Cfk電阻式葉片加熱裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種風(fēng)能設(shè)備(100)的轉(zhuǎn)子葉片(1)，所述風(fēng)能設(shè)備包括在轉(zhuǎn)子葉片(100)中設(shè)置在其轉(zhuǎn)子葉片表面的區(qū)域中的用于加熱轉(zhuǎn)子葉片(1)的加熱裝置(33)，其中加熱裝置(33)具有能導(dǎo)電的加熱線(2)并且加熱線(2)正弦形地、波浪形地和/或鋸齒形地伸展，具有限定正弦幅值、波浪高度或鋸齒高度的幅值和限定周期長度、波浪長度或鋸齒長度的波長，其中幅值和/或波長沿著加熱線(2)改變，以便由此分部段地改變加熱裝置(33)的比面加熱功率。
【專利說明】CFK電阻式葉片加熱裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)能設(shè)備的可加熱的轉(zhuǎn)子葉片。此外，本發(fā)明涉及一種用于加熱風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子葉片的方法并且本發(fā)明涉及一種風(fēng)能設(shè)備。此外，本發(fā)明涉及一種在轉(zhuǎn)子葉片中構(gòu)成的浪涌保護(hù)器并且本發(fā)明涉及一種用于加熱轉(zhuǎn)子葉片的加熱裝置。此外，本發(fā)明涉及一種用于設(shè)計加熱裝置的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在溫度低于(TC或剛剛高于此的情況下，在風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子葉片上會出現(xiàn)結(jié)冰。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，通過轉(zhuǎn)子葉片加熱解決所述問題。用于對風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子葉片除冰的方法從EP 0842360中已知。所述方法基于下述目的，尋求在構(gòu)造方面盡可能簡單的并進(jìn)而成本適當(dāng)?shù)?、但在此有效的用于避免由于轉(zhuǎn)子葉片結(jié)冰形成的缺點的方法。所述目的根據(jù)所述的文獻(xiàn)來實現(xiàn)，使得加熱的載熱介質(zhì)在穿流葉片輪轂側(cè)的空腔之后伴隨相應(yīng)的熱量輸出在葉片壁的區(qū)域上轉(zhuǎn)向到葉片后緣側(cè)的空腔中并且從中導(dǎo)出。在葉根處導(dǎo)入熱空氣之后，所述葉根沿著葉片縱軸線(葉片半徑)冷卻。這具有下述缺點:融冰效果在最強積冰的位置處、即在葉梢處已經(jīng)極大降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]因此，本發(fā)明基于下述目的，解決至少一個上述問題。尤其地，要提出一種解決方案，所述解決方案能夠盡可能有針對性地提供加熱功率，所述加熱功率匹配于沿著轉(zhuǎn)子葉片的相應(yīng)的位置。至少要提出一種替選的解決方案。
[0004]根據(jù)本發(fā)明，提出一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片。因此，設(shè)計一種加熱裝置，所述加熱裝置設(shè)置在轉(zhuǎn)子葉片表面的區(qū)域中，以便加熱轉(zhuǎn)子葉片。設(shè)置在轉(zhuǎn)子葉片表面的區(qū)域中尤其表示:所述加熱裝置設(shè)置在轉(zhuǎn)子葉片的一個或多個外殼中。加熱裝置為此能夠添加到所述外殼中，尤其在外殼由纖維增強的塑料制成的情況下，加熱裝置能夠?qū)訅旱剿霾牧现?。此外，所述加熱裝置也能夠直接固定、例如面狀地粘貼在外殼的內(nèi)部上。
[0005]加熱裝置具有加熱線并且加熱線正弦形地、波浪形地和/或鋸齒形地構(gòu)成。其構(gòu)成方案可以在語言上借助正弦形的伸展清楚地闡述，這在下文中部分進(jìn)行。但是，在此所描述的并且利用的效果不限于嚴(yán)格數(shù)學(xué)意義下的正弦形狀。關(guān)鍵的是，加熱線不直接直線地或延伸地伸展，而是通過其正弦形的、波浪形的或鋸齒形的設(shè)計方案偏離這種線形的、尤其是直線形的設(shè)計方案。通過所述設(shè)計方案，每個加熱線因此也在條帶中并進(jìn)而在面中構(gòu)成，而非僅沿著線構(gòu)成。所述條帶或所述面在此平行于轉(zhuǎn)子葉片表面地設(shè)置在相應(yīng)的區(qū)域中。關(guān)于正弦形狀，這表示，所述正弦形狀平行于葉片表面擺動。
