子叶片的纵向范围中，并且均从转子叶片的压力侧延伸到吸力侧。通过这个尤其优选的根据本发明的转子叶片的变体，可以没有大热量流失地引导加热的气体到转子叶尖或转子叶片的外部区域，从而到转子叶片中的远离转子叶根的区域。尤其优选的是，第一管道或第二管道的至少一个壁设计为至少部分地是热绝缘的。此处，可以没有大热量流失地引导加热的气流到将要除冰的区域。优选地，第一管道或第二管道的两个或更多的壁、尤其优选的是所有的壁设计为热绝缘的。热绝缘的设计理解为尤其指提供了相应的热隔绝，其中提供了尤其优选地小于O. llff/(m · K)的热传导率。在转子叶片前缘区域中的转子叶片的壳体材料优选地弥散有热传导材料。壳体材料优选地为在风力发电机的转子叶片的构造中使用的玻璃纤维增强塑料或类似的材料。为了加速除冰并允许从转子叶片内或转子叶片的管道中的暖气流向外到冰的良好传热，使用可弥散到转子叶片的壳体材料中的相应的热传导材料。热传导材料理解为具有至少是壳体材料的热传导率的两倍的热传导率的材料。热传导材料的热传导率优选地为壳体材料的热传导率的至少十倍大，优选地五十倍大。优选使用例如铝的轻质金属。还可以使用例如石墨或凯夫拉尔纤维垫的热传导的壳体材料。优选地，使用横向于壳体材料而完全地穿过壳体材料的纤维或线材来进行弥散。热传导率优选大于IOW/(m · K)。尤其在本发明的范围中，壳体材料弥散有热传导材料的概念理解为指壳体材料至少部分地由热传导材料构成，和/或从内到外地设置了热桥。壳体材料还可具有相应的高传导性的粉末或颗粒。进一步地，也可以使用用来硬化玻璃纤维增强塑料的热传导纤维材料和/或热传导树脂。第一管道和/或第二管道优选地布置成相对于转子叶片的外壁偏置。这样，管道中的至少一个可以接收加热的气流，并且能够以相对小的热流失来将流体引导到要加热的位置。尤其是，这些管道的壁可以设计为热绝缘或热抑制的。尤其是，供气管道相对于转子叶片的外壁偏置。如果两个管道都与转子叶片的外壁间隔开，两个管道都被用作供气管道，并且甚至是例如能够互换的，使得最初第一管道作为供气管道而第二管道作为排气管道或排出管道，而在另一个时刻第二管道作为供气管道而第一管道作为排出管道。第一管道和/或第二管道可尤其设计为接收加热的气流的管道，其至少部分地在转子叶尖的方向上引导气流。本发明的目的通过具有在转子叶片内延伸的用来引导气流的第一管道和第二管道的风力发电机的转子叶片来进一步实现，该转子叶片优选地具有根据本发明的转子叶片或进一步改进的转子叶片的上述特征，其中第一管道和/或第二管道具有限流装置。在本发明的范围内，具有限流装置还包括限流装置设于第一管道和第二管道之间的分隔件中。在根据本发明的转子叶片中设置限流装置使得能以简单的方式设置或限定气流、尤其是还有转子叶尖处的暖气流的流速。由于连续性定律，气体的流速总是由于朝向转子叶尖渐减的横截面而增加。如果设置限流装置，优选地也朝向转子叶根，这能够用于均衡气流的流速，使得可采用相应的较慢气流速度。如此地，可以设置流速以使得即使在转子叶片的外部区域中、并因此在转子叶尖的方向上流速也不会过于急剧地增加，然而在所有的局部区域、或在每个转子叶片部分、或在转子叶片的每个前缘部分中可以有到壳体材料上或到转子叶片的外壁上的足够大的热量传递。限流装置优选地设置在第一管道和/或第二管道的外壁和/或内壁中。在本发明的范围内，内壁尤其是横向于第一管道和/或第二管道中的流动方向布置的壁。第一管道和/或第二管道的外壁为在外侧限制第一管道和/或第二管道、并且布置在气流、尤其是暖气流的流动方向上或在转子叶片的纵向范围的方向上的壁。限流装置设置在第一管道和/或第二管道的外壁和/或内壁中，其中限流装置以一定距离与转子叶片的外壁间隔开。因此，限流装置不布置在转子叶片的外壁中。