[发明专利]风力涡轮机叶片

说明书

技术领域

本发明涉及用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片，其中，所述风力涡轮机叶片包括雷电防护系统。

背景技术

由于其庞大的尺寸，因此风力涡轮机非常易于遭到雷击。特别地，作为风力涡轮机的延伸到距离地面最远距离点的部件并且由弱导电材料构成的风力涡轮机叶片，处于受到雷击的最高危险中。在雷击风力涡轮机叶片的情况下，高电流在周围材料中产生，导致所述材料过热并且损坏。

由于上述原因，风力涡轮机，特别是风力涡轮机叶片，通常设置有雷电防护系统，以保护其免受雷击。通常的雷电防护系统包括设置在叶片表面处的几个雷电接闪器，和用作引下线的电缆。通常优选将电流分布到几个引下线中，因此还已知将电缆网用作引下线。

US2010/0329865A1公开了一种具有两个优选方向的金属丝网形式的雷电防护系统，其中，金属丝集中在到雷电接闪器的连接部处和叶根端部处。使用这样的电缆网的缺点是，即使雷击的电流传送到多个引下线，每一个导体中的电流可能仍非常高，因此大量的热可能积聚在所述导体中。该热可能损坏雷电防护系统本身和风力涡轮机叶片的周围材料。因此，即使使用如US2010/0329865A1中的雷电防护网可实现合理的向下导流，但是仍优选将雷击的电流分布在更宽的传导横截面上，并且同时，保护风力涡轮机叶片的最重要部分免受直接的雷击。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种改进的具有雷电防护系统的风力涡轮机叶片。本发明的又一个目的是提供一种具有雷电防护系统的风力涡轮机叶片，其中所述雷电防护系统提供提高的保护和增强传导。

根据本发明，所述风力涡轮机叶片具有叶尖端区域和叶根端区域。为了保护雷电免受雷击，所述风力涡轮机叶片具有雷电防护系统，所述雷电防护系统包括至少一个金属箔，其以连续方式从所述叶片的所述叶尖端区域到所述叶根端区域，即沿叶片的纵向，延伸。术语“金属箔”指一片金属，其厚度比其纵向和横向尺寸小得多。根据本发明的金属箔由一片完整的金属片形成。所述金属箔可例如通过一片金属的深拉拔或碾压形成。特别地，所述金属箔不是单根金属丝或纤维的网。优选地，所述金属箔形成为基本上平行于所述叶片的纵向方向布置的带。在本发明的又一个优选实施例中，所述带具有恒定宽度。

由于所述金属箔从所述叶片的所述叶尖端区域到所述叶根端区域的布置方式，因此所述金属箔可用作沿所述叶片的长度的引下线。当所述金属箔沿所述叶片的纵向方向延伸时，其可将雷击的电流传导到所述叶片的叶根端区域，而与雷击的位置无关。另外，所述金属箔靠近，优选紧密靠近所述叶片的外表面设置，以使其可直接用作雷电接闪器。特别地，金属箔设置在叶片壁相对于该叶片壁厚的径向外部10%处。优选地，所述金属箔在沿所述叶片的外部方向仅由薄保护层覆盖。

优选地，所述风力涡轮机叶片的所述雷电防护系统包括多个金属箔。所述雷电防护系统优选包括沿所述叶片的吸力侧设置的一个金属箔，和沿所述叶片的压力侧布置的一个金属箔。在特别优选的实施例中，所述雷电防护系统包括分别在所述叶片的所述吸力侧上和在所述压力侧上的两个金属箔。

在优选实施例中，所述金属箔包括多个孔，所述孔特别地全部具有相同的孔尺寸。所述孔的尺寸优选足够小，以使得通过所述孔雷击到所述叶片而不是雷击到所述金属箔的可能性可被排除。优选地，所述孔的尺寸在0.5mm和3mm之间，特别优选地，在1mm和2mm之间，以使可以使用具有细网结构的箔。孔尺寸限定为两个相对的孔边之间的最大可能距离。在特别优选的实施例中，所述孔的尺寸为小于10mm，优选地，小于5mm，并且特别优选地，小于2mm。

在又一个实施例中，所述孔以限定所述金属箔的网结构的方式布置在所述金属箔内。所述金属箔因此包括沿两个优选方向延伸的连续金属箔网。与现有技术中已知的雷达保护网相比，所述金属箔不包括编织来形成网的单独的导体。优选地，所述孔以形成所述金属箔的规则的网结构的方式布置。

所述孔的面积与所述金属箔的总面积相比较应不超过一定的百分比，因为向下导流要求导电材料的横截面最小。

优选地，所述金属箔通过所述金属箔的开槽、拉拔和碾压形成。或者，还可能在已经碾压的金属箔中冲出多个孔。所述金属箔以两种方式由一个连续金属片形成。