CN117529610A - 具有除冰系统的风力涡轮机叶片 - Google Patents

Abstract

风力涡轮机叶片，包括：空气动力学壳主体，其具有在根部与尖部之间沿纵向方向并在前缘与后缘之间沿横向方向延伸的吸力侧壳部分和压力侧壳部分，及除冰系统，包括：包括第一加热层的数个加热层，数个加热层各自包括导电纤维，导电纤维配置和布置成基本上在风力涡轮机叶片的纵向方向上沿空气动力学壳主体的纵向区段延伸以向空气动力学壳主体的纵向区段提供电阻加热；包括第一金属补片的数个金属补片，数个金属补片布置成接触至少数个加热层；及电连接到数个金属补片并进一步配置成电连接到功率源的导体线缆；其中数个加热层的导电纤维配置成在经由数个金属补片从导体线缆接收电功率时向风力涡轮机叶片的外侧供应电阻加热以便为风力涡轮机叶片除冰。

Description

具有除冰系统的风力涡轮机叶片

技术领域

本发明涉及一种具有除冰系统的风力涡轮机叶片。

背景技术

当风力涡轮机在天气寒冷的气候条件下操作时，风力涡轮机叶片上潜在的冰的积聚对涡轮机性能提出了挑战。在第一方面，叶片表面上的任何冰的形成将破坏叶片的空气动力学性能，这可能导致涡轮机效率的降低和/或操作噪音水平的增加。在另一方面，从叶片表面脱落的冰可能产生坠落的危险。在这点上，在这种位置的风力涡轮机叶片通常设置有实现冰预防和/或冰移除的系统。

已知提供热空气除冰系统，该系统根据向风力涡轮机叶片内部供应加热的空气以将叶片的表面温度升高到结冰以上的原理操作。这种热空气除冰系统的示例可见于美国专利申请公开号US2013/0106108中。

还已知利用嵌入叶片中的电加热系统和机械除冰系统。对于电加热系统或电阻加热系统，存在对于从功率源到诸如加热垫的加热材料的两个电连接的需要，典型地是根部连接和尖部连接，例如一个接地连接和一个功率连接。连接可以由与加热垫直接电连接的金属元件提供。然而，金属元件可能是加热垫中的疲劳的源，特别是在加热垫包括传导性纤维以用于由于各向异性而提供加热的情况下。由于在风力涡轮机叶片的操作期间所经受的大的力，该问题在尖部连接处可能特别明显。因此，存在对于新的解决方案的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有除冰系统的风力涡轮机叶片，该除冰系统克服或改善现有技术的缺点中的至少一个缺点，或者提供有用的备选方案。

本公开的第一方面涉及一种风力涡轮机叶片，包括：

空气动力学壳主体，其具有吸力侧壳部分和压力侧壳部分，吸力侧壳部分和压力侧壳部分在根部与尖部之间在纵向方向上延伸，并且在前缘与后缘之间在横向方向上延伸，以及

除冰系统，包括：

数个加热层，其包括第一加热层，数个加热层各自包括导电纤维，导电纤维被配置和布置成基本上在风力涡轮机叶片的纵向方向上沿着空气动力学壳主体的纵向区段延伸，以向空气动力学壳主体的纵向区段提供电阻加热；

数个金属补片，其包括第一金属补片，数个金属补片被布置成接触至少数个加热层；以及

导体线缆，其电连接到数个金属补片，并且进一步被配置成用于电连接到功率源；

其中，数个加热层的导电纤维被配置成用于在经由数个金属补片从导体线缆接收电功率时，向风力涡轮机叶片的外侧供应电阻加热，以便为风力涡轮机叶片除冰。

导电纤维通过电阻加热器起作用以为除冰提供热量，并且因此在这点上是相对较差的电导体。因此，需要从导体线缆到每个纤维的好的电接触(即具有低电阻)。本公开使用数个金属补片来提供从导体线缆到数个加热层的电连接。由于数个金属补片由金属制成，它们具有相对良的导电性。此外，与导体线缆相比，数个金属补片具有增加的接触面积。因此，数个金属补片因此可以在导体线缆与数个加热层的每个导电纤维之间提供好的电接触和好的电功率传输。