限流装置优选地具有能够调节的气流通流面。此处，流速或大致的流动状态能够在转子叶片中调节，即使是在风力发电机的操作中。这可以优选地用于如下目的，即在转子叶片的前缘或转子叶片的其它部分的区域中提供加热。尤其是，转子叶片的前缘可以被除冰，首先在转子叶尖的区域，然后在中间区域，然后在转子叶根侧区域。还可以在转子叶片的不同部分中提供检测器，用来在结冰处提供精确的除冰。本发明的目的通过为风力发电机的转子叶片除冰的方法来进一步实现，其中转子叶片具有在转子叶片内的用来引导气流的第一管道和第二管道，其中气流包括加热的气流，其引导到第一管道中，在从转子叶根到转子叶尖的方向上至少部分地以预定的流动引导而流动，并且为了对转子叶片的至少一个部分除冰而沿着转子叶片的外壁的至少一部分流动，其中气流在冷却或降温之后被引导通过第二管道而朝向转子叶根返回，其进一步的改进是，气流的流速在该部分中是设定的，和/或将要被预定或者为预定的。通过在相应的部分或在转子叶片中提供设定的或预定的气流流速，可以实现转子叶片的有效除冰，并且尤其是在转子叶尖中，这是因为通过在那里设定足够慢的气流速度，即使在转子叶尖中也可以有效地除冰。优选地，流速和/或流动引导尤其可在风力发电机的操作中改变。这里，该改变优选地取决于时间或取决于转子叶片的相应部分的实际结冰状态来进行。尤其是在风力发电机的操作中，流速和/或流动引导可以不同地设定，以便在不同的时间加热转子叶片外壁的不同的空间或部分或不同的区域，以提供除冰。在转子叶片的纵向范围内一个接一个地布置的转子叶片部分优选地在不同的时间加热。优选地加热转子叶片的前缘区域，这是因为前缘区域典型地为受结冰影响最强烈的区域。通流面可调节的限流装置优选地设置在管道内和/或管道之间。管道为第一管道、第二管道和/或第三管道。可表征为气流通流面的通流面的尺寸可以优选地在某种程度上设置为相同的尺寸。所有的通流面也可以是相同的尺寸。然而，这些通流面也可以根据需要形成为不同的尺寸。气流通流面也可以在一些部分中关闭，例如当并非整个转子叶片要在转子叶片的前缘处被加热时，以及还有当转子叶片的前缘不想要在转子叶片的整个纵向范围上被加热而是仅仅部分要被加热时。优选地，至少暂时性地、尤其是以预设的时间间隔地将加热的气流输送到第二管道中，并且至少部分地在从转子叶根到转子叶尖的方向上流动，其中气流在冷却或降温后通过第一管道返回到转子叶根。由于这些措施，气流的入流或加热空气的输送以及回流可以暂时性地互换。如此出现了流向的暂时反向。这样，可能存在入流温度和回流温度之间的大差异，这是因为转子叶片材料的加热仅短暂地进行。此处，通过小的流动横截面可以得到更大的热量。另外，还可以一个接一个地将相邻于第一管道和第二管道的转子叶片的外表面除冰。入流温度优选地大约为60°C。尽管为了对具有多于50m长度的大型转子叶片除冰而希望有更高的温度，高于80°C，典型的转子叶片材料的有限的温度稳定性仅允许非常短的加热周期。第一气流通道开口例如可以设置为离转子叶根大约30m。回流温度可以为10°C。流速优选地为10m/s。加热功率为20kW。在本发明的范围内，第一管道也可以是第二管道，反之亦然。
下面将在不限制本发明的大致思路的情况下基于示例性的实施方案并参考附图来描述本发明，其中关于未在文本中详细描述的所有细节的展示可尤其是参照附图。在附图中图1显示了根据本发明的转子叶片的示意性的“透明的”三维图示；图2显示了在转子叶根附近的通过根据本发明的转子叶片的剖面的图示；图3显示了在转子叶尖附近的通过根据本发明的转子叶片的剖面的示意性图示；图4显示了在另一实施方案中的根据本发明的转子叶片的一部分的示意性的“透明的”三维图示；图5显示了根据本发明的转子叶片的一部分的另一实施方案的示意性的“透明的”三维图示；图6显示了在另一实施方案中的根据本发明的转子叶片的一部分的示意性的剖面俯视图；图7以从叶片前缘观测的示意性侧视图显示了图6中的根据本发明的转子叶片的一部分；图8显示了通过布置在连接板中的限流装置的示意性剖面图示；以及图9显示了在另一实施方案中的根据本发明的转子叶片的一部分的三维“透明”图示。在随后的附图中，相同或相似类型的元件或各自的相应部分使用相同的附图标记，以此避免相应的重复介绍。
