專利名稱：用于雷電保護的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于風力渦輪機葉片雷電保護的裝置。
背景技術：
文獻US 7540716 B2描述了一種轉子葉片，它以特定方式成形以降低聲音排放。葉片尖端的形狀在葉片壓力側的方向上是弧形的或有角度的。為此目的，使用被稱作“邊弧 (edge-arc)”的組件。該組件被設置在葉片的尖端。成形的尖部可以包括金屬，并因此也可以用作避雷針。如果尖端由金屬替代通常用于風力渦輪機葉片的玻璃纖維制成，則以上描述的配置費用高。即使當尖端被設計成充當避雷針，金屬制成的葉片延長部可能不能防止葉片的其它部分被雷擊擊中。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種用于風力渦輪機葉片的雷電保護的改進裝置(或稱布局結構)。此目的是通過權利要求1的特征達到的。本發明的優選配置是從屬權利要求的目標。根據本發明，風力渦輪機的葉片被成形翼翹加長。所述葉片包含接閃器，該接閃器被設置在葉片的尖端區域。翼翹包含附加的接閃器。優選地，翼翹被設置在葉片的尖端區域或甚至靠近葉片的尖端區域。優選地，翼翹以如下方式成形，即要使得葉片的升/阻比(lift/drag ratio)被優化。由于翼翹，轉動的葉片由于其轉動力矩表現出較小的阻力，因此風力渦輪機的效率提尚ο根據本發明，一個接閃器或許多個接閃器被設置在葉片的尖端區域。此區域是葉片中與雷擊關系最密切的部分。根據本發明，一個附加的接閃器或許多個附加的接閃器被設置在翼翹的旁邊，原因是翼翹也影響葉片的尖端區域。優選地，接閃器被設置在翼翹上產生所稱的“負壓渦流”的特定區域。“負壓渦流”是在例如翼翹或葉片的吸收側的旁邊產生的渦流。優選地，葉片的接閃器的位置和翼翹的接閃器的位置是連帶地優化的。例如，針對沒有翼翹時使用而設計的第一葉片的接閃器被設置在與針對有翼翹時使用而設計的第二葉片的接閃器相同的位置。因此，如果這由風力渦輪機現場的特殊情況造成，則已經安裝的葉片可以通過翼翹來改進。接閃器確保雷擊造成的雷電電流在不損害葉片的周圍部分的情況下被捕獲。優選地，接閃器被附連到避雷針，該避雷針將雷電電流引向地。接閃器的位置，尤其是翼翹部分的接閃器的位置是借助眾所周知的計算機仿真來優化的。這些仿真基于由于成形翼翹且由于成形葉片本身沿葉片產生的壓力條件。 必須注意到，對于此發明，每個接閃器可以被優選設置到翼翹/葉片的開口中。所述開口可以在葉片的制造過程之后被引入葉片/翼翹中。因此，如果需要，翼翹 /葉片可以被改進為在適當的開口內具有接閃器。開口本身還可以在制造過程中被設置或提供于葉片/翼翹的旁邊。在葉片/翼翹的制造過程中每個接閃器可以被注塑到翼翹/葉片中，這也是可行的。因此，在制造葉片/翼翹之后，接閃器是風力渦輪機的一整體部分。甚至這兩種裝置的組合也在本發明的范圍內。另外，必須注意的是，對于此發明，接閃器穿透葉片/翼翹。因此，葉片/翼翹的接閃器包含第一表面和第二表面，而接閃器的第一表面被設置在葉片或翼翹的第一表面，而接閃器的第二表面被設置在葉片或翼翹的第二表面。接閃器的兩個表面都以每個表面能夠承受進入的雷擊并能夠將產生的雷電能量朝向風力渦輪機的電學地傳遞的方式被設計和設置。