[0006]正弦函數(shù)具有幅值和周期長度。除了在此不那么重要的相位之外，所述值具有正弦變化的特征。類似地，在波浪形伸展的情況下幅值具有波浪高度的特征，而在鋸齒形伸展的情況下幅值具有鋸齒高度的特征。周期長度描述從峰值至下一個峰值的間距，或者從曲線的過零點至再下一個過零點的間距。在該意義中，在波浪形的設(shè)計方案的情況下波長也描述兩個波峰的間距或在鋸齒形的設(shè)計方案的情況下波長也描述兩個相鄰的鋸齒的間距。為此，對于正弦形的伸展、波浪形的伸展和還有鋸齒形的伸展概括地并且統(tǒng)一地在本文中指的是波長。
[0007]現(xiàn)在提出，幅值和/或波長沿著加熱線改變，以便由此分部段地改變加熱裝置的比表面加熱功率。
[0008]在此，尤其基于下述構(gòu)思，通過在不改變相應(yīng)的加熱線的起點和終點之間的間距的情況下改變幅值和/或波長，盡管如此還提高加熱線的對加熱有效的長度并進(jìn)而提高所述起點和終點之間的所述路段的加熱功率。
[0009]加熱線是能導(dǎo)電的并且為了加熱用相應(yīng)的加熱電流加載。所述加熱電流根據(jù)基爾霍夫節(jié)點法則沿著每條加熱線是等大的并且因此在加熱線的每個等長的線部段中引起相同的加熱功率。通過減少波長，加熱線的更多等長的部段能夠安置在相同的面上，由此提高所述面的加熱功率。因此，由此提高比面熱功率。這種提高原則上也能夠通過提高幅值來實現(xiàn)，其中對于觀察各個加熱線而言首先對較寬的區(qū)域進(jìn)行，所述加熱線在所述區(qū)域中伸展。在使用多個平行伸展并且基本上同相擺動的加熱線時，能夠在加熱條帶僅小地擴寬的情況下實現(xiàn)幅值的提高，在所述加熱條帶中設(shè)置有所述加熱線。
[0010]優(yōu)選地，幅值和波長分別平行于轉(zhuǎn)子葉片表面伸展。因此，加熱線形成平面的布置并且所述平面的布置平行于轉(zhuǎn)子葉片表面并且在其附近設(shè)置并且能夠在那里有針對性地加熱轉(zhuǎn)子葉片表面。要注意的是，加熱用于下述目的:防止或解決結(jié)冰。就此而言，在轉(zhuǎn)子葉片表面上需要加熱功率。
[0011]優(yōu)選地，加熱線沿轉(zhuǎn)子葉片的縱向方向伸展。由此，首先加熱線能夠沿葉根至轉(zhuǎn)子葉梢的方向鋪設(shè)并且相應(yīng)地覆蓋轉(zhuǎn)子葉片的長的區(qū)域。由于沿轉(zhuǎn)子葉片軸線定向，在此通過尤其改變波長能夠?qū)崿F(xiàn)比面加熱功率沿轉(zhuǎn)子葉片的縱向方向的改變。因此，通過所提出的比面加熱功率沿轉(zhuǎn)子葉片縱向方向的改變能夠顧及到:特別強地在轉(zhuǎn)子葉梢的區(qū)域中預(yù)期結(jié)冰?，F(xiàn)在以簡單的類型和方式能夠局部地、即關(guān)于沿著轉(zhuǎn)子葉片的位置調(diào)整比加熱功率。
[0012]優(yōu)選地也提出，加熱線朝向轉(zhuǎn)子葉梢具有恒定的波長和/或小的幅值。
[0013]比面加熱功率優(yōu)選地通過選擇相鄰的加熱線的相應(yīng)的間距、選擇加熱線的波長和選擇加熱線的幅值來設(shè)定。
[0014]也有利的是，減小的幅值能夠通過減小波長來補償。如果例如較小的可用空間需要減小幅值，那么這會引起比面加熱功率的減小，所述比面加熱功率又通過減少波長而提高，以便因此實現(xiàn)補償。
[0015]根據(jù)一個實施方式提出，加熱線作為碳纖維和/或作為碳纖維粗紗添加到轉(zhuǎn)子葉片中。當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片至少在其外殼的區(qū)域中由纖維增強的塑料、尤其是碳纖維增強的塑料制成時，尤其提出這種設(shè)計方案。在該情況下，碳纖維或碳纖維粗紗能夠匹配于在這種材料或這種結(jié)構(gòu)之內(nèi)的應(yīng)用。外殼的構(gòu)造因此可以限于已知的材料。
[0016]但是，要注意的是，加熱線實際上不會對轉(zhuǎn)子葉片的穩(wěn)定有幫助，因為所述加熱線并非直線形地鋪設(shè)。由此，轉(zhuǎn)子葉片的穩(wěn)定性并進(jìn)而穩(wěn)定性的設(shè)計方案與所述加熱線無關(guān)。這簡化了設(shè)計。
[0017]因此，由碳纖維或碳纖維粗紗構(gòu)成的加熱線能夠以簡單的方式和方法設(shè)置并且所述加熱線形成良好合適作為加熱電阻的材料，因為所述加熱線(簡言之)具有電導(dǎo)率，但是所述電導(dǎo)率在任何情況下與常規(guī)的金屬導(dǎo)體相比是比較小的。
