[發(fā)明專(zhuān)利]風(fēng)輪機(jī)的多功能除冰/防結(jié)冰系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080061491.0
• 申請(qǐng)日: 2010-01-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102811906A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蓬圖斯·努丁;約特·斯特林德貝里
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 薩博公司
• 主分類(lèi)號(hào): B64D15/12
• 分類(lèi)號(hào): B64D15/12;F03D1/06;F03D11/00;F03D3/06;H05B3/14
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 田軍鋒;王雪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的多功能除冰/防結(jié)冰系統(tǒng)以及一種物體，該物體包括當(dāng)該物體相對(duì)于空氣移動(dòng)時(shí)用作空氣動(dòng)力表面的外表面。

背景技術(shù)

在出現(xiàn)特定的天氣條件的情況下，穿過(guò)空氣運(yùn)動(dòng)的物體（例如風(fēng)輪機(jī)葉片）可能結(jié)冰。現(xiàn)今的風(fēng)輪機(jī)葉片空氣動(dòng)力表面通過(guò)設(shè)置在空氣動(dòng)力表面處或空氣動(dòng)力表面下方的防結(jié)冰及除冰裝置而得以保護(hù)不致結(jié)冰。結(jié)冰已知為不期望的現(xiàn)象，其中，冰的逐步形成發(fā)生在空氣動(dòng)力表面上。

因此，包括空氣動(dòng)力表面的物體的復(fù)合結(jié)構(gòu)或金屬結(jié)構(gòu)形成為具有空氣動(dòng)力功能并且在特定的操作條件下在它們的外表面上遭受冰形成。冰形成對(duì)受到影響的物體的空氣動(dòng)力效率具有強(qiáng)烈的負(fù)面作用。為了補(bǔ)償由于最后結(jié)冰所造成的空氣動(dòng)力功能的損失（例如低效率等），該物體（風(fēng)輪機(jī)葉片）經(jīng)常被設(shè)計(jì)為過(guò)大尺寸。然而，這意味著物體自身的較高的重量，這當(dāng)然對(duì)于風(fēng)輪機(jī)葉片來(lái)說(shuō)是不期望的。

因而需要防結(jié)冰（防止冰形成）和除冰（使已經(jīng)形成的冰融化）的系統(tǒng)，以便確保和保持物體的受影響的空氣動(dòng)力表面的充足的空氣動(dòng)力功能。

當(dāng)前使用的防冰系統(tǒng)包括在風(fēng)力發(fā)電站的使用之前的化學(xué)液體的使用、當(dāng)膨脹時(shí)使形成的冰破碎的氣動(dòng)防護(hù)罩、在風(fēng)輪機(jī)葉片中嵌入的電線的電阻加熱、以及使受影響的結(jié)構(gòu)遭受短期的振動(dòng)或單一的高能脈沖（沖擊波）的電子機(jī)械裝置。

空氣動(dòng)力表面在此限定為物體的外（濕）表面。物體的結(jié)構(gòu)可包括由層片的層壓板制成的樹(shù)脂基體，其中每個(gè)層片包括具有與相鄰的層片的纖維定向不同或相同的定向的纖維，其中層壓板的外層片形成外表面。該物體還能夠被限定為相對(duì)于空氣移動(dòng)的部件，其可為主要由金屬制成的部件，例如金屬結(jié)構(gòu)，并由復(fù)合層覆蓋。

US?6612810公開(kāi)了一種風(fēng)輪機(jī)葉片，該風(fēng)輪機(jī)葉片具有第一傳導(dǎo)器和第二傳導(dǎo)器，第一傳導(dǎo)器和第二傳導(dǎo)器在葉片的縱向方向上延伸，由薄型金屬箔形成的能夠運(yùn)送電流的加熱元件設(shè)置用以加熱葉片的外表面。

WO?98/53200公開(kāi)了一種可加熱的風(fēng)輪機(jī)葉片，其包括傳導(dǎo)性的織物，該織物使在葉片的外表面上的冰的堆積停止。加熱器元件連接至控制器以控制移除冰所需的熱量。

因此需要提供一種除冰/防結(jié)冰系統(tǒng)，其包括具有提高的可靠性的電加熱系統(tǒng)，具有高強(qiáng)度和低重量的加熱器。還期望該除冰/防結(jié)冰系統(tǒng)促進(jìn)低能消耗。

還期望提供一種除冰/防結(jié)冰系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)的加熱器能夠設(shè)置在該物體中盡可能靠近空氣動(dòng)力表面并且處于該空氣動(dòng)力表面的下方的位置處，用于集中防止冰形成于其上或移除冰的熱量，同時(shí)還不影響物體的空氣動(dòng)力功能（光滑度）和結(jié)構(gòu)和/或強(qiáng)度。

還期望該系統(tǒng)具有低功耗并且期望它在使用中是可靠和故障安全的。還存在對(duì)于環(huán)保技術(shù)的需要，以減少或消除使用噴霧式化學(xué)液體的除冰設(shè)備。

還期望增加風(fēng)輪機(jī)的效率，因?yàn)檫@是環(huán)保的，同時(shí)能夠減少風(fēng)輪機(jī)葉片的生產(chǎn)成本。

還期望提供一種除冰/防結(jié)冰系統(tǒng)，其允許高的使用溫度。

還期望實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)加熱器的有成本效益和靈活的制造。

還需要一種包括空氣動(dòng)力表面的物體，該物體中能夠一體形成有除冰/防結(jié)冰系統(tǒng)以提供節(jié)能的防結(jié)冰和除冰功能，并且該物體的生產(chǎn)是有成本效益的。

另一個(gè)目標(biāo)是還消除已知技術(shù)中的最終的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

這已經(jīng)通過(guò)在以權(quán)利要求1的特征部分的特征為特征的介紹中所限定的多功能除冰/防結(jié)冰系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)。

由此提供一種除冰/防結(jié)冰系統(tǒng)，其允許由于納米結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)性特性所引起的高的使用溫度。同時(shí)，部件的強(qiáng)度將借助納米結(jié)構(gòu)的納米結(jié)構(gòu)（納米管/納米纖維）的定向的納米絲而增大。通過(guò)將傳導(dǎo)性的納米結(jié)構(gòu)用作加熱元件（通過(guò)傳導(dǎo)性納米結(jié)構(gòu)的絲的不同設(shè)置來(lái)增大用于經(jīng)由該傳導(dǎo)性結(jié)構(gòu)饋送的電流的電阻），提供了有效的除冰/防結(jié)冰系統(tǒng)。

納米結(jié)構(gòu)（包括例如碳納米管CNT、碳納米纖維、石墨納米線等）具有非常良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，并且，由于納米結(jié)構(gòu)能夠設(shè)置于部件的外表面的附近及下方，因而用于融化冰的能量損失將是較低的，這意味著低功耗。因而實(shí)現(xiàn)了節(jié)約能量的系統(tǒng)。

以這樣的方式，風(fēng)力發(fā)電站將被設(shè)計(jì)為具有除冰/防結(jié)冰功能，促進(jìn)發(fā)電站的最佳的能量產(chǎn)生。因此，風(fēng)力發(fā)電站不必在結(jié)冰的氣候條件下關(guān)閉。

適合地，納米結(jié)構(gòu)包括碳納米管（CNT）。由于CNT的獲得低功耗的適當(dāng)限定的傳導(dǎo)性能力，因而可使用CNT。它們還可設(shè)置為連續(xù)的層或由具有適當(dāng)間隔的傳導(dǎo)性（電阻的）通道或表面制成的圖案。