[发明专利]带有增强的避雷系统的风力涡轮转子叶片

说明书

技术领域

本主题大体涉及风力涡轮，并且更特别地涉及具有与其一起构造的避雷系统的风力涡轮转子叶片。

背景技术

大量的商用风力涡轮易于遭雷击，并且在这点上，惯例是为涡轮叶片提供沿叶片的纵向长度间隔开的雷电受体(receptor)以便捕捉和传导雷击到地面。然而这些受体的传统构型导致困难、昂贵并且费时的维护和诊断程序，其典型地要求升降机以在外部接近各受体。传统构型不提供检验叶片内的受体的连续性而不用单独接近和测试各受体的装置。此外，受体的效力取决于沿叶片的单一传导路径的完整性和可靠性。该路径的失效(即破坏)使任何上游受体变得基本上无用。

已经做出努力以设计用于风力涡轮叶片的可选避雷系统。例如，美国专利公开No.2009/0129927描述通过安装径向延伸的雷电受体到转子轮毂以完全避免安装在叶片上的受体的系统，其中受体在叶片之间延伸。然而该构型可引起增加的重量、阻力和噪音和涡轮的能力的全面降低。

因此，该行业将受益于改进的避雷系统，其使用安装在叶片上的受体，然而避免了传统受体构型的缺点。

发明内容

本发明的方面和优点将在下文描述中部分陈述，或者可从描述中显而易见，或者可通过本发明的实践学习。

在特别实施例中，风力涡轮转子叶片具有根部、尖端和在尖端与根部之间延伸并且限定叶片的内部空腔的压力侧和吸力侧。多个雷电受体沿压力侧或吸力侧中的一个或两个构造。提供至少一个连续电路。该连续电路可构造在叶片的内部空腔内，或叶片的外部。雷电受体串行布置在相应连续电路内，使得通过电路限定的电气连续路径通过连续电路内的雷电受体中的每一个。连续电路进一步包括终端，其延伸通过根部并且为可接近的，用于例如在叶片安装在其上的转子轮毂内进行在连续电路内的雷电受体的远程连续性检查。

叶片可包括单一连续电路，其中所有雷电受体在电路内串行。在可选实施例中，叶片可包括多个连续电路，其中电路中的每一个包括多个雷电受体。多个连续电路可共用公共返回支线，或者可具有单独的相应返回支线。

雷电受体可多样地构造。在特别实施例中，受体包括间隔开的终端柱并且连续电路包括多个导线，其使相邻雷电受体的终端柱相互连接，使得传导路径从终端柱中的一个流过雷电受体，并且离开另一个终端柱。在又一实施例中，雷电受体具有单一终端柱并且连续电路包括多个导线，其使多个受体的单一终端柱相互连接，使得导线的第一导线和第二导线安装到各单一终端柱，其中在第一导线和第二导线之间存在介电绝缘材料。

在独特实施例中，连续电路的全部或部分还可限定串行连接雷电受体的雷电传导路径的全部或部分。例如，在一实施例中，整个连续电路限定雷电传导路径并且以这种方式，如果连续电路中任何一个位置处发生破坏，提供冗余雷电传导路径用于各雷电受体。

本发明还包括风力涡轮的任何构型，其具有带有如本文所述的连续电路的一个或多个叶片。

本发明还包括用于通过限定一个或多个连续电路来检验风力涡轮叶片中的雷电受体的功能的各种方法实施例，其中构造在风力涡轮叶片上的雷电受体中的每一个包括在至少一个连续电路内。方法包括在相应连续电路内串行构造雷电受体，使得电路内的电气连续路径通过连续电路内的各雷电受体。在连续电路的终端处进行连续性检查。该检查可在定期或连续基础上完成。

在特别方法实施例中，多个连续电路限定用于单独的相应涡轮叶片，其中各连续电路包括多个雷电受体。可提供公共返回支线用于多个电路，或各电路可具有它自己的相应返回支线。

另一方法实施例可包括构造连续电路的至少一个支线作为雷电传导路径。

根据本发明的其它方面，风力涡轮转子叶片具有根部、尖端和在尖端与根部之间延伸并且限定叶片的内部空腔的压力侧和吸力侧。多个雷电受体沿压力侧或吸力侧中的一个或两个构造。提供至少一个环状雷电传导电路，其可在叶片的内部空腔内或在叶片外部。雷电受体构造成与相应的雷电传导电路连通。雷电传导电路包括终端，其延伸通过根部，用于例如在风力涡轮的轮毂内终端中的每一个与风力涡轮内的接地系统的连接。以这种方式，环状传导电路提供冗余路径到各雷电受体用于传导雷击到地面。

叶片可包括单一雷电传导电路，其中所有雷电受体与单一电路连通。在可选实施例中，叶片可包括多个雷电传导电路，其中电路中的每一个包括与其连通的多个雷电受体。多个雷电传导电路可共用公共支线。

在特别独特实施例中，雷电受体串行构造在它们的相应环状雷电传导电路内。对该实施例，环状雷电传导电路还可限定用于串行连接在所述环状雷电传导电路内的雷电受体的连续电路。