[发明专利]风力涡轮机转子叶片雷电接收器装置

说明书

风力涡轮机转子叶片雷电接收器装置(12)设置有导电块(123)和屏蔽部件(122)。在使用中，该导电块(123)形成雷电保护系统的接收器元件(121)与雷电保护系统的引下线(15)之间的电桥。该导电块(123)包括用于在使用中接收接收器元件(121)的第一接合表面(124)。该屏蔽部件(122)覆盖导电块(123)的第一接合表面(124)的一部分，同时留出用于接收接收器元件(121)的开口面积。

技术领域

本发明涉及用于在风力涡轮机转子叶片中使用的雷电保护系统的接收器装置，涉及结合有雷电保护系统的风力涡轮机转子叶片，并且涉及具有这种转子叶片的风力涡轮机。该接收器装置包括导电块和屏蔽部件，其中，屏蔽部件覆盖导电块的一部分。

背景技术

风力涡轮机容易遭受雷击；有时在塔架、机舱和转子轮毂上，但最常见的是在涡轮机的转子叶片上。雷击事件有可能对涡轮机叶片造成物理损坏，并且还对风力涡轮机的内部控制系统造成电气损坏。风力涡轮机通常安装在宽阔的开放空间中，这使雷击普遍发生。因此，近年来，风力涡轮机制造商付出了很多努力来设计能够有效管理雷击期间施加到它们的能量的风力涡轮机，以便避免对叶片的损坏以及与涡轮在更换叶片期间机停机相关联的成本。

通常，已知用于风力涡轮机转子叶片的雷电保护系统。在一个示例中，将导电的雷电接收器元件布置在叶片的外表面上以接收雷击。由于接收器元件是导电的，所以雷电更有可能优先于叶片的相对不导电的材料而附着到接收器元件。接收器元件连接到在叶片内部延伸至根部的电缆或“引下线”，并从根部经由电枢装置连接到在轮毂、机舱和塔架中或经过轮毂、机舱和塔架朝向接地电位的电荷转移路线。因此，这种雷电保护系统允许雷电从叶片安全地引导到接地电位，从而减少损坏的风险。然而，离散的接收器在叶片的制造期间安装起来相对复杂，并且它们使叶片面积的很大一部分暴露于雷击的风险。在一些雷电保护系统中，可以向转子叶片的外表面供应导电材料的箔或网，以增加雷电击中转子叶片表面的可能面积。如上所述的相同或相似的接收器元件在转子叶片表面处电联接至导电材料并且使得能够放电至地面。

在WO 2015/055214 A1中，描述了具有末端接收器装置的风力涡轮机转子叶片。该接收器装置包括单独的接收器基座，该接收器基座连接到风力涡轮机转子叶片内的引下线，并通过延伸穿过风力涡轮机转子叶片壳的接收器元件连接到叶片的外表面。当雷电击中转子叶片表面时，电荷经由接收器元件和接收器基座转移到引下线。

根据WO 2015/055214 A1，必须在已经制造具有接收器装置就位的叶片之后安装接收器元件。与这种制作叶片的方法关联的问题之一是各个接收器基座相对于接收器元件的精确定位是非常关键的。为了促进接收器元件的安装，穿过各个叶片壳和接收器底座上钻了多个孔。然后将接收器元件插入到各个孔中，以在叶片的表面与接收器基座中的一个之间形成电连接。如果这些孔不能与接收器基座正确对齐，则在接收器元件与接收器基座之间将不会建立或不能建立令人满意的电连接。此外，如果引下线在钻孔期间损坏，则可能会产生电弧或火花，或者可能无法正确传导雷击。

本发明的目的是提供用于风力涡轮机转子叶片的改进的雷电接收器装置，该雷电接收器装置促进了接收器元件与基座之间的期望的连接。

发明内容

根据本发明，该目的通过提供风力涡轮机转子叶片雷电接收器装置来实现，该接收器装置包括导电块和屏蔽部件。在使用中，该导电块形成雷电保护系统的接收器元件与雷电保护系统的引下线之间的电桥。该导电块包括用于在使用中接收接收器元件的第一接合表面。该屏蔽部件覆盖导电块的第一接合表面的一部分，同时留出用于接收接收器元件的开口面积。

屏蔽部件在将接收器元件安装到叶片中时尤其是有益的。接收器元件需要在导电块处穿过叶片的壳和导电块钻孔。然而，如果要在接收器元件与导电块之间形成令人满意的连接，则导电块的一个或更多个面积不应被钻孔。因此，通过使用屏蔽部件覆盖导电块的接合表面，钻孔不能在这些不期望的区域中穿透导电块。