具体实施方式
图1以示意性的“透明的”三维图示显示了根据本发明的具有转子叶尖11和转子叶根12的转子叶片10。转子叶片10具有吸力侧25和压力侧26。转子叶片相应地设置有将内部区域与外部区域分开的外壁19。外壁典型地表示为壳体，并且由例如玻璃纤维增强塑料的壳体材料制造。为了加强转子叶片的强度，设置了在转子叶片的纵向范围40中从吸力侧25延伸到压力侧26的两个连接板13和14，它们结合到壳体材料或转子叶片10的外壁19中。在转子叶片10中示出了相应的翼型20，其显示了转子叶片10的横截面形状。将第一管道16和第二管道17彼此分开的分隔壁15设置在转子叶片10的纵向范围40中，并且横向于连接板13或14的延伸方向。此时，暖气流21可以引入到第一通道16中，如在转子叶尖的方向上的箭头所示。该暖气流的目的是通过热量来融化可能有的转子叶片前缘18处的冰，使得冰能够因此从转子叶片10上掉落。暖气流在到转子叶尖11的路径上冷却，例如始于60°C而终于10°C，因此冷气流22再次返回到转子叶根12处。另外，在分隔壁15中设置了开口 23、23’和23”，目的是将暖气流从第一管道传递到第二管道中。由于设置了开口 23、23’和23”，从而产生了流速的均衡。开口 23到23”可以形成为能够调节的，例如使用此处未示出的节流挡板。然而，这对于为了提供流速的均衡来说并不是绝对必要的。设置相应的节流挡板具有其它的或相应地进一步的优势，这些优势将参照另外的附图来描述。为了显示得更清楚，转子叶片10的后缘28也在图1中标示出。根据图1的示例性实施方案，在转子叶片10中布置了吸力侧腔和压力侧腔，或相应的管道，用来作为暖气的入流和回流管道。尤其是，将入流管道关于横截面几何形和在转子叶片中的布置而进行优化，使得产生了最小的热流失，以便有效地加热结冰的叶片前缘。为此目的，优选将转子叶片的每个部分中的横截面面积选择为使得所得到的流速呈现为用来减少热损耗的较高速度和将摩擦损失最小化的较低速度之间的最佳折衷。使用热力学设计并考虑到沿着管道壁的热流失、由于管道的几何形状所产生的流动损失以及在要加热的叶片前缘上的热损耗来决定尺寸的大小。另外，如在下面的附图中所显示，提供了形成多个部分的分割，以便在甚至是具有较大叶片长度、例如40m以上的所有关键的叶片区域中提供足够的暖气。图1提供了结合有分隔壁15，其基本上平行于翼弦地延伸，并且位于转子叶片前缘18和前承推连接板14的大致中部之间。分隔壁15可以像连接板13和14 一样实施为具有高热绝缘性的夹层结构，或备选地由弹性材料、例如卡车篷布制成以具备最低可能的构造成本，或者如果耐温性不足的话，由热气球覆盖材料制成。为了在叶片的外部区域中在叶片前缘处提供足够量的热量，入流优选地在管道壁处的预期有较低热流失之处实施。入流和回流的横截面面积优选大约相似。然而对于入流而言，热力学优化是尤其有利的。优选地，多个通道或相应的开口 23-23”在转子叶片10的整个长度上布置在分隔壁中，以便得到沿着叶片长度的温度变化的均衡。然而优选地，在叶尖处的转子叶片的外部区域中设置相比叶根处的内部区域更高的返回温度，因为结冰在后者那里不那么危急。