[0018]根據(jù)一個實施方式提出，加熱線分成由多個并聯(lián)連接的加熱線構(gòu)成的加熱組并且多個加熱組彼此串聯(lián)連接。因此，一個加熱組中的多個、通常非常多的加熱線彼此平行地伸展，并且也通過下述方式在電學(xué)上并聯(lián)連接:所述加熱線在共同的起始節(jié)點和共同的結(jié)束節(jié)點上電連接在一起。一個加熱組的加熱線優(yōu)選也關(guān)于其正弦形狀、波浪形狀和/或鋸齒形狀彼此平行地伸展、尤其例如在相位上。
[0019]多個這種加熱組串聯(lián)電連接，尤其是沿著轉(zhuǎn)子葉片縱向方向也串聯(lián)地設(shè)置。通過所述串聯(lián)連接，相同的電流流過每個加熱組。如果每個加熱組也分別具有同樣多的加熱線，所述加熱線在一個加熱組之內(nèi)也具有相同的電學(xué)值，那么在每個加熱線中也流過相同的電流。通過針對不同的加熱組改變或不同地選擇加熱線的波長，能夠設(shè)定每個所述加熱組的不同的比面加熱功率。但是，盡管如此也能夠或替選地由此能夠改變在一個加熱組之內(nèi)的比面加熱功率。
[0020]總的來說，幅值和/或波長沿著轉(zhuǎn)子葉片縱軸線的改變能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)地或無級地設(shè)定相應(yīng)期望的比面加熱功率。這就此而言能夠與加熱組中的確定的接線無關(guān)地或以其他方式進(jìn)行并且能夠單獨地通過改變波長和/或幅值來實現(xiàn)。
[0021]優(yōu)選地，加熱裝置總體上或成組地沿圍繞轉(zhuǎn)子葉片、即圍繞轉(zhuǎn)子葉片軸線的環(huán)周方向設(shè)置。因此，根據(jù)該實施方式，避免沿加熱裝置和/或加熱組的環(huán)周方向的劃分。對于該設(shè)置而言也優(yōu)選的是，將加熱裝置添加到、尤其是層壓到葉片殼中。
[0022]但是，根據(jù)一個實施方式，例如為了簡化機構(gòu)化，能夠統(tǒng)一地為不同的加熱組設(shè)有不同的幅值和/或不同的波長。如果特定的加熱組與特定的波長和特定的幅值相關(guān)聯(lián)，那么由此能夠在預(yù)設(shè)加熱電流的情況下使加熱組與相應(yīng)的比面加熱功率相關(guān)聯(lián)。
[0023]另一個實施方式提出，轉(zhuǎn)子葉片具有用于導(dǎo)出雷電的電的避雷系統(tǒng)。對此進(jìn)一步設(shè)計，加熱裝置經(jīng)由火花隙或其他過壓保護(hù)裝置或浪涌保護(hù)器與避雷系統(tǒng)耦聯(lián)，使得只要沒有雷電擊中轉(zhuǎn)子葉片，則存在電流隔離，而當(dāng)電擊轉(zhuǎn)子葉片在加熱裝置中感應(yīng)出電壓時，浪涌保護(hù)器或火花隙被電流經(jīng)過或跳過。因此，加熱裝置與避雷系統(tǒng)耦聯(lián)，但是在正常運行中電流隔離。因此，與避雷系統(tǒng)的連接不影響加熱裝置的正常運行。
[0024]這種浪涌保護(hù)器例如能夠構(gòu)成為相應(yīng)地設(shè)計的二極管或壓敏電阻器或包含這種器件。這種器件部分根據(jù)電流方向從特定的電壓起才導(dǎo)通并且在此之前具有非常高的電阻，這在此也稱作為電流不導(dǎo)通。浪涌保護(hù)器導(dǎo)出過壓并且就此而言是過壓保護(hù)，并且術(shù)語“過壓保護(hù)”在本申請中與浪涌保護(hù)器同義地使用。浪涌保護(hù)器的一個可能的實施方式是火花隙，所述火花隙就此而言針對多種多樣的、也未詳述的浪涌保護(hù)器來描述。
[0025]現(xiàn)在如果雷電擊中轉(zhuǎn)子葉片，那么電勢補償可以經(jīng)由所述火花隙在必要時執(zhí)行。如果雷電擊中轉(zhuǎn)子葉片、在避雷系統(tǒng)中引起高電流并進(jìn)而在加熱裝置中、尤其在加熱線中感應(yīng)出電壓，那么特別需要這種電勢補償。尤其為了保護(hù)加熱裝置應(yīng)將所述電壓引出或者補償，對此設(shè)有火花隙或其他過電壓保護(hù)裝置。
[0026]根據(jù)一個實施方式提出，在加熱裝置的開端和末端并且在每個加熱組之間分別設(shè)置有浪涌保護(hù)器、尤其是火花隙，以用于將加熱裝置耦聯(lián)到避雷系統(tǒng)上。由此，在加熱裝置的整個路段上避免在雷擊的情況下感應(yīng)出的高電壓，因為已經(jīng)在中間區(qū)域中、即在加熱組之間通過火花隙實現(xiàn)電勢補償。在此最大施加的電壓對于每個加熱組限制到下述電壓，所述電壓在火花隙上的電壓擊穿之前也恰好在所述加熱組中感應(yīng)出。
