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控制涡轮叶片上的加热垫

阅读:643发布:2023-01-25

专利汇可以提供控制涡轮叶片上的加热垫专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 描述了一种用于 风 力 涡轮 机的 叶片 (100)。所述叶片(100)包括:用于通过 电阻 式加热产生热量的加热垫(101),其中所述加热垫(101)被安装到所述叶片(100)。所述加热垫(101)包括:用于发出第一加热功率的第一加热功率发出段(102),以及用于发出第二加热功率的第二加热功率发出段(103)。所述加热垫(101)能够耦接到电源单元(104),该电源单元(104)用于以使得所述第一加热功率与所述第二加热功率不同的方式向所述加热垫(101)传送电力。,下面是控制涡轮叶片上的加热垫专利的具体信息内容。

1. 一种用于涡轮机的叶片(100),所述叶片(100)包括:
用于通过电阻式加热产生热量的加热垫(101),其中,所述加热垫(101)被安装到所述叶片(100),其中,所述加热垫(101)包括:
用于发出第一加热功率的第一加热功率发出段(102),以及
用于发出第二加热功率的第二加热功率发出段(103),
其中,所述加热垫(101)能够耦接到电源单元(104),该电源单元(104)用于以使得所述第一加热功率不同于所述第二加热功率的方式向所述加热垫(101)传送电力。
2. 根据权利要求1所述的叶片(100),进一步包括:
位于所述叶片的外表面处的第一电源端子(108),以及
位于所述外表面处的第二电源端子(109),
其中,所述第一电源端子(108)能够耦接到用于供应第一电源电压的电源单元(104),并且其中,所述第二电源端子(109)能够耦接到用于供应第二电源电压的所述电源单元(104),
其中,所述加热垫(101)进一步包括:
与所述第一电源端子(108)耦接的第一耦接段(106),以及
与所述第二电源端子(109)耦接的第二耦接段(107),并且
其中,能够以下述方式调整所述第一电源电压和所述第二电源电压,即,沿所述加热垫(101)的所述第一加热功率发出段(102)的第一位置和所述第二加热功率发出段(103)的第二位置能够被重新定位
3. 根据权利要求2所述的叶片(100),进一步包括
位于所述外表面处的另一电源端子(202),
其中,所述加热垫(101)进一步包括与所述另一电源端子(202)耦接的另一耦接段(201),
其中,所述另一电源端子(202)能够耦接到所述电源单元(104),以便供应另一电源电压,并且
其中,能够以下述方式调整所述另一电源电压,即,能够重新定位所述第一加热功率发出段(102)的第一位置和所述第二加热功率发出段(103)的第二位置。
4. 根据权利要求2或3所述的叶片(100),进一步包括
控制单元(105),
其中,所述控制单元(105)适于基于所述电源单元的电源和限定所述加热垫(101)的尺寸的参数来确定所述第一加热功率和所述第二加热功率。
5. 根据权利要求4所述的叶片(100),
其中,所述控制单元(105)还适于基于所确定的第一加热功率、所确定的第二加热功率、所测量的风速、环境空气温度和/或空气湿度来确定所述叶片(100)的结情况。
6. 根据权利要求2至5之一所述叶片(100),进一步包括:
位于所述叶片(100)的所述外表面上的电力传送段,其中,所述第一电源端子(108)和所述第二电源端子(109)位于所述电力传送段中,
其中,所述加热垫(101)进一步包括第一端段和第二端段,其中,所述第二端段限定了所述加热垫(101)的沿所述加热垫(101)的纵向方向相对于所述第一端段的相对端段,其中,所述第一端段包括所述第一耦接段(106),并且所述第二端段包括所述第二耦接段(107),并且
