[发明专利]具有用于雷电保护系统的集成的下导体元件的翼梁结构

说明书

本申请提供一种用于在风力涡轮机叶片内部的翼梁结构的翼梁帽。下导体元件被集成在所述翼梁帽的侧部上，使得在所述翼梁帽组装到所述翼梁结构中之后，所述下导体元件沿着所述翼梁结构的外角部延伸。

技术领域

此发明提供了具有集成的下导体元件的翼梁帽和翼梁结构，所述集成的下导体元件用于风力涡轮机叶片的雷电保护系统。本发明还提供具有相应的翼梁帽和翼梁结构的风力涡轮机叶片以及制造这些元件的方法。

背景技术

随着涡轮机变得更大以及他们的结构元件变得更高（例如更长的叶片），雷电袭击对于风力涡轮机是增加的操作风险。更长的叶片设计推进了碳作为原材料的选择，这增加了雷电保护系统（LPS）的复杂性，因为用于碳纤维增强风力涡轮机叶片的雷电保护系统比用于玻璃纤维风力涡轮机叶片的雷电保护系统更复杂。碳纤维作为结构材料具有优良的单位强度和杨氏模量，但还是电传导性的。因此，用这样的材料设计的用于叶片的雷电保护系统需要确保（1）雷电袭击不直接附接到碳翼梁帽（例如击穿叶片壳体）导致广泛损坏以及（2）电流以受控的方式安全地沿导体向下流到地面，而不导致内部闪络和对在结构内的碳翼梁帽的进一步损坏（这是已知的问题）。这通过确保雷电导体在限定位置处等势地结合到碳翼梁帽（这确保在导致闪络的材料（叶片结构）/导体之间不产生大的电压差）而实现。

EP 1 830 063 A1关注于沿着空气表面（即面向叶片壳体的翼梁帽的侧部）嵌入在翼梁盒内的两个下导体，所述两个下导体随后连接到侧部接收器。WO2013/007267 A1描述了被放置在翼梁盒的空气动力学侧部之上并且连接到下导体线缆的网。它包括根据分区概念在尖端处提升袭击的特征。

出现了提供一种雷电保护系统的问题，所述雷电保护系统对于碳纤维增强风力涡轮机叶片特别有用并且降低经过碳纤维的电流的量。此外，期望的是具有能够例如与模块化风力涡轮机叶片一起使用的雷电保护系统，其中叶片部分（例如翼梁区段）能够被制造有集成的下导体元件并且被运送到第二位置以用于组装。

发明内容

本发明由独立的权利要求书限定。以下概述了与原始要求保护的发明的范围相符的某些实施例。这些实施例不旨在限制要求保护的发明的范围，而是这些实施例旨在仅提供本发明的可能形式的简要概括。实际上，本发明可以包含可以类似于或不同于以下阐述的实施例的各种形式。

根据第一方面，翼梁帽被提供以用于在风力涡轮机叶片内部的翼梁结构。下导体元件被集成在翼梁帽的侧部上，使得在翼梁帽组装到翼梁结构中之后，下导体元件沿着翼梁结构的外角部延伸。

根据第二方面，提供要被布置在风力涡轮机叶片内部的翼梁结构。集成的下导体元件沿着翼梁结构的外角部延伸。

根据第三方面，提供制造用于在风力涡轮机叶片内部的翼梁结构的翼梁帽的方法。该方法包括将下导体元件结合到翼梁帽的侧部，使得在翼梁帽组装到翼梁结构中之后，下导体元件沿着翼梁结构的外角部延伸。

附图说明

图1示出了风力涡轮机叶片的横截面，所述风力涡轮机叶片在内部具有翼梁结构，所述翼梁结构在其外角部中包括下导体元件；

图2示出了风力涡轮机叶片的横截面，所述风力涡轮机叶片在内部具有双重盒翼梁结构，所述双重盒翼梁结构在其外角部中包括下导体元件；

图3a示出了下导体元件的布置，所述下导体元件具有与膨胀的箔片组合的铜编织物（braid）；

图3b示出了翼梁帽，所述翼梁帽在其竖直侧部上具有集成的下导体元件；

图3c示出了翼梁帽，其中下导体元件围绕翼梁帽的角部包裹；

图4a示出了风力涡轮机叶片，所述风力涡轮机叶片在其壳体内部具有两个不同的翼梁结构；

图4b示出了用在风力涡轮机叶片的内侧区段中的双重盒翼梁结构；

图4c示出了用在风力涡轮机叶片的尖端端部区段中的翼梁；

图5示出了制造用于在风力涡轮机叶片内部的翼梁结构的翼梁帽的方法；以及