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1、10申请公布号CN104169576A43申请公布日20141126CN104169576A21申请号201380014776222申请日20130109PA20127003520120120DKPA20127025420120516DK61/649,33520120520USF03D11/0020060171申请人维斯塔斯风力系统集团公司地址丹麦奥胡斯72发明人J科吉K格雷戈里R汤森74专利代理机构永新专利商标代理有限公司72002代理人蔡胜利54发明名称对风力涡轮机叶片进行除冰的方法57摘要一种对风力涡轮机叶片5进行除冰的方法，包括以下步骤使用配置在叶片根部中的加热构件10产生受热空气；以。
2、及使受热空气穿过限定在叶片内的另外两个纵向叶片腔24，26，28的至少一部分绕叶片内部持续地循环。循环步骤包括将受热空气从加热构件的排气口32A至少部分地穿过第一纵向叶片腔26朝向叶片尖端18输送；在沿叶片长度的一位置处使受热空气从第一纵向叶片腔26偏转到第二纵向叶片腔24中；以及将偏转的空气至少部分地穿过第二纵向叶片腔24输送回加热构件10的进气口34。受热空气至少穿过前缘腔26和限定在叶片内的纵向腹板22之间的中心腔24循环。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014091786PCT国际申请的申请数据PCT/DK2013/0500052013010987PCT国际申请的公布数。
3、据WO2013/107457EN2013072551INTCL权利要求书4页说明书13页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书4页说明书13页附图3页10申请公布号CN104169576ACN104169576A1/4页21一种对风力涡轮机叶片进行除冰的方法，所述方法包括以下步骤使用配置在叶片根部中的加热构件产生受热空气；以及使受热空气穿过限定在叶片内的另外两个纵向叶片腔的至少一部分绕叶片内部持续地循环，所述循环步骤包括将受热空气从加热构件的排气口至少部分地穿过第一纵向叶片腔朝向叶片尖端输送；在沿叶片长度的一位置处，使受热空气从第一纵向叶片腔偏转到第二纵向叶片腔中；。
4、以及将偏转的空气至少部分地穿过第二纵向叶片腔输送回加热构件的进气口，其中受热空气至少穿过限定在穿过叶片内部延伸的各纵向腹板之间的中心腔以及限定在一个或多个纵向腹板与叶片前缘之间的前缘腔循环。2根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤将受热空气的至少一部分从加热构件的排气口穿过前缘腔朝向叶片尖端输送；在沿叶片长度的一位置处，使受热空气从前缘腔偏转到中心腔中；以及将偏转的空气穿过中心腔输送回加热构件的进气口。3根据权利要求2所述的方法，还包括将受热空气的一部分从加热构件的排气口沿限定在一个或多个纵向腹板与叶片后缘之间的后缘腔输送；以及在沿叶片长度的一位置处，使受热空气从后缘腔偏转到中心腔中；以及将偏。
5、转的空气穿过中心腔输送回加热构件的进气口。4根据权利要求2或3所述的方法，其中受热空气在叶片尖部中从前缘腔并且可选地从后缘腔受偏转到中心腔中。5根据权利要求2至4中任一项所述的方法，还包括将受热空气从加热构件的一个或多个排气口分配到前缘腔和后缘腔中。6根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤将受热空气的至少一部分从加热构件的排气口穿过限定在一个或多个纵向腹板与叶片后缘之间的后缘腔朝向叶片尖端输送；在沿叶片长度的一位置处，使受热空气的第一部分从后缘腔偏转到中心腔中并且使受热空气的第二部分从后缘腔偏转到前缘腔中；以及将受热空气穿过前缘腔和中心腔输送回加热构件的一个或多个进气口。7根据权利要求6所述的。
6、方法，还包括在沿叶片长度的一位置处，使受热空气的第一部分从中心腔偏转出来进入前缘腔中；以及将受热空气的偏转的第一部分与受热空气的在前缘腔中的第二部分结合输送回加热构件的一个或多个进气口。8根据权利要求6或7所述的方法，其中受热空气在叶片尖部中从后缘腔偏转到中心腔和前缘腔中。9根据权利要求8所述的方法，包括使受热空气的第一部分在从尖端沿叶片长度的至少四分之一处从中心腔偏转出来进入前缘腔中。权利要求书CN104169576A2/4页310根据权利要求1所述的进行除冰的方法，包括以下步骤将受热空气从加热构件的排气口穿过中心腔朝向叶片尖端输送；在沿叶片长度的一位置处，使受热空气的至少一部分从中心腔偏转。