其中,所述加热垫(101)包括从所述第一端段延伸到位于所述电力传送段之外区域的第一垫段(110),并且其中,所述加热垫(101)包括从位于所述电力传送段外的所述区域延伸到所述电力传送段内的所述第二端段的第二垫段(111)。
7. 根据权利要求6所述的叶片(100),进一步包括:
具有固定元件的根部端段(112),所述固定元件用于将所述叶片(100)固定到所述风力涡轮机轮毂,其中,所述电力传送段形成在所述根部端段(112)内,以及梢端段(113),
其中,在所述电力传送段之外的所述区域中连接所述第一垫段(110)和所述第二垫段(111)的过渡段(114)形成在所述叶片(100)的所述梢端段(113)中。
8. 根据权利要求6或7所述的叶片(100),
其中,所述第一垫段(110)和所述第二垫段(111)以下述方式被安装到所述外表面,即:在所述第一垫段(110)和所述第二垫段(111)之间保持彼此之间具有距离(d)。
9. 根据权利要求6至8之一所述的叶片(100),
其中,所述第一垫段(110)和所述第二垫段(111)以所述第一垫段(110)和所述第二垫段(111)至少彼此部分重叠的方式延伸。
10. 根据权利要求6至9之一所述的叶片(100),进一步包括:
绝缘层,
其中,所述绝缘层插置在所述第一垫段(110)和所述第二垫段(111)之间。
11. 根据权利要求1至10之一所述叶片(100),
其中,所述加热垫(101)包括用于产生热量的纤维
12. 根据权利要求1至11之一所述的叶片(100),
其中,相比所述第二加热功率发出段(103),所述第一加热功率发出段(102)具有较高的电阻。
13. 根据权利要求12所述的叶片(100),
其中,与所述第二加热功率发出段(103)相比,所述第一加热功率发出段(102)具有较小的尺寸,以便产生较大的电阻。
14. 一种制造风力涡轮机的叶片(100)的方法,所述方法包括:
将用于通过电阻式加热产生热量的加热垫(101)安装到所述叶片(100),其中,所述加热垫(101)包括具有第一加热功率的第一加热功率发出段(102)和具有第二加热功率的第二加热功率发出段(103);
将电源单元(104)耦接到所述加热垫(101),以便以下述方式向所述加热垫(101)供电,即,使得所述第一加热功率发出段(102)中的第一加热功率与所述第二加热功率发出段(103)中的第二加热功率不同。

说明书全文

控制涡轮叶片上的加热垫

技术领域

[0001] 本发明涉及用于风力涡轮机的叶片以及制造风力涡轮机叶片的方法。

背景技术

[0002] 风力涡轮机的任意暴露部分都可能会结,并且会导致风力涡轮机性能下降。此外,例如当冰在一个或多个风力涡轮机转子叶片上积累时,会发生由不均匀的叶片结冰导致的过度振动问题。这继而会在风力涡轮机组件上产生过大的机械负荷,最终导致风力涡轮机停止运转或风力涡轮机故障。
[0003] 因而,需要通过除冰系统或通过加热系统避免或去除位于风力涡轮机叶片上的冰。特别地,已知可使用一种附接到叶片外表面的电加热器。
[0004] 特别地,还需要加热叶片的梢端,从而使得在常规加热系统中,导体必须从梢端延伸到叶片的根部端。特别地,在叶片的梢端区域,延伸到加热器的导体被雷击的风险很大。
[0005] 而且,常规加热可包括一个共用加热区。因此,如果加热在叶片表面的一个大区域上延伸,则叶片表面的整个区域都会被加热,此外,例如仅该区域的小部分覆盖有冰。因此,如果仅需要加热叶片面积的一个小区域,也会加热叶片表面的大区域。因此,常规加热系统中的效率较低。
[0006] 而且,当加热叶片的很大面积时,在不必加热的叶片段中会产生热损失。尤其是在高风速(诸如约300km/h的风速)期间,热损失很高。为了仅沿叶片表面加热小的区域,可以将小加热元件的图案(或模式,pattern)附接到叶片表面。为了产生热量,必须通过各个导体连接每个加热元件以接收电力。因此,需要昂贵的电线。此外,也必须通过沿整个叶片表面延伸的导体连接叶片梢端区域中的加热元件,从而使得导体暴露在雷击下。因此,由雷击导致受损的风险高。

发明内容

