CN102261313B - 用于风轮叶片的电荷启用防雷系统和带有其的风轮叶片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种经由电荷启用的、用于风轮叶片的防雷系统（电荷启用防雷CILP）以及带有其的风轮叶片。该防雷系统包括至少一个电荷发生器，用于在风轮叶片的接闪器处产生电荷从而在接闪器处产生静电场，从而将雷电流直接地引导到接闪器。另外地，本发明提供一种具有至少一个这种防雷系统的风轮叶片。该电荷启用防雷系统是用于保护风轮叶片以免于雷击的影响的一种有效率的和容易的途径。只是通过旋转风轮叶片，电荷便能够在接闪器处集中，从而引导雷电流并且避免风轮叶片的叶片表面由于雷击而击穿。

Description

用于风轮叶片的电荷启用防雷系统和带有其的风轮叶片
技术领域
本发明涉及一种用于风轮叶片的防雷系统和带有防雷系统的风轮叶片。
背景技术
风轮叶片的叶片材料例如GFRP（玻璃纤维增强聚合物）能够被雷击（例如由先导闪击和回击构成）破坏。因此，风轮叶片通常具有防雷系统。
该防雷系统由在叶片的叶片表面处的接闪器构成。在叶片内侧存在带有被连接到接闪器的导电材料的导体。经由该导体，在接闪器中由直接雷击引起的雷电流能够被分流。
接闪器的面积是有限的，从而与整个叶片表面（例如，100平方米）相比，导致用于雷击的相对小的安全接触表面（很小的平方厘米）。由于该事实，使得直接雷击进入接闪器中的可能性相对低。结果，由进入叶片表面中的雷击引起的叶片材料击穿不能得以避免。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种用于风轮叶片的、有效率的和可靠的防雷系统。由进入叶片表面中的直接雷击引起的风轮叶片的击穿应该得以避免
本发明的另一个目的在于提供一种带有这种有效率的和可靠的防雷系统的风轮叶片。
利用在权利要求中指定的发明而实现了这些目的。
本发明提供一种经由电荷启用的、用于风轮叶片的防雷系统（电荷启用防雷CILP）。该防雷系统包括至少一个电荷发生器，用于在风轮叶片的接闪器处产生电荷从而在接闪器处产生静电场，从而将雷电流直接地引导到接闪器。
另外地，本发明提供一种具有至少一个这种防雷系统的风轮叶片。两个或者更多的这种防雷系统也是可能的。
电荷发生器具有在接闪器处定位和集中电荷的功能。由此，接闪器的接闪器表面电荷得以改变。这产生了一种静电场，该静电场经由接闪器和经由叶片内侧的连接器而给予雷击电流优先路径。结果，风轮叶片的叶片表面受到损坏的可能性降低。
电荷能够被以有源方式产生或者定位。因此，使用一种用于电荷分离的专门装置。例如，该装置是电荷源，例如电池。
在一个优选实施例中，该电荷发生器被如此配置，使得电荷被以无源方式产生。电荷被以无源方式产生。任何用于产生电荷的另外的装置都是不必要的。
在进一步优选的实施例中，能够通过旋转风轮叶片而以无源方式产生电荷。例如，叶片材料是介电材料例如GFRP。接闪器的接闪器材料是一种金属例如铜。由于在空气中的自由电荷，叶片的叶片表面被充电。叶片表面的叶片表面电荷引起对接闪器充电。例如，叶片表面被充负电。负电荷位于叶片的叶片表面上。结果，利用金属作为接闪器材料的接闪器被充正电。这导致在接闪器处相对高数量的正电荷。静电场被建立，该静电场将雷击电流直接地引导到接闪器。
接闪器的各种设计都是可能的。例如，接闪器能够由一个金属件制成。可替代地，接闪器由两个或者更多零件构成。例如，接闪器具有带有核芯材料的内核和带有包围内圈的圈材料的至少一个外圈。两个或者更多外圈也是可能的。核芯材料和/或圈材料是导电材料，例如金属。在两种材料都是导电材料的情形中，内核和外圈优选地被带有电绝缘隔层材料的隔层相互分离。在带有导电材料的两个相邻外圈之间，也布置带有电绝缘材料的隔层。但是可以省去该隔层。内核和周围的圈以及相邻的圈分别地被直接地相互连接。
总之，本发明实现了以下的优点：
-该电荷启用防雷系统是用于保护风轮叶片以免于雷击的影响的一种有效率的和容易的途径。
-只是通过旋转风轮叶片，电荷便能够在接闪器处集中，从而引导雷电流并且避免风轮叶片的叶片表面由于雷击而击穿。
-用于引导雷电流的另外的装置例如在风轮叶片的叶片表面上的金属条是不必要的。这种另外的装置能够不利地影响风轮叶片的特性，例如，风轮叶片的质量和风轮叶片的液流。
附图说明
通过参考附图描述示例性实施例而披露了本发明的进一步的特征和优点。图1示出配备有电荷启用防雷系统的风轮叶片的叶片表面的实例的细节。
具体实施方式
给出了一种风轮叶片1。该风轮叶片的叶片材料是GFRP。
风轮叶片1具有电荷启用防雷系统2。这个防雷系统2包括被集成到风轮叶片1中的接闪器21。接闪器21的接闪器表面211和风轮叶片1的叶片表面101是相互齐平的。
接闪器21被制成为一件式并且包括金属作为接闪器材料。接闪器21被连接到（未示出）叶片1的、带有导电材料的内部导体。
在一个未示出的实施例中，接闪器21包括一个内核和围绕该内核的一个外圈。该外圈和该内核包括导电材料。该外圈和该内核被带有电绝缘材料的隔层相互分离。该电绝缘材料是GFRP。
防雷系统2另外地包括至少一个电荷发生器20。电荷发生器20被如此配置，使得电荷被以无源方式产生。通过旋转风轮叶片，在风轮叶片1的叶片表面101处负电荷被以无源方式产生。负电荷集中在叶片表面101处。对风轮叶片1的叶片表面101充负电引起分别地对接闪器21和在接闪器21的接闪器表面211处充正电。正电荷位于接闪器的接闪器表面处。因此，静电场被建立。该静电场引导雷击。雷击的雷电流能够经由接闪器并且经由在叶片内侧的连接器而被分流。结果，降低风轮叶片的叶片表面被雷击损坏的可能性。

Claims (2)

1.一种用于风轮叶片（1）的防雷系统（2），所述防雷系统包括至少一个电荷发生器（20），用于在所述风轮叶片的接闪器处产生电荷从而在所述接闪器处产生静电场，从而将雷电流直接地引导到所述接闪器，
其特征在于
所述接闪器具有带有核芯材料的内核和带有包围所述内核的圈材料的至少一个外圈，
所述核芯材料和圈材料是导电材料，并且
所述外圈和内核被带有电绝缘材料的隔层相互分离；
其中所述电荷发生器被如此配置，使得电荷被以无源方式产生：
通过旋转所述风轮叶片，在所述风轮叶片的叶片表面处负电荷被以无源方式产生，所述负电荷集中在叶片表面处，对风轮叶片的叶片表面充负电引起分别地对接闪器和在接闪器的接闪器表面处充正电，正电荷位于接闪器的接闪器表面处。
2.一种风轮叶片，具有根据权利要求1的至少一个防雷系统。
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