[0027]優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子葉片具有葉根和葉梢并且加熱裝置分成兩個串聯(lián)連接的部段。其中，第一部段從葉根朝向葉梢伸展，并且第二部段向回從葉梢朝向葉根伸展。這兩個部段現(xiàn)在能夠以簡單的方式在葉根的區(qū)域中連接到電源上，以便在那里提供加熱電流。因此，簡言之，加熱電流穿過第一部段流向葉梢并且穿過第二部段從葉梢流回。替選地，當(dāng)加熱裝置未分成所述的或類似的部段時，也能夠?qū)⒐╇娋€路從葉根引導(dǎo)至葉梢。
[0028]根據(jù)本發(fā)明，此外提出一種風(fēng)能設(shè)備，所述風(fēng)能設(shè)備具有帶有至少一個轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子。但是，通常設(shè)有三個轉(zhuǎn)子葉片。所述風(fēng)能設(shè)備的特征在于:其轉(zhuǎn)子葉片具有加熱裝置并且尤其如在上文中根據(jù)至少一個實施方式所描述的那樣構(gòu)成。因此，風(fēng)能設(shè)備也能夠特別良好地用于會出現(xiàn)積冰的情形。
[0029]根據(jù)本發(fā)明，此外提出一種浪涌保護(hù)器、尤其是火花隙，其準(zhǔn)備用于建立轉(zhuǎn)子葉片的電的避雷系統(tǒng)和用于加熱轉(zhuǎn)子葉片的加熱裝置之間的耦聯(lián)。浪涌保護(hù)器或火花隙準(zhǔn)備用于建立耦聯(lián)，使得只要沒有雷電擊中轉(zhuǎn)子葉片，就存在電流隔離，而當(dāng)由于雷擊轉(zhuǎn)子葉片、尤其是避雷系統(tǒng)而在加熱系統(tǒng)中感應(yīng)出電壓時，浪涌保護(hù)器或火花隙被電流經(jīng)過或跳過，即實現(xiàn)電擊穿。因此，火花隙在正常運行中防止電流連接。對于雷擊的情況，浪涌保護(hù)器或火花隙設(shè)計成，使得在此出現(xiàn)的電壓能夠引起擊穿。浪涌保護(hù)器或火花隙因此設(shè)計成，為了加熱對加熱裝置加載電流的正常加熱運行不引起火花隙上的火花擊穿。但同時，火花隙或其他浪涌保護(hù)器必須設(shè)計成，尤其具有小的間距，使得在通過雷擊感應(yīng)出的電壓的情況下，在這種電壓達(dá)到危害加熱裝置的電壓高度之前能夠發(fā)生擊穿。
[0030]優(yōu)選地，浪涌保護(hù)器以封裝的方式實施，尤其實施為模塊，使得在雷擊和在浪涌保護(hù)器中造成的電壓擊穿的情況下，避免浪涌保護(hù)器周圍的元件的火災(zāi)風(fēng)險或爆炸風(fēng)險，并且能夠?qū)⒗擞勘Ｗo(hù)器由外部從外轉(zhuǎn)子葉片(I)中取出和/或插入到轉(zhuǎn)子葉片(I)中。在雷擊的情況下，在浪涌保護(hù)器上會短暫地出現(xiàn)高電壓和/或高電流，其對周圍的元件、尤其是對轉(zhuǎn)子葉片殼或轉(zhuǎn)子葉片的其他元件的影響可能是損壞性的并且通過所提出的封裝來避免、至少被限制。例如，由此也能夠避免轉(zhuǎn)子葉片中的爆炸，要不然由于這種電壓擊穿可能出現(xiàn)爆炸。
[0031]根據(jù)一個實施方式，浪涌保護(hù)器構(gòu)成為火花隙，所述火花隙具有接收器和火花芯棒。接收器與避雷系統(tǒng)連接并且與此建立電流連接。就此而言，雷電也會擊中接收器，所述接收器因此由此實現(xiàn)避雷系統(tǒng)?；鸹ㄐ景襞c加熱裝置連接并且相對于接收器基本上絕緣。確定接收器和火花芯棒之間的火花間距，所述火花間距選擇成，使得所述火花間距確定擊穿電壓，即使火花芯棒和接收器之間火花擊穿的電壓。因此，所述擊穿電壓能夠通過火花芯棒和接收器之間的間距、即火花間距來確定。優(yōu)選地，能夠設(shè)定火花間距。由此，一方面能夠在安裝時進(jìn)行調(diào)校，另一方面在間距例如由于安置而改變時也能夠進(jìn)行調(diào)整?；鸹ㄐ景艉徒邮掌髦g的這種間距也能夠以其他方式確定并且對此不需要使用芯棒，而是也能夠選擇其他形式、例如球形表面。
[0032]優(yōu)選地，接收器和火花芯棒或至少一個絕緣體固定地彼此連接。就此而言，火花芯棒和接收器連同絕緣體和可能的其他元件一起形成固定的單元。這些元件優(yōu)選構(gòu)成為模塊，使得所述元件、即所述模塊能夠由外部從轉(zhuǎn)子葉片中取出或插入到轉(zhuǎn)子葉片中。尤其在雷擊并且基于此的在火花芯棒和接收器之間的火花擊穿的情況下，能夠影響擊穿電壓。必要時，必須設(shè)定接收器和火花芯棒之間的間距，進(jìn)行清潔和/或可能對所述火花隙進(jìn)行修復(fù)。為此目的，能夠取出這種模塊，以便修復(fù)所述模塊或者插入替換模塊。
