CN101949366B - 雷电防护网 - Google Patents

Abstract

一种用于风轮机叶片的雷电防护网包括在第一方向上延伸的第一组金属丝(12)，以及在不同的第二方向上延伸的第二组金属丝(13)。雷电防护网(11)具有至少一个锥形端部(15，16)，来自于第一和第二组金属丝中至少一组的金属丝在所述锥形端部延伸到一起。由金属丝(12，13)在锥形端部(15，16)中形成的总导电横截面积在锥形端部(15，16)内得以保持，并且金属丝(12，13)在锥形端部成束，从而提供与雷电防护网的电连接。

Description

雷电防护网

技术领域

本发明涉及一种雷电防护网,并且尤其涉及一种用于风轮机的叶片的雷电防护网、具有雷电防护网的叶片以及包括至少一个这种叶片的风轮机。

背景技术

通常设置雷电防护，用于防止风轮机的结构部件被雷电损坏。例如，包括例如碳纤维的弱导电材料的转子叶片容易由于雷电而受到损坏。雷电会导致这种材料中的高电流，由此会过度发热并且由此受到损坏。因此通常为转子叶片设置雷电防护装置，尤其是雷电防护网。

例如从EP0718495A1中知晓了一种具有雷电防护网的风轮机转子叶片。该雷电防护网在表面看来电连接到风轮机轮毂上的多个连接点。

尽管EP0718495A1中所示的雷电防护网类型可以提供令人满意的雷电防护，然而本发明的目的是提供一种改进的雷电防护网，例如适合于保护风轮机转子叶片。

发明内容

根据第一方面，本发明提供了一种用于风轮机的叶片的雷电防护网，该雷电防护网包括在第一方向上延伸的第一组金属丝，以及在不同的第二方向上延伸的第二组金属丝，每组金属丝中的每一根金属丝具有确定的导电横截面积。该雷电防护网具有至少一个锥形端部，该锥形端部包括来自于第一和第二组金属丝中至少一组的金属丝。由金属丝形成的总导电横截面积在锥形端部中得以保持，并且金属丝在锥形端部成束从而提供与雷电防护网的电连接点，所述第一组金属丝和第二组金属丝相对于雷电防护网的纵向方向倾斜，其中，倾斜角度沿着锥形端部减小。

根据第二方面，本发明提供了一种用于风轮机的叶片，该叶片包括这种雷电防护网。

根据第三方面，本发明提供了一种风轮机，该风轮机包括至少一个这种叶片。

本发明的其它方面在接下来的描述以及附图中提出。

附图说明

通过参考附图对本发明的实施例进行示例性说明，其中：

图1示意性地显示了具有根据第一实施例的雷电防护网的叶片，其中只有雷电防护网的纵向金属丝被引入到锥形端部中；

图2以更加详细的方式示意性地显示了图1中的雷电防护网的端部部分；

图3示意性地显示了根据第二实施例的雷电防护网，其中第一和第二金属丝都以连续减小的雷电防护网角度而被引入到锥形端部中；

图4示意性地显示了根据与第一实施例相类似的第三实施例的雷电防护网，然而其中只有在雷电防护网横向方向上延伸的金属丝被引入到锥形端部中；

图5示意性地显示了叶片的两个区段，每个区段设置有第三实施例的雷电防护网，该两个雷电防护网在它们的锥形端部彼此电连接；

图6是图5中设有弱导电结构的叶片区段的透视图，用于说明转子叶片局部的雷电防护网覆盖范围；

图7示意性地显示了根据本发明第四实施例的雷电防护网，其中雷电防护网的纵向金属丝被引入到多个锥形端部中；

图8示意性地显示了叶片的两个部分，每个部分设置有第四实施例的雷电防护网，多个锥形端部电连接到两个叶片部分之间接合部处的连接带；以及

图9示意性地显示了装备有雷电防护装置的风轮机实施例，该雷电防护装置包括任一所述实施例的雷电防护网。

具体实施方式

图1显示了雷电防护网的第一实施例，其中只有雷电防护网的纵向金属丝被引入到锥形端部中。然而，在对图1进行进一步详细描述之前，对一些一般内容进行解释。

风轮机是高大结构并且由此易被雷电击中。特别是，转子叶片通常被击中。如果没有雷电防护，叶片会由于雷电击中引起的高电流而受到损坏。具体地，在包括弱导电碳纤维的叶片中，这些电流会使材料过度发热。为了防止叶片被雷电击中损坏，实施例中的叶片被导电网完全地或部分地覆盖，该导电网电连接到地面。此外，在一些实施例中，在叶尖或者叶尖附近设置接闪器；该接闪器通过雷电防护网本身或者通过导体而电连接到地面，该导体并联地电连接到雷电防护网并且在叶片内部延伸。

开头提到的EP0718495A1是关于通过导电网进行风轮机叶片的雷电防护。导电网连接到转子轮毂的连接点。随着靠近连接点，导电网的宽度减小。从EP0718495A1的图2中可以看到，导电网在该宽度减小区域内的侧面纵向金属丝没有延伸到连接点，而是被切掉。