[0007] 本发明的目的是要对沿风力涡轮机叶片的加热系统提供有效的控制。
[0008] 此目的由风力涡轮机叶片和制造风力涡轮机叶片的方法来实现。
[0009] 根据本发明的第一方面,提出了一种用于风力涡轮机的叶片。所述叶片包括用于通过电阻式加热产生热量的加热垫,其中,所述加热垫被安装到叶片,具体是安装在叶片的外表面处。加热垫包括用于发出第一加热功率的第一加热功率发出段和用于发出第二加热功率的第二加热功率发出段。加热垫能够耦接到电源单元,该电源单元以使得第一加热功率与第二加热功率不同的方式向加热垫传送电力。
[0010] 根据本发明的另一方面,提出了一种制造风力涡轮机叶片的方法。所述方法包括将用于通过电阻式加热产生热量的加热垫安装到叶片,具体是安装到叶片的外表面处,其中,所述加热垫包括具有第一加热功率的第一加热功率发出段和具有第二加热功率的第二加热功率发出段。电源单元耦接到加热垫以便以下述方式向加热垫供电,即,使得所述第一加热功率发出段中的第一加热功率与所述第二加热功率发出段中的第二加热功率不同。
[0011] 加热垫通常形成为沿纵向方向延伸的扁平条状垫。纵向方向限定了在加热垫的两个端点之间的方向(具体是在两个端点之间平行于与叶片表面平行的平面的方向或距离),在这两个端点之间限定了加热垫的长度。高度从加热垫的外表面竖直地(具体是平行于外叶片表面(的平面)的法线)延伸,并且加热垫的宽度是相对长度成直地横跨加热垫从一侧到另一侧测量的距离。该宽度比加热垫的长度短。该宽度可以为约25cm(厘米)到1.50m(米),优选为约55cm。加热垫的长度一般可以为叶片长度的二倍。加热垫可包括约60m至200m(米)的长度,优选为90m。因此,叶片可以具有约30m至100m(米)的长度。加热垫的
2 2
高度可以为约0.5mm(毫米)至1cm(厘米)。优选的,加热垫包括约400 g/m 至800 g/m
2
纤维表面密度,尤其是约600 g/m(克每平方米)的纤维表面密度。在沿纵向(延伸)方向的相对端上,形成第一端段和第二端段。电源输入和/或电源输出连接件可以附接到所述第一端段和第二端段。
[0012] 通过电源端子可以施加100V AC至1000V(伏特)AC的电压。在叶片或风力涡轮机的静止状态下,400V AC的电压使得加热垫可以产生约10℃(摄氏度)的温度,并且650V AC至750V AC的电压可以产生约20℃至30℃的温度。但是这可以依据所选择的加热垫表面密度和加热垫面积而改变。在叶片的工作状态下,需要施加电压,以使加热垫沿温度约为2℃至4℃的叶片表面产生热量,从而具有适当的除冰作用。
[0013] 通过本发明,加热垫包括具有不同加热功率的不同加热功率发出段。特别地,第一加热功率不同于第二加热功率。通过在第一加热功率发出段和第二加热功率发出段中产生不同电阻,可以获得不同加热功率。更进一步地,通过调整输入到所述加热垫的电压,在加热垫内重新定位第一加热功率发出段和/或第二加热功率发出段,能够获得不同的加热功率。
[0014] 第一加热功率发出段和第二加热功率发出段限定了沿加热垫的不同的段。加热功率发出段可包括结构特性(诸如不同尺寸、纤维密度等)和/或包括不同电流和不同电流密度(即,加热垫的每单位横截面积的电流)。
[0015] 这具有以下技术效果,即:对于产生不同加热功率来说,不需要在叶片表面安装多个加热元件,也不必通过用于供电的各个导体来连接每个加热元件。通过本发明,加热垫本身包括用于将所需热量提供到加热垫的预定区域或段的至少两个加热功率发出段。不需要在每个加热功率发出段将加热垫与导体连接。
[0016] 因此,可以减少电线,从而也可以降低重量和成本。而且,由于减少了沿叶片表面的电线,也降低了被雷击击中的风险,从而获得在风力涡轮机叶片上更坚固的加热系统。
