[發明專利]具有用于除冰和/或防冰的遮擋熱空氣排氣的蓋板的風力渦輪機葉片

有效

• 申請號: 201811073548.3
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN109505729B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: P.B.埃內沃爾德森;L.弗勒倫德
• 申請（專利權）人: 西門子歌美颯可再生能源公司
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06;F03D80/40;F03D80/60
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄒松青;傅永霄

轉子葉片使用熱空氣、例如來自被定位在風力渦輪機的機艙內部的發電機的廢氣來除冰和/或防冰。所述轉子葉片具有翼型件部分和包圍在其中的腔。所述腔內部的用于所述熱空氣的流的流動路徑從根部部分朝向尖部部分延伸。與所述流動路徑流體地連接的位于所述翼型件部分的外表面處的排氣孔從所述翼型件部分散發熱空氣。所述轉子葉片包括蓋板，所述蓋板被定位在所述翼型件部分的外表面處并遮擋所述排氣孔，由此在所述排氣孔與所述蓋板的內表面之間形成外部流動空間。在所述熱空氣經由所述排氣孔離開所述翼型件部分之后并且在所述熱空氣逸出所述轉子葉片之前，所述蓋板在所述翼型件部分的外表面上方引導所述熱空氣。

技術領域

本發明總體上涉及風力渦輪機，并且特別地涉及風力渦輪機轉子葉片，所述轉子葉片在轉子葉片的外表面處具有熱空氣排氣。此外，本發明涉及包括這樣的轉子葉片的風力渦輪機。

背景技術

風力渦輪機被安裝在具有各種各樣的天氣狀況的位置處。當被安裝在寒冷的位置處時，可能在風力渦輪機的任何暴露的部分上、尤其是在風力渦輪機的轉子葉片上發生結冰并且導致風力渦輪機的性能降低從而導致產量損失。此外，當冰在風力渦輪機的轉子葉片中的一個或多個上累積時，可能發生由不均勻的葉片結冰引起的過度振動問題。累積的冰可能在風力渦輪機轉子葉片上生成過度的機械載荷，從而對轉子葉片的結構完整性造成問題并最終導致風力渦輪機停止運轉或導致風力渦輪機故障。

可以通過兩種不同的措施中的至少一種來防止與風力渦輪機的轉子葉片的結冰有關的問題：第一措施是除冰，在該措施中從轉子葉片去除累積的或積聚的冰；以及另一措施是防冰，在該措施中避免或免除冰在轉子葉片上的積聚或累積。

在風力渦輪機的領域中存在用于除冰和/或防冰的多種方法。一個這樣的方法是通過使用在轉子葉片的腔內部的熱空氣。

美國專利號7,217,091公開了用于對渦輪機轉子葉片除冰的方法，所述渦輪機轉子葉片包括葉片根部、葉片尖部和前緣，其中，所述渦輪機轉子葉片聯接到渦輪機的轂。該方法包括使被加熱的空氣通過外流通道從葉片根部朝向葉片尖部循環，使被加熱的空氣經由返回通道從葉片尖部再循環到葉片根部，于是所述再循環的被加熱的空氣變成返回的空氣，并且再加熱所述返回的空氣以用于進一步的循環。使被加熱的空氣再循環回到葉片根部的要求需要復雜的設計，由于轉子葉片內、并且特別是葉片根部內的空間約束，這種設計可能是困難的。此外，使用這樣的技術以用于除冰的風力渦輪機需要例如風扇等的機構來實現被加熱的空氣從葉片尖部到葉片根部的再循環。

美國專利號7,637,715公開了用于風力渦輪機的防冰系統。在該公開的系統中，WECS（風能轉換系統，即風力渦輪機）包括塔、具有由于風力而旋轉的多個葉片的轉子、機艙，所述機艙包括用于將轉子的旋轉運動轉變成電能的第一裝置和用于允許來自由轉子葉片限定的體積的流體的流動的第二裝置。所述轉子葉片包括具有開口的外表面，所述開口與所述葉片內部的體積流體連接以用于允許流體流動到葉片外側以與撞擊葉片表面的部分的風流體熱力學地相互作用，并且由此防止或消除冰在葉片的外表面上的積聚。美國專利號7,637,715還提到，此外，為了增大外流的流體空氣的焓量，這樣的系統利用來自存在于發電機中的電氣設備的熱量，該熱量為在電氣設備的操作期間必然散出的熱量。因此，與前述美國專利號7,217,091不同，在美國專利號7,637,715中，不需要被加熱的流體或空氣從葉片內部的體積朝向葉片根部再循環回來或再循環回到風力渦輪機的機艙或轂。然而，由于在所述轉子葉片的外表面上存在這樣的開口，因此轉子葉片的空氣動力輪廓被擾亂，從而導致噪音和轉子葉片上增大的阻力影響。此外，外流的流體可以在表面上方沿任何方向任意地流出，例如一離開開口就不與所述表面接觸地流動，這可能會導致不能得到對表面部分的期望的加熱并降低的除冰和/或防冰效果。

因此，存在對用于如下技術的需求：引導或指引在這樣的轉子葉片中的氣流并因此使得能夠實現對所述表面的期望部分的加熱并因此實現有效的除冰和/或防冰效果，所述轉子葉片具有在表面上用于排出熱空氣的開口。還存在減小由于在轉子葉片的外表面上存在這樣的開口而造成的噪音和轉子葉片上的阻力影響的需求。

發明內容