本发明人已经认识到，这种方法减小了在主要导电方向（例如叶片的纵向方向）上、由导电网在连接点形成的导体的整个横截面积。

为了避免这种总导电横截面的减小，一种思路是对网成束，而不切掉任何金属丝。然而，为了形成这种束，网需要被折叠。由此，与纵向金属丝垂直的金属丝将会弯曲以及叠合，导致了网在连接点形成了相对较厚的端件。

通过比较，在所述实施例中设置了雷电防护网，其中由金属丝在锥形端部中形成的总导电横截面积在锥形端部中得到保持（即没有减小），并且金属丝在锥形端部被形成束，从而提供与雷电防护网的电连接点。束可包括锥形端部中的全部金属丝。

此外，锥形端部中的金属丝最好不被折叠。如下面进一步详细所述，能够通过不同的可选方式实现。例如，通过使金属丝沿着锥形端部逐步地平行化，能够避免金属丝折叠而形成束。另一个示例性可选方式是仅仅将大致在束纵向方向上延伸的金属丝包括在内，以及将与束的纵向方向大致横向地延伸的金属丝切掉。

为了明确雷电防护网金属丝的不同定向，这里同样使用通用的术语，其中它们被称为“在第一方向上延伸的金属丝”以及“在不同的第二方向上延伸的金属丝”。还明确出，来自于“第一和第二组金属丝中至少一个”的金属丝在网的锥形端部延伸到一起，意味着第一和/或第二组金属丝延伸到一起。这种术语被用于覆盖不同的实施例（其中只有两个方向中的一个方向的金属丝被引入到锥形端部中）以及其它的实施例（其中两个方向的金属丝都被引入）。在第一次提到的实施例中，无论是纵向的雷电防护网金属丝还是横向的雷电防护网金属丝都可被引入到锥形端部中。此外，“第一和第二方向”并不局限于纵向及横向方向，原因是在部分实施例中，雷电防护网金属丝相对于雷电防护网的纵向方向倾斜并且形成了长斜方形单元。

在一些实施例中，在没有折叠金属丝的情况下，通过将横过锥形端部方向的雷电防护网金属丝去除以及仅仅将平行于锥形端部方向的雷电防护网金属丝引入到锥形端部中，总导电横截面得以保持。由于没有平行于锥形端部方向的金属丝被切掉（并且平行于锥形端部方向的单根金属丝的横截面是恒定的），因此总导电横截面在锥形端部中没有减小。

在其它实施例中，通过在锥形端部形成时包括第一和第二金属丝，锥形端部中的总导电横截面得以保持。在这些实施例中，金属丝没有与雷电防护网的纵向方向平行地以及垂直地定向，而是相对于纵向方向倾斜（例如，相对于纵向轴线形成+45°和-45°）。通过使第一和第二金属丝出于该目的而沿着锥形端部逐步地平行化，两个金属丝方向上的雷电防护网金属丝被用于形成锥形端部。通过使两个不同方向上金属丝的平行化，金属丝的任何折叠都是不必要的。

在所有实施例中，形成锥形端部的金属丝可最终进行叠合从而形成束，但是由于没有进行折叠，因此这些束将会相对较薄。

如上面提到，在部分实施例中，第一组金属丝大体上在雷电防护网的纵向方向上延伸以及第二组金属丝大体上在不同的第二方向上延伸，该第二方向可横过纵向方向。在雷电防护网被设置成覆盖风轮机叶片表面的实施例中，纵向方向可与叶片纵向轴线相一致。

在这些实施例的一部分中，只有第一组（即纵向的）金属丝在锥形端部延伸到一起，而第二组金属丝在锥形端部形成时没有被包括。为了实现这个目的，例如,在雷电防护网的横向边缘设置边际部，该边际部没有横向金属丝并且只有纵向金属丝延伸到该边际部内。该边际部内的纵向金属丝被集中到一个或多个锥形端部中，用于最终形成能够充当电连接点的束。

在其它实施例中，第一和第二组金属丝的角色进行互换：只有大体上在雷电防护网横向方向上延伸的第二金属丝形成锥形端部。只有第二组金属丝被引入到锥形端部中并且在锥形端部延伸在一起，而第一组（即水平的）金属丝在锥形端部形成时没有被包括。由于雷电防护网在横向方向上的总导电横截面通常大于纵向方向上的总导电横截面（原因是雷电防护网的长度通常超过雷电防护网宽度，因此横向金属丝通常多于纵向金属丝），因此仅仅将第二金属丝的一部分引入到锥形端部中就足够了。

在这种类型的实施例中，期望能够沿着叶片到锥形端部中提供恒定的总导电横截面。为了实现这个目的，在一些实施例中，第二组金属丝中的对应部分被引入到锥形端部中。例如，假定网具有200根纵向的以及4000根横向的金属丝，那么仅有200根横向金属丝被形成束以形成（单个）锥形端部，从而获得恒定的总导电横截面（或者如果一个锥形端部在雷电防护网的任一侧形成的话，只需要100根横向金属丝，原因是100+100=200）。

