[发明专利]风力涡轮机叶片的除冰

说明书

技术领域

本发明涉及用于发电的风力涡轮发电机(WTG)。具体地，本发明涉及将冰从风力涡轮发电机的转子叶片上去除的构件。

背景技术

叶片除冰在WTG中是至关重要的，这是因为在产量损失因素方面存在20％至50％的增加。风力涡轮机叶片上的积冰导致：

·改变空气动力学形状，导致显著降低发电量

·增加叶片根部负载并且降低叶片寿命

·转子平面上的质量不均衡

·冰从叶片上甩下的危险

在将冰融化的情况下，主要特征是叶片表面与冰的交界面度必须大于冰点。当融化在叶片表面与冰的交界面处进行时，冰块由于风力和重力而脱落。

将冰融化所需的热量和时间取决于许多因素。这些因素包括冰层的厚度、从叶片的外表面损失的热量、外部环境温度，以及最重要的是取决于将热量从热源传递到冻结区域的方法的效率。

发明内容

在第一方面中，本发明提供一种用于风力涡轮发电机的加热组件，所述加热组件包括：热储存器，其安装在风力涡轮发电机叶片内；热源，其用于将热量供给到热储存器；多个导热体，其从所述热储存器突伸到所述叶片的表面。

因此，热量通过传导从热储存器发送到转子叶片的表面或邻近于转子叶片的表面处，随后表面的温度上升将会因此形成液体/固体相变，使得冰能够破裂并且从叶片上落下。

在一个实施方式中，热源可以包括用于将热空气从热空气源发送到热储存器的隔热管道。此外，热储存器可以是基本上中空或有空隙的，热空气被导引到所述中空或空隙中。此外，这样的空隙可以包括在热储存器的空隙内的导热片的阵列，从而使得从管道发送到热储存器中的热空气加热导热片，所述导热片将热量发送到所述热储存器的热学物质。

在一个实施方式中，热储存器可以安装至叶片的结构支撑件或翼梁。替代地，热储存器可以包括所述翼梁的一部分。例如，热储存器可以具有用于接收热量的部分(诸如用于接收热空气的腔室)，其中翼梁的一部分充当用于接收热量的热学物质，从而使得导热体从所述热学物质突伸出来。

在另一个实施方式中，导热体可以从热储存器突伸到叶片的表面层。在另一个实施方式中，表面层可以是导热材料(诸如氮化铝或氮化硼)。此外，所述导热层可以是覆盖叶片的单一层。替代地，可以存在定位在所述叶片上的多个导热层。

导热体或导热棒可以覆盖叶片翼展的后三分之一。因此，加热组件的重量可以通过将热量集中施加到叶片的最关键区域来降低。

导热体可以从热储存器突伸并且在邻近于叶片的表面的点处终止。导热体的尖部可以夹在前缘的材料之间，并且因此使得热量能够传导到前缘并且沿前缘的长度均匀地传播。在又一个实施方式中，热量可以在邻近于前缘和后缘两者处施加到叶片。从前缘除去的冰可能围绕叶片迁移并且在后缘上重新冻结。通过将热量提供到后缘，可以防止这种迁移的冰重新冻结并且因此防止其重新形成。

替代地，导热体可以终止成与叶片的表面齐平。在另一个替代例中，导热体可以在叶片的前缘处或邻近于叶片的前缘处终止。在又一个实施方式中，导热体可以在施加到表面的导热层处或在叶片的前缘处终止。

本发明的优点可以包括：叶片表面与冰的交界层在冰点以上所达到的速度增加。

本发明可以在叶片处于静止状态时或在其旋转时操作。

使用导热的铝或氮化硼可以是有利的，因为两种材料都具有良好的介电性能(介电常数值与用于构成叶片的E-玻璃(电子级玻璃)的介电常数值类似)。这样的材料还具有良好的导热性。使用这些材料将不会导致对于叶片上的雷击的额外易感性。

附图说明

便利的是参照展示本发明的可能布置的附图来进一步描述本发明。本发明的其他布置也是可能的，并且因此附图的特殊性不应被理解为取代本发明的在前描述的一般性。

图1是风力涡轮发电机叶片的横截面图，所述风力涡轮发电机叶片具有根据本发明的一个实施方式的加热组件；

图2是风力涡轮发电机叶片的端部的放大图，示出根据本发明的另一个实施方式的加热组件的一部分；

图3是根据本发明的另一个实施方式的热储存器的横截面图。

图4是用于容置根据本发明的加热组件的风力涡轮发电机的正视图。

具体实施方式

图1示出用于风力涡轮发电机的转子叶片10的横截面图。叶片10已受到在前缘上积累的冰35的影响。作为将冰去除和/或防止其形成的构件，加热组件5已安装在叶片10内，所述加热组件将热量提供到前缘25，以便将冰与叶片的接触界面融化並且从而使得冰能够落下。