除冰系统可以附加地或备选地被称为防冰系统。实际上，这两种系统都能够通过供应热量从风力涡轮机叶片移除已经存在的冰，而且还能够通过抢先地供应热量来防止冰在风力涡轮机叶片上积聚。

附加地或备选地，至少数个加热层和数个金属补片可以形成为附接到空气动力学壳主体的内侧的层压结构。因此，除冰系统可以改装在现有的风力涡轮机叶片中。

备选地，至少数个加热层和数个金属补片可以集成到空气动力学壳主体中。

附加地或备选地，数个加热层与数个金属补片之间的电接触可以通过在灌注过程期间经受的压力而形成，例如当将数个加热层和数个金属补片集成在空气动力学壳主体中时，或者当形成用于附接到空气动力学壳主体的内侧的层压结构时。

附加地或备选地，导体线缆可以经由数个电连接接口连接到数个金属补片。

附加地或备选地，数个加热层可以包括导电碳纤维，优选双轴碳纤维层。

附加地或备选地，数个加热层可以包括单向碳纤维层。

附加地或备选地，数个金属补片可以是金属网，优选地是铜网，例如膨胀铜网或穿孔铜网。

附加地或备选地，数个金属补片可以具有0.30至2.0m，优选地0.50至1.5m的纵向范围。

附加地或备选地，数个金属补片可以包括多个金属补片，这些金属补片沿着数个加热层以相互纵向间距分布。通过具有多个金属补片，金属补片能够做得更小，同时保持好的电接触。这可以有利地减少由金属补片经受的应力集中，并且除冰系统可以因此变得更具鲁棒性。

附加地或备选地，多个金属补片可以以至少2.0米的相互间距布置。

附加地或备选地，数个金属补片可以包括一组或多组两个到六个补片，优选地三个补片，其可以具有100mm到200mm的纵向范围，并且可以具有20mm到50mm的宽度。该组补片中的每个补片可以相互间隔15mm到50mm，优选地20mm到30mm。

附加地或备选地，数个加热层可以包括第二加热层，其中数个金属补片夹在第一加热层与第二加热层之间。

附加地或备选地，数个加热层可沿着风力涡轮机叶片的前缘区段布置。附加地，数个第一加热层可各自具有沿着吸力侧壳部分的部分延伸的第一侧部分和沿着压力侧壳部分延伸的第二侧部分。

附加地，风力涡轮机叶片可以包括内部梁结构，该内部梁结构至少布置在至少第一加热层的第一侧部分的部分与第二侧部分之间。

附加地或备选地，导体线缆可以包括多个导电线股，多个导电线股具有间隔开并分布在数个金属补片上的第一端，以在导体线缆与数个金属补片之间形成电连接。电连接可以通过焊接和/或传导性粘合剂形成。通过将导体线缆的线股直接连接到金属补片，能够省略任何连接元件，诸如盘或螺栓连接，从而潜在地减少或甚至消除失效和故障的一些原因。有利的是，线股的第一端可以嵌入空气动力学壳主体的层压结构中。这可以为电连接提供电绝缘和机械稳定性。

附加地，多个导电线股可以以扇形布置结构散布。

附加地或备选地，导体线缆可以经由数个电连接接口连接到数个金属补片，并且数个电连接接口通过将导体线缆的多个导电线股电附接到数个金属补片上而形成。此外，形成数个电连接接口中的每个的多个导电线股以扇形布置结构散布。

附加地或备选地，至少第一金属补片，或优选地数个金属补片中的每个，可以具有嵌入部分和暴露部分。嵌入部分可完全嵌入在空气动力学壳主体内，并且暴露部分可从空气动力学壳主体延伸。暴露部分可以包括金属补片的自由端，金属补片的自由端被配置成用于连接到导体线缆。金属补片的暴露部分可以具有不承受与空气动力学壳主体相同的应变的优点，并且因此更具鲁棒性。另一个优点可以是，导体线缆能够直接连接到数个金属补片，减少了连接接口的数量。

