[发明专利]用感应或辐射对如风轮机叶片、飞机翼总体结构表面除冰

说明书

技术领域

本发明涉及一种大致且主要由聚合材料制成的总体结构表面除冰的方法，该结构在特定时候需要除冰处理。

背景技术

冰的累积在飞机、风力发电、海洋及其他产业中是重大问题。在飞机机翼上累积的冰可在几分钟之内使飞机变得不稳定。在风力发电机器的机翼上，不希望有冰积累，因为产生的额外的重量意味着对于该结构单元、和空气动力学性能产生大的机械应力，因此产生的电能会受到负面影响。在海洋工业中，例如船只和离岸采油平台，和其他应用中，例如高架电力线上，冰的积累意味着重量增加及相关的安全风险。在所有这些应用中，需要有能有效除冰且成本合理的方法。

本领域中已知有很多系统可以使用。在一些技术公开中使用了震动来除冰，例如，在US 6,890,152和WO 2009/019696中，其中US 6,890,152中结冰条件可以检测到，并使得至少一部分风轮机叶片震动，WO 2009/019696中在飞机机翼中有偏心质量旋转，也是通过震动引起冰的脱落。

还已知多种电加热薄片(foils)和结构被使用，例如WO 98/53200，其中电加热作为组合结构的一部分嵌入至织物中。WO 2011/018695公开了一种热电膜，该热电膜覆盖风轮机翼型(air foil)的至少一部分的前缘或后缘。WO 2006/108125公开了一种热电除冰装置，该装置由导电材料按预定的方案制成。该材料也吸收辐射例如敌人雷达；然而，通过吸收进行的加热没有被提及。

EP 1187988公开了组合的风轮机叶片的加热/除冰和防雷装置。最后，EP 0680 878A1公开了一种用于机翼(airfoil)的电热除冰系统，该系统包括温度传感器，脱冰区和防冰隔离条。

从US 4060212(微波被引入直升飞机叶片中，以直接加热或熔化冰)和WO 2001/74661(类似地，但使用限定的频率例如900MHz至20GHz)可得知微波辐射作为实现除冰的手段。然而，在这些公开文件中，其目的是加热并由此直接熔化冰，其中使用冻冰吸收的频率加热。这些技术看起来不是普遍的，可能是由于效率低——固体冰不能有效地作为微波吸收体并且在构造上有困难。

发明内容

本发明的目标是解决现有技术中的问题，本发明提供一种更简单的方法，本方法不需要与除冰层的电连接，且本方法通过将材料放置于需要的位置，优选靠近冰层来提高了对于电磁波的吸收。通过电磁感应或通过辐射来避免这些电接触或电极是可能的，这优选使用红外线或微波发射器(例如磁电管或速调管(klystrons))，具体取决于以下解释的实际情况。已经发现碳纳米颗粒，例如石墨，碳纳米管，碳纳米锥体，粉末形式的金属，金属化的玻璃珠，碳纤维，切碎的或作为编织的结构等，所有的都称为碳纳米管(CNT)，它们很好地分散于聚合物矩阵中，它们容易吸收微波辐射。吸收辐射导致温度升高，这足以融化含有这些CNT的层附近的冰。因为电子在单一CNT中容易移动，因此有可能通过电磁感应引起电子移动，例如通过在CNT附近的强交流电来引起电磁感应。选择哪种方法取决于实际应用的情况。下文中，给出了实例用于描述本发明的具体实施例。所有CNT的共同特征是它们都是导电的。

根据本发明，该目标通过提供一种对通常且主要由聚合材料制成的结构表面除冰的方法来实现，该聚合材料需要在特定时间除冰，该方法包括以下步骤：

-提供一种包括至少一种可通过微波或红外辐射或电磁感应加热的材料的组合物，

-将该组合物放靠近所述结构的区域设置，由此该组合物可在将该组合物放置在所述区域之前或与此同时或之后经历化学反应，例如聚合反应或硬化，由此该组合物可涂刷有油漆，凝胶涂层，箔片(foil)或其他保护结构，

-在需要时加热所述组合物但没有直接电接触，所述加热过程通过例如微波或红外线辐射或电磁感应的方式来实现。

优选的实施例在所附的专利权利要求书中给出。

附图说明

本发明在下文通过参考附图进行更详细的描述，其中：

-图1显示了风轮机叶片的侧面图示，和

-图2显示了风力发电翼通过微波辐射除冰的示意图，这些翼从外部进行微波辐射。

具体实施方式