[发明专利]带有雷电保护装置的风能设备

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种带有雷电保护装置的风能设备，其中风能设备包括从轮毂辐射状向外延伸的多个桨叶，并与所述轮毂共同形成转子。

【背景技术】

给桨叶提供雷电保护系统从而保护其免受雷电袭击已经被人们熟知。作为一个例子，WO96/07825公开了一雷电保护系统，其中，将具有导电性材料的所谓的雷电接收器提供给叶梢。该雷电接收器能够“捕捉”雷击并将电流传导通过下游的避雷装置，所述避雷装置沿着桨叶的纵向延伸并通过轮毂接地。该系统已经被证实能提供特定有效的保护。

然而，由于水是导电的，从雷电接收器或避雷装置到桨叶上的集水槽存在闪络或火花放电的危险。在这种情况下，雷电流给水进行了加热，其可导致“蒸汽喷发”。这可能导致压力增加得足够高从而损坏桨叶。由于例如空气中的微粒、盐粒或者昆虫在桨叶表面的堆积，闪络也可能发生。由于闪络所引起的损坏导致桨叶必须维修，或者在最坏的情况时，必须更换，由于执行维修或者更换桨叶是非常复杂地，特别是对于海上的风能设备，这是一个费时以及高成本的过程。

并且，由于碳纤维也典型地导电，所以在由碳纤维制成的桨叶内提供雷电接收器以及避雷装置也是有问题的。本发明的目的是提供一种新型改良的雷电保护装置用于风能设备。

【发明内容】

根据本发明，本发明目的是通过在两个相邻桨叶之间设置导电的雷电保护装置而实现。由于雷电保护装置远离桨叶安置，闪络对桨叶的风险也因此相应地降低了。

根据本发明的一个优选实施例，风能设备包括三个桨叶和三个雷电保护装置。在一个特定优选实施例中，桨叶为壳体，优选地采用补充了玻璃纤维或碳纤维的聚合材料制成。转子优选地安装在一基本水平的主轴上。

根据本发明，雷电保护装置以从轮毂基本上辐射状向外延伸的纵向装置的形式被提供。在该方式下，当转子由风而进行旋转时，雷电保护装置高高凸出在空气中。由于雷电保护装置是导电的，可能的雷击“被吸引于”电击所述装置，并且雷电流被引导通过雷电保护装置到接地的轮毂。同样，面对在轮毂和雷电保护装置之间带有火花隙的实施例，也是可行的。

根据本发明的一个优选实施例，每个雷电保护装置基本上位于两个相邻桨叶的中间。因此，雷电保护装置置于离旋翼机内的桨叶最大可能的距离上，因而降低了到桨叶上闪络的风险。

根据本发明，雷电保护装置可通过一连接在雷电保护装置和至少一个桨叶之间的保持装置而被保持。该保持装置优选地为纵向并且具有绳、线或者杆的结构。

根据本发明风能设备的一个优选实施例，雷电保护装置借助于保持装置的方式被保持在所述保护装置和每一个相邻桨叶之间。

保持装置优选地与叶稍连接，从而保持装置位于离风能设备的轮毂最大可能距离上。保持装置可通过一回转接头或一弹性单元连接到桨叶。因此，保持装置可被用于与桨距控制(桨叶角度控制)风能设备相连接。

在一个特定实施例中，保持装置至少在一定区域上由绝缘材料制成。在该方式下，保证了雷电流没有导入桨叶。例如，保持装置可通过一绝缘材料如由陶瓷制成的连接头被连接到雷电保护装置以及桨叶上。自然地，整个保持装置也同样可以用绝缘材料制成。

保持装置在至少一定区域上可以为弹性的。作为选择地，保持装置可以用柔性材料制成。因此，保持装置能够弯曲从而雷电保护装置可轻微地移动。

根据本发明的优选实施例，雷电保护装置被提供有一类似翼型的外形。这可以是，举个例子来说，所谓的减阻外形，其外形具有对称下降的形状。在该方式下，雷电保护装置的风阻降低了，并且噪音的传播也可降低。在一些情况下，甚至雷电保护装置也可具有特定翼型外形从而有助于风能设备的产能。

雷电保护装置可以长于，或者短于或者基本上等同于桨叶的长度。然而，它们必须足够的长，使得雷电不被吸引于电击桨叶之一。

根据本发明的优选实施例，相对于轮毂的雷电保护装置的末端被配置有雷电接收器，举例而言，以所谓的富兰克林杆(Franklin rod)的形式。

并且，桨叶可用一种材料覆层，用以最小化例如空气中的微粒、盐水以及昆虫在桨叶上的堆积。在该方式下，甚至降低吸引雷电电击桨叶。

【附图说明】

下面参考附图对本发明进行详细的解释，其中

图1是基于本发明的风能设备的第一实施例的示意图。

图2是基于本发明的风能设备的第二实施例。

图3是基于本发明的风能设备的第三实施例。

图4是基于本发明的风能设备的第四实施例。

图5是图1中沿着线I-I的剖视图。