CN104792825A - 脱层指示器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种指示器装置(100)，其用于检测复合材料(200)的脱层，优选用于检测风力涡轮机的复合材料(200)的脱层，更优选用于检测风力涡轮机转子叶片的复合材料(200)的脱层，所述指示器装置(100)包括：第一部分(110)、第二部分(120)和电路(130)。其中，所述第一部分(110)包括所述电路(130)的下部(131)的至少一部分。所述第二部分(120)包括所述电路(130)的上部(132)的至少一部分。下部(131)和上部(132)在预定分断点(133)处彼此电气地连接，形成所述电路(130)，使得当所述指示器装置(100)在复合材料(200)中使用时，如果相应的复合材料(200)发生脱层，则所述下部(131)与所述上部(132)之间的电连接在所述预定分断点(133)处分断，从而切断所述电路(130)。

Description

脱层指示器
技术领域
本发明涉及风力涡轮机的领域。
背景技术
风力涡轮机叶片可以由叠层材料构成。如果风力涡轮机叶片发生了脱层(或分层)，则这可能导致对转子叶片的较大损坏，或者甚至可能导致叶片掉落的危险。
因此，可能存在一种需求来提供预警系统，以检测风力涡轮机的层叠部分的脱层。
发明内容
该需求可以通过独立技术方案的主题来得到满足。本发明的有利实施例由从属技术方案来描述。
根据本发明的第一方面，提供了一种指示器装置，其用于检测复合材料的脱层，优选用于检测风力涡轮机的复合材料的脱层，更优选用于检测风力涡轮机转子叶片的复合材料的脱层。其中，所述指示器装置包括：第一部分、第二部分和电路。所述第一部分包括所述电路的下部的至少一部分。所述第二部分包括所述电路的上部的至少一部分。所述下部和上部在预定分断点处彼此电气地连接，形成所述电路，使得当所述指示器装置在复合材料中使用时，如果相应的复合材料发生脱层，则所述下部与所述上部之间的电连接在所述预定分断点处分断，从而切断所述电路。
该构思的优点是，可以在脱层发生时检测到复合材料的脱层。由此，可以防止该复合材料的进一步脱层，其因此可以防止相应的风力涡轮机受到严重的损坏。
本发明的该方面基于以下构思：通过在复合材料中使用相应的指示器，可以检测到脱层过程的初始脱层，从而可以防止相应复合材料的进一步脱层，例如通过更换相应的已脱层单元。
根据本发明的再一实施例，所述电路的下部固定至所述第一部分的底部。
本发明的该实施例基于以下构思：通过将电路的下部固定至复合材料的第一层的底部，则可以检测到两个复合材料层相对于彼此的偏移。
根据本发明的再一实施例，所述第二部分包括所述电路的电连接件，其中所述电连接件适于连接至外部监测系统。
本发明的该实施例基于以下构思：通过为复合材料的外部提供电连接件，可以实现监测复合材料。因此，如果检测到脱层，则监测可以允许快速反应，以防止复合材料的进一步脱层，例如通过关闭相应的风力涡轮机。
根据本发明的再一实施例，所述电路用作分流器。
本发明的该实施例基于以下构思：通过提供用作电路的分流器，可以实现监测相应复合材料的简单方法。
根据本发明的再一实施例，当所述指示器装置在复合材料中使用时，如果相应的被监测复合材料的两个层相对于彼此发生移动，则所述下部与所述上部之间的电连接在所述预定分断点处分断，从而切断所述电路。
本发明的该实施例基于以下构思：通过在指示器装置中提供预定分断点，可以确保的是电路可以通过一定的方式响应于复合材料的相应层相对于彼此发生的偏移。
根据本发明的再一实施例，由与相应复合材料的相应的两个层之间的分界平面平行的平面中的剪切应力引起所述移动。
本发明的该实施例基于以下构思：可以通过由剪切应力引起的复合材料的相应层相对于彼此的偏移发生移动。
根据本发明的再一实施例，由相应复合材料的相应的两个层的至少局部分离引起所述移动。
本发明的该实施例基于以下构思：可以通过将复合材料的一个相应层从复合材料的另一层升起来发生移动。
根据本发明的再一实施例，所述下部与所述上部之间的电连接在至少1mm的移动时，优选在至少0.1mm的移动时，在所述预定分断点处分断。
本发明的该实施例基于以下构思：通过允许电连接在至少1mm的移动时优选在至少0.1mm的移动时在预定分断点处分断，可以检测到非常小的脱层。