将被形成束的横向金属丝（例如200根或100根）要长于其它的横向金属丝。由此，由于雷电防护网通常在网的横向边缘附近被连接（连接到接闪器、连接到地面或者连接到另一个雷电防护网），因此在横向边缘处设有边际部，横向金属丝从该边际部开始、在横向方向上延伸超过横向边缘。这些延伸的纵向金属丝被集中/会合到一个或多个锥形端部中，用于最终形成能够充当电连接点的束。

通过横向金属丝（而不是纵向金属丝）形成锥形端部，以及由此形成电力雷电防护网连接器，使得雷电防护网能够直接相邻地并排设置，并且使得雷电防护网能够侧向地电连接，由此避免了由此形成的组合雷电防护网中的任何漏洞。这在受到雷电防护网保护的叶片由两个或多个区段形成时是有用的，原因是雷电防护网能够延伸到叶片区段之间的交接点。

根据纵向/横向金属丝实施例进行描述的设置还可以与一个相同的雷电防护网进行组合，从而形成一种混合网；例如第一锥形端部可仅仅通过纵向金属丝形成以及第二锥形端部仅仅通过横向金属丝形成。

如上所述，在第一组金属丝和第二组金属丝相对于雷电防护网纵向方向倾斜的其它实施例中，第一和第二组金属丝都被引入到锥形端部中。在这种类型的雷电防护网中，第一和第二组金属丝中的交叉金属丝形成了长斜方形结构的单元。在雷电防护网相对较宽的区域内（例如，由于被覆盖的叶片较宽），长斜方形的纵向定向边缘内的长斜方角度可以是45°或更大。然而，在锥形端部，第一和第二组中的金属丝被平行化，从而最终形成了平行金属丝束。换句话说，长斜方形的纵向定向边缘内的长斜方角度在锥形端部中降低到大致零度。最终，第一和第二组金属丝被平行化，从而形成平行金属丝束，意味着锥形端部的交叉角度接近零度。

通常地，风轮机叶片向着叶尖变窄，并且有时向着叶根变窄。如上所述，倾斜金属丝类型的雷电防护网尤其适合于适应这种宽度变化的形状，以完全地覆盖叶片。这种适应通过以上面所述的方式改变倾斜角度而得以实现。由此，雷电防护网的变窄除了在叶片的叶尖和/或叶根区域内提供与雷电防护网的电连接点之外还可以使雷电防护网与叶片的一般形状相适应。

提出了一些说明来描述这种雷电防护网的可行实施例。例如，宽度变化的雷电防护网能够由与卷动方向成角度的金属丝所组成（通常起始角度可以是与卷动方向形成+/-45°，即彼此形成90°）。通过改变主要金属丝方向的角度、即第一和第二组金属丝中的金属丝之间的角度，能够使得雷电防护网更宽（例如通过使金属丝之间的角度向着180°增大），或者能够通过使主要金属丝方向之间的角度向着零度变化从而使得雷电防护网卷动宽度变得更窄。

主要金属丝方向之间的剪切能够沿着叶片长度局部地完成，即雷电防护网卷动宽度对于大部分叶片长度是恒定的,但是在叶根处或最大弦长区域增加，或者能够用于使雷电防护网卷动宽度在叶尖端部变窄。这对于避免随着叶尖变得更窄而必须切掉雷电防护网或者折叠雷电防护网是有利的。

还能够沿着叶片自始至终地改变主要金属丝方向之间的角度，从而与叶片弦长相匹配。

为了使雷电防护网在某些位置变得更宽，通常的起始角度可以是+/-30°，从而使得金属丝在某些位置不会变得过于陡峭。例如，在+/-80°的角度下，金属丝将会大部分延伸横过叶片并且这样对于使叶片的闪电电流向着叶根下降而言不是最优的。

如果雷电防护网被编制在一起的话，那么金属丝相对彼此的剪切能够被完成。如果金属丝的交叉点被焊接在一起，那么同样奏效，在焊接情况下用于该卷动剪切的机构将可能是金属丝在靠近交叉焊接点的部分弯曲。

在雷电防护网中形成锥形端部主要由两个功能所确定（二选一地或者共同地）：（i）提供适当的电连接点；（ii）使雷电防护网的形状与具有锥形形状的基板（例如风轮机叶片）相适应。

对于功能（i），所形成的金属丝束可装备有导电套筒（以及例如线缆靴或者类似物）从而有利于雷电防护网与接地导体、接闪器或者另一个雷电防护网的连接。如提到的那样，雷电防护网可装备有多个锥形端部，用于提供多个连接点，所述连接点并联地连接到接闪器或者接地导体。

在另一个实施例中，所形成的金属丝束可包括在束横截面上观察时形成圆形形状的金属丝。这样允许将导电套筒容易地装备到金属丝束上。金属丝可全部彼此平行，或者它们可以被捻合，从而形成束。可选择地，金属丝束可包括彼此并排铺设的金属丝并且与雷电防护网在同一平面内。这样允许被合成物更好地围绕，该合成物在风轮机叶片的生产中被分层铺放到雷电防护网上。集中在一起的扁平线束此后提供了与雷电防护系统其余部分的连接，无论是直接地还是通过导电套筒。