附加地，至少第一金属补片，或优选地数个金属补片中的每个，可包括嵌入部分与暴露部分之间的边界线，边界线定向成基本上平行于空气动力学壳主体和风力涡轮机叶片的纵向方向。通过将(一个或多个)边界线定向为平行于纵向轴线(该纵向轴线典型地也是主应变方向)，风力涡轮机叶片的结构性质可较少受到影响，并且可减少应力集中。

包括具有暴露部分的金属补片的这种布置结构可以通过一种方法制造，该方法包括：

在模具中铺设包括数个主体层、数个加热层和数个金属层的堆叠，

将数个金属补片的部分布置成延伸穿过加热层中的至少一个并远离堆叠的内侧，使得数个金属补片的该部分是暴露部分，

将所述暴露部分布置到堆叠的内侧上，并将铺设的堆叠装袋在真空袋中，

抽空真空袋，

灌注和固化该堆叠，以及

从固化的堆叠移除真空袋。

附加地或备选地，数个金属补片可以延伸穿过数个加热层的缝隙，例如第一加热层的缝隙。

备选地，数个金属补片的端部可以包绕数个加热层的端部。

附加地或备选地，导体线缆可以包括连接元件，连接元件延伸穿过空气动力学壳主体的部分，以形成到数个金属补片的电连接接口。

附加地或备选地，除冰系统可以包括在数个金属补片的暴露部分与空气动力学壳主体的内侧之间的数个支持物(buttress)。数个支持物可以由树脂，诸如与灌注空气动力学壳主体相同的树脂制成。这种支持物可以为数个金属补片提供增加的机械鲁棒性以及电绝缘。

附加地或备选地，导体线缆可以经由平坦电导体(诸如编织导体或线缆区段，例如铜编织导体)连接到数个金属补片。通过将平坦导体连接到数个金属补片，可以确保好的电接触，因为与传统的圆形导体相比，电连接可以覆盖更大的面积。

附加地，导体线缆本身可以是平坦导体线缆，诸如编织导体或线缆区段，例如铜编织导体。平坦电导体可以经由锡点焊接、点焊或轧焊来连接。平坦电导体可以沿着空气动力学壳主体的纵向方向或者沿着空气动力学壳主体的弦向方向布置。这种电连接可以允许用树脂注射，同时保持好的电接触。这种电连接的另外的优点可以包括增加的柔性和减少的重量，并因此更具抵抗机械疲劳的鲁棒性。该解决方案也相对便宜且易于制造。

平坦导体线缆可以理解为具有第一和第二垂直横截面尺寸(其中第一横截面尺寸是第二横截面尺寸的至少两倍大)的导体线缆。

附加地或备选地，导体线缆与数个金属补片之间的电连接可以是布置在除冰系统的尖部端处的尖部连接。

附加地或备选地，风力涡轮机叶片可包括第一金属连接元件，诸如金属盘，其嵌入在数个加热层与数个金属补片之间，并布置成与数个金属补片电接触，其中导体线缆附接到第一金属连接元件并与第一金属连接元件电连接，以便在导体线缆与数个金属补片之间形成电连接，优选地为尖部连接。第一金属连接元件可以由青铜制成。第一金属连接元件可以是平坦元件。平坦元件可以理解为具有厚度，该厚度是该元件长度的至少一半和宽度的至少一半。第一金属连接元件可以布置成使得该元件的厚度沿着壳主体的厚度方向延伸。

附加地，第一金属连接元件可以完全嵌入在数个加热层与数个金属补片之间。风力涡轮机叶片可包括第二金属连接元件，诸如杆或螺栓，该第二金属连接元件延伸穿过第一金属连接元件并延伸到导体线缆，优选地延伸到导体线缆的终端区块，以便形成导体线缆与第一金属连接元件之间的电连接。