7、到前缘腔中；以及将偏转的空气穿过前缘腔输送回向加热构件的进气口。11根据权利要求10所述的方法，还包括在沿叶片的一位置处，使受热空气的一部分从中心腔偏转到限定在一个或多个纵向腹板与叶片后缘之间的后缘腔中；以及将受热空气穿过后缘腔输送回向加热构件的进气口。12根据权利要求10或11所述的方法，其中受热空气在叶片尖部中从中心腔偏转到前缘腔中并且可选地偏转到后缘腔中。13根据权利要求12所述的方法，其中受热空气在叶片尖部内的沿叶片长度的一个或多个位置处穿过配置在限定出中心腔的纵向腹板中的一个或多个开口从中心腔偏转到前缘腔中并且可选地偏转到后缘腔中。14根据在前权利要求中任一项所述的方法，其中受热空气。
8、使用配置在加热构件内的一个或多个风扇穿过叶片内部循环。15根据在前权利要求中任一项所述的方法，还包括监控叶片处的温度；以及控制加热构件以取决于叶片处的温度来调节产生的受热空气的温度。16根据在前权利要求中任一项所述的方法，还包括监控叶片内的空气流；以及取决于叶片内的空气流来控制加热构件。17根据权利要求15或16所述的方法，包括控制下述参数中的至少一个提供给加热构件的功率以及穿过加热构件的空气的流速。18根据在前权利要求中任一项所述的方法，还包括使用一个或多个传感器监控叶片以检测冰在叶片表面上的存在；以及在检测到冰存在于叶片表面上的情况下启动受热空气循环。19根据在前权利要求中任一项所述的方法。
9、，还包括监控风力涡轮机的功率曲线以检测在功率曲线中的作为冰存在于叶片表面上的结果的改变；以及在检测到冰存在于叶片表面上的情况下启动受热空气循环。20一种风力涡轮机，包括一个或多个风力涡轮机叶片，每个叶片包括外壳；一个或多个纵向腹板，其配置在外壳内并且穿过叶片内部纵向地延伸，其中一个或多个纵向腹板在叶片内部限定出腔结构，所述腔结构包括限定在叶片前缘与一个或多个纵向腹板之间的纵向前缘腔、限定在叶片后缘与一个或多个纵向腹板之间的纵向后缘腔、以及限定在一对纵向腹板之间并且定位在前缘腔与后缘腔之间的中心腔；以及加热构件，其配置在叶片根部中，加热构件包括一个或多个空气进气口；用于加热穿过一个或多个进气口进。
10、入的空气的一个或多个加热器；一个或多个空气排气口；以及用于使受热空气从一个或多个排气口绕叶片内部循环并且回到一个或多个进气口的构件，其中权利要求书CN104169576A3/4页4加热构件适于使受热空气至少穿过前缘腔和中心腔循环。21根据权利要求20所述的风力涡轮机，其中每个叶片还包括用于使受热空气从纵向腔中的一个偏转到另外的纵向腔中的至少一个的构件。22根据权利要求21所述的风力涡轮机，其中每个叶片包括在叶片尖部中配置在至少两个纵向叶片腔之间的偏转构件。23根据权利要求22所述的风力涡轮机，其中配置在叶片尖部中的偏转构件包括从叶片尖端延伸的一隔壁。24根据权利要求21至23中任一项所述的风力。
11、涡轮机，其中每个叶片包括配置在叶片根端与叶片尖端之间的中间位置处的偏转构件。25根据权利要求20至24中任一项所述的风力涡轮机，其中每个叶片的加热构件配置在叶片的中心腔内。26根据权利要求20至25中任一项所述的风力涡轮机，其中每个叶片的加热构件包括将受热空气输送到叶片的前缘腔中的排气口以及用于接收穿过中心腔被输送的空气的进气口。27根据权利要求26所述的风力涡轮机，其中加热构件还包括用于将受热空气输送到叶片的后缘腔中的排气口。28根据权利要求27所述的风力涡轮机，其中每个叶片还在中心腔尖端处包括偏转构件以提供从前缘腔到中心腔的第一流动路径以及从后缘腔到中心腔的第二流动路径。29根据权利要求2。
12、7或28所述的风力涡轮机，其中每个叶片中的加热构件还包括用于单独地控制进入前缘腔和后缘腔中的每个的受热空气的温度和流率中的至少一个的控制构件。30根据权利要求20至25中任一项所述的风力涡轮机，其中每个叶片中的加热构件包括用于将受热空气输送到叶片的后缘腔中的排气口以及用于接收穿过前缘腔被输送的空气的进气口。31根据权利要求30所述的风力涡轮机，其中每个叶片还在沿中心腔长度的一位置处包括中心腔内的一隔壁以及在纵向腹板内的一个或多个开口以提供中心腔与前缘腔之间的流动路径，其中一个或多个开口配置在隔壁与叶片尖端之间的一个或多个位置处。32根据权利要求20至25中任一项所述的风力涡轮机，其中每个叶片中。