对于功能（ii），使雷电防护网的形状适应于叶片形状并非总是需要的。例如，存在着复合结构的叶片类型，其中前缘和/或尾缘部分由绝缘材料制成，而只有叶片的中心部分由弱导电材料制成。适合于这些叶片的雷电防护网实施例完整地覆盖着中心部分的弱导电材料，但是除了弱导电材料与绝缘材料之间边界线处的重叠部之外（可选的）没有覆盖绝缘的边缘部分。由于这种复合叶片的绝缘部分通常不会被雷电击中，因此具有与弱导电中心部分宽度相同的恒定宽度或者宽度稍稍大于弱导电中心部分宽度的雷电防护网就能够提供充分的保护。然而，对于其它叶片结构（完全绝缘的、或者完全弱导电的），使得雷电防护网适合于叶片形状并且覆盖整个叶片表面可能是合适的。

规定出整个横截面积沿着锥形端部保持不变并非必须使得雷电防护网在纵向方向上的整个横截面积沿着叶片是恒定的并且等于锥形端部中的横截面（或者如果具有超过一个锥形端部以形成平行连接点的话，等于沿着形成平行连接点的锥形端部的横截面总和）。例如，在具有沿纵向和横向定向的金属丝以及雷电防护网具有可变宽度的实施例中，纵向雷电防护网金属丝可被切掉，从而使雷电防护网适应于变化的宽度。

通过比较，在其它实施例中，雷电防护网的总导电横截面积（包括锥形端部）保持不变，以用于在叶片纵向方向上流动的净电流。例如，在第一组金属丝平行于叶片纵向方向的雷电防护网中，所述净电流仅仅流过第一组金属丝。在这些实施例中，当雷电防护网具有恒定宽度（意味着沿着雷电防护网第一金属丝的数目是恒定的）并且第一组金属丝中的所有金属丝都被引入到锥形端部中（即第一组中没有金属丝被切掉）时，包括其锥形端部的雷电防护网的横截面积对于在叶片纵向方向上流动的净电流而言是恒定的。

同样的特征可以通过使上面提到类型的可变宽度雷电防护网具有倾斜的金属丝角度（相对于纵向方向）而得以实现，其中在雷电防护网较宽的位置处金属丝角度较大，以及在雷电防护网较窄的位置处角度较小。在这种雷电防护网中，不再有占去全部纵向净电流的纵向金属丝（除了在锥形端部之外）以及没有不占去任何纵向净电流的横向金属丝。所有纵向地横穿流过雷电防护网的电流在实际当中必须流经倾斜的金属丝（当然，在这种类型的雷电防护网中，电流必须离开在雷电防护网侧面边缘终止的那些金属丝并且必须改变到其它方向的交叉金属丝）。由于在这种类型的雷电防护网中，任意横向横截面中的金属丝数目是恒定的，与雷电防护网的宽度无关（只有金属丝的角度和金属丝的间隔随着雷电防护网宽度发生改变，而并非金属丝的数目）；在纵向方向上对于横穿雷电防护网的电流的整个横截面积是恒定的，与雷电防护网的宽度无关。最后，在雷电防护网横向边缘终止的全部金属丝都被引入到该边缘的锥形端部中的那些实施例中，对于纵向净电流的全部横截面积沿着叶片是恒定的，包括锥形端部在内。

通常地，叶尖处的接闪器通过避雷装置而被接地，该避雷装置在叶片内部向下延伸。然而，在部分实施例中，雷电防护网（如果只有叶片的一侧受到雷电防护网保护）或者叶片任一侧的雷电防护网（如果两侧都被保护）充当从接闪器到转子轮毂的避雷装置，由此替代了在叶片内部的传统的从接闪器到轮毂的避雷装置。在这些实施例中，不再设置在叶片内部延伸的其它避雷装置。由此，避雷网具有双重功能：（i）叶片保护，以及（ii）在接闪器和轮毂之间提供接地连接器部分。

在部分实施例中，第一和第二组金属丝被编织从而形成雷电防护网。在其它实施例中，第一组金属丝形成第一层以及第二组金属丝形成第二层，这些层被叠合。在两种情况下，金属丝可以在它们的交叉点连接或者没有连接（例如粘合或者焊接），如果它们没有连接的话，那么交叉金属丝之间的电连接能够仅仅通过金属丝触点而提供。

部分实施例是关于特殊的叶片设计，其中叶片被再分为两个或多个区段，例如径向内部区域以及径向外部区段。区段可以被预先制造并且只能在风轮机的建造地点进行装配。在部分实施例中，区段的预先制造包括装备覆盖各个区段（覆盖它的全部宽度或者仅仅覆盖局部宽度，如上所述）的雷电防护网。在两个预制区段将被连接的接合部，雷电防护网区段装备有一个或多个锥形端部，所述锥形端部形成电连接点，从而使得受到雷电防护网保护的叶片能够就地装配。