附加地，第二金属连接元件可以布置在例如通过钻穿壳体形成的孔中。该孔可以延伸穿过第一金属连接元件，并且优选地穿过夹着第一金属连接元件的加热层和金属补片。该孔可以是从壳主体的外部穿过壳主体延伸到导体线缆(优选地延伸到导体线缆的终端区块)的通孔。

附加地或备选地，平坦电导体可以布置在数个金属补片上并与数个金属补片电接触。第一金属连接元件可以布置在平坦电导体上并与平坦电导体电接触。

本公开的第二方面涉及一种在根据本公开的第一方面的风力涡轮机叶片的除冰系统中形成电连接的方法，包括以下步骤：从壳主体的外部穿过至少第一金属连接元件在壳主体中钻出第一孔，将第二金属连接元件穿过第一孔插入到导体线缆，优选地插入到导体线缆的终端区块，以便经由第一金属连接元件在导体线缆与数个金属补片之间形成电连接。

附加地或备选地，除冰系统还可包括功率供应，其中导体线缆电连接到功率源。

本公开的第三方面涉及一种用于风力涡轮机叶片的除冰系统，该风力涡轮机叶片包括空气动力学壳主体，空气动力学壳主体具有吸力侧壳部分和压力侧壳部分，吸力侧壳部分和压力侧壳部分在根部与尖部之间在纵向方向上延伸，并且在前缘与后缘之间在横向方向上延伸，该除冰系统包括：

数个加热层，其包括第一加热层，数个加热层包括导电纤维，导电纤维被配置成基本上在风力涡轮机叶片的纵向方向上沿着空气动力学壳主体的纵向区段延伸，以向空气动力学壳主体的纵向区段提供电阻加热；

数个金属补片，其包括第一金属补片，数个金属补片被布置成接触至少第一加热层；以及

导体线缆，其电连接到数个金属补片，并且进一步被配置成用于电连接到功率源；

其中，数个加热层的导电纤维被配置成用于在经由数个金属补片从导体线缆接收电功率时，向风力涡轮机叶片的外侧供应热量，以便为风力涡轮机叶片除冰。

附加地或备选地，数个金属补片和数个加热层可以通过包括诸如银颗粒或灰尘的传导性颗粒的树脂连结。这种除冰系统可能是有利的，因为电连接能够在被包括在空气动力学壳主体上或空气动力学壳主体中之前被测试和验证，使得任何缺陷能够在被包括到叶片中之前被检测到并且可能被纠正。

本公开的第三方面涉及一种风力涡轮机，其包括数个、优选两个或三个根据本公开的第一方面的风力涡轮机叶片。

附加地，风力涡轮机可以包括功率供应(例如布置在风力涡轮机的毂或机器外壳中)，其中导体线缆电连接到功率源。

本领域技术人员将领会，本公开及其实施例的上述方面中的任何一个或多个可以与本公开及其实施例的其他方面中的任何一个或多个组合。

附图说明

下面参考附图中所示的实施例详细解释本发明，其中

图1示出了风力涡轮机，

图2示出了风力涡轮机叶片的示意图，

图3示出了除冰系统中导体线缆与金属补片之间的第一连接的示意性透视图，

图4示出了除冰系统中导体线缆与金属补片之间的第二连接的示意性透视图，

图5A示出了除冰系统的第一层布置结构的示意性截面图，

图5B示出了除冰系统的第二层布置结构的示意性截面图，

图5C示出了除冰系统的第一层布置结构的制造铺设件的示意性截面图，

图5D示出了除冰系统的示意性透视图，

图6A示出了除冰系统的第三层布置结构的示意性截面图，

图6B示出了第三层布置结构的示意性透视图，

图7示出了除冰系统中导体线缆与金属补片之间的第三连接的示意性截面图。

具体实施方式

在下文中，为了理解本发明，描述了数个示例性实施例。

图1图示了根据所谓的“丹麦概念”的常规现代逆风风力涡轮机2，其具有塔架4、机舱6和转子，该转子具有基本上水平的转子轴，转子轴可以包括几度的倾斜角。转子包括毂8和从毂8径向地延伸的三个叶片10，每个叶片具有最靠近毂的叶片根部16和最远离毂8的叶片尖部14。