13、的加热构件包括用于将受热空气输送到叶片的中心腔中的排气口以及用于接收穿过前缘腔被输送的空气的进气口。33根据权利要求32所述的风力涡轮机，其中加热构件还包括用于接收穿过后缘腔被输送的空气的进气口。34根据权利要求32或33所述的风力涡轮机，其中每个叶片还在中心腔的尖端处包括偏转构件以提供从中心腔到前缘腔的第一流动路径以及从中心腔到后缘腔的第二流动路径。35根据权利要求20至34中任一项所述的风力涡轮机，其中每个叶片还包括用于在叶片根端处将纵向腔彼此分隔的构件。36根据权利要求20至35中任一项所述的风力涡轮机，其中每个叶片包括穿过叶片内部延伸的内部翼梁，翼梁包括在内部翼梁内部限定出中心腔的一对。
14、腹板。权利要求书CN104169576A4/4页537根据权利要求20至36中任一项所述的风力涡轮机，隔热材料沿叶片长度的至少一部分配置在限定在叶片内部的后缘腔内。38根据权利要求20至37中任一项所述的风力涡轮机，其中隔热材料沿叶片长度的至少一部分配置在每个叶片的中心腔内。39根据权利要求20至38中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中每个叶片还包括用于将受热空气输送到加热构件中或从加热构件输送出来的一个或多个空气管道。40根据权利要求20至39中任一项所述的风力涡轮机，其中每个叶片还包括用于控制所述叶片内的加热构件的控制构件。41根据权利要求40所述的风力涡轮机，其中每个叶片还包括用于监控叶片。
15、处的温度并且向所述叶片内的控制构件提供输出的一个或多个温度传感器，其中控制构件适于基于从温度传感器接收的输出来操作地控制相关联的加热构件。42根据权利要求40或41所述的风力涡轮机，其中每个叶片还包括用于监控叶片内的空气流的一个或多个压力传感器，其中控制构件适于基于从压力传感器接收的输出来操作地控制相关联的加热构件，从而使得加热构件在检测到的叶片内的空气流低于阈值等级的情况下关闭。43根据权利要求41或42所述的风力涡轮机，其中控制构件适于操作地控制下述参数中的至少一个提供给一个或多个加热器的功率、空气穿过加热构件循环的速度、以及一个或多个加热器的加热循环。44根据权利要求20至43中任一项所。
16、述的风力涡轮机，包括多个风力涡轮机叶片，其中配置在每个叶片中的加热构件连接到涡轮机内的中央控制单元和中央供电装置。45根据权利要求44所述的风力涡轮机，还包括用于检测冰在叶片中的至少一个上的存在并且向中央控制单元提供输出的一个或多个冰传感器，其中中央控制单元适于在检测到冰的情况下启动一个或多个叶片内的加热构件。权利要求书CN104169576A1/13页6对风力涡轮机叶片进行除冰的方法技术领域0001本发明涉及一种通过使受热空气穿过叶片内部循环来对风力涡轮机叶片进行除冰的方法。本发明还涉及一种包括适于本发明的除冰方法的一个或多个风力涡轮机叶片的风力涡轮机。背景技术0002冰形成在风力涡轮机叶片。
17、的表面上是相当常见的问题，即使是在温和气候中。冰在叶片表面上，特别是在叶片尖部中的形成和扩散将会改变叶片空气动力学特征并且还可能导致叶片上的增加的振动和载荷，所有这些都导致功率输出方面的降低。在更严重的情况下，涡轮机可能需要在冰积累时停机，以防止叶片的过大载荷，所述过大载荷可能损伤叶片部件或对叶片部件造成永久性疲劳。此外，存在与冰从风力涡轮机叶片甩出的潜在风险有关的安全问题，这意味着涡轮机必须停机，直到冰能够被去除。明确的是，任何长时间的停机都将会对涡轮机的产能产生不利影响。0003因此，已认识到重要的是使风力涡轮机配备有用于防止冰在风力涡轮机叶片上形成或将已在叶片表面上形成的冰去除的有效系统。
18、。还重要的是提供用于在早期阶段检测冰在风力涡轮机上形成的准确方式。0004使用受热空气加热风力涡轮机叶片表面，以便防止冰形成或将冰从叶片上去除在先前已被提出。在这样的方法中，加热叶片表面使得冰在冰与叶片表面之间的界面处解冻，由此冰能够在其自身重量影响下从叶片上滑落。例如，DEA842330描述了一种系统，其中空气在通过离心力穿过叶片内部抽入之前穿过机舱抽入，空气在所述机舱中由发电设备加热。受热空气从叶片尖端排出。0005期望的是提供一种用于对风力涡轮机进行除冰的改进的系统和方法，所述系统和方法在将冰从叶片表面去除方面是有效的并且能够以相对较低的成本并且在不对叶片结构进行显著改动的情况下结合到新。