优选地在通道或开口 23-23”中设置可调节的节流挡板，其允许对每个转子叶片的单个部分中的温度进行单独的调节。另外，节流挡板可以达到如下目的，即取决于操作状态来设定调节。在静止中，在旋转中或在生产操作中，调节可以具体地不同。在生产操作中，在叶片的外部区域中尤其需要特别大量的热量，这是因为缘于外部空气的高流速的冷却是最大的。这可以通过较高的入流温度和/或平均流速、或在叶片前缘区域中不是太快的流速的方式来达到，目的为得到最高的可能的热传递。为了设置节流挡板，还要考虑环境条件，例如外部温度、风速和风向以及降雨等。另外，尤其是如下面的附图中所显示的那样，如果由于边界条件的原因、例如因为加热已经处于满载操作而使得所提供的热能不足以对整个转子叶片除冰，那么仅仅分段式地加热叶片也是可行的。另外，这对于在特别不利的条件下、例如在伴随高风速的极寒中在静止状态下除冰而言是必然的。在这种情况中，可以对单个的部分一个接一个地进行除冰。图2显示了通过在根据图1的实施方案中的转子叶片的示意性截面。气流的流动方向使用流动箭头24-24v并用带圆圈的“X”(指向图页里面)和带圆圈的点(从附图页中出来)来显不。图3显示了相比于图2设置得离转子叶尖11更近的另一翼型的示意性图示。此处，除了流动箭头24-24v，还显示了设于分隔壁15中的开口 23’。此处可以看到设置为开启的节流挡板，并且用指示暖气流穿过该开口 23’并且从第一管道进入到第二管道中的箭头来显示相应的气流。图4以示意性的三维和透明的图示显示了在类似于根据图1到3的实施方案的另一实施方案中的根据本发明的转子叶片的一部分。此处还显示了分隔壁15，并且相应的开口 23-23”’设置在分隔壁15中。还显示了相关的气流21或22。暖气流21输送到上部管道(即第二管道17)中，并且回到下部管道(即第一管道16)中作为冷气流22。冷气流用虚线显示。暖气流21从第二管道17通过相应的开口23-23”’进入到第一管道16中。另外，开口 24设置在叶尖中，通过该开口 24，暖气流21也可以从第二管道17溢流到第一管道16中。另外，此处也显示了关闭的节流挡板装置27，其保证了仅在布置成离转子叶尖更近的部分中才发生暖气流21的从第二管道17到第一管道16中的流动。开口 23-23”’也设置有节流挡板装置，然而其未在此处示出。在此处，从外部到转子叶尖11的间距可优选地设计为减少的。由于优选地设计为减少的该间距，那么在转子叶片的外部区域中可得到的流动横截面的朝向转子叶尖的渐缩、尤其是强烈的渐缩就被充分考虑到了。这指的是开口 23-23”’或节流挡板装置27的间距。图4中的流动方向与图1中显示的流动方向相反。流动方向的相应逆转在尤其有利的实施方案中是可能的，其中在叶根或转子轮毂的区域中使用了可调节的或在旋转方向上可逆的或可枢轴旋转的挡板系统或风扇或鼓风机。此处，叶片前缘的顶部和底部可以被有效地除冰。除冰还可以轮流地或交替地进行。图5中显示了一种备选的可能性，其中相应的开口 23-23”’构造成狭缝，并且设置在叶片前缘的区域中。这样，分隔壁15由相应的保持肋43、43’支撑，保持肋43、43’可以结合到例如叶片的下部壳体、在该情况中是压力侧中。图5显示了作为例子的整个转子叶片长度的最外面的30%。开口 23-23v的狭缝宽度可以相同或不同。保持肋43、43’设置在开口之间。另一个非常优选的实施方案在图6和图7中显示。图6以俯视图显示了根据本发明的转子叶片的相应部分的示意性图示，而图7显示了前缘的从前方观测的相应侧视图。在该示例性实施方案中，设置了总共三个管道，其中第一管道16和第二管道17与转子叶片10的转子叶片前缘18分开一定距离。第一管道16和第二管道17布置在连接板13和14之间。