图2示出了示例性风力涡轮机叶片10的示意图。风力涡轮机叶片10具有常规风力涡轮机叶片10的形状，其沿着纵向轴线L在根部端17与尖部端15之间延伸，并且包括空气动力学外部叶片表面，该空气动力学外部叶片表面包括最靠近毂的根部区域30、最远离毂的成轮廓区域或翼型区域34以及根部区域30与翼型区域34之间的过渡区域32。翼型区域34包括具有尖部端15的尖部区域36。叶片10包括前缘18和后缘20，当叶片安装在毂8上时，前缘18面向叶片10的旋转方向，后缘20面向前缘18的相反方向。

就产生升力而言，翼型区域34(也称为成轮廓区域)具有理想或几乎理想的叶片形状，而根部区域30由于结构考虑而具有基本圆形或椭圆形的横截面，这例如使得将叶片10安装到毂更容易和更安全。根部区域30的直径(或弦)沿着整个根部区域30可以是恒定的。过渡区域32具有从根部区域30的圆形或椭圆形形状逐渐变化到翼型区域34的翼型轮廓的过渡轮廓。过渡区域32的弦长典型地随着距毂的径向距离的增加而增加。翼型区域34具有翼型轮廓，该翼型轮廓具有在叶片10的前缘18与后缘20之间延伸的弦。弦的宽度随着距毂的径向距离的增加而减小。

叶片10的肩部38被定义为叶片10具有其最大弦长的位置。肩部38典型地设置在过渡区域32与翼型区域34之间的边界处。

应该注意的是，叶片不同区段的弦通常不位于共同平面中，因为叶片可能扭曲和/或弯曲(即预弯曲)，从而为弦平面提供对应的扭曲和/或弯曲路线，这是最常见的情况，以便补偿取决于距毂的半径的叶片局部速度。

叶片典型地由压力侧壳部分24和吸力侧壳部分26制成，压力侧壳部分24和吸力侧壳部分26沿着叶片的前缘18和后缘20处的结合线胶合到彼此，以形成风力涡轮机叶片10的空气动力学壳主体21。

转到图3，图示了并入在叶片10的这种空气动力学壳主体21中的除冰系统40的部分。除冰系统40包括数个加热层(未示出)，数个加热层包括第一加热层。数个加热层各自包括导电纤维，导电纤维被配置和布置成基本上在风力涡轮机叶片10的纵向方向L上沿着空气动力学壳主体21的纵向区段延伸，以向空气动力学壳主体21的纵向区段提供电阻加热。除冰系统40还包括数个金属补片，数个金属补片包括第一金属补片60a，第一金属补片60a被布置成接触数个加热层并由铜网制成。附加地，除冰系统40包括导体线缆70，导体线缆70电连接到包括第一金属补片60a的数个金属补片，并进一步电连接到功率源。功率源可作为除冰系统40的部分被包括，并且可被布置在叶片10中或风力涡轮机2中，例如机舱6中。数个加热层的导电纤维被配置成用于在经由数个金属补片60从导体线缆70接收电功率时，向风力涡轮机叶片10的外侧供应电阻加热，以便为风力涡轮机叶片除冰。在所示实施例中，数个金属补片和数个加热层形成空气动力学叶片主体21的层压结构的部分。第一金属补片60a的部分被空气动力学叶片主体21的内部主体层22(例如玻璃纤维增强覆盖层)中的开口22a暴露。如图3中所示，导体线缆70包括多个传导性线股71，多个传导性线股71各自具有第一端72。传导性线股71的第一端72间隔开并以扇形布置结构分布在第一金属补片60a上，以在开口22a内在导体线缆70与第一金属补片60a之间形成数个电连接接口，例如其被焊接或用传导性粘合剂粘附。备选地，传导性线股71的第一端72与第一金属补片60a之间的数个电连接接口嵌入在空气动力学壳主体21的层压结构内，以便为电连接接口提供电绝缘和机械稳定性。