[0033]根據(jù)本發(fā)明，也提出一種用于設(shè)計加熱裝置的方法，其中
[0034]-加熱裝置具有能導(dǎo)電的加熱線，并且
[0035]-加熱線正弦形地、波浪形地和/或鋸齒形地伸展，具有:
[0036]-限定正弦幅值、波浪高度或鋸齒高度的幅值，和
[0037]-限定周期長度、波浪長度或鋸齒間距的波長，其中
[0038]-幅值和/或波長沿著加熱線改變，以便由此分部段地改變加熱裝置的比面加熱功率，其中
[0039]加熱裝置分成多個加熱部段并且分部段地將幅值、波長和加熱線之間的間距選擇成，使得在預(yù)設(shè)加熱電流的情況下實現(xiàn)為相關(guān)的加熱部段預(yù)設(shè)的比面加熱功率。
[0040]因此，設(shè)計用于轉(zhuǎn)子葉片的加熱裝置，使得幅值和波長以及相鄰的加熱線之間的間距被有針對性地使用，以便設(shè)定期望的或確定為必要的比面加熱功率。通過所述三個參數(shù)，因此能夠考慮其他影響量，例如分別存在的結(jié)構(gòu)大小，所述結(jié)構(gòu)大小已經(jīng)能夠通過緊密的加熱線、即小的間距來考慮。
[0041]根據(jù)本發(fā)明，此外提出一種加熱裝置，所述加熱裝置設(shè)計為用于加熱風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子葉片并進(jìn)而如在上文中結(jié)合對轉(zhuǎn)子葉片的至少一個實施方式的描述所描述的那樣構(gòu)成。
[0042]根據(jù)本發(fā)明，此外提出一種用于加熱轉(zhuǎn)子葉片的方法。所述方法優(yōu)選地使用這種加熱裝置并且應(yīng)用到根據(jù)在上文中描述的實施方式中的至少一個實施方式的轉(zhuǎn)子葉片上。在此情況下，加熱裝置加載有電流，使得對加熱裝置并且進(jìn)而對轉(zhuǎn)子葉片的在其區(qū)域中設(shè)置有加熱裝置的至少一部分進(jìn)行加熱。如果在轉(zhuǎn)子葉片上假設(shè)或預(yù)期有積冰，那么進(jìn)行所述電流加載。特別在相應(yīng)的天氣情況、即在冰點附近的溫度和相應(yīng)的空氣濕度并且還有風(fēng)速范圍下預(yù)期有積冰。此外或替代于此地，也能夠識別存在的積冰，僅列舉幾個實例，例如以光學(xué)的方式或基于風(fēng)能設(shè)備的特性來識別。
[0043]此外，導(dǎo)出在雷擊的情況下感應(yīng)出的電壓。如果在雷擊轉(zhuǎn)子葉片的避雷系統(tǒng)的情況下在加熱裝置中通過所述雷擊感應(yīng)出電壓，那么該電壓經(jīng)由至少一個火花隙朝向避雷系統(tǒng)和/或直接朝向接地的線路導(dǎo)出。通常，所提出的方法如在上文中結(jié)合轉(zhuǎn)子葉片的至少一個實施方式所闡述的那樣工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]在下文中根據(jù)實施方式示例性地參照所附的附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明。
[0045]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的轉(zhuǎn)子葉片。
[0046]圖2示出火花隙的一個實施方式。
[0047]圖3a示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的轉(zhuǎn)子葉片的一個部段的立體圖。
[0048]圖3b示出根據(jù)一個實施方式的轉(zhuǎn)子葉片的示意剖面圖。
[0049]圖4a示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的加熱裝置和由此碳纖維加熱系統(tǒng)。
[0050]圖4b示出分成第一部段和第二部段的加熱裝置。
[0051]圖4c示出根據(jù)圖4b的加熱裝置的示意圖，其中為了說明將各個加熱組作為分開的元件示出。
[0052]圖5示出風(fēng)能設(shè)備的立體示意圖。

【具體實施方式】
[0053]圖1示意地示出根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片I的一個實施方式，所述轉(zhuǎn)子葉片沿著其縱軸線由碳纖維線2遍布。所述碳纖維線以正弦函數(shù)的形狀引入，所述正弦函數(shù)平行于葉片表面擺動。正弦函數(shù)的幅值從葉根3朝向葉梢4減小。由于葉片環(huán)周朝向葉梢減小，所以這些線在此與在葉根處相比更密。因此，能量輸入相對于葉片表面增大。這是有利的，因為在運行中葉梢與葉根相比以更高的軌道速度運動并進(jìn)而更易受結(jié)冰影響。電路經(jīng)由在此僅示意表示的線路5閉合。