現在借助幾幅圖來更加詳細地描述本發明。這些圖示出了本發明的優選配置，但不應用來限制本發明的范圍。圖1示出了用于第一翼翹類型的根據本發明的雷電保護， 圖2示出了用于第二翼翹類型的根據本發明的雷電保護，
圖3示出了用于第三翼翹類型的根據本發明的雷電保護，
圖4示出了葉片尖端的橫截面，葉片與單側翼翹相連，而翼翹被定向在葉片的上游方
向，
圖5示出了葉片尖端的橫截面，葉片與雙側翼翹相連，而翼翹是不對稱的，并被定向在葉片的上游方向，
圖6示出了葉片尖端的橫截面，葉片與單側翼翹相連，而翼翹被定向在葉片的下游方
向，
圖7示出了葉片尖端的橫截面，葉片與雙側翼翹相連，而翼翹是對稱的，并被定向在葉片的上游方向，以及
圖8示出了葉片尖端的橫截面，葉片與雙側翼翹相連，而翼翹是不對稱的，并被定向在葉片的下游方向。
具體實施例方式對于這些圖，詞語“上游”或“逆風方向”指進入的風的方向。因此，此方向的指針應與進入的風相反指向。對于這些圖，詞語“下游”或“順風方向”指通過葉片的風的方向。因此，此方向的指針應沿著通過葉片的風指向，并與通過葉片的風指向一致。圖1示出了用于第一翼翹類型的根據本發明的雷電保護。
葉片BL繞風力渦輪機WT的輪轂HB轉動。 葉片BL被翼翹WLl加長，翼翹WLl靠近葉片BL的尖端區域TER設置。
翼翹WLl被成形為單側翼翹。翼翹WLl被定向為風力渦輪機WT的進入的風向，因此翼翹WLl被稱作“單側上游翼翹”。接閃器LRll靠近葉片BL的尖端區域TER設置。
附加的接閃器LR12被設置在翼翹WLl的旁邊。此接閃器LR12的位置甚至可以靠近翼翹WLl的尖端區域TER。接閃器LRll和LR12與避雷針相連，避雷針將雷電電流引向地。圖2示出了用于第二翼翹類型的根據本發明的雷電保護。葉片BL繞風力渦輪機WT的輪轂HB轉動。葉片BL被翼翹WL2加長，翼翹WL2靠近葉片BL的尖端區域TER設置。翼翹WL2被成形為所稱的“雙側翼翹”。翼翹WL2因此被定向為兩個方向上游(即進入的風的方向)和下游(即風通過葉片后的方向)。翼翹WL2可以被成形為不對稱或對稱。圖2示出了對稱形式。接閃器LR21靠近葉片BL的尖端區域TER設置。兩個附加的接閃器LR22和LR23被設置在翼翹WL2的兩旁。接閃器LR22和LR23的位置甚至可以靠近翼翹WL2的尖端區域TERl和TER2。接閃器LR21、LR22和LR23與避雷針相連，避雷針將雷電電流引向地。圖3示出了用于第三翼翹類型的根據本發明的雷電保護。葉片BL繞風力渦輪機WT的輪轂HB轉動。葉片BL被翼翹WL3加長，翼翹WL3靠近葉片BL的尖端區域TER設置。翼翹WL3被成形為單側翼翹。翼翹WL3被定向為風力渦輪機WT的順風方向，因此翼翹WL3被稱作“單側下游翼翹”。接閃器LR31靠近葉片BL的尖端區域TER設置。附加的接閃器LR32被設置在翼翹WL3的旁邊。此接閃器LR32的位置甚至可以靠近翼翹WL3的尖端區域TER。接閃器LR31和LR32與避雷針相連，避雷針將雷電電流引向地。圖4示出了與單側翼翹WL4相連的葉片BL的尖端的橫截面CS。翼翹WL4被定向在葉片BL的上游方向，因此對于圖4，可參考圖1。優選地，翼翹WL4示出了一個專用的接閃器LR。圖5示出了與雙側翼翹WL5相連的葉片BL的尖端的橫截面CS。翼翹WL5是不對稱的，且由于其形狀，被定向為相比葉片BL的下游方向更接近其上游方向。因此，對于圖5，可相應地參照圖2。優選地，翼翹WL5的每一部分(側)示出了一個專用的接閃器LR。因此，使用數目為2的接閃器LR，并將接閃器設置在翼翹WL5的兩旁。圖6示出了與單側翼翹WL6相連的葉片BL的尖端的橫截面CS。翼翹WL6被定向在葉片BL的下游方向。因此對于圖6，可參考圖3。