19、的和现有的风力涡轮机叶片中。特别期望的是这样的除冰系统和方法能够整合到风力涡轮机控制中，从而使得能够响应于叶片表面处的情况而准确地控制所述系统和方法。发明内容0006根据本发明，提供一种对风力涡轮机叶片进行除冰的方法，所述方法包括以下步骤使用配置在叶片根部中的加热构件产生受热空气；以及使受热空气穿过限定在叶片内的另外两个纵向叶片腔的至少一部分绕叶片内部持续地循环。在循环步骤期间，受热空气首先从加热构件的排气口至少部分地穿过第一纵向叶片腔朝向叶片尖端输送。在沿叶片长度的一位置处，受热空气接下来从第一纵向叶片腔偏转到第二纵向叶片腔中。偏转的空气接下来至少部分地穿过第二纵向叶片腔被输送回加热构件的进。
20、气口。在除冰方法期间，重要的是受热空气至少穿过限定在穿过叶片内部延伸的各纵向腹板之间的中心腔以及限定在一个或多个纵向腹板与叶片前缘之间的前缘腔循环。说明书CN104169576A2/13页70007在本发明的除冰方法中，在叶片根部中产生的受热空气穿过叶片内部循环以与叶片外壳的内部表面相接触。由于受热空气穿过叶片的腔结构循环，因此受热空气将热量传递到外壳，从而使得外壳温度上升。如在上文中描述的，这使得至少与叶片表面接触的冰层解冻。因此，冰与叶片表面之间失去附着并且冰将会完全融化或由于其自身重量而从叶片滑落。0008在商用风力涡轮机上使用的风力涡轮机叶片通常由外壳和内部支撑结构形成。增强件可以配置。
21、在外壳中，配置在内部支撑结构内，或既配置在外壳中又配置在内部支撑结构内。在特定类型的风力涡轮机叶片中，增强材料中的大部分配置在纵向内部翼梁或穿过外壳内部延伸的梁内。内部翼梁通常在叶片的压力侧和吸收侧处包括与外壳接触或成一体的翼梁帽。纵向腹板在翼梁帽的各边缘之间延伸以形成中空的管状结构。纵向腹板限定出内部翼梁内部的腔并且在叶片前缘和叶片后缘处限定出翼梁两侧上的腔。0009在其它类型的风力涡轮机叶片中，增强材料中的大部分配置在外壳内。因此，不需要内部翼梁，而是通常将会配置有在外壳的压力侧与吸收侧之间延伸的两个或更多纵向腹板或边框。纵向腹板将叶片的内部体积分隔成多个纵向腔，所述多个纵向腔至少包括穿过。
22、叶片中部延伸的中心腔、前缘腔以及后缘腔。0010因此，如在上文中描述的，能够看出的是在风力涡轮机叶片中的大部分中，在叶片的内部作为标准设置两个或更多纵向腹板，所述两个或更多纵向腹板将叶片内部分隔成不同的腔。0011本发明的除冰方法有利地使用限定在叶片内的腔结构以通过已定义的循环模式协助引导空气穿过叶片。由于风力涡轮机叶片中的大部分由这样的已就位的腔结构形成，因此，如在上文中描述的，需要对叶片结构进行相对较少的改动，以便使得叶片与使用除冰方法相容。因此，除冰方法能够有利地在各种类型的叶片结构中实施并且能够易于在现有叶片中实施，以及与新制造的叶片一起实施。0012本发明的除冰方法建立受热空气在叶片。
23、内的循环，所述循环能够方便地利用已存在于叶片内部的空气执行，以使得无需从外部抽入空气。空气以环形流动路径绕叶片输送，以使得空气能够穿过加热构件并且绕叶片持续地再循环。这提供一种非常有效的方式以建立穿过叶片的受热空气的连续流。具体地，使用环形流动路径的系统需要比空气不在叶片内再循环的开环系统所需更少的功率输入以便达到叶片内的目标温度。0013空气在叶片内部加热到温度高于环境空气的温度。然而，加热的程度和受热空气的温度将会取决于叶片处的状况和所使用的受热空气循环的模式。在一些情况下，将空气在叶片内部加热到仅略微高于环境空气的温度已足够。在其它情况下，可能期望提供更暖的空气以能够将更多热量传递到叶片。
24、表面。0014受热空气在叶片根部中产生，所述叶片根部是叶片最靠近轮毂的部分。受热空气接下来穿过叶片内部沿纵向方向朝向叶片尖端输送或泵送。术语“纵向”限定出沿叶片长度的基本上平行于叶片纵轴线的方向。叶片的“尖端”是叶片的最远离轮毂的周端，叶片的“尖部”是叶片的配置有尖端的部分。在大多数情况下，期望的是将受热空气从叶片根部尽可能沿叶片长度输送到尖部中，以使得包括叶片尖端的尖部被加热。这通常将会是重要的，因为冰的形成可能对叶片的在叶片尖部中的空气动力学效率产生显著影响，所述叶片尖部扫过比根端更大的面积。说明书CN104169576A3/13页80015叶片的内部体积随着叶片弦长减少而朝向尖端减少，以。
25、使得在距根端较远距离处更难将足够的空气穿过叶片输送。除使用前缘腔之外还使用中心腔用于受热空气循环提供用于将尽可能大体积的受热空气传递到叶片尖部的一种有效方式。中心腔通常具有明确限定的形状和体积并且其能够与邻近的腔便利地分隔，以便提供用于受热空气的便捷流动路径。0016为了执行本发明的除冰方法，加热构件必须被结合到叶片根端中以将受热空气提供到叶片内部。叶片内的加热构件适于将受热空气沿一个或多个纵向叶片腔朝向叶片尖端输送。因此，加热构件优选地包括用于将受热空气流喷射或泵送到叶片内部的一个或多个风扇、泵或其它适当构件。加热构件将会优选地还包括用于将空气从尖部穿过叶片吸回或抽回根端的适当构件。0017。