[0054]因此，在此情況下，比面加熱功率必然通過加熱線、即碳纖維線2更緊密布置來提高。通過相應(yīng)地選擇波長，因此能夠設(shè)定期望的比面加熱功率。
[0055]也可見的是，沿著轉(zhuǎn)子葉片的運動方向，即橫向于轉(zhuǎn)子葉片I的縱向方向，能夠通過下述方式影響比面加熱功率:改變加熱線2的間距。因此，比面加熱功率不僅沿轉(zhuǎn)子葉片縱向方向改變，即通過選擇波長和幅值來改變，并且也沿橫向于轉(zhuǎn)子葉片縱向方向的方向、即沿運動方向通過相應(yīng)地選擇加熱線、尤其是碳纖維線的間距改變。
[0056]此外，圖1示出加熱裝置33分成加熱組35、即在所示的示例中分成六個加熱組35。每個加熱組35具有多個加熱線2、即碳纖維線2，所述碳纖維線在每個加熱組35中分別相互并聯(lián)連接。而，加熱組35相互串聯(lián)。葉根3和葉梢4分別具有電節(jié)點，在所述電節(jié)點中加熱線2分別電連接。就此而言，所述葉根3和葉梢4形成加熱裝置33的外部端部或開端或末端。
[0057]因為碳纖維線2是導(dǎo)電的，所以所述碳纖維線形成潛在的雷擊部位。因此有意義的是，所述碳纖維線連接到葉片的避雷系統(tǒng)6上，所述避雷系統(tǒng)在此同樣僅示意地示出。避雷系統(tǒng)6通常在葉片之內(nèi)從金屬的葉梢頂罩7朝向葉根3引導(dǎo)。沿著葉片縱軸線以有規(guī)律的間距，碳纖維線經(jīng)由線路8與避雷系統(tǒng)6連接。為了使電路在加熱運行中不短路，在線路8中設(shè)有火花隙9。
[0058]在雷擊的情況下，當(dāng)然應(yīng)避免，雷電實際上擊中碳纖維線2，因為這必然引起碳纖維線2的損毀。盡管如此，但是雷擊會引起避雷系統(tǒng)6中的高電流并進(jìn)而在碳纖維線2中并進(jìn)而在任何情況下都在各個加熱組35中感應(yīng)出電壓。因此，每個加熱組35經(jīng)由兩個火花隙9連接到避雷系統(tǒng)6上。這種由于雷擊感應(yīng)出的電壓因此對于每個加熱組35而言經(jīng)由相關(guān)的火花隙9導(dǎo)出。
[0059]圖2示出火花隙的一個可能的實施方式。在此代表多個并聯(lián)連接的碳纖維線2的碳纖維線2經(jīng)由線路8.1以電流方式與芯棒元件10連接，所述芯棒元件具有火花芯棒30，所述火花芯棒設(shè)置成距雷電接收器12的配合面32有預(yù)定的間距或者能夠基本上確定所述間距。為此，設(shè)有調(diào)節(jié)螺絲40和調(diào)節(jié)螺母42?；鸹ㄐ景?0因此能夠為了期望的間距而擰入芯棒元件10的基座44中并且所述位置能夠通過調(diào)節(jié)螺母42固定。
[0060]芯棒元件10經(jīng)由電絕緣體11相對于雷電接收器12間隔開。金屬的雷電接收器12中斷轉(zhuǎn)子葉片I的表面并且用于吸引并且有針對性地接收雷電。所述雷電接收器與接地的避雷系統(tǒng)6連接。
[0061]如果雷電擊中避雷系統(tǒng)6并且在此在碳纖維線2上或在至少一個加熱組35上產(chǎn)生電壓，那么芯棒元件10和雷電接收器12之間的電壓增大到使得在所述元件之間出現(xiàn)擊穿。而在正常的加熱運行中，不會出現(xiàn)擊穿。為了加熱對加熱裝置所加載的電流因此在加熱運行中不被導(dǎo)出。
[0062]圖3a示出葉片表面上的雷電接收器12。所述雷電接收器也能夠在沒有并入到火花隙9的情況下使用，如圖3b針對雷電接收器12的四個中的兩個所示的那樣。
[0063]圖4a、4b和4c說明加熱裝置33的實施方式，所述加熱裝置也能夠稱作為碳纖維加熱系統(tǒng)13。設(shè)計為:將所述加熱裝置33或碳纖維加熱系統(tǒng)13添加到轉(zhuǎn)子葉片的纖維增強的塑料結(jié)構(gòu)中，其中圖4a、4b和4c在沒有轉(zhuǎn)子葉片的情況下示出加熱裝置33或碳纖維加熱系統(tǒng)13。
[0064]優(yōu)選地，為了制造轉(zhuǎn)子葉片并進(jìn)而也為了制造碳纖維加熱系統(tǒng)13或其部件，兩個半殼，所述半殼表示為圖4b中的半殼14。針對所述半殼，僅示出了加熱裝置的元件。所述半殼14具有相應(yīng)的碳纖維線2。所述碳纖維線在制造葉片時置入到相應(yīng)的葉片半殼或用于制造葉片半殼的相應(yīng)的模具中并且尤其用相同的樹脂浸漬，以便添加到半殼中。每個半殼14沿縱向方向又分解成元件15，所述元件分別形成加熱組。由此，此外能夠簡化制造。此夕卜，由此實現(xiàn)如在圖1中通過線路8.1和8.2以及火花隙9示出的那樣互連。