装备有在此描述的雷电防护网的风轮机通常具有接地连接器，雷电防护网电连接到该接地连接器。它例如起始于叶根、通过滑动触点或者火花隙桥接可旋转轴承（例如，桨距轴承、转子轴承、机舱轴承）、延伸到塔架下方、并且接地。如上面所述，雷电防护网可以在叶尖与接闪器连接。在部分实施例中，雷电防护网提供了接闪器与地的（仅有）电连接；而在其它实施例中，在叶片内部延伸的单独避雷装置（例如线缆）并联地连接到雷电防护网。

图1和2（第一实施例）：

参考图1和2，具有叶根2和叶尖6的风轮机叶片1在叶片1的宽度中心部位的表面处装备有雷电防护网3（在附图中不可见的叶片1另一侧同样能够以类似方式设置有另一个雷电防护网）。从图1和2中可以看到，由于雷电防护网3沿着它的规则的中间部位具有恒定的宽度，因此只有叶片1的宽度的中心部位被雷电防护网3所覆盖，而叶片1在其中间部位相比叶根2和叶尖6更宽。

雷电防护网3由导电金属丝4，5的设置所组成。通常地在雷电防护网的中间部位由在第一方向上、这里指雷电防护网的纵向方向上延伸的等距金属丝4（被称为“纵向金属丝”）的设置以及在第二方向上、这里指雷电防护网的横向方向上延伸的等距金属丝5（被称为“横向金属丝”）的另一个设置所形成（在图1和2中只有一部分金属丝具有附图标记）。纵向金属丝4与横向金属丝5垂直地交叉，并且在交叉点与横向金属丝电连接。

雷电防护网的纵向方向与此后被称为叶片1的纵向方向相一致。叶片纵向方向大约是叶片的长度延伸部分方向（依赖于特定的叶片设计，它可以例如与连接叶根2与叶尖6中心的线相平行）。叶片的横向方向横过纵向方向。

出于空气动力学原因，叶片1具有光滑表面。雷电防护网3由此没有设置在叶片1的表面上，而是直接地设置在平滑叶片表面下方。表面本身由绝缘材料制成，原因是由于涉及到高电压，而薄的绝缘体不会对雷电形成屏障；雷电只能“看到”导电的、直接在绝缘叶片表面下方的接地的雷电防护网。

在雷电防护网3的边际部,靠近向着叶根2和叶尖6的横向边缘，金属丝配置与雷电防护网中心部位的规则配置有所不同：在边际部没有横向金属丝，而是只有纵向金属丝4。能够从一开始就制造出这种在边际部没有横向金属丝的雷电防护网；可选择地，雷电防护网从一开始就被制造成完全规则的雷电防护网，而在随后的生产步骤中，横向的金属丝从边际部被去除。

纵向金属丝4之间的间距在边际部连续地减小，从而使得纵向金属丝延伸到一起，由此在雷电防护网3向着叶根2和叶尖6的各个端部分别地形成锥形端部7、9。形成锥形最终导致了平行的纵向金属丝4的紧凑束。金属丝束可以被导电套筒所环绕。套筒、或者没有套筒的金属丝束被插入到连接器10中（图2），从而提供了与接地导体、或者与叶尖6附近的接闪器8的电连接。

由于在锥形端部7、9中没有横向金属丝，因此纵向金属丝5之间距离的减小不会导致任意横向金属丝被折叠。纵向金属丝最终在束中叠合，但是也不会被折叠。

由于在锥形端部7、9中没有金属丝被切掉，因此锥形端部7、9中的总导电横截面得以保持。由于在图1和2的实施例中，沿着雷电防护网3延伸的所有纵向金属丝4都被引入到锥形端部7、9中，因此纵向金属丝沿着雷电防护网3的总导电横截面在锥形端部7、9内得以保持并且最终通向连接器10。

此外，由于没有纵向金属丝4被切掉，以及全部电流都必须流经纵向金属丝4，因此对于在叶片纵向方向上流动的净电流而言雷电防护网的总导电横截面沿着雷电防护网3是恒定的，包括锥形端部7、9在内。

图3（第二实施例）

在图3中雷电防护网11的替代实施例中，第一和第二组金属丝（这里是12和13）在雷电防护网11的规则中心部位不是平行地及横向地定向，而是相对于叶片纵向方向形成倾斜角度，例如相对于纵向方向形成+45°和-45°。在所示示例中，交叉的第一和第二金属丝12、13由此形成了长斜方形单元，具有沿着长斜方形的纵向定向边缘相对较大的长斜方形角度14（这里雷电防护网11的规则中间部位的长斜方形角度14为90°）。

这种类型的雷电防护网11通过改变长斜方形角度能够适合于不同的宽度。由此特别适用于完全地覆盖具有可变宽度的转子叶片。这种适应性还能够通过使第一和第二金属丝12、13平行化从而使得雷电防护网宽度能够减小成紧凑束，从而提供电连接点。