26、为了在叶片内部建立受热空气的环流模式，叶片必须适于使受热空气在各叶片腔之间偏转。受热空气在各腔之间偏转能够实现的方式将会取决于叶片结构和受热空气的绕叶片内部的期望路径。0018在一些情况下，现有的叶片内部结构足以使空气以期望的方式在各腔之间偏转。在其它情况下，可能需要将附加结构结合在叶片内部以建立更明确限定的流动路径并且从而确保受热空气按要求偏转。附加结构可以包括例如一个或多个区段、挡板、隔板或腹板，所述附加结构可以定位成阻塞特定流动路径，或分隔受热空气流并且使不同部分沿不同方向偏转。替代地或附加地，可以通过将在叶片的不同腔之间延伸的一个或多个孔、开口或导管结合并且提供被限定用于针对受热空气的。
27、流动路径来提供适当流动路径。将会参考特定除冰方法在下文中描述用于使受热空气偏转的特定构件。0019在本发明第一实施方式中，除冰方法包括以下步骤将受热空气的至少一部分从加热构件的排气口穿过前缘腔朝向叶片尖端输送；在沿叶片长度的一位置处，使受热空气从前缘腔偏转到中心腔中；以及将偏转的空气穿过中心腔输送回加热构件的进气口。0020因此，在根据本发明第一实施方式的方法中，受热空气穿过叶片在前缘腔中被向外输送并且穿过中心腔被输送回向加热构件。术语“向外”指的是朝向叶片尖端的方向。0021优选地，除将受热空气沿叶片在前缘腔中向外输送之外，受热空气还附加地从加热构件的排气口沿限定在一个或多个纵向腹板与叶片后。
28、缘之间的后缘腔被输送。这部分受热空气类似地在沿叶片长度的一位置处偏转到中心腔中并且穿过中心腔被输送回向加热构件的进气口。因此，受热空气穿过前缘腔和后缘腔两者被向外输送，而仅穿过中心腔被输送回加热构件。0022附加地使用后缘腔沿叶片输送受热空气可以提供多个益处。后缘腔通常提供相对较大的体积，因此能够通过将受热空气穿过后缘腔以及前缘腔输送而显著地增加受热空气朝向叶片尖端的流率，从而提供针对叶片表面的更有效率的加热。此外，通过将受热空气穿过后缘腔和前缘腔两者输送，可以提供针对叶片表面的更均匀的加热，因为受热空气能够与较大的叶片外壳表面积接触。0023优选地，空气在叶片尖部内的一位置处从前缘腔偏转到中。
29、心腔中，以使得受热空气在对叶片尖端进行加热和除冰方面是有效的。在受热空气附加地穿过后缘腔被输送的情况下，这部分受热空气还优选地在叶片尖部中偏转到中心腔中。0024为了使风力涡轮机叶片适于与根据本发明第一实施方式的除冰方法一起使用，因说明书CN104169576A4/13页9此用于将空气绕叶片尖部在不同腔之间引导的适当偏转构件被结合到叶片尖部中。适当偏转构件可以包括例如从叶片尖端延伸到中心腔的端部中的挡板或隔板。偏转构件优选地限定出从前缘腔和后缘腔进入中心腔中的分开的流动路径，而基本上防止受热空气在前缘腔与后缘腔之间转移。0025在根据本发明第一实施方式的方法中，受热空气穿过前缘腔和后缘腔两者被。
30、输送，可以提供分开的加热构件以便为每个腔产生受热空气。更优选地，单一加热构件配置在叶片根部中，所述方法还包括将受热空气从加热构件的一个或多个排气口分配到前缘腔和后缘腔中的步骤。受热空气的分配可以通过将适当空气分配系统结合在叶片根部中实现。空气分配系统优选地包括用于将受热空气引导到后缘腔中的第一排气口以及用于将受热空气引导到前缘腔中的第二排气口。0026优选地，本发明第一实施方式的方法还包括控制通向前缘腔和后缘腔的受热空气流的步骤。这意味着提供给每个腔的包括例如温度和质量流率的空气参数能够被单独地控制以满足叶片的各种需求。0027在本发明第二实施方式中，所述除冰方法包括以下步骤将受热空气的至少一。
31、部分从加热构件的排气口穿过限定在一个或多个纵向腹板与叶片后缘之间的后缘腔朝向叶片尖端输送；在沿叶片长度的一位置处，将受热空气的第一部分从后缘腔偏转到中心腔中并且将受热空气的第二部分从后缘腔偏转到前缘腔中；以及将受热空气穿过前缘腔和中心腔输送回加热构件的一个或多个进气口。0028因此，在根据本发明第二实施方式的方法中，受热空气穿过叶片在后缘腔中被向外输送并且穿过中心腔和前缘腔两者被输送回加热构件。0029如与在上文中描述的第一实施方式有关的，有利的是使用后缘腔将受热空气朝向叶片尖端输送，因为后缘腔提供使受热空气能够以高流率进入叶片尖部的相对较大体积。0030优选地，受热空气在叶片尖部中、最优选地。