[0065]因此，半殼14能夠合并并且共同互連，如圖4a所表示的那樣，或者所述半殼也能夠通過下述方式電分離或串聯(lián)連接:例如在要設(shè)置在葉梢4處的區(qū)域中實現(xiàn)連接并且在設(shè)計用于設(shè)置在葉根3的區(qū)域中建立與供電電壓的連接。
[0066]圖5示出具有塔102和吊艙104的風(fēng)能設(shè)備100。在吊艙104上設(shè)置有具有三個轉(zhuǎn)子葉片108和整流罩110的轉(zhuǎn)子106。轉(zhuǎn)子106在運行中通過風(fēng)置于轉(zhuǎn)動運動并進(jìn)而驅(qū)動吊艙104中的發(fā)電機。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)能設(shè)備(100)的轉(zhuǎn)子葉片(1)，包括: -用于加熱所述轉(zhuǎn)子葉片(I)的加熱裝置(33)，所述加熱裝置在所述轉(zhuǎn)子葉片(100)中設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子葉片表面的區(qū)域中，其中-所述加熱裝置(33)具有能導(dǎo)電的加熱線(2)，并且-所述加熱線(2)正弦形地、波浪形地和/或鋸齒形地伸展，具有: -限定正弦幅值、波浪高度或鋸齒高度的幅值，和 -限定周期長度、波浪長度或鋸齒間距的波長，其中 -所述幅值和/或所述波長沿著所述加熱線(2)改變，以便由此分部段地改變所述加熱裝置(33)的比面加熱功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片(I)， 其特征在于， 所述幅值和所述波長分別平行于所述轉(zhuǎn)子葉片表面定向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)子葉片(I)， 其特征在于， 所述加熱線(2)沿所述轉(zhuǎn)子葉片(I)的縱向方向伸展。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的轉(zhuǎn)子葉片(1)， 其特征在于， 所述加熱線(2)作為碳纖維(2)和/或作為碳纖維粗紗添加到所述轉(zhuǎn)子葉片(I)中。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的轉(zhuǎn)子葉片(1)， 其特征在于， -所述加熱線(2)分成由多個并聯(lián)連接的加熱線(2)組成的加熱組(35)，和 -兩個或更多個加熱組(35)彼此電串聯(lián)連接。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的轉(zhuǎn)子葉片(1)， 其特征在于， 每個加熱組(35)的所述加熱線(2)具有不同的幅值和/或不同的波長和/或在相鄰的加熱線之間具有不同的間距。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的轉(zhuǎn)子葉片(1)， 其特征在于， -所述轉(zhuǎn)子葉片(I)具有用于導(dǎo)出雷電的電的避雷系統(tǒng)(6)，和 -所述加熱裝置(35)經(jīng)由浪涌保護(hù)器、尤其是火花隙(9)與所述避雷系統(tǒng)(6)耦聯(lián)，使得 -只要沒有雷電擊中所述轉(zhuǎn)子葉片(I)，就存在電流隔離，和 -當(dāng)由于雷擊所述轉(zhuǎn)子葉片(I)而在所述加熱裝置(35)中感應(yīng)出電壓時，相應(yīng)的所述浪涌保護(hù)器或相應(yīng)的所述火花隙(9)被電流經(jīng)過或跳過。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的轉(zhuǎn)子葉片(1)， 其特征在于， 在所述加熱裝置(35)的開端和末端處并且在每個加熱組之間分別設(shè)置有浪涌保護(hù)器或火花隙(9)，以用于將所述加熱裝置(35)耦聯(lián)到所述避雷系統(tǒng)(6)上。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的轉(zhuǎn)子葉片(1)， 其特征在于， 所述轉(zhuǎn)子葉片(I)具有葉根(3)和葉梢(4)并且所述加熱裝置(35) -借助第一部段從所述葉根(3)朝向所述葉梢(4)伸展，并且-借助第二部段部段向回從所述葉梢(4)朝向所述葉根(3)伸展，并且-這兩個部段電串聯(lián)連接并且在所述葉根(3)的區(qū)域中連接到電源上，以用于為所述加熱裝置(35)提供用于加熱的電流。