在图3中，雷电防护网11的宽度向着雷电防护网端部逐步地减小，形成了锥形端部15、16。在形成锥形端部的区域内，金属丝向着纵向方向弯曲，从而使得长斜方形变得狭长并且长斜方形的长斜方形角度14’（沿着纵向定向边缘）逐步地减小。严格地讲，由于金属丝的曲率，由交叉金属丝形成的单元不再是精确的长斜方形；但是由于它们是类似的，因此术语“长斜方形”、“长斜方形角度”等仍然用于表示这些单元（在图3中，与真正长斜方形的偏离以夸大的方式显示出来）。最终，金属丝12、13完全地平行并且形成了紧凑的金属丝束或者股，从而使得雷电防护网11能够例如被连接到接地连接器以及接闪器。

由于逐步的平行化，因此没有金属丝需要进行折叠以形成导致金属丝束的锥形端部15、16。

由于形成雷电防护网11以及在雷电防护网11横向边缘终止的所有金属丝12、13都被引入到锥形端部15、16中、并且被引导穿过锥形端部进入最终的金属丝束中，因此总导电横截面在锥形端部7、9内得以保持。此外，由于在雷电防护网11横向边缘终止的金属丝没有被切掉以形成锥形端部，以及所有的电流都必须流经倾斜的金属丝12、13，因此用于在叶片纵向方向上流动的净电流的雷电防护网总导电横截面沿着雷电防护网11保持恒定，而与局部雷电防护网宽度无关。

如果合适的话，在图1和2的上下文中进行描述、但是没有在此提到的其它内容同样应用于图3中的实施例。

图4（第三实施例）

图4显示了雷电防护网17的另一个可选实施例。该雷电防护网具有纵向金属丝（这里是“18”）以及横向金属丝（这里是“19”），并且由此与图1和2中的雷电防护网相类似。

然而，不同之处在于提供电连接点的锥形端部不是通过使纵向金属丝成束形成，而是只有横向金属丝19’形成（将在下面进行说明，并非所有的横向金属丝19都被成束-被成束的金属丝由19’表示）。在所示实施例中，在雷电防护网17的任一侧向侧、在雷电防护网靠近其横向边缘的端部部分形成了两个这样的锥形端部20、21（在图4中，只显示了一个这样的端部部分；在另一个端部，雷电防护网17具有另一个端部部分，其可以具有另外的锥形端部）。

为了使得横向金属丝能够形成锥形端部以及成束而不影响（特别是不会折叠）雷电防护网17或者雷电防护网的任何纵向金属丝18，将要成束的横向金属丝19’被延长，从而使得它们延伸超过雷电防护网17规则部分的任一侧向边缘。

向外延伸的、细长的横向金属丝19’延伸到一起从而形成锥形端部20、21，并且最终金属丝成束，从而提供电连接点。这些连接点的位置位于雷电防护网17的侧面。

延长的横向金属丝19’向外延伸并且形成锥形端部20、21的区域没有任何纵向金属丝。由此，为了形成锥形端部20、21，最终金属丝成束，没有金属丝被折叠。

由于没有金属丝在锥形端部20、21中被切掉，因此总导电横截面在锥形端部20、21内得以保持。

此外，在部分实施例中，两个锥形端部的总导电横截面对应于雷电防护网17的规则中心部位中的纵向金属丝18的总导电横截面。例如，假定纵向及横向金属丝18、19的单根金属丝横截面是相同的，纵向金属丝8的数目（在示意性图4中为10个）对应于形成锥形端部20、21的横向延长金属丝19’的数目（在图4中为5个）乘以形成平行电连接点的锥形端部20、21的数目（在图4中为2个）。在这个实施例中，纵向金属丝沿着雷电防护网17的总导电横截面由横向金属丝19’（所有电流都流过这些横向金属丝）得以保持，在锥形端部20、21内进一步得以保持以及最终流向连接器。

在其它附图的上下文中进行描述、但是没有在此提到的其它内容同样应用于图4中的实施例。

图5（第三实施例应用于分区段的叶片）

根据图5的区段叶片24由几个预先制造的区段所组成，例如由内叶片区段25a和外叶片区段25b所组成。区段25a、25b被设置成在中跨接头27以机械方式连接。在所示示例中，区段25a、25b之间的划分线在横向方向上延伸。图3中所示的雷电防护网的实施例使得这种分区段的叶片24能够被雷电防护网保护，而不会在区段25a、25b之间的接合部（即中跨接头27）形成明显的雷电防护网间隙。

叶片24由雷电防护网17所覆盖，该雷电防护网由两个雷电防护网区段17a、17b所形成。在预先制造时，叶片区段25a、25b已经设置了对应的雷电防护网区段17a、17b。当叶片24在现场装配时，雷电防护网区段17a、17b简单地相互电连接。

为了提供相互电连接，雷电防护网区段17a、17b根据图4的雷电防护网17进行设计。更具体地，雷电防护网区段17a、17b设置有侧向的锥形端部20、21，所述锥形端部设置在叶片区段25a、25b之间的接合部27。雷电防护网区段17a、17b延伸（伴随着它们规则的金属丝配置）靠近叶片区段25a、25b之间的划分线，从而使得两个雷电防护网几乎连续地、共同地覆盖着装配好的叶片24，而不会在接合部27形成明显的雷电防护网间隙。锥形端部20、21的侧向配置促进了这种少间隙覆盖，原因是这种配置在叶片24宽度的中间部位不需要任何空间。