32、在叶片尖端处从后缘腔偏转到中心腔和前缘腔中。这使得受热空气循环能够在对叶片进行最少改动的情况下进行，因为叶片尖端将会使从后缘腔流出的空气自然地继续偏转回叶片的剩余部分。因此，在一些情况下，无需将用于使受热空气偏转的分开构件结合在各腔之间。在其它情况下，附加结构构件可以配置在叶片尖部中以协助将受热空气从后缘腔导引到中心腔和前缘腔中。0031在叶片尖部具有相对较小横截面积的情况下，受热空气的至少一部分可以在其到达叶片尖端之前从后缘腔偏转到中心腔中。这有助于维持穿过叶片尖部的受热空气流。空气可以从后缘腔穿过配置在将后缘腔与中心腔分开的一个或多个纵向腹板中的一个或多个开口或通道偏转到中心腔中。例如，多。
33、个被隔开的开口可以在叶片尖部中配置在纵向腹板中。因此，受热空气在其接近叶片尖端时被逐渐偏转到中心腔中，以使得绕叶片尖端经过的受热空气的体积被降低。0032根据本发明第二实施方式的除冰方法可以有利地利用在后缘腔内具有附加隔热材料的叶片实施。所述隔热材料可以被结合例如以向叶片提供附加结构支撑。隔热材料存在于后缘腔内意味着受热空气能够在受热空气穿过后缘腔行进时向周围叶片表面损失较少热量的情况下被输送到叶片尖部。这意味着较热空气能够更易于被传递到最需要加热的叶片尖部。0033使用中心腔和前缘腔两者将受热空气输送回向加热构件通过最大化叶片与受热说明书CN104169576A5/13页10空气接触的表面积。
34、优化尖部中的加热。此外，如在上文中描述的，使用中心腔和前缘腔两者有助于维持穿过后缘腔的、具体是在中心腔和前缘腔的横截面相对较小的叶片尖部中的可能的较高流速。0034优选地，在根据本发明第二实施方式的方法中，受热空气的穿过中心腔被输送回的第一部分在沿叶片长度的一位置处从中心腔偏转出来进入前缘腔。受热空气的被偏转的第一部分接下来与受热空气的在前缘腔中的第二部分结合被输送回加热构件。因此，受热空气在与受热空气的余下部分一起偏转到前缘腔中之前仅经过中心腔的一部分。受热空气接下来在前缘腔中的单一气流中被输送回加热构件。这有利地意味着在加热构件处仅需要单一进气口以便接收返回空气。0035受热空气的第一部分。
35、优选地在从尖端沿叶片长度的至少四分之一、更优选地从尖端沿叶片长度的至少三分之一的位置处偏转到前缘腔中。因此，受热空气至少在叶片尖部中维持在中心腔内。待受热空气从中心腔偏转到前缘腔中时，前缘腔的横截面积将会足够大，使得能够容纳受热空气的全部体积。0036为了使受热空气的第一部分从中心腔偏转到前缘腔，适当区段或屏障优选地配置在中心腔内以阻塞中心腔的剩余部分。在中心腔与前缘腔之间的适当流动路径接下来优选地配置在所述区段处或邻近于所述区段。例如，孔或通道可以配置在将中心腔与前缘腔分开的一个或多个纵向腹板中。0037在根据本发明第二实施方式的方法中，受热空气穿过后缘腔被向外输送并且穿过前缘腔返回加热构件。
36、，加热构件优选地配置成包括定位成将受热空气引导到后缘腔中的排气口以及定位成从前缘腔接收空气的进气口。0038在特定替代实施方式中，受热空气可以沿针对第二实施方式在上文中描述的方向的相反方向绕叶片输送。因此，在这样的实施方式中，受热空气穿过前缘腔和中心腔向外输送并且穿过后缘腔返回到加热构件。0039在本发明第三实施方式中，除冰方法包括以下步骤将受热空气从加热构件的排气口穿过中心腔朝向叶片尖端输送；在沿叶片长度的一位置处，使受热空气的至少一部分从中心腔偏转到前缘腔中；以及将偏转的空气穿过前缘腔输送回向加热构件的进气口。0040因此，在根据本发明第三实施方式的方法中，受热空气穿过叶片在中心腔中被向外。
37、输送并且穿过前缘腔返回加热构件。0041受热空气能够在无需对叶片结构进行显著结构性改动的情况下朝向叶片尖端穿过中心腔被方便地输送。然而，为了确保受热空气在中心腔内保持相对较好的隔热状态，附加隔热材料优选地被结合在中心腔内。例如，如下文中所述的，当中心腔限定在内部翼梁内时，附加隔热材料优选地被结合在翼梁内，以便最小化穿过翼梁的热传递。在这样的情况下，受热空气在穿过中心腔被输送的同时将不会与叶片的外壳显著接触，并且利用翼梁内的附加隔热，能够有效地保留热量。因此，可以将较热空气传递到叶片尖部，以使得尖部中的除冰能够以有效方式进行。0042优选地，除使受热空气从中心腔偏转到前缘腔中之外，受热空气的一部。