[0017] 根据另一示例性实施例,叶片进一步包括位于所述外表面处的第一电源端子和位于所述外表面处的第二电源端子。第一电源端子能够耦接到用于供应第一电源电压的电源单元,并且其中,第二电源胆子能够耦接到用于供应第二电源电压的电源单元。加热垫进一步包括耦接到第一电源端子的第一耦接段和耦接到第二电源端子的第二耦接段。可以以下述方式调整第一电源电压和第二电源电压,即,可以沿加热垫垫重新定位第一加热功率发出段的第一位置和第二加热功率发出段的第二位置。
[0018] 第一耦接段和第二耦接段沿加热垫彼此分隔开。例如,第一耦接段可以形成在加热垫的第一端段中,并且第二耦接段可以形成在加热垫的第二端段中,其中,第二端段是加热垫纵向方向上加热垫第一端段的相对侧。
[0019] 第一电源电压和/或第二电源电压可以是正电源电压或负电源电压,从而在第一耦接段和第二耦接段之间形成电子路径。
[0020] 第一加热功率发出段例如可形成电子的路径,具体是在例如两个电源端子和耦接段之间的电子路径。根据第一和第二电源电压以及耦接段的位置(电源电压输入加热垫的位置),可以定位第一加热功率发出段和第二加热功率发出段的具体的、预定的和要求的位置。
[0021] 根据另一示例性实施例,叶片进一步包括在所述外表面上的另一电源端子。加热垫进一步包括与所述另一电源端子耦接的另一耦接段。另一电源端子可以耦接到用于提供另一电源电压的电源单元。可以以能够重新定位第一加热功率发出段的第一位置和第二加热功率发出段的第二位置的方式调整所述另一电源电压。所述另一耦接段与第一耦接段和第二耦接段相距一距离。因而,电压电力可以在加热垫的至少三个不同的且分隔开的耦接段处感生到加热垫。因而,通过改变感生的电源电压,可以沿加热垫调整电子路径,即电子密度,从而可以调整导电性,因而可以重新定位第一加热功率发出段和第二加热功率发出段的位置。
[0022] 因此,通过本发明的本示例性实施例,加热垫可以设置多个耦接段,优选四个耦接段,从而可以在加热垫的不同耦接段感生多个不同的电压电力,其中,耦接段彼此分隔开。因此,可以产生所需的加热垫发热图案。因此,不需要在应该发出更高加热功率的各段连接导体。通过本发明,提供对电子路径的控制,从而在加热功率发出段处集中地发出加热功率并且可以仅加热加热垫的一部分,具体是第一或第二加热功率发出段。
[0023] 额外地或替换地,第一耦接段、第二耦接段和/或另一耦接段可包括大体零电势。例如,耦接段或电源端子之一可以接地。
[0024] 根据另一示例性实施例,叶片进一步包括控制单元。控制单元适于基于电源单元的电源和限定加热垫尺寸的参数确定第一加热功率和第二加热功率。例如,控制单元可以2
计算加热功率(例如,通过公式P=R×I)。此外,为了计算加热垫的正确电阻,可以考虑加热垫的尺寸参数。所述参数可以是例如加热垫的宽度。此外,所述参数可包括加热垫的编织()纤维的密度和/或加热垫的单纤维的直径。
[0025] 根据另一示例性实施例,控制单元还适于基于所确定的第一加热功率、所确定的第二加热功率、所测量的风速、环境空气温度和/或空气湿度来确定叶片的结冰情况。上述参数可以影响叶片表面上的结冰情况。例如,相比较低的空气深度,较高的空气湿度导致在叶片外表面上快速结冰。
[0026] 根据另一示例性实施例,叶片包括第二位于叶片外表面上的电力传送段,其中,第一电源端子和第二电源端子位于电力传送段中。加热垫进一步包括第一端段和第二端段。所述第二端段限定了所述加热垫上沿加热垫纵向方向相对于所述第一端段的相对端段。第一端段包括第一耦接段,并且第二端段包括第二耦接段。加热垫包括从第一端段延伸到位于电力传送段之外的区域的第一垫段。加热垫进一步包括从位于电力传送段之外的区域延伸到电力传送段内的第二端段的第二垫段。
[0027] 根据另一示例性实施例,加热垫被安装到叶片外表面。加热垫包括具有第一端段的第一段和具有第二端段的第二段。所述第一端段和第二端段可电连接(例如通过电缆)到用于向加热垫供电的单独电源端子。第二端段限定了所述加热垫沿加热垫纵向方向相对于第一端段的相对端段。所述第一段和第二段沿所述叶片的表面延伸为从第一端段到第二端段的一个或多个环。