锥形端部20、21设置有互配的电连接器，从而使得在叶片装配时，叶片区段25a、25b上的雷电防护网区段17a、17b能够以电力方式结合。

对于雷电防护网区段17a、17b向着叶根2和/或叶尖6的另一侧，雷电防护网区段17a、17b能够被设计成类似于图1和2中的雷电防护网1，具有利用纵向金属丝的锥形端部。

图6（叶片结构的导电部分被雷电防护网覆盖）

图6显示了叶片区段25b内部在两个区段25a、25b之间接合部27处的视图。加强板22纵向地延伸穿过叶片区段25b，从而提供叶片24的纵向稳定性。加强板22具有在叶片表面或者叶片表面下方的加强板盖23，在叶片24的加压侧以及抽吸侧各一个。加压侧以及抽吸侧上的加强板盖23通过连接部连接起来。在横向方向，加强板盖23仅仅在叶片24宽度的中间部分上延伸（没有在整个宽度上）。

加强板22由弱导电材料（例如碳纤维）制成，而叶片24的前缘和尾缘区域由电绝缘材料（例如玻璃纤维加强塑料）制成。

雷电防护网17适合于覆盖弱导电材料并且在相邻绝缘材料上提供了小的叠合，即雷电防护网的宽度等于或者稍稍大于弱导电结构（例如加强板盖23）的宽度。由绝缘材料制成的前缘和尾缘没有被雷电防护网覆盖（除了叠合部之外）。尽管结合图5的实施例对该局部雷电防护网覆盖进行了说明，但是同样可以应用到在此描述的所有其它实施例。

在图6中（以及其它附图中），雷电防护网17仅仅显示在叶片24的一个侧面（这里是抽吸侧）。然而通常地，叶片的另一个侧面同样根据所述而被雷电防护网覆盖并且由此同样受到保护免受雷电击中。

如图6所示，没有与雷电防护网17并联连接的其它避雷装置在叶片24内部延伸。

图7（第一实施例的变形，具有多个锥形端部）

尽管在图1和2的实施例中，所有纵向金属丝都被引入到单个锥形端部中从而形成单个的连接点，但是可选择地，能够形成较小的多个纵向金属丝组，并且各个较小组中的金属丝能够被引入到单独的锥形端部中从而在雷电防护网的同一侧提供多个束/电连接点。

例如，在图7中，该图仅仅显示了雷电防护网3’的一个横向边区域，纵向金属丝4被分成三个组，每组形成它自己的锥形端部7,7’,7”。

与图1和2中相同，由于没有金属丝在锥形端部7,7’,7”中被切掉，因此一组金属丝的总导电横截面在锥形端部7,7’,7”中得以保持。全部锥形端部7,7’,7”的累积导电横截面对应于全部纵向金属丝5的整个横截面。由于在所示实施例中，沿着雷电防护网3延伸的全部纵向金属丝5都被引入到锥形端部7,7’,7”中，因此沿着雷电防护网3’的纵向金属丝的总导电横截面在锥形端部7,7’,7”内得以保持。如果锥形端部7,7’,7”并联地电连接到接地连接器、接闪器或者另一个雷电防护网，那么可以从雷电防护网3’导出具有相同整体导电横截面的导体。

在其它附图的上下文中进行描述、而没有在此提到的其它内容同样可应用于图7的实施例。

图8（将图7的实施例应用于分区段的叶片）

图5的分区段的叶片24可替代地设置有图7中具有多个锥形端部7,7’,7”的雷电防护网3’。雷电防护网区段在此由3a’和3b’所表示。由于使雷电防护网金属丝成束的这种方式在叶片24宽度的中心部位需要一些空间，因此在区段25a、25b之间接合部（中跨接头27）处获得的覆盖不像图5中的那样规则。原则上，还可以使叶片区段的雷电防护网与单个锥形端部（例如图1和2中）相连接。然而，具有多个锥形端部7,7’,7”的实施例3’提供了对接合部区域的更好覆盖，原因是多个锥形端部7,7’,7”之间的未覆盖区域小于如果只有一个锥形端部的未覆盖区域。

导电接触带28被设置在各个区段25a、25b上的各个区段之间的接合部27。如果在加压侧具有雷电防护网3’以及在叶片24的抽吸侧具有另一个雷电防护网3’，那么具有在任一侧上的两个对应接触带28，如图8所示。接触带28具有L形横截面。被称为“表面腿”的“L”的一个腿被安装到叶片表面上，该表面还支撑着区段雷电防护网3a’,3b’。叶片表面上的多个锥形端部7,7’,7”电连接到表面腿（例如通过焊接、卷边等等）。称为“接合部腿”的另一个腿被设置在各个区段25a、25b的前表面。当叶片24装配时，两个区段25a、25b的接合部电接触，或者它们至少形成小的间隙。在功能上，这个间隙不代表任何屏障，因为雷电电流由于涉及到的高电压从而能够在这种小的间隙上进行火花放电。