第一管道16用作冷气流的回流运输管道，并且在图6和图7的示例性实施方案中设置在暖气流供应管道17 (即第二管道17)之上。图6未示出第一管道16本身，而是仅仅示出了冷气流22，冷气流22流入第一管道16中，从而位于暖气流21之上，并因此被指示在图面之上。在作为暖气流供应管道的第二管道17中，管道壁33或33’的出口从图7中凸出来，并且标示为31和31’。此处，这些为相应的出口边缘，或相应的边缘31和31’。在连接板14中设有用来输送暖气流到第三管道、即前缘管道29中的多个节流挡板装置27-27”’。由于该特定的实施方案，可以设置热绝缘材料作为第二管道17的外壁，因此暖气流可以引导到转子叶片的最外区域的前缘区域中而无明显的热流失。在该例子中，转子叶片10的前缘区域分成四个部分32-32”’。以此方式，通过关闭或打开节流挡板装置27-27”’可以提供相应部分32-32”’的高效的和尤其还是连续的加热。在将暖气流引导到前缘管道29中之后，如虚线所示，该流动之后被引导通过开口34-34”’进入到回流管道或第一管道16中，以便到达转子叶根处，并且能够返回到那里且例如再次进入到气流循环中，例如同样提供了加热装置的图中未示出的鼓风机中。暖气流可以相应地被引导通过前缘管道29中的开口 41-41”’，其中开口 41-41”可以通过相应的节流挡板或节流挡板装置27’ -27”’来关闭。图6和图7的供应管道、即第二管道17的壁可以优选地为隔热的或热绝缘的。连接板13和14已经典型地呈现为夹层结构。分隔壁15以及上、下终端壁33也可以相应地构造成夹层结构。由于所显示的布局，可以在转子叶片长度的主要部分(例如内侧的80%)上引导供应管道17远离冷的叶片壳体，以便使热流失最小化。图8显示了使用结合连接件37结合到转子叶片的连接板14中的相应的节流挡板装置27的示意性剖面图示。设置了节流挡板35可插入到其中的相应的法兰36。节流挡板装置的开口可以使用偏心轮38和相应的凯夫拉线39、39’来调节。作为凯夫拉线的替代，也可以使用其它的线，或者可以没有线且仅通过例如步进电机、气压缸或其它驱动机构来提供调节。然而凯夫拉线非常适合，这是因为它们比较抗拉伸且重量轻。在一个简单的实施方案中，节流挡板或节流挡板装置27仅针对特定的转子叶片调节一次，例如手动地调节，使得在将要除冰的整个叶片长度上得到叶片前缘的均匀加热。在另一扩展中，提供了可以在操作中调节节流挡板。节流挡板可在层叠的空管中使用非金属的凯夫拉线或例如玻璃纤维增强管的连接棒来促动，并且可以考虑来自冰传感器的信号的靶向方式来控制，例如使用热感摄像机、振动分析或表面传感器。必要的额外分隔壁15或33优选地在制造时随着将连接板13和14引入到转子叶片壳体中来安装。此处，可以任意选择吸力侧或压力侧的叶片壳体，这导致了用于前缘结合的有利的几何形状。尤其是，分隔壁15可以替代前缘区域中的额外的结合条，并且改善用于热压焊的几何形状。根据图1到5的第一变体具有如下优势，即仅具有一个分隔壁的相对简单的设计。然而，外部区域中的前连接板14也可以朝着端部边缘28的后方重新定位，以便提供足够大的流动横截面。在该情况中，后连接板13应朝向前方重新定位，以便保持剪切中心。如果叶片的外部区域分成足够数量的局域部分，那么可以保持之前提到的不会有问题的结构，这是因为叶片前缘的非常小的流动横截面是足够的。在操作中，可以通过叶根区域中的风扇处的相应挡板机构来规律性地或偶发地交换气流的入流和回流，例如以I分钟到15分钟的间隔。如此地，入流和回流温度之间的显著差异是可以接受的，这使得能够尤其为更大量的热提供小的流动截面。流入温度而后可以高达例如100°C。通过根据图6和7的变体，在整合到叶片结构中的情况下所付出的努力显著减少，因为所有的内部构件和必要的相应分隔壁直接布置在连接板13和14处，并且在叶片壳体中没有必要进行改进。