[0028] 换言之,所述加热垫包括与叶片表面平面平行的延伸,例如在与叶片表面的平面大体平行的平面内的半环形形状。加热垫从一个电源端子(即从第一耦接段)延伸到电力传送段之外,并且在半环(例如具有约180度的弯曲)之后加热垫从电力传送段之外延伸返回电力传送段内,在该处,加热垫的第二端段(即第二耦接段)最终连接到第二电源端子。连接电力传送段之外的第一段和第二段的加热垫段是过渡段。
[0029] 通过本示例性实施例,提出一种叶片,其包括形成一个开口环和/或多个环的加热垫,其中,在一个共用的电力传送段中,第一端段和第二端段经由电源端子连接到电源。因此,必须在电力传送段而不在诸如梢端段的叶片其它段应用电连接以及因而仅需的电线。
[0030] 这样的技术效果是,除了在电力传送段之外,沿叶片表面不需要安装和连接诸如电线的电连接。因此,降低了由雷击或其它物理冲击导致的损坏加热垫的风险。
[0031] 根据另一示例性实施例,叶片进一步包括根部端段和梢端段。根部端段包括用于将叶片固定到风力涡轮机的轮毂的固定元件,其中,电力传送段形成在根部端段中。梢端段包括在电力传送段之外的区域连接第一垫段和第二垫段的过渡段。
[0032] 根部端段中的固定部件是例如将叶片固定到风力涡轮机叶片的支架(轮毂)的固定螺栓。相对于叶片的纵向方向,根部端段位于叶片梢端的相对侧上。特别地,根部端段可以描述从根部端开始沿叶片纵向方向延伸的叶片的第一半。特别地,根部端段可以限定从叶片根部端开始沿朝向梢端的纵向方向延伸叶片的三分之一、四分之一、五分之一。特别地,例如,根部端段可以限定沿朝向叶片梢端的纵向方向从根部端延伸约1m、2m、5m、10m或20m的叶片段。
[0033] 因此,通过将根部端段放置为靠近叶片的根部端并且通过将电力传送段放置在根部端段中,降低被雷击损坏的风险。一般而言,叶片被雷击击中的可能性在叶片梢端段较高。因此,在第一端段和第二端段处的加热垫电力连接位于电力传送段并因而位于根部端段中,从而使得在梢端段被闪直接电击中对加热垫端段与电源端子的连接仅有很少的影响。因此,以上描述的叶片的示例性实施例更加坚固,尤其是与沿叶片延伸的用于在叶片梢端段连接常规加热垫的电力连接或电力连接电缆相比较。
[0034] 第一垫段从例如叶片根部端段(电力传送段可以位于该处)沿叶片纵向方向延伸到梢端段区域,在过渡段完成例如半环或1.5环,并且其第二垫段延伸返回电力传送段,其中所述第二端段与第二电源端子连接。因此,根部端和梢端之间没有与加热垫的电连接,从而使得作用在梢端区域的雷击不会毁坏与加热垫连接的电源连接件,因此保持加热垫的主要功能不受影响。在过渡段中,加热垫可包括形成除半环之外的一个或多个完整环的延伸,从而可以在叶片表面上形成加热垫的优选图案。因此,可以实现沿叶片可单独调节的加热垫加热特性。
[0035] 根据另一示例性实施例,第一垫段和第二垫段以使得第一垫段和第二垫段之间彼此保持一距离的方式被安装在所述外表面上,因此,仅通过设置距离而建立第一端段和第二端段之间的绝缘。因此,不会产生不期望的短路,尤其是在过渡段之外。
[0036] 根据另一示例性实施例,第一垫段和第二垫段以下述方式延伸,即第一垫段和第二垫段至少彼此部分重叠。如果第一垫段和第二垫段彼此重叠,则会产生更多热量,尤其是在第一垫段和第二垫段的重叠区域。第一垫段和第二垫段可以彼此交叉。额外地或可替换地,第一垫段和第二垫段可以相对于彼此平行地延伸并且彼此部分地或完全地重叠。因此,产生的热量可以集中在叶片外表面上的预定位置。
[0037] 根据另一示例性实施例,叶片进一步包括绝缘层,其中,所述绝缘层插置在第一垫段和第二垫段之间。为了防止在加热垫的第一垫段和第二垫段之间发生短路,可以将绝缘层分别插置在该距离、第一垫段和第二垫段内。换言之,绝缘层可以填充在加热垫的第一垫段和第二垫段之间的间隔中。
[0038] 根据另一示例性实施例,加热垫包括用于产生热量的碳纤维。碳纤维很坚固,从而可以降低由雷击导致损坏的风险。此外,加热垫的碳纤维可以被编织为有弹性,因此适于待被加热的叶片的要求。例如,有益的是,沿叶片前缘设置密度较大的编织碳纤维,从而使得在此前缘区域中产生更多热量。此外,通过修改纤维的密度、纤维量和/或纤维的直径,可以修改加热垫的电阻。可替换地或额外地,加热垫还可以由诸如金属的导电材料制成,例如丝或导电合成材料。