图4图示了与图3类似的在导体线缆70与第一金属补片60a之间的连接。然而，在图4中，导体线缆70是包括编织铜线股的相对宽且薄的导体线缆(图4中导体线缆的阴影线表示编织线股)。导体线缆70的编织铜线股的暴露端区段例如经由焊接或传导性粘合剂电连接到第一金属补片60a。

转到图5A，示出了除冰系统40的另一个实施例。在此实施例中，第一金属补片60a的嵌入部分64夹在第一加热层50a与第二加热层50b之间。第一金属补片60a延伸穿过第二加热层50b的缝隙55b和内部主体层22的缝隙，并且第一金属补片60a的暴露部分65从内部主体层22延伸。然后，导体线缆70电连接到第一金属补片60a的此暴露部分65。

图5B图示了与图5A的变型类似的变型，其中第二加热层50b终止于端部56b处，并且第一金属补片60a延伸并包绕第二加热层50b的端部56b，并穿过主体层21的缝隙。因此，在这种情况下，暴露部分65也从主体层21的缝隙延伸，但是在这种情况下，加热层的缝隙不是必需的。如所示，第一加热层50a可以终止于与第二加热层50b的端部56b相邻的端部56a处。

图5C图示了在灌注和固化以用于获得图5A和5B中所示的布置结构之前制造铺设件。因此，图5A的布置结构通过铺设这些层使得金属补片60延伸穿过第二加热层50b的缝隙55b和主体层22的缝隙而获得。通过省略第二加热层50b的部分来替代地获得图5B的布置结构，使得金属补片替代地延伸并包绕第二加热层50b的端部56b，而不是金属补片60延伸穿过第二加热层50b的缝隙。在这两种情况下，金属补片60的暴露部分65从主体层22的缝隙延伸，并铺设于铺设件的内侧上。然后将该铺设件装袋在真空袋80中，真空袋80然后被抽空，并且该铺设件被灌注和固化以获得空气动力学壳主体21。

图5D图示了四个金属补片60a、60b、60c、60d与导体线缆70之间的电连接。金属补片60a、60b、60c、60d可以各自如关于图5A或图5B所描述的那样布置。每个金属补片60的在其嵌入部分64与暴露部分65之间的边界线66定向成基本上平行于空气动力学壳主体21和风力涡轮机叶片10的纵向方向L。导体线缆70包括连接到风力涡轮机2或风力涡轮机叶片10的功率源(未示出)的线缆区段75。线缆区段75终端连接于导体线缆70的分布器73中，四个单独的导体线74a、74b、74c、74d分布到该分布器73，一个导体线分布到金属补片60a、60b、60c、60d中每个，以便在功率源与金属补片60a、60b、60c、60d之间建立电连接，并且进一步分布到数个加热层50。除冰系统40优选地包括数个树脂支持物，其在数个金属补片60a、60b、60c、60d的暴露部分65与空气动力学壳主体21的内侧之间提供支撑。

图6A至图6B图示了与图5A的变型类似的变型，其中金属补片60延伸穿过第二加热层50b的缝隙。在图6中，空气动力学叶片主体21包括典型地为轻木的芯材料23，其邻近第二加热层的缝隙55渐缩，以允许金属补片60的暴露部分65经过芯材料到空气动力学叶片主体21的内侧。如图6B中所图示，数个金属补片包括如图6A中所布置的一组三个金属补片60a、60b、60c，并且远离第二加热层50b和空气动力学叶片主体21的内侧延伸。然后，金属补片60a、60b、60c的自由端可以以与图5D中所描述类似的方式连接到功率源。