10.一種風(fēng)能設(shè)備(100)，包括:具有至少一個、尤其是三個根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的轉(zhuǎn)子葉片(I)。
11.一種浪涌保護(hù)器、尤其是火花隙(9)，用于建立 -轉(zhuǎn)子葉片(I)的電的避雷系統(tǒng)(6)和 -用于加熱所述轉(zhuǎn)子葉片(I)的加熱裝置(35)之間的耦聯(lián)，其中 -所述浪涌保護(hù)器或所述火花隙(9)準(zhǔn)備用于建立耦聯(lián)，使得 -只要沒有雷電擊中所述轉(zhuǎn)子葉片(I)，就存在電流隔離，和 -當(dāng)由于雷擊所述轉(zhuǎn)子葉片(I)而在所述加熱裝置(35)中感應(yīng)出電壓時，所述浪涌保護(hù)器或所述火花隙(9)被電流經(jīng)過或跳過。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的浪涌保護(hù)器(9)， 其特征在于， 所述浪涌保護(hù)器(9)以封裝的方式構(gòu)成、尤其是構(gòu)成為模塊，使得在雷擊和在所述浪涌保護(hù)器中造成電壓擊穿的情況下，避免圍繞所述浪涌保護(hù)器的元件的火災(zāi)風(fēng)險或爆炸風(fēng)險并且能夠?qū)⑺隼擞勘Ｗo(hù)器由外部從所述轉(zhuǎn)子葉片(I)中取出和/或插入到所述轉(zhuǎn)子葉片⑴中。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的浪涌保護(hù)器，所述浪涌保護(hù)器構(gòu)成為火花隙(9)，包括: -用于與所述避雷系統(tǒng)(6)電流連接的接收器(12)，和 -用于與所述加熱系統(tǒng)(35)電流連接的火花芯棒(30)，其中 -所述接收器(12)和所述火花芯棒(30)之間的火花間距確定擊穿電壓，其中在所述火花芯棒(30)和所述接收器之間產(chǎn)生火花，其中可選地-能夠設(shè)定所述火花間距。
14.一種用于設(shè)計加熱裝置的方法，其中 -所述加熱裝置(33)具有能導(dǎo)電的加熱線(2)，和 -所述加熱線(2)正弦形地、波浪形地和/或鋸齒形地伸展，具有: -限定正弦幅值、波浪高度或鋸齒高度的幅值，和 -限定周期長度、波浪長度或鋸齒間距的波長，其中 -所述幅值和/或所述波長沿著所述加熱線(2)改變，以便由此分部段地改變所述加熱裝置(33)的比面加熱功率， 其中所述加熱裝置分成多個加熱部段并且分部段地將所述幅值、所述波長和所述加熱線之間的間距選擇成，使得在預(yù)設(shè)的加熱電流的情況下實現(xiàn)為相關(guān)的所述加熱部段預(yù)設(shè)的比面加熱功率。
15.—種用于加熱風(fēng)能設(shè)備(100)的轉(zhuǎn)子葉片(I)的加熱裝置(35)，其中所述加熱裝置借助根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法設(shè)計并且尤其具有如在權(quán)利要求1至9中任一項中所描述的特征。
16.一種用于加熱轉(zhuǎn)子葉片(I)、尤其是根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的轉(zhuǎn)子葉片的方法，其中所述轉(zhuǎn)子葉片(35)的加熱裝置(35)、尤其是根據(jù)權(quán)利要求15所述的加熱裝置(35)加載有電流，以便在所述轉(zhuǎn)子葉片(I)上假設(shè)或預(yù)期有積冰時，將所述轉(zhuǎn)子葉片(I)本身并進(jìn)而所述轉(zhuǎn)子葉片(I)的至少一部分加熱，其中在雷擊所述轉(zhuǎn)子葉片(I)的所述避雷系統(tǒng)(6)的情況下，將在所述加熱系統(tǒng)(35)中由于所述雷擊感應(yīng)出的電壓經(jīng)由至少一個浪涌保護(hù)器、尤其是火花隙(9)朝向所述避雷系統(tǒng)(6)和/或朝向接地的線路(6)導(dǎo)出。
【文檔編號】F03D11/00GK104520582SQ201380041654
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月6日
【發(fā)明者】克里斯蒂安·克萊門斯 申請人:烏本產(chǎn)權(quán)有限公司