[发明专利]用于风力涡轮机的风力涡轮机桨叶

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于风力涡轮机的风力涡轮机桨叶，其中该风力涡轮机桨叶包括雷电防护系统。

背景技术

风力涡轮机由于其构造、高度和位置而非常易受雷击。尤其是，作为包括弱导电性材料并且代表离地面最远的点的风力涡轮机部件的风力涡轮机桨叶具有受雷电击中的最大风险。在风力涡轮机桨叶受雷击的情形中，非常高的电流传导通过风力涡轮机，从而引起严重的且成本非常高的损坏，尤其是关于风力涡轮机桨叶的损坏。

由于以上原因，风力涡轮机需要可靠且高性能的雷电防护系统形式的保护措施。通常，在常规系统中，雷电防护系统包括位于桨叶的表面处的多个点状雷电接受体和至桨叶根部的另外的引下线系统，该引下线系统通常呈引下线电缆形式。

EP 2 122 162 A2公开了一种用于风力涡轮机桨叶的雷电防护系统，该系统包括金属网形式的引下线系统、非常小的接受体和在桨叶内延伸的电导体。该电导体的目的在于将金属网和接受体分离使得接受体电绝缘。

即使为风力涡轮机提供相对小的接受体并且将电流分散到金属网形式的多个引下线在上述现有技术中是已知的，但是因为对于雷击来说雷电并不击中较小的接受区域是可能的并且因为雷电防护系统的部件并不提供宽的且高度导电的导电横截面，所以上述雷电防护系统并不保证对雷电的足够安全且可靠的保护。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于提供一种改进的风力涡轮机桨叶，该风力涡轮机桨叶具有雷电防护系统。本发明另一目的在于提供一种具有提供改进的保护和提高的导电的雷电防护系统的风力涡轮机桨叶。本发明又一个目的在于减少没有击到雷电防护系统的接受体中的雷击的发生。

根据本发明，风力涡轮机桨叶具有末端、末端区域和根部端区域。末端为桨叶的距离机舱的轮毂最远的部位，桨叶通常安装在所述机舱的轮毂处。因此，末端区域是在桨叶的末端处的区域，末端区域的尺寸与桨叶的整个长度相比是小的，而根部端区域是在桨叶的相对侧处的区域。

为了防止桨叶被雷击损坏，风力涡轮机桨叶具有雷电防护系统，该雷电防护系统包括至少一个金属箔，其中所述金属箔的第一端被设置在桨叶的末端区域中，并且其中金属箔从所述第一端朝桨叶的根部端区域延伸。

术语“金属箔”指的是金属片，所述金属片的厚度显著小于该金属片的纵向和横向尺寸。根据本发明的金属箔由一个一体式金属片构成。

根据本发明，金属箔具有第一端，该第一端被设置在桨叶的末端区域中。金属箔从该第一端朝桨叶的根部端延伸。金属箔能够从第一端一直延伸到桨叶的根部端或仅延伸桨叶长度的一部分。优选地，金属箔被连接到在根部端区域中的雷电防护系统的另外的引下线系统。由于金属箔的该布置，金属箔能够用作引下线。

此外，金属箔定位成接近桨叶的外表面，优选地紧靠桨叶的外表面，使得金属箔能够直接地用作雷电接受体。具体地，就桨叶壁厚度而言金属箔优选地位于桨叶壁的径向外部10%中。

根据本发明，雷电防护系统还包括第一金属雷电接受体，该第一金属雷电接受体被设置在金属箔的第一端和桨叶的末端之间。该第一金属雷电接受体能够被布置在金属箔的第一端和桨叶的末端之间的任何地方。这还包括第一金属雷电接受体仅被布置在特定距离的一端处（例如，桨叶的末端）的情形。如果第一金属雷电接受体仅部分地被布置在金属箔的第一端和桨叶的末端之间而该第一金属雷电接受体的另一部分被布置在特定距离的外侧，则第一金属雷电接受体也被认为是被布置在金属箔的第一端和桨叶的末端之间。

此外，第一金属雷电接受体与金属箔直接电接触。该直接电接触能够通过金属箔的仅第一端和第一金属雷电接受体的端部的邻接布置来实现。为了提供较大的接触区域，优选地使第一金属雷电接受体和金属箔重叠。优选地，桨叶包括多个箔。在该情形中，即使另一金属箔被设置在第一金属雷电接受体和金属箔之间，第一金属雷电接受体也被认为是与该金属箔直接电接触。

第一金属雷电接受体布置成接近桨叶的外表面，优选地紧靠桨叶的外表面，使得第一金属雷电接受体能够直接用作雷电接受体。具体地，就桨叶壁厚度而言第一金属雷电接受体优选地位于桨叶的径向外部10%中。

通过提供根据本发明的雷电防护系统，能够借助于提供较大的接受区域而实现较高的雷击采集率而没有对风力涡轮机桨叶造成重要的破坏。除了雷电防护系统的增强的接受功能之外，本发明产生了更好的向下导电性能。