图7图示了与图3至图4类似的导体线缆70与金属补片60之间的连接。该连接有利地位于除冰系统的根部端处。然而，在图7中，第一金属连接元件68已经嵌入在金属补片60与第二加热层50b之间，但是也可以已经嵌入在金属补片60与第一加热层50a之间。第一金属连接元件68呈盘的形式，其可由青铜、例如实体青铜制成。导体线缆70的终端区块76邻近第一金属连接元件68例如粘合地附接到内部主体层22。导体线缆70的线缆区段75从终端区块76朝向风力涡轮机叶片的根部延伸。在壳主体21已经被制造和固化之后，终端区块76与金属补片60之间的电连接能够通过从壳主体21的外部钻出孔27而在外部形成，该孔27延伸穿过主体层22、第一加热层50a、金属补片60、第一金属连接元件68、第二加热层50b，并进入终端区块76中。然后通过将第二金属连接元件69从外部插入到孔27中来形成电连接。第二金属连接元件69包括传导性糊剂，以确保与第一金属连接元件68和终端区块76的好的电连接。第二金属连接元件69的头部可以被绝缘材料(未示出)覆盖，以避免吸引闪电。

参考符号列表

2 风力涡轮机

4 塔架

6 机舱

8 毂

10 叶片

13 壳

14 叶片尖部

15 尖部端

16 叶片根部

17 根部端

18 前缘

20 后缘

21 空气动力学壳主体

22 主体层

22a 开口

23 芯材料

24 压力侧壳部分

26 吸力侧壳部分

27 孔

30 根部区域

32 过渡区域

34 翼型区域

36 尖部区域

38 肩部

40 除冰系统

41 根部连接

42 尖部连接

50 加热层

50 第一加热层

50 第二加热层

55 缝隙

56 端部

60 金属补片

60 第一金属补片

60 第二金属补片

60c 第三金属补片

64 嵌入部分

65 暴露部分

66 边界线

67 自由端

68 第一金属连接元件

69 第二金属连接元件

70 导体线缆

71 传导性线股

72 第一端

73 分布器

74 导体线

75 线缆区段

76 线缆终端区块

80 真空袋

Claims (21)

1.一种风力涡轮机叶片，包括：

空气动力学壳主体，所述空气动力学壳主体具有吸力侧壳部分和压力侧壳部分，所述吸力侧壳部分和压力侧壳部分在根部与尖部之间在纵向方向上延伸，并且在前缘与后缘之间在横向方向上延伸，以及

除冰系统，包括：

数个加热层，所述数个加热层包括第一加热层，所述数个加热层各自包括导电纤维，所述导电纤维被配置和布置成基本上在所述风力涡轮机叶片的所述纵向方向上沿着所述空气动力学壳主体的纵向区段延伸，以向所述空气动力学壳主体的所述纵向区段提供电阻加热；

数个金属补片，所述数个金属补片包括第一金属补片，所述数个金属补片被布置成接触至少所述数个加热层；以及

导体线缆，所述导体线缆电连接到所述数个金属补片，并且进一步被配置成用于电连接到功率源；

其中，所述数个加热层的所述导电纤维被配置成用于在经由所述数个金属补片从所述导体线缆接收电功率时，向所述风力涡轮机叶片的外侧供应电阻加热，以便为所述风力涡轮机叶片除冰。

2.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中，所述数个加热层包括导电碳纤维，优选地双轴碳纤维层。

3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机叶片，其中，所述数个金属补片为金属网，优选地为铜网，例如膨胀铜网或穿孔铜网。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述数个金属补片具有100mm至2.0m，优选地0.50m至1.5m的纵向范围。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述数个金属补片包括多个金属补片，所述多个金属补片沿着所述数个加热层以相互纵向间距分布。

6.根据权利要求5所述的风力涡轮机叶片，其中所述多个金属补片以25mm至2.0m或至少2.0m的相互间距布置。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述数个加热层包括第二加热层，其中所述数个金属补片夹在所述第一加热层与第二加热层之间。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述数个加热层沿着所述风力涡轮机叶片的前缘区段布置。

9.根据权利要求8所述的风力涡轮机叶片，其中，所述数个第一加热层各自具有沿着所述吸力侧壳部分的部分延伸的第一侧部分和沿着所述压力侧壳部分延伸的第二侧部分。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述导体线缆包括多个导电线股，所述多个导电线股具有间隔开并分布在所述数个金属补片上的第一端，以形成所述导体线缆与所述数个金属补片之间的所述电连接。