38、分还附加地从中心腔偏转到限定在一个或多个纵向腹板与叶片后缘之间的后缘腔中。这部分受热空气接下来穿过后缘腔被输送回向加热构件的进气口。因此，受热空气在根端处穿过前缘腔和后缘腔两者被输送回加热构件，而仅穿过中心腔从加热构件被输送出来。说明书CN104169576A106/13页110043如与在上文中描述的第一实施方式有关的，附加的使用后缘腔沿叶片输送热空气可以提供多个益处。0044优选地，受热空气在叶片尖部中、最优选地在叶片尖端处从中心腔偏转到前缘腔中并且可选地偏转到后缘腔中。在大多数情况下，中心腔不一直延伸到叶片尖端，因此受热空气将会在距尖端较短距离处离开中心腔。用于使受热空气偏转到前缘腔中并。
39、且可选地偏转到后缘腔中的适当构件能够方便地配置在中心腔的端部与叶片尖端之间的空间内。0045适当偏转构件可以包括例如从叶片尖端延伸到中心腔的端部中的挡板或隔板。偏转构件优选地限定与中心腔分开的进入前缘腔和后缘腔中的流动路径，而基本上防止受热空气在前缘腔与后缘腔之间转移。0046受热空气的一部分可以在受热空气到达中心腔的在尖端处的端部之前可选地从中心腔偏转到前缘腔和后缘腔中。这可以使得受热空气绕叶片的流速较高，因为中心腔的端部与叶片尖端之间的空间通常非常有限。例如，一个或多个开口可以可选地配置在限定出中心腔的纵向腹板中，所述一个或多个开口提供从中心腔到前缘腔和后缘腔中的流道。优选地，多个开口在叶。
40、片尖部内配置在沿纵向腹板的被隔开的位置处。0047根据本发明中任意实施方式的除冰方法还可以包括以下步骤监控叶片处的温度；以及控制加热构件取决于叶片处的温度调节产生的受热空气的温度。适当温度传感器可以配置在叶片外表面上或叶片内部，以便监控叶片处的温度。温度传感器可以配置成用于监控空气温度或叶片表面的温度。反馈循环可以接下来被建立，其中来自温度传感器的输出由与加热构件相关联的控制器接收，所述控制器控制加热构件将温度调节到期望等级。反馈循环还可以用作安全措施以防止叶片的过度加热。0048对于监控叶片处的温度的步骤而言替代地或附加地，本发明的除冰方法还可以包括以下步骤监控叶片内的空气流；以及取决于空气。
41、流控制加热构件。适当压力传感器，诸如压差切换式传感器，可以配置在叶片内，以便监控叶片腔中的一个或多个内的空气流。来自压力传感器的输出可以由加热构件内的相关联的控制器接收，所述控制器控制加热构件取决于空气流调节加热等级。优选地，控制器在叶片内检测到低或零空气流的情况下关闭加热构件，从而提供安全装置以防止叶片的过度加热。0049可以响应于来自温度或压力传感器的输出而控制的加热构件的参数包括提供给加热构件的功率和/或空气穿过加热构件的流率。还可以响应于所述输出而控制加热构件保持打开的时长。0050根据本发明的除冰方法适于去除在叶片上形成的冰。因此不必使得受热空气在整个操作期间穿过叶片持续地循环。为了。
42、降低与除冰方法相关联的能量消耗，更优选的是仅当已在叶片表面上检测到冰时启动受热空气循环并且加热构件当没有冰存在于叶片上时保持关闭。0051因此，根据本发明的方法还包括以下步骤监控风力涡轮机以检测冰在叶片表面上的存在并且在检测到冰的情况下启动受热空气循环。以这种方式，除冰仅当在叶片上检测到冰时进行，从而优化除冰系统的效率。0052叶片表面可以使用安装在叶片上的适当冰传感器直接地监控，所述冰传感器连接到用于加热构件的控制器。当由冰传感器检测出特定等级的冰时，冰传感器向控制器发送输出信号以启动加热构件。说明书CN104169576A117/13页120053替代地或附加地，可以通过监控涡轮机的功率曲。
43、线以检测作为冰形成的结果而出现的功率曲线的改变间接地检测出冰在叶片表面上的存在。冰在叶片表面上的形成足以影响叶片的空气动力学特性以及来自涡轮机的功率输出，使得即使在相对较低的结冰等级下也能够检测出功率曲线中的改变。在检测到功率曲线中的与冰形成相关联的改变的情况下，能够发送信号到加热构件的控制器以启动加热构件并且执行除冰方法。0054通过利用冰传感器或借助于功率曲线持续地监控叶片，可以在非常早期阶段、在冰已变厚或扩散到显著程度之前检测出冰在叶片表面上的形成。如果除冰方法能够在所述早期阶段启动，则能够最小化实现叶片除冰所需的功率。0055根据本发明，还提供一种风力涡轮机，其包括一个或多个风力涡轮机。
44、叶片，每个叶片包括外壳；以及配置在外壳内并且穿过叶片内部纵向地延伸的一个或多个纵向腹板。一个或多个纵向腹板在叶片内部限定出腔结构，所述腔结构包括限定在叶片前缘与一个或多个纵向腹板之间的纵向前缘腔、限定在叶片后缘与一个或多个纵向腹板之间的纵向后缘腔、以及限定在一对纵向腹板之间并且定位在前缘腔与后缘腔之间的中心腔。用于产生受热空气的加热构件配置在叶片根部中，所述加热构件包括一个或多个空气进气口；用于加热穿过一个或多个进气口进入的空气的一个或多个加热器；一个或多个空气排气口；以及用于使受热空气从一个或多个排气口绕叶片内部循环并且返回一个或多个进气口的构件。加热构件适于使受热空气至少穿过前缘腔和中心腔。