该实施方案的一个显著的优势是入流管道在转子叶片中心的最佳绝缘。这样，入流管道尤其是相对于外壁或转子叶片的叶片壳体间隔开一定距离。此处，即使在具有40m到70m长度的转子叶片中也保持了最小的热流失。另外，使用相应的节流挡板或节流挡板装置27，可以非常精确并且彼此独立地控制各个叶片前缘部分32-32”’中的温度。在每种情况中，来自入流的暖气可以被引导而经通道到叶片前缘中，出于强度的原因，通道优选地为圆形的或连接板中的圆形开口。此处，热量传递到叶片表面，并且之后被导向而通过返回通道或通过连接板中的开口回到回流管道中。为此目的，返回通道或开口优选地为圆形，并且尤其优选地设计成与用于入流的开口相同，从而为环形。此处，叶片前缘部分32-32”’的长度和开口优选地通过热力学计算来优化。可以为入流开口 27-27”’有利地布置节流挡板装置，然而这并非强制性的。对于返回开口，节流挡板装置并非必须。然而，流动引导面30-30”是有利的。还可以标记为横向壁30-30”的流动引导面同时分割了前缘部分。叶片前缘18或叶片前缘管道29并不用作流动管道，而是用来将热量传递到叶片表面。尤其是在此情况中，这对于改善前缘壳体或朝向前缘的外壁的热传导性是有利的。在最简单的情况中，这可以通过在冰冻区域中使用不具有夹层结构的可能最薄的叶片壳体来实现，或通过更有效的方法例如引入朝向内部打开的蜂巢状结构，或者通过夹层结构来实现，凭此将暖气引导到支撑层中，例如使用具有数个厘米直径的管。然而，靶向热桥、例如接地的金属镶嵌物或类似物也可以改善朝向表面的传导率。还可以省略相对不关键的叶片内部区域的、即朝向转子叶根的除冰。图6和图7的变体得到了相比根据图1到图5的变体更好的效果。然而，图1到图5的变体对于大型转子叶片的叶根侧区域的除冰尤其有效，相反，根据图6和图7的变体尤其适于大型转子叶片的外部区域的除冰。因此，尤其在非常低的外部温度的情况中，一个尤其有利的实施方案提供了两个变体之间的转换，以便能够使用可获得的有限的热量管路来对内部区域(叶根侧)和外部区域(叶尖侧)一个接一个地除冰。为此目的，根据图6和7的转子叶片具有分开的前缘管道，如图3所示。转换可以优选地使用叶根区域或转子轮毂中的挡板装置来产生，该挡板装置与可调节的节流挡板一起允许所期望的气流转向。在该实施方案中，节流挡板还优选地布置在横向壁30中，并且在操作中如图3所示地完全打开。图9显示了另一个实施方案中的根据本发明的转子叶片的一部分的三维示意性“透明”图示。为了简明，省略了开口 34、34”和节流挡板27到27”’。另外，相比于图6和7中的示例性实施方案，上终结壁33’并非在转子叶尖11的方向上朝向叶片壳体向上弯曲，而是终止于转子叶尖11的区域中的边缘31，其中为了得到第二管道17中的大横截面，设置了大的横截面来将气流传递到前缘区域，从而到转子叶尖区域中的前缘管道29中。这可以设置用来将暖气从第二管道17供应到前缘管道29中，以及用于从前缘管道29到第二管道17中的已经冷却的空气的回流导向。与根据图6和7的实施方案相反，上终端壁33’在转子叶尖11的区域中被引导朝向下部叶片壳体。该实施方案尤其适于暖气流，其在转子叶尖11的方向上被引导通过第二管道17，并且之后最迟在转子叶尖的区域中被引导到前缘管道29中，或相应地之前已经被引导到在图9中未示出的相应的开口或节流装置中，目的是随后以冷却后的形式在转子叶根的方向上通过第一管道16被再次引回。相比于其它的概念，例如加热箔或加热线等，本发明导致了非常简单的设计。另夕卜，也可以非常简单地整合到现有的叶片结构中。另外，暖气流可以简单地适应于不同的操作环境和环境条件。