根据本发明的第二方面，提供了一种脱层检测系统，其用于检测复合材料的脱层，优选用于检测风力涡轮机的复合材料的脱层，更优选用于检测风力涡轮机转子叶片的复合材料的脱层。其中，所述脱层检测系统包括：复合材料和根据本发明第一方面的任一实施例所述的至少一个指示器装置。其中，所述复合材料包括底层和顶层。每个指示器装置的下部固定在所述底层中。每个指示器装置的上部固定在所述顶层的表面上。所述顶层的表面背离所述底层。
本发明的该方面基于以下构思：通过提供已经集成根据本发明的指示器装置的复合材料，可以提供一种检测相应单元中的脱层的简单方法，其可以降低相应单元的生产成本。
根据本发明的再一实施例，所述脱层检测系统包括根据本发明第一方面的任一实施例所述的多个指示器装置。其中，所述多个指示器装置在所述复合材料中配置成使得所述复合材料的脱层区域能够得到定位。
本发明的该实施例基于以下构思：通过以一定方式配置多个指示器，可以缩小相应复合材料的脱层的位置。
根据本发明的第三方面，提供了一种风力涡轮机转子叶片，其包括如本发明第二方面的任一实施例所述的脱层检测系统。
本发明的该方面基于以下构思：通过提供具有相应脱层系统的风力涡轮机转子叶片，甚至可以用根据本发明该方面的相应转子叶片改良现有的风力涡轮机。
根据本发明的第四方面，提供了一种风力涡轮机，其包括如本发明第三方面的任一实施例所述的风力涡轮机转子叶片。
本发明的该方面基于以下构思：通过提供包括根据本发明第三方面所述的风力涡轮机转子叶片的风力涡轮机，可以防止风力涡轮机受到严重损坏，其否则可能通过常规风力涡轮机转子叶片中的相应复合材料的进展着的且未被检测到的脱层过程而发生。
根据本发明的第五方面，提供了一种用于制造脱层检测系统的方法，所述脱层检测系统优选为用于风力涡轮机的脱层检测系统，更优选为用于风力涡轮机转子叶片的脱层检测系统，所述方法包括：
- 将至少一个如本发明第一方面的任一实施例所述的指示器装置插入复合材料的相应孔中，
- 将每个指示器装置的第一部分的至少一部分固定地配置在所述复合材料的底层中，优选通过胶合，
- 将每个指示器装置的第二部分的至少一部分固定地配置在所述复合材料的顶层的表面上，优选通过胶合，其中所述表面背离所述复合材料的底层。
本发明的该方面基于以下构思：通过提供根据本发明该方面的方法，提供了组装相应的脱层检测系统的可能性。
必须指出的是：已经参考不同的主题描述了本发明的实施例。特别地，一些实施例已经参考方法类型技术方案得到描述，而另一些实施例已经参考设备类型技术方案得到描述。然而，本领域的技术人员将从以上和以下描述推断出：除非另有指明，除了属于一种类型的主题的特征的任意组合之外，与不同主题有关的特征之间的特别是方法类型技术方案的特征与设备类型技术方案的特征之间的任意组合也视为被本文公开。
本发明的以上限定出的多个方面和再一些方面将从以下描述的实施例中变得清楚明了，并且参考实施例得到说明。下面将参考实施例详细描述本发明，但是本发明并不局限于所述实施例。
附图说明
图1示出了根据本发明的示例性实施例的用于检测复合材料的脱层的所提出的指示器装置的示意图。
图2示出了根据本发明的示例性实施例的在由与两层复合材料之间的分界平面平行的平面中的剪切应力引起移动时用于检测复合材料的脱层的所提出的指示器装置的示意图。
图3示出了根据本发明的示例性实施例的在由两层复合材料的至少局部分离引起移动时用于检测复合材料的脱层的所提出的指示器装置的示意图。
图4示出了根据本发明的示例性实施例的用于定位复合材料的脱层区域的所提出的脱层检测系统的示意图。
具体实施方式
附图中的图示是示意性的。应指出的是：在不同图中，相似或相同的要素或特征被提供相同的附图标记或被提供只在第一位数内不同于相应附图标记的附图标记。为了避免不必要的重复，已经相对于前述实施例阐述过的要素或特征在以后的描述位置不再进行阐述。
图1示出了根据本发明的示例性实施例的用于检测复合材料的脱层的所提出的指示器装置的示意图。
在图1中示出了指示器装置100，其用于检测复合材料200的脱层，优选用于检测风力涡轮机的复合材料200的脱层，更优选用于检测风力涡轮机转子叶片的复合材料200的脱层，指示器装置100包括：第一部分110、第二部分120和电路130。其中，第一部分110包括电路130的下部131的至少一部分。第二部分120包括电路130的上部132的至少一部分。并且下部131和上部132在预定分断点133处彼此电气地连接，形成电路130，使得当指示器装置100在复合材料200中使用时，如果相应复合材料200发生脱层，则下部131与上部132之间的电连接在预定分断点133处分断，从而切断电路130。另外，电路130的下部131固定至第一部分110的底部111。另外，电路130的上部132固定在第二部分120内。第二部分120进一步包括电路130的电连接件135，其中电连接件135适于连接至外部监测系统。另外，电路130用作分流器(shunt)。另外，当指示器装置100在复合材料200中使用时，如果相应的被监测复合材料200的两个层210、220相对于彼此发生移动，则下部131与上部132之间的电连接在预定分断点133处分断，从而切断电路130。
