TW201604395A - 風力渦輪轉子葉片及用於風力渦輪轉子葉片之加熱單元 - Google Patents

風力渦輪轉子葉片及用於風力渦輪轉子葉片之加熱單元 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種風力渦輪轉子葉片，其具有用於加熱該轉子葉片之一加熱單元(300)。該加熱單元(300)具有至少一個光學波導(320、330)作為一加熱元件。該加熱單元(300)具有用於一能量源或一發射器之至少一個連接，該能量源或發射器可發射呈電磁波之形式之能量穿過該光學波導(320、330)。光藉由該光學波導(320、330)之衰減損耗而轉換為熱。

Description

風力渦輪轉子葉片及用於風力渦輪轉子葉片之加熱單元
本發明係關於一風力渦輪轉子葉片且係關於用於一風力渦輪轉子葉片之一加熱單元。
一風力渦輪之轉子葉片曝露至自然力而不受保護。轉子葉片及風力渦輪兩者作為一整體必須能夠在一寬廣溫度範圍中操作。然而，特別在大約或低於冰點之溫度下，可發生轉子葉片之結冰。存在用於加熱轉子葉片(舉例而言，藉由空氣加熱)且用於對轉子葉片進行除冰或用於預防性避免結冰之某些現有已知方法。
DE 10 2011 086 603 A1揭示一種風力渦輪轉子葉片及一種用於藉助於空氣加熱對一風力渦輪轉子葉片進行除冰之方法。
具有至少一個電線作為一加熱元件之電操作之加熱墊可用作此之一替代方案。然而，加熱墊(其將然後放置於轉子葉片中或整合於轉子葉片中)中之電線之使用關於一雷擊之風險係不利的。
因此，本發明之一目標係提供一風力渦輪轉子葉片及減小一雷擊之風險之用於一風力渦輪轉子葉片之一加熱元件。
此目標藉由根據技術方案1之一風力渦輪轉子葉片及根據技術方案7之用於一風力渦輪轉子葉片之一加熱單元而達成。
因此，提供一種風力渦輪轉子葉片，其具有用於加熱轉子葉片之一加熱單元。加熱單元具有至少一個光學波導作為一加熱元件。加 熱單元具有用於一能量源或光源或一發射器之至少一個連接，該能量源或光源或發射器可發射呈電磁波(舉例而言，光)之形式之能量穿過光學波導。電磁波藉由光學波導之衰減損耗而轉換為熱。
光學波導之衰減視情況經選擇使得以光源或能量源之方式耦入之電磁波(舉例而言，光)經由光學波導之長度而儘可能均勻地轉換為熱。
根據本發明之一項態樣，一加熱單元係整合於轉子葉片中或附接至轉子葉片。
加熱單元亦可經設計為具有複數個光學波導之一墊(舉例而言，一種聚矽氧墊)，該複數個光學波導基於其衰減而將傳導穿過其之電磁波(舉例而言，光)轉換為熱。此熱可然後用於加溫或加熱一轉子葉片。
因此，根據本發明使用之光學波導並不對應於經設計使得衰減最小化之通常用於光學資料通信之光學波導。儘管在光學資料通信之情形中衰減係不期望的，但根據本發明之光學波導之衰減係期望的，以便能夠加熱轉子葉片。
本發明同樣係關於一種用於一風力渦輪轉子葉片之加熱單元。 該加熱單元具有用於將電磁波(舉例而言，光)耦入之一輸入連接及作為一加熱元件之至少一個光學波導。加熱單元可視情況經設計為具有一輸入連接之一墊。此允許該墊整合至轉子葉片中或附接至轉子葉片之內側。該墊可整合至轉子葉片之材料中。
加熱單元可視情況經配置為儘可能接近於轉子葉片之外表面，以便能夠特定而言加熱外區域。
根據本發明之一項態樣，衰減經選擇使得可存在沿著至少一個光學波導之長度之一均勻熱耗散。
光學波導之一柵格可視情況提供於轉子葉片中或提供於加熱單 元中。
根據本發明之解決方案係有利的，此乃因藉助該解決方案，可避免或減少雷擊及靜電起電兩者。光學波導通常用於光之傳輸且由光纖(諸如，舉例而言，石英玻璃或塑膠(聚合光纖))組成。此允許光學波導極好地整合至葉片之習用結構(舉例而言，由GRP或CRP組成)中。此外，光學波導關於耐久性不加批判地表現。
本發明之進一步改進係附屬技術方案之標的。
圖1展示根據本發明之一風力渦輪之一示意性表示。風力渦輪100具有一塔架102及塔架102上之一機艙104。在機艙104上提供具有三個轉子葉片200及一旋轉體110之一空氣動力轉子106。在風力渦輪之操作期間，空氣動力轉子106藉由風而開始一旋轉運動，且藉此亦使直接或間接耦合至空氣動力轉子106之一發電機之一轉子轉動。發電機配置於機艙104中且產生電能。轉子葉片200之傾伏角可藉由各別轉子葉片200之轉子葉片根部處之傾伏馬達來調整。
圖2A展示來自圖1之風力渦輪之一轉子葉片30連同一加熱單元之一示意性表示。
圖2A及圖2B分別展示根據本發明之一第一例示性實施例之具有一加熱單元300之一風力渦輪轉子葉片之一示意圖。加熱單元300具有用於提供能量之一發射器或一耦入單元310及沿著轉子葉片200之長度 延伸之至少一個光學波導320。可由發射器或耦入單元310獲得之電磁波(舉例而言，光)耦合至光學波導320之一第一端中且傳導穿過光學波導320。電磁波(舉例而言，光)可藉由光學波導之衰減而轉換為熱。
在圖2B中，加熱單元300具有一發射器310以及由光學波導320(其實質上沿著轉子葉片之長度延伸)及光學波導330(其橫向於轉子葉片之縱向方向而延伸)組成之一光學波導柵格結構。光學波導320、330連接至一能量源或一發射器或一耦入單元310。光學波導之衰減經設計使得耦入之光之至少部分轉換為熱且可用於加熱轉子葉片。
根據本發明，可提供一個耦入單元或多個耦入單元以用於光之耦入。耦入單元較佳地提供於轉子葉片根部之區域中或轉子葉片輪轂之區域中。光學波導可視情況經配置為儘可能接近於轉子葉片之外表面，以便特定而言加溫此區域。
本發明係基於使用光學波導作為用於一轉子葉片之一加熱單元之加熱元件的理念。此最初似乎係產生相反效果的，此乃因光學波導通常經設計使得衰減最小化。然而，本發明關於設計光學波導之衰減使得耦入之光之量之部分轉換為熱且可藉此加溫轉子葉片之理念。
圖3展示根據一第二例示性實施例之一轉子葉片之一示意性剖面。轉子葉片200具有在其內側上之一加熱單元300。加熱單元300可經設計為可(舉例而言)附接或緊固至轉子葉片200之內表面之一加熱墊350。作為一替代方案或另外，加熱墊可在轉子葉片之生產期間整合至轉子葉片之材料中。加熱墊350可具有複數個光學波導320。每一加熱墊350可視情況具有用於將光耦合至光學波導中之其自身之耦合單元或發射器310。加熱墊可經設計為一種聚矽氧墊。
本發明同樣係關於具有光學波導作為一加熱元件之一加熱單元(如上文所闡述)，該加熱單元(舉例而言)在對一汽車中之座椅或諸如 此類進行加熱時使用。
100‧‧‧風力渦輪
102‧‧‧塔架
104‧‧‧機艙
106‧‧‧空氣動力轉子
110‧‧‧旋轉體
200‧‧‧轉子葉片/風力渦輪轉子葉片
300‧‧‧加熱單元
310‧‧‧發射器/耦入單元/耦合單元
320‧‧‧光學波導
330‧‧‧光學波導
350‧‧‧加熱墊
下文參考圖式更詳細闡釋本發明之優點及例示性實施例。
圖1 展示根據本發明之一風力渦輪之一示意性表示，圖2A至圖2B分別展示根據本發明之一第一例示性實施例之一轉子葉片之一示意圖，且圖3 展示根據一第二例示性實施例之一轉子葉片之一示意性剖面。
200‧‧‧轉子葉片/風力渦輪轉子葉片
310‧‧‧發射器/耦入單元/耦合單元
320‧‧‧光學波導