所有提到的特征，包括仅从附图中提取的特征以及与其他特征相结合地公开的单个特征，单独地或相结合体地对于本发明被认为是同等重要的。根据本发明的实施方案可以通过单个特征或多个特征的结合来完成。附图标记列表10转子叶片11转子叶尖12转子叶根13连接板14连接板15分隔壁16第一管道17第二管道18转子叶片前缘19 外壁20 翼型21暖气流22冷气流23、23，、23，，、23，，，、23iv、23v 开口24、24，、24”、24”，、24iv、24v 流动箭头25吸力侧26压力侧27、27’、27”节流挡板装置28端部边缘29前缘管道30、30，、30” 横向壁31、31’ 边缘32、32，、32”、32”，部分
33下终端壁33’上终端壁34、34，、34” 开口35节流挡板36 法兰37结合连接件38偏心轮39、39’凯夫拉线40纵向范围41、41’、41”、41”，开口43、43’ 保持肋
权利要求
1.风力发电机的转子叶片(10)，具有在转子叶片(10)内延伸的用来引导气流(21，22)的第一管道(16)和第二管道(17)，其中设置了分隔件(15)来将管道(16，17)彼此分开，使得第一管道(16)布置在分隔件(15)的朝向转子叶片(10)的压力侧(26)的第一侧，而第二管道(17)布置在分隔件(15)的朝向转子叶片(10)的吸力侧(25)的第二侧。
2.根据权利要求1所述的转子叶片(10)，其特征在于，所述分隔件(15)至少部分地是分隔壁或包括分隔壁，所述分隔壁基本上布置在转子叶片(10)的纵向范围(40)中，并且横向于转子叶片(10)的连接板(13，14)，其中所述连接板(13，14)从转子叶片(10)的吸力侧(25)延伸到压力侧(26)，并且基本上布置在转子叶片(10)的纵向范围(40)中。
3.根据权利要求1或2所述的转子叶片(10)，其特征在于，所述管道(16，17)为气流引导管道。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的转子叶片(10)，其特征在于，第一管道(16)和/或第二管道(17)具有转子 叶片(10)的外壁(19)作为壁，和/或，第一管道(16)和/或第二管道(17)在第一管道(16)和/或第二管道(17)的壁(14)中具有至少一个开口(41-41”’)，所述开口 (41-41”，)允许与第三管道(29)连接，其中所述第三管道(29)具有转子叶片(10)的外壁(19)作为壁。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的转子叶片(10)，其特征在于，第一管道(16)和/或第二管道(17)布置在转子叶片(10)的两个连接板(13，14)之间，其中所述连接板(13，14)基本上布置在转子叶片(10)的纵向范围(40)中，并且均从转子叶片(10)的压力侧(26)延伸到吸力侧(25)。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的转子叶片(10)，其特征在于，第一管道(16)或第二管道(17)的至少一个壁(13，14，15，33)至少部分地构造为热绝缘的。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的转子叶片(10)，其特征在于，在转子叶片(10)的前缘(18)的区域中，转子叶片(10)的壳体材料弥散有热传导材料。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的转子叶片(10)，其特征在于，第一管道(16)和/或第二管道(17)布置为与转子叶片(10)的外壁(19)具有一定距离。