指示器装置100可以安装在例如6mm的孔中，所述孔可以钻设在复合材料200中。对于风力涡轮机的根部的示例，孔的深度可以穿透作为顶层220的外表面叠层和作为底层210的内根部部段。
指示器装置100可以安装在孔中，并且指示器装置100的内部远端部分(其可以被看作指示器装置100的第一部分110的至少一部分)可以胶合至内根部部段210，而指示器装置100的外部远端部分(其可以被看作指示器装置100的第二部分120的至少一部分)可以建立/胶合至所述外表面叠层220。
指示器装置100可以包括例如简单的线环，其用作电路130。两个线端可以用作电路130的电连接件135，并且可以终止在指示器120的外部远端部分上，并且可以制备成连接至一些外部测量电气指示器系统，其可以用作监测系统。
在正常情况下，所述线环130可以传导施加的电流，并且用作分流器。
在脱层情况下，其中例如所述内根部部段210和所述外表面叠层220由于剪切应力而相对于彼此移动，指示器装置100的所述内部远端部分110(其相对于根部部段210固定)也相对于指示器装置100的所述外部远端部分120移动。这进而分断线环130，从而指示器装置100的电路130被切断。指示器装置的敏感性对于一个示例来说可以为使得线环130在例如1mm的剪切移动时分断。
指示器装置也可以构造成使得它能对因复合层210、220的分离而发生移动的做出反应，所述复合层210、220的分离是例如由于所谓的剥离效果。指示器装置100的敏感性对于一个示例来说可以为使得线在例如0.1mm的分离移动时分断。
图2示出了根据本发明的示例性实施例的在由与两层复合材料之间的分界平面平行的平面中的剪切应力引起移动时用于检测复合材料的脱层的所提出的指示器装置的示意图。
在图2中，由与相应复合材料200的相应的两个层210、220之间的分界平面230平行的平面中的剪切应力引起移动。作为结果，下部131与上部132之间的电连接在预定分断点133处分断，从而切断电路130，其指示发生了脱层。
图3示出了根据本发明的示例性实施例的在由两层复合材料的至少局部分离引起移动时用于检测复合材料的脱层的所提出的指示器装置的示意图。
在图3中，由相应复合材料200的相应的两个层210、220的至少局部分离240引起移动。作为结果，再次，下部131与上部132之间的电连接在预定分断点133处分断，从而切断电路130，其指示发生了脱层。
图4示出了根据本发明的示例性实施例的用于定位复合材料的脱层区域的所提出的脱层检测系统的示意图。
在图4中示出了脱层检测系统，其包括根据本发明的实施例的多个指示器装置100。其中，多个指示器装置100在复合材料200中配置成使得复合材料200的脱层区域250可以得到定位。
作为一个示例，如果复合材料200中的脱层区域250可以是已知的，则一个或多个指示器装置100可以在周围的复合结构中得到建立，以便监测脱层区域250是否扩展。一旦脱层区域扩展至指示器装置100之一，则相应指示器装置100的电路130将分断，并且所连接的控制监测系统可以触发警报。
应当指出的是，术语“包括”并不排除其它要素或步骤，并且冠词“一”或“一个”的使用并不排除多个。此外，关联于不同实施例描述的要素可以进行组合。还应指出的是，权利要求中的附图标记不应该被解释为限制权利要求的范围。
应该指出的是，术语“附接”可以包括栓接、铆接、焊接或两种材料的任何其它结合方式，取决于使用的材料和/或附接至彼此的零部件。在可能且有利的情况下，焊接、栓接或铆接可以被彼此替代。
应指出的是，在本发明的另一些改进中还可以有可能的是组合来自本文描述的不同例示性实施例的特征。还应指出的是，权利要求中的附图标记不应该被解释为限制权利要求的范围。
为了概括本发明的上述实施例，可以声明：
所提出的发明可以得到这样的指示器装置，其被建立在例如风力涡轮机转子叶片的根部的叠层中。更具体地，指示器可以能够检测复合材料的层是否发生了脱层。

Claims (14)