45、循环。0056因此，根据本发明的风力涡轮机包括适于如上文中限定的本发明的除冰方法的一个或多个风力涡轮机叶片。具体地，一个或多个叶片中的每个包括用于产生受热空气并且在叶片内建立受热空气的穿过腔结构的循环的加热构件。叶片内部包括限定出腔结构的纵向腹板结构，所述腔结构包括前缘腔、后缘腔以及中心腔。其它腔可以附加地限定在叶片内部。如在上文中描述的，常规风力涡轮机叶片通常包括在外壳的压力侧与吸收侧之间延伸并且限定出所述腔结构的纵向腹板结构。每个腔优选地沿基本上全部叶片长度从根端延伸到靠近叶片尖端的位置。0057能够通过调整加热构件的在叶片根部内的形状和位置控制受热空气的绕叶片内部的循环模式。优选地，一个。
46、或多个空气排气口定位成将受热空气从加热构件释放到一个或多个纵向腔中。因此，排气口优选地定位或安装在每个纵向腔的根端处，受热空气穿过所述排气口被向外输送。优选地，一个或多个进气口类似地定位成从一个或多个纵向腔中接收或抽入空气，其中在进气口处接收的空气已绕叶片内部循环以将热量传递到叶片外壳。因此，进气口优选地定位或安装在每个纵向腔的根端处，受热空气穿过所述进气口在每个纵向腔的根端处被输送回加热构件。0058优选地，加热构件的主体安装在叶片的中心腔内，提供适当空气分配歧管以将受热空气分配到适当腔并且从叶片内接收再循环空气。0059优选地，加热构件包括用于建立穿过纵向腔的受热空气流的一个或多个风扇或泵。
47、。一个或多个风扇或泵适于将空气穿过加热构件的一个或多个进气口抽入加热构件中并且接下来在将受热空气穿过一个或多个排气口泵送出来之前使空气经过或跨过一个或多个加热器。0060用于加热被抽入加热构件中的空气的适当加热器对于本领域中的技术人员而言将会是熟知的，但还可以包括例如在空气跨过加热元件被抽入时加热空气的一个或多个电说明书CN104169576A128/13页13阻式加热元件。加热构件通常将会连接到涡轮机的静止部分诸如机舱内的供电装置。加热构件可以可选地配置有用于在空气被抽入穿过时清洁空气的构件，包括例如一个或多个过滤器。0061根据本发明的风力涡轮机的每个叶片还包括用于使受热空气从纵向腔中的一。
48、个偏转到其它纵向腔中的至少一个的构件。如在上文中描述的，偏转构件的形式和位置将会取决于选定用于叶片的除冰方法以及现有的叶片内部结构。0062偏转构件在叶片尖部中优选地配置在纵向叶片腔中的至少两个之间。如在上文中描述的，特别期望的是使受热空气绕叶片尖部循环，因为所述叶片尖部是冰的形成能够对于叶片的性能潜在地造成最大影响的位置。因此，期望的是建立受热空气在偏转和返回叶片根端之前沿基本上全部叶片长度被输送到所述叶片尖端的受热空气循环。在特定优选实施例中，偏转构件包括从叶片尖端延伸的区段。适当偏转构件已在上文中与本发明的方法有关地描述并且将会参考本发明的风力涡轮机的优选实施方式更详细地描述。0063对。
49、于配置在叶片尖部中的偏转构件而言替代地或附加地，偏转构件可以配置在叶片根端与叶片尖端之间的一个或多个中间位置处。针对需要使受热空气在远离尖端的位置处的各腔之间偏转的特定除冰方法，这可以是值得期望的。例如，在根据本发明第二实施方式的除冰方法中，需要偏转构件使受热空气在距叶片尖端一段距离处从中心腔偏转到前缘腔中。0064根据本发明的风力涡轮机可以包括适于与如在上文中描述的根据本发明第一实施方式的除冰方法一起使用的一个或多个风力涡轮机叶片。在所述风力涡轮机叶片中，每个叶片的加热构件包括用于将受热空气输送到叶片的前缘腔中的排气口和用于接收穿过中心腔被输送的空气的进气口。这使得受热空气循环能够建立成从加。
50、热构件穿过前缘腔朝向叶片尖端并且穿过中心腔返回叶片根端。0065优选地，叶片的适于与根据本发明第一实施方式的除冰方法一起使用的加热构件还包括用于将受热空气输送到叶片的后缘腔中的排气口。这使得受热空气能够穿过前缘腔和后缘腔两者朝向尖端被输送。0066在所述叶片中，偏转构件优选地配置在中心腔的尖端处以提供从前缘腔到中心腔的第一流动路径和从后缘腔到中心腔的第二流动路径。例如，可以配置从叶片尖端延伸到中心腔的端部中的区段，所述区段将受热空气从前缘腔和后缘腔引导到中心腔中，但基本上防止受热空气在前缘腔与后缘腔之间转移。0067每个叶片中的加热构件优选地还包括用于单独地控制被输送到前缘腔和后缘腔中的每个中。