Claims (8)

  1. 一種風力渦輪轉子葉片(200)，其具有至少一個加熱單元(300)，其用於加熱該轉子葉片(200)之至少一部分，該加熱單元(300)具有至少一個光學波導(320、330)，該至少一個光學波導(320、330)在呈電磁波之形式之能量耦合至該等光學波導(320、330)中且基於該等光學波導(320、330)之一衰減而轉換為熱時用作一加熱元件。
  2. 如請求項1之風力渦輪轉子葉片(200)，該加熱單元(300)具有用於針對該等光學波導(320、330)提供及/或耦入電磁波、特定而言係光之至少一個發射器或一耦入單元(310)。
  3. 如請求項1或2之風力渦輪轉子葉片，該等光學波導(320、330)之一衰減經設定使得該等電磁波、特定而言係光之該經耦入能量之至少部分被轉換為熱，以便加熱該轉子葉片(200)。
  4. 如請求項1或2之風力渦輪轉子葉片，該至少一個加熱單元(300)係整合於該轉子葉片(200)中或附接至該轉子葉片(200)。
  5. 如請求項1或2之風力渦輪轉子葉片，該加熱單元(350)具有其中提供至少一個光學波導(320、330)之至少一個加熱墊(350)。
  6. 一種風力渦輪，其具有如請求項1至5中任一項之至少一個風力渦輪轉子葉片。
  7. 一種用於一風力渦輪轉子葉片以加熱該轉子葉片之至少一部分 之加熱單元，其具有至少一個光學波導(320、330)，該至少一個光學波導(320、330)在呈電磁波之形式之能量耦合至該至少一個光學波導(320、330)中且基於該等光學波導(320、330)之一衰減而轉換為熱時用作一加熱元件。
  8. 一種光學波導作為用於加熱一風力渦輪轉子葉片之一加熱單元中之一加熱元件的用途。
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