[0039] 根据另一示例性实施例,相比第二加热段,第一加热段具有较高的电阻。因此,相2
比具有较低电阻的第二加热段,具有更高电阻的第一加热段产生更多热量(P=I×R)。通过修改纤维量、修改加热垫中纤维的交织性或通过修改加热垫的纤维直径,可以实现第一加热段和第二加热段之间的电阻差异。
[0040] 根据另一示例性实施例,与第二加热段相比,第一加热段具有较小的尺寸,以便产生较高的电阻。较小的尺寸(例如加热垫的宽度)使得纤维密度较高。例如,也可以通过减少纤维量还实现较小的尺寸。此外,可以通过减小例如每个纤维的直径来实现较小的尺寸。第一加热段的较小尺寸可以应用在需要较高温度以实现除冰的叶片段。特别地,具有较小直径的第一加热垫可以应用于叶片的前缘,因为前缘是结冰的关键部位(寒冷效应)。
[0041] 上述发明描述了用于发出加热功率的第一和第二加热功率发出段。 第一和第二加热功率发出段可以位于沿加热垫的要求段,具体通过将隔开的耦接段处的不同电源电压输入加热垫。可以例如通过沿叶片改变电加热垫的电阻和/或通过控制加热垫的若干分隔的耦接段处的电源电压输入,确定加热功率发出段的要求位置。通过将若干(分隔的)耦接段耦接到电源单元,将各个耦接段的不同电源电压输入加热垫,从而可以根据加热垫位置的需要,调整并单独引导电子路径以及沿加热垫的电子密度。
[0042] 例如,结冰可能发生在叶片的不同段。当检测到在叶片的小部分上结冰时,可以通过单独控制在各个耦接段的每个电源电压输入来将热量集中在此段。此外,沿经常发生结冰的段,诸如叶片的前缘处,加热垫可包括较高的电阻(例如通过改变此区域的尺寸),从而可以产生较高的加热功率发送。因此,实现用于叶片的更有效且坚固的加热系统。
[0043] 此外,如果将所有加热垫耦接段安置在叶片根部端段处的一个共用电力传送段中,则除了叶片的根部末端部分之外,不需要沿叶片安装和连接电线,尤其是在叶片梢端区域。以此方式,降低了由雷击导致的加热系统受损的风险。
[0044] 另一方面,由于所产生的加热功率可以集中在需要更多加热功率的加热垫段,因此提高了加热效率。例如,当风力涡轮机工作时,叶片处的相对风速可以达到300km/h。如果环境温度低,则需要大量能量来去除冰。如果没平方米的电力低,则从叶片去除冰将花费很长时间并且将消耗许多能量。对整个叶片进行除冰所需的电力量使得叶片不可能获得足够的电力。通过具有根据上述发明的加热垫的叶片,用很高的第一加热功率仅对一段(例如所述第一加热功率发出段)进行加热知道从叶片去除冰。在随后的步骤中,将第一加热功率发出段重新定位到加热垫的另一段,从而去除叶片另一段的其它冰。由此减少需要的电力并且除冰系统使用更少的能量。
[0045] 必须注意,已经参照不同主题描述了本发明的实施例。特别地,已经参照装置类权利要求描述了一些实施例,参照方法类权利要求描述了另一些实施例。然而,本领域技术人员根据上文和下文的描述可总结出,除非另有注明,否则,除了属于一类主题的特征的任意结合之外,涉及不同主题的特征之间的任意结合,尤其是装置类权利要求的特征和方法类权利要求的特征之间的任意结合,也被认为被本申请公开。附图说明
[0046] 根据下文将要描述的实施例,上文限定的方面以及本发明的其它方面将变得明显,并且参照实施例的例子对其进行解释。下面将参照实施例的例子更详细地描述本发明,但是本发明不限于此。
[0047] 图1示出了根据本发明一个示例性实施例的具有加热垫的叶片,该加热垫具有改变系统的段;图2示出了根据本发明一个示例性实施例的具有加热垫和多个耦接段的叶片;
图3至图6示出了根据本发明一个示例性实施例的加热垫的加热功率发出段的不同位置;
图7至图9示出了根据本发明一个示例性实施例的加热垫沿叶片外表面的不同布局。

具体实施方式

[0048] 附图中的图示是示意性的。应该注意,在不同附图中使用了相同的附图标记来表示类似或相同的部件。