11.根据权利要求10所述的风力涡轮机叶片，其中，所述多个导电线股以扇形布置结构散布。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述数个金属补片中的至少所述第一金属补片具有嵌入部分和暴露部分，所述嵌入部分完全嵌入所述空气动力学壳主体内，并且所述暴露部分从所述空气动力学壳主体延伸，其中所述导体线缆附接到所述暴露部分并与所述暴露部分电连通。

13.根据权利要求12所述的风力涡轮机叶片，其中，所述数个金属补片各自包括在所述嵌入部分与所述暴露部分之间的边界线，所述边界线定向成基本上平行于所述空气动力学壳主体和所述风力涡轮机叶片的所述纵向方向。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述导体线缆经由平坦电导体，诸如编织导体或线缆区段，例如铜编织导体连接至所述数个金属补片。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述导体线缆与所述数个金属补片之间的所述电连接是布置在所述除冰系统的尖部端处的尖部连接。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述风力涡轮机叶片包括第一金属连接元件，诸如金属盘，所述第一金属连接元件嵌入在所述数个加热层与所述数个金属补片之间，并布置成与所述数个金属补片电接触，其中所述导体线缆附接到所述第一金属连接元件并与所述第一金属连接元件电连接，以便在所述导体线缆与所述数个金属补片之间形成电连接，优选地为所述尖部连接。

17.根据权利要求16所述的风力涡轮机叶片，其中，所述第一金属连接元件完全嵌入在所述数个加热层与所述数个金属补片之间，并且其中所述风力涡轮机叶片包括第二金属连接元件，诸如杆或螺栓，所述第二金属连接元件延伸穿过所述第一金属连接元件并延伸至所述导体线缆，优选地延伸至所述导体线缆的终端区块，以便形成所述导体线缆与所述第一金属连接元件之间的所述电连接。

18.根据权利要求17所述的风力涡轮机叶片，其中，所述第二金属连接元件布置在例如通过钻孔而延伸穿过所述第一金属连接元件并且优选地穿过夹着所述第一金属连接元件的所述加热层和金属补片的孔中，更优选地，所述孔能够是从所述壳主体的外部穿过所述壳主体延伸到所述导体线缆，优选地延伸到所述导体线缆的终端区块的通孔。

19.根据从属于至少权利要求14的权利要求16至18中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中所述平坦电导体布置在所述数个金属补片上并与所述数个金属补片电接触，并且其中所述第一金属连接元件布置在所述平坦电导体上并与所述平坦电导体电接触。

20.一种在根据权利要求16至19中任一项所述的风力涡轮机叶片的除冰系统中形成电连接的方法，包括以下步骤：从所述壳主体的外部穿过至少所述第一金属连接元件在所述壳主体中钻出第一孔，将所述第二金属连接元件穿过所述第一孔插入到所述导体线缆，优选地插入到所述导体线缆的终端区块，以便经由所述第一金属连接元件在所述导体线缆与所述数个金属补片之间形成所述电连接。

21.一种用于风力涡轮机叶片的除冰系统，所述风力涡轮机叶片包括空气动力学壳主体，所述空气动力学壳主体具有吸力侧壳部分和压力侧壳部分，所述吸力侧壳部分和压力侧壳部分在根部与尖部之间在纵向方向上延伸，并且在前缘与后缘之间在横向方向上延伸，所述除冰系统包括：

数个加热层，所述数个加热层包括第一加热层，所述数个加热层包括导电纤维，所述导电纤维被配置成基本上在所述风力涡轮机叶片的所述纵向方向上沿着所述空气动力学壳主体的纵向区段延伸，以向所述空气动力学壳主体的所述纵向区段提供电阻加热；

数个金属补片，所述数个金属补片包括第一金属补片，所述数个金属补片被布置成接触至少所述第一加热层；以及

导体线缆，所述导体线缆电连接到所述数个金属补片，并且进一步被配置成用于电连接到功率源；

其中所述数个加热层的所述导电纤维被配置成用于在经由所述数个金属补片从所述导体线缆接收电功率时，向所述风力涡轮机叶片的外侧供应热量，以便为所述风力涡轮机叶片除冰。