[发明专利]有关风力涡轮机叶片的结构部件的改进

说明书

一种风力涡轮机叶片(2)，该风力涡轮机叶片(2)包括外壳(6)，所述外壳结合有金属箔部件(20)、位于金属箔部件(20)内侧的导电叶片部件(12)以及定位在金属部件(20)与导电叶片部件(12)之间的织物片组件(22)。该织物片组件包括：一个或更多个非导电织物片(28、30)，该一个或更多个非导电织物片(28、30)限定了织物片组件(22)的第一外表面(24)和第二外表面(26)；以及至少一根导电线缝线(34)，该至少一根导电线缝线(34)穿透一个或更多个织物片(28、30)的深度并在外表面(24、26)处暴露；从而实现导电叶片部件(12)与金属箔部件(20)之间的等电位联接。

技术领域

本发明的方面涉及用于风力涡轮机叶片的结构部件，并且更具体地涉及用于改进风力涡轮机叶片的结构部件与安装在风力涡轮机中的雷电保护系统之间的连接的系统和方法。

背景技术

风力涡轮机叶片容易被雷电击中，因为风力涡轮机通常位于宽阔的开放空间中。雷击事件以及随之而来的电荷的大量积聚和转移，有可能致使对涡轮机叶片的严重的物理损坏，并致使对风力涡轮机的内部控制电子器件的电损坏。这种损坏可能导致风力涡轮机停机，使得可能进行适当的维修。

因此，已经在设计风力涡轮机、并且尤其是风力涡轮机叶片中投入了很多努力，使得它们能够工艺由雷击致使的放电。

通常，用于风力涡轮机的雷电保护系统(LPS)是已知技术。在一个示例中，风力涡轮机叶片配备有嵌入在风力涡轮机叶片的外表面中的一系列导电元件。这些导电元件在叶片壳内连接到电缆，也称为“引下线”，该电缆从叶片末端延伸到其根部。在安装了这种系统的情况下，与附着到形成风力涡轮机叶片外表面的大部分的导电率较低的材料上相比，生成的雷电和电荷更可能附着到这些导电元件上。此后，电荷经由引下线传输到风力涡轮机主结构，在此处电荷被接地。

一些涡轮机叶片包括导电的材料层，例如，金属箔部件(有时也称为表面保护层或SPL)，其设置在叶片的外表面的上方或正下方，并有助于增加叶片的可以安全地工艺或接收雷击的面积。

涡轮机叶片的内部结构内存在的接收器元件、SPL和导电元件之间的良好电连接很重要，因为它有助于防止电荷在这些部件中的积聚，从而防止这些部件之间的电弧。然而，由于涡轮机叶片的分层结构内存在的不同数量的部件，可能难以实现这种良好的电连接。

在这种背景下，已经设计出了本发明的实施方式。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种风力涡轮机叶片，该风力涡轮机叶片包括结合有金属箔部件的外壳、位于金属箔部件内侧的导电叶片部件以及定位在金属部件与导电叶片部件之间的织物片组件。该织物片组件包括：一个或更多个非导电织物片，该一个或更多个非导电织物片限定了所述织物片组件的第一外表面和第二外表面；以及至少一个导电线缝线，该至少一个导电线缝线穿透所述一个或更多个织物片的深度并在外表面处暴露；从而实现导电叶片部件与金属箔部件之间的等电位联接。

具体地，导电线缝线是导电的，而织物片的导电性相对要低得多。这使得电荷能够通过织物片组件、并且特别是经由一个或多个导电线缝线在金属箔部件与导电叶片部件之间传导。有利地，这确保了在雷击期间任何部件中都不会积聚电荷，或者在任何部件之间不会存在较大的电压差；其还防止内部导电叶片部件与金属箔部件(LPS的部分)之间的电弧，这可能损坏叶片。呈缝线形式的导电元件的结合还减少了所需的导电材料的量。

可选地，所述至少一个导电线缝线被布置成在第一外表面处与导电叶片部件接触，并且在第二外表面处与金属箔部件接触。附加地或另选地，导电叶片部件可以包括导电翼梁帽。

有利地，导电织物片组件及其组成部件的上述定位确保了风力涡轮机叶片的内部部件之间、并且特别是结构性导电碳翼梁帽与形成LPS的部分的金属箔部件之间的良好电连接。还将理解的是，导电组件可以接触或连接到叶片壳内的引下线，而不是(或除了)与翼梁帽或金属箔部件接触。