[0049] 图1示出了用于风力涡轮机的叶片100。叶片100包括用于通过电阻式加热产生热量的加热垫101。加热垫101安装在叶片100,具体安装在叶片100的外表面处,其中,所述加热垫101包括用于发出第一加热功率的第一加热功率发出段102和用于发出第二加热功率的第二加热功率发出段103。加热垫101可以以第一加热功率与第二加热功率不同的方式耦接到用于向加热垫101传送电力的电源单元104。
[0050] 在图1的示例性实施例中,与发出第二加热功率的第二加热功率发出段103相比,第一加热功率发出段102发出较高的第一加热功率,从而可以用更少的能量或以更高的速度去除叶片外表面上的冰。可以将第一加热功率发出段102放置在叶片的关键段,诸如前缘。
[0051] 较高的第一加热功率是由与第二加热功率发出段103相比第一加热功率发出段102的更高的电阻引起的。
[0052] 例如,第一加热功率发出段102包括小于第二加热功率发出段103的宽度。因此,第一加热功率发出段102的电阻高于第二加热功率发出段103。在图1的示例性实施例中,第一加热功率发出段102和第二加热功率发出段103形成加热垫101的不同结构段。
[0053] 在图1中,示出叶片100的壳是展开并开口的。特别地,对称线以上的一半叶片形成叶片100的上侧,并且在对称线以下的另一半形成叶片100的下侧。
[0054] 此外,图1所示的加热垫101包括半环形延伸。加热垫101的延伸从叶片100的根部端段112延伸到叶片100的梢端段113。叶片100的第一耦接段106在根部端段112中耦接到第一电源端子。加热垫101的第一垫段110从根部端段112向梢端段113延伸。在梢端段113,形成加热垫101的过渡段114,其中,第一垫段110通过沿叶片100的外表面平面形成半环而转为第二垫段111。第二垫段111从梢端段113延伸返回第二耦接段107,第二耦接段107形成第二垫段111的第二端段。第二耦接段107,即加热垫101的第二端段,形成在根部端段112中。第二耦接段107耦接到第二电源端子109。
[0055] 因此,加热垫101和电源端子108、109和电源单元104之间的所有电连接都位于根部端段112处。不需要任何电连接,例如在梢端段113中与加热垫101的电连接,从而降低了被雷击击中的风险。
[0056] 电源单元104控制电源端子108、109处的电源电压输入。控制单元105也控制电压的能量。
[0057] 电源单元104和控制单元105可以位于风力涡轮机的中心部分。电源单元104和控制单元105可以控制电源电压并向风力涡轮机的其它叶片提供电源电压。
[0058] 为了防止第一垫段110和第二垫段111之间短路,在两个段110、111之间设置距离d。
[0059] 图2图示位于叶片100外表面上的加热垫101,其中示出加热垫101的四个耦接段106、107、201。在叶片100的根部端段112中,加热垫101包括耦接到第一电源端子108的第一耦接段106,耦接到第二电源端子109的第二耦接段107以及耦接到其它电源端子202的两个另外耦接段201。电源端子108、109、202连接到被例如控制单元105控制的电压单元104。
[0060] 例如,相比第二加热功率发出段103产生更高加热功率的第一加热功率发出段102可以形成在梢端段113中,以便去除叶片100外表面上的冰。第二加热功率发出段103可以形成在梢端段113和根部端段112之间。
[0061] 通过产生加热垫101的四个耦接段106、107、201,可以在加热垫101中产生第一加热功率发送段102和第二加热功率发送段103的所需位置。
[0062] 图3至图6示出可以在加热垫101上形成怎样不同的第一加热功率发送段102和第二加热功率发送段103的位置的例子。为了清楚,图3至图6示出在展开状态的加热垫101。特别地,加热垫101以下述方式展开,即例如加热垫101的延伸包括平直延伸而不是半环形。在图3至图6中,假设相比第二加热功率发出段103第一加热功率发出段102具有更高的第一加热功率。