9.尤其是根据权利要求1到8中任一项所述的具有在转子叶片(10)内延伸的用来引导气流(21，22)的第一管道(16)和第二管道(17)的风力发电机的转子叶片(10)，其特征在于，所述第一管道(16)和/或第二管道(17)具有限流装置(23-23v, 27，34-34，，，35，36)。
10.根据权利要求9所述的转子叶片(10)，其特征在于，所述限流装置(23-23v, 27，34-34”，35，36)设置在第一管道(16)和/或第二管道(17)的外壁(13，14，15，33)和 / 或内壁(31，31，)中。
11.根据权利要求9或10所述的转子叶片(10)，其特征在于，所述限流装置(23-23v, 27，34-34”，35，36)具有能够调节的气流通流面(23_23v，24_24v，34-34’，)。
12.为风力发电机的转子叶片(10)除冰的方法，其中转子叶片(10)具有处在转子叶片(10)内的用来引导气流(21，22)的第一管道(16)和第二管道(17)，其中气流(21，22)包括加热的气流(21)，其引导到第一管道(16)中，在从转子叶根(12)到转子叶尖(11)的方向上至少部分地以预定的流动引导而流动，并且为了对转子叶片(10)的至少一个部分(32，32，，32”，32，，，)除冰而沿着转子叶片(10)的外壁(19)的至少一部分流动，其特征在于，所述气流(21，22)的流速在所述部分(32-32”’ )中是设定的或者是能够被设定的。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，尤其是在风力发电机的操作中改变流速和/或流动引导。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，转子叶片(10)的在转子叶片(10)的纵向范围(40)中一个接一个地布置的部分(32-32”’ )在不同的时间被加热。
15.根据权利要求12到14中任一项所述的方法，其特征在于，所述转子叶片(10)的前缘(18)区域被加热。
16.根据权利要求12到15中任一项所述的方法，其特征在于，所述限流装置设置在管道(16，17，29)中和/或管道(14，17，29)之间，并且所述限流装置(23-23' 27，41-41”)的通流面是能够调节的。
17.根据权利要求12到16中任一项所述的方法，其特征在于，加热的气流(21)至少暂时地、尤其是在预设的时间间隔处输送到第二管道(17)中，并且至少部分地在从转子叶根(12)到转子叶尖(11)的方向上流动，其中气流(22)在冷却或降温后通过第一管道(16)返回到转子叶根(12)。
18.根据权利要求12到16中任一项所述的方法，其特征在于，流动方向随时间而反向。
全文摘要
本发明涉及风力发电机的转子叶片(10)，其具有在转子叶片(10)之内延伸的用来引导气流(21、22)的第一管道(16)和第二管道(17)。本发明还涉及对风力发电机的转子叶片(10)除冰的方法。根据本发明的转子叶片具有将管道(16、17)彼此分开的分隔件(15)，使得第一管道(16)布置在位于转子叶片(10)的压力侧(26)处的分隔件(15)的第一侧，而第二管道(17)布置在位于转子叶片(10)的吸力侧(25)处的分隔件(15)的第二侧。根据本发明的方法的特征在于，置于第一管道(16)和第二管道(17)中的气流的流速至少在转子叶片(10)的部分中是预设的。
文档编号F03D1/06GK103080537SQ201180030653
公开日2013年5月1日 申请日期2011年6月17日 优先权日2010年6月24日
发明者罗兰·维特坎普, 皮特·奎尔 申请人:瑞能系统欧洲股份公司