優選地，翼翹WL6示出了一個專用的接閃器LR。圖7示出了與雙側翼翹WL7相連的葉片BL的尖端的橫截面CS。翼翹WL7是對 稱的，且由于其形狀，被定向為葉片BL的上游方向以及下游方向。因此，對于圖7，可相應地參照圖2。優選地，翼翹WL7的每一部分(側)示出了一個專用的接閃器LR。因此，使用數目為2的接閃器，并將接閃器設置在翼翹WL7的兩旁。圖8示出了與雙側翼翹WL8相連的葉片BL的尖端的橫截面CS。翼翹WL8是不對稱的，且由于其形狀，被定向為相比葉片BL的上游方向更接近葉片BL的下游方向。因此，對于圖8，可相應地參照圖2。優選地，翼翹WL8的每一部分(側)示出了一個專用的接閃器LR。因此，使用數目為2的接閃器，并將接閃器設置在翼翹WL8的兩旁。
權利要求
1.一種用于風力渦輪機葉片雷電保護的裝置， 其中所述風力渦輪機的葉片被成形翼翹加長，其中所述葉片包含接閃器，該接閃器被設置在所述葉片的尖端區域， 其中所述翼翹包含附加的接閃器。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中所述接閃器設置在所述翼翹和/或葉片上產生負壓渦流的區域。
3.根據權利要求1或2所述的裝置，其中所述接閃器設置在所述翼翹和/或所述葉片的尖端區域。
4.根據權利要求1-3之一所述的裝置，其中所述接閃器設置在所述翼翹和/或葉片的開口中。
5.根據權利要求1-4之一所述的裝置，其中所述接閃器在所述翼翹/葉片被制造時，是所述翼翹和/或所述葉片的一整體部分。
6.根據權利要求1-4之一所述的裝置，其中所述翼翹設置在所述葉片的尖端區域。
7.根據權利要求1-6之一所述的裝置，其中所述翼翹以固定但可拆卸的方式與所述葉片相連。
8.根據權利要求1-7之一所述的裝置，其中所述接閃器與避雷針相連，所述避雷針將雷電電流引向所述風力渦輪機的電學地。
9.根據權利要求1-8之一所述的裝置，其中所述翼翹被成形和布置成 單側翼翹，該單側翼翹被定向在所述葉片的上游或下游，或雙側翼翹，該雙側翼翹被定向在所述葉片的上游和下游，同時所述雙側翼翹被成形為對稱的或不對稱的翼翹。
10.根據權利要求1-9之一所述的裝置，其中所述葉片或所述翼翹的接閃器包含第一表面和第二表面，其中所述接閃器的第一表面設置在所述葉片或翼翹的第一表面，其中所述接閃器的第二表面設置在所述葉片或翼翹的第二表面，其中所述接閃器的第一表面和第二表面被設計和設置成使得每個表面都能夠接收雷擊ο
全文摘要
本發明涉及用于雷電保護的裝置，特別是用于風力渦輪機葉片雷電保護的裝置。根據本發明，風力渦輪機的葉片被成形翼翹加長。所述葉片包含接閃器，該接閃器被設置在所述葉片的尖端區域。所述翼翹包含附加的接閃器。
文檔編號F03D1/06GK102345567SQ20111021325
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月28日 優先權日2010年8月2日
發明者萊夫克 B., 奧爾森 K. 申請人:西門子公司