[0063] 图3的左侧示出第一耦接段106和另一耦接段201,在右侧示出第二耦接段107和另一耦接段201。
[0064] 在图3中,加热垫101的中心部分形成第一加热功率发出段102。左边的耦接段106、201包括正电源电压输入,并且在右侧,耦接段107、201包括负电源电压输入。因而,加热垫的电阻增大(例如通过减小纤维垫101的宽度),从而使得加热垫101的中段的电子密度大。因此,在所述中段产生更高的加热功率。
[0065] 图4示出加热垫101的示例性实施例,其中,与第二加热功率发出段103的第二加热功率相比,在加热垫101右部产生具有更高的第一加热功率的第一加热功率发出段102。
[0066] 第二耦接段107接收正电源电压输入,并且在图4右侧的另一耦接段201接收负电源电压输入。图4所示的在加热垫101左侧的第一耦接段106和另一耦接段201与零电势连接。因而,电子的路径以及电子的密度位于加热垫101的右侧第二耦接段107和右边的另一耦接段201之间。特别地,例如,在图4所示的加热垫101的左侧上的第一耦接段106和另一耦接段201可以接地。
[0067] 图5示出第一加热功率发出段102的另一示例性位置。正电压电源输入与左边的另一耦接段201连接,并且负电源电压输入与在右侧的右边的另一耦接段201连接。第一耦接段106和第二耦接段107连接到零电势。因此,电子路径和电子密度在另一耦接段201之间延伸。如果按照图2所示的加热垫101弯折图5的加热垫,则第一加热功率发出段102的位置可以更靠近例如叶片100的前缘或尾缘。
[0068] 图6示出第一加热功率发出段102的另一位置。负电压电源输入与第一耦接段106和右边的另外耦接段201连接。正电源电压输入与在图6左侧的另一耦接段201连接。
零电势与第二耦接段107连接。因此,在第二耦接段107的区域附近,形成发出第二加热功率的第二加热功率发送段103,其中,第二加热功率小于由第一加热功率发出段102发出的第一加热功率。第一加热功率发出段102产生在其它三个耦接段106、201之间。
[0069] 图7至图9示出加热垫101沿叶片100的某些延伸的不同例子。
[0070] 图7示出叶片100的剖视图,其中,加热垫101在叶片100的前缘区域附接到叶片100的外表面。加热垫101的延伸与如从图1或图2可得的加热垫101的延伸相对应。如在图6中可见,第一垫段110和第二垫段111分隔开预定距离d,以便防止短路。
[0071] 图8示出加热垫101的另一示例性延伸的示例性实施例。在图7中,加热垫的第一垫段110和第二垫段111彼此重叠。因此,例如,如果第一垫段110和第二垫段111在前缘处彼此重叠,则在叶片100的前缘区域可以产生更多热量。为了防止短路,在第一垫段110和第二垫段111之间插置绝缘层801。在图4中,第一垫段110和第二垫段111部分重叠。
[0072] 图9示出一个示例性实施例,其中,第一垫段110与第二垫段111完全重叠。在第一垫段110和第二垫段111之间插置绝缘层801。
[0073] 应该注意,用语“包括”并不排除其它元件或步骤,表示英语不定冠词的用语“一”并不排除多个。此外,可以结合那些联系不同实施例描述的元件。还应该注意,权利要求中的附图标记不应被理解成限制权利要求的范围。
[0074] 附图标记列表100 叶片
101 加热垫
102 第一加热功率发出段
103 第二加热功率发出段
104 电源单元
105 控制单元
106 第一耦接段
107 第二耦接段
108 第一电源端子
109 第二电源端子
110 第一垫段
111 第二垫段
112 根部端段
113 梢端段
114 过渡段
201 另一耦接段
202 另一电源端子
801 绝缘层
d 距离。
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