1. 一种指示器装置(100)，用于检测复合材料(200)的脱层，优选用于检测风力涡轮机的复合材料(200)的脱层，更优选用于检测风力涡轮机转子叶片的复合材料(200)的脱层，所述指示器装置(100)包括：
第一部分(110)，
第二部分(120)，和
电路(130)，其中
所述第一部分(110)包括所述电路(130)的下部(131)的至少一部分，
所述第二部分(120)包括所述电路(130)的上部(132)的至少一部分，并且
所述下部(131)和上部(132)在预定分断点(133)处彼此电气地连接，形成所述电路(130)，使得当所述指示器装置(100)在复合材料(200)中使用时，如果相应的复合材料(200)发生脱层，则所述下部(131)与所述上部(132)之间的电连接在所述预定分断点(133)处分断，从而切断所述电路(130)。
2. 如前述权利要求1所述的指示器装置(100)，其中，
所述电路(130)的下部(131)固定至所述第一部分(110)的底部(111)。
3. 如前述权利要求1或2中任一项所述的指示器装置(100)，其中，
所述电路(130)的上部(132)固定在所述第二部分(120)内。
4. 如前述权利要求1至3中任一项所述的指示器装置(100)，其中，
所述第二部分(120)包括所述电路(130)的电连接件(135)，其中所述电连接件(135)适于连接至外部监测系统。
5. 如前述权利要求中任一项所述的指示器装置(100)，其中，
所述电路(130)用作分流器。
6. 如前述权利要求中任一项所述的指示器装置(100)，其中，
当所述指示器装置(100)在复合材料(200)中使用时，如果相应的被监测复合材料(200)的两个层(210、220)相对于彼此发生移动，则所述下部(131)与所述上部(132)之间的电连接在所述预定分断点(133)处分断，从而切断所述电路(130)。
7. 如前述权利要求6所述的指示器装置(100)，其中，
由与相应复合材料(200)的相应的两个层(210、220)之间的分界平面(230)平行的平面中的剪切应力引起所述移动。
8. 如前述权利要求6所述的指示器装置(100)，其中，
由相应复合材料(200)的相应的两个层(210、220)的至少局部分离(240)引起所述移动。
9. 如前述权利要求6至8中任一项所述的指示器装置(100)，其中，
所述下部(131)与所述上部(132)之间的电连接在至少1mm的移动时，优选在至少0.1mm的移动时，在所述预定分断点(133)处分断。
10. 一种脱层检测系统，用于检测复合材料(200)的脱层，优选用于检测风力涡轮机的复合材料(200)的脱层，更优选用于检测风力涡轮机转子叶片的复合材料(200)的脱层，所述脱层检测系统包括：
复合材料(200)，和
根据权利要求1-9中任一项所述的至少一个指示器装置(100)，其中
所述复合材料(200)包括底层(210)和顶层(220)，
每个指示器装置(100)的下部(110)固定在所述底层(210)中，
每个指示器装置(100)的上部(120)固定在所述顶层(220)的表面(221)上，并且其中
所述顶层(220)的表面(221)背离所述底层(210)。
11. 如前述权利要求10所述的脱层检测系统，所述脱层检测系统包括：
根据权利要求1-9中任一项所述的多个指示器装置(100)，其中
所述多个指示器装置(100)在所述复合材料(200)中配置成使得所述复合材料(200)的脱层区域(250)能够得到定位。
12. 一种风力涡轮机转子叶片，包括如前述权利要求10或11中的任一项所述的脱层检测系统。
13. 一种风力涡轮机，包括如前述权利要求12所述的风力涡轮机转子叶片。
14. 一种用于制造脱层检测系统的方法，所述脱层检测系统优选为用于风力涡轮机的脱层检测系统，更优选为用于风力涡轮机转子叶片的脱层检测系统，所述方法包括：
- 将至少一个如前述权利要求1-9中任一项所述的指示器装置(100)插入复合材料(200)的相应孔中，
- 将每个指示器装置(100)的第一部分(110)的至少一部分固定地配置在所述复合材料(200)的底层(210)中，优选通过胶合，以及
- 将每个指示器装置(100)的第二部分(120)的至少一部分固定地配置在所述复合材料(200)的顶层(220)的表面(221)上，优选通过胶合，其中所述表面(221)背离所述复合材料(200)的底层(210)。
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