图9（具有受到雷电防护网保护的叶片的风轮机）

图9的风轮机29具有叶片1（图1），可选地是分区段的叶片24（图5,7），在叶片1,24的加压侧和抽吸侧受到目前为止所描述的任一雷电防护网3,3”,11,17的保护。叶片1,24被安装到轮毂30上。接闪器8被设置在叶尖。避雷装置31从叶根开始穿过轮毂30、风轮机机舱以及塔架，到达地面并且在此接地。在到达地面的路径上的可旋转轴承（即叶片和轮毂之间、轮毂和机舱之间、机舱与塔架之间的轴承）通过滑动触点和/或火花隙进行桥接。

雷电防护网3,3”,11,17通过它们的锥形端部7,7’,7”,9,15,16,20,21而分别地连接到接闪器8以及避雷装置31。叶片加压侧与抽吸侧上的雷电防护网并联地连接。它们还充当沿着叶片1,24从接闪器8到接地连接器31的避雷装置。没有其它的避雷装置在叶片1,24内部延伸。

Claims (19)

1.一种用于风轮机的叶片的雷电防护网，包括：

-在第一方向上延伸的第一组金属丝；以及

-在不同的第二方向上延伸的第二组金属丝；

-每组金属丝中的每根金属丝具有确定的导电横截面积；

其中，雷电防护网包括至少一个锥形端部，所述锥形端部包括来自于所述第一和第二组金属中至少一组的金属丝；以及

金属丝在所述锥形端部成束，从而提供与雷电防护网的电连接点；以及

由所述金属丝所形成的总导电横截面积在所述锥形端部内被保持；

所述第一组金属丝和第二组金属丝相对于雷电防护网的纵向方向倾斜，其中，倾斜角度沿着锥形端部减小。

2.如权利要求1所述的雷电防护网，其特征在于，所述锥形端部中的所有金属丝被包括在所述束中。

3.如权利要求1或2所述的雷电防护网，其特征在于，所述锥形端部中的金属丝没有被折叠。

4.如权利要求1或2所述的雷电防护网，其特征在于，所述第一组金属丝大体上在雷电防护网的纵向方向上延伸、以及第二组金属丝大体上在雷电防护网的横向方向上延伸。

5.如权利要求3所述的雷电防护网，其特征在于，所述第一组金属丝在至少一个锥形端部延伸到一起，而第二组金属丝在锥形端部形成时没有被包括。

6.如权利要求3所述的雷电防护网，其特征在于，所述第二组金属丝在至少一个锥形端部延伸到一起，而第一组金属丝在锥形端部形成时没有被包括。

7.如权利要求1或2所述的雷电防护网，其特征在于，第一和第二组金属丝在至少一个锥形端部形成时都被包括，为此，第一和第二组金属丝沿着锥形端部被逐渐地平行化。

8.如权利要求7所述的雷电防护网，其特征在于，所述第一和第二组金属丝彼此成相对角度延伸，所述角度沿着锥形端部减小到大约零度。

9.如权利要求1或2所述的雷电防护网，其特征在于，所述束中的金属丝并排地铺设，从而提供与雷电防护网的电连接点。

10.如权利要求1或2所述的雷电防护网，其特征在于，所述第一和/或第二组金属丝在多个锥形端部内延伸到一起。

11.如权利要求1或2所述的雷电防护网，其特征在于，所述第一和第二组金属丝中的金属丝之间的交叉点形成角度，并且所述角度沿着叶片变化。

12.一种用于风轮机的叶片，所述叶片包括根据权利要求1-11任一所述的雷电防护网。

13.如权利要求12所述的叶片，其特征在于，所述雷电防护网的至少一个锥形端部连接到接闪器。

14.如权利要求12或13所述的叶片，其特征在于，所述雷电防护网的至少一个锥形端部连接到雷电接地导体。

15.如权利要求14所述的叶片，其特征在于，所述雷电防护网还充当从接闪器到雷电接地导体的避雷装置，而没有并联连接的其它避雷装置。

16.如权利要求12或13所述的叶片，其特征在于，所述叶片是具有由弱导电材料构成的中心部以及由绝缘材料构成的至少一个边缘部的复合结构，其中，除了弱导电材料与绝缘材料之间边界线处的重叠部之外，雷电防护网覆盖着中心部的弱导电材料但不覆盖至少一个绝缘边缘部。

17.如权利要求12或13所述的叶片，其特征在于，所述叶片包括两个侧面，叶片的每个侧面包括根据权利要求1-10任一所述的雷电防护网。

18.如权利要求12或13所述的叶片，其特征在于，包括两个或多个根据权利要求1-7任一所述的雷电防护网，其中，第一雷电防护网被设置在叶片的内叶片区段、以及第二雷电防护网被设置在叶片的外叶片区段，并且第一和第二雷电防护网的锥形端部彼此电连接。

19.一种风轮机，包括至少一个如权利要求12-18任一所述的叶片。