CN102278270B - 转子叶片组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种转子叶片组件（7），包括：具有集成雷电引下导体（12）的转子叶片（4），该转子叶片（4）可附连或附连到风力涡轮机（1）的转子轮毂（5）；以及由电绝缘材料制成的转子叶片尖头构件（6），其适于通过连接装置可分离附连或可拆卸地附连到转子叶片（4）的自由端，其中所述连接装置是由导电材料制成的导线或杆（8），适于建立转子叶片尖头构件（6）和转子叶片（4）的雷电引下导体（12）之间的机械和电连接。

Description

转子叶片组件
技术领域
本发明涉及一种转子叶片组件，其包括带有具有集成雷电引下导体的转子叶片，该转子叶片可附连或附连到风力涡轮机的转子轮毂，籍此，由电绝缘材料制成的转子叶片尖头构件适于通过连接装置可拆卸地附连或可拆卸地附连到转子叶片的自由端。
背景技术
现今，各种类型的风力涡轮机包括设置于相应的转子叶片的自由端的单独的转子叶片尖头构件。因此，已知有多种多样的连接装置提供转子叶片尖头构件到转子叶片的基本结构的牢固连接。因此，通常使用粘合装置、螺栓或杆粘附到转子叶片尖头构件和转子叶片的基本结构。
转子叶片尖头构件的材料可以与转子叶片本身的材料不同，且如果它包括导电材料，进一步为接闪器，特别是在连接到设置于转子叶片内部的雷电引下导体时，可以用作通常的转子叶片尖头保护。而且，已知转子叶片尖头构件的多种多样的空气动力学设计，以便改变或影响转子叶片尖部的空气动力学性质。
因此，连接装置将延长构件连接到转子叶片的基本结构时，由于它们将延长构件保持牢固、可靠接触的能力随着时间降低，出现已知问题。在最坏情况下这可能导致延长构件丢失，特别是在风力涡轮机操作过程中这是重大的安全问题。
因此，本发明的目的是提供一种在转子叶片尖头构件和转子叶片之间具有简单、可靠连接的转子叶片组件。
这是通过如上所述的转子叶片组件实现的，其中连接装置是由导电材料制成的导线或杆，适于建立转子叶片尖头构件和转子叶片的雷电引下导体之间的机械和电连接。
发明内容
本发明提供一种叶片尖头构件与转子叶片通过具有导线或杆形状的连接装置的简单、稳定的机械连接或可连接性。另外，叶片尖头构件与转子叶片之间的电连接是由本发明的由导电材料制成的连接装置建立或者也是可建立的。由于优选由类似钢的金属材料制成的具有坚固导线或杆形状的连接装置例如只在叶片尖头构件与转子叶片之间表现出机械紧密连接，所以不需要任何附加连接装置。从而，因为连接装置被连接到集成于转子叶片中的雷电引下导体，所以连接装置建立或者适于建立叶片尖头构件与转子叶片的机电结合。换言之，本发明通过只使用单个连接装置，可以在叶片尖头构件与转子叶片之间有机械连接和电连接。通常，叶片尖头构件可以暗指用于特定转子叶片的改装部分。
优选转子叶片尖头构件具有盖子型形状，并配置有适于至少部分覆盖或至少部分覆盖着转子叶片的自由端的连接部分，从而以型面闭合方式邻接转子叶片，以便建立转子叶片组件的闭合表面。因此，本发明不提供叶片尖头构件与转子叶片的自由端之间的简单面-面结合，而是由叶片尖头构件的连接部分以设置于转子叶片的自由端的附加盖提供转子叶片的自由端的至少部分覆盖。同样，叶片尖头构件的连接部分以型面闭合方式邻接转子叶片，从而保证转子叶片组件的闭合表面，即叶片尖头构件与转子叶片在它们相连接的状态下表现出空气动力学和流体力学方面的良好性质。因此，叶片尖头构件的几何结构适于为特定结构的转子叶片提供牢固的机械连接以及适当的空气动力学连接。如果需要，可以在转子叶片尖头构件与转子叶片之间的邻接面提供一个或多个密封元件。
因此，当转子叶片的自由端横截面减小，且转子叶片尖头构件的连接部分啮合或适于啮合横截面减小的部分以便建立转子叶片组件的闭合表面是有优势的。以这种方式，自由端具有为了通过型面闭合方式与叶片尖头构件连接而制备的特殊形状，这可以与已知插接连接中的榫和槽相当。由此，具有减小横截面的转子叶片的自由端可以在叶片尖头构件的连接部分配置稍微超大的尺寸，使得盖子型叶片尖头构件通过压配合连接到转子叶片，进一步增强叶片尖头构件与转子叶片之间结合的机械稳定性。再着，闭合表面在叶片尖头构件和转子叶片连接时建立以便提供转子叶片组件的良好的空气动力学行为。
锁定装置配置有转子叶片尖头构件，将连接装置固定到转子叶片尖头构件是可取的。锁定装置可以是锚等等的在叶片尖头构件内提供连接装置的牢固附连。如果需要，叶片尖头构件配置至少一个可闭合开口，以便确保在易于安装、维护和/或修理时锁定装置的适当的轴。转子叶片可配置附加或可替代的锁定装置。这同样适用于可闭合开口。
在本发明的另一实施例中，转子叶片尖头构件包括与连接装置电连接的至少一个接闪器。以这种方式，叶片尖头构件可以理解为安装于转子叶片中的雷电引下导体的延长部分。特定的雷电引下导体可以与设置于叶片尖头构件中的至少一个附加接闪器通过导电连接装置的连接协作。由此，为导线或杆的导电连接装置具有适当的电学和机械稳定性，使得一次或多次雷击不会引起任何损坏。
在本发明的一个优选实施例中，锁定装置代表接闪器本身，因此结合了两个功能，首先是固定连接装置，其次是代表转子叶片组件的避雷装置的附加构件。
还可以进一步在转子叶片构件内集成用于测量风速或其它各种与风力涡轮机操作有关或操作过程中的参数的类似灯、传感器和/或串规等的附加功能。
还可能是转子叶片包括从避雷装置延伸到其自由端的沟槽，以用于容纳连接装置。因此，为了更好、更容易地插入或连接连接装置与转子叶片的避雷装置，提供预制通道。该沟槽可以是尺寸适于是导线或杆的连接装置的尺寸的孔。
转子叶片尖头构件可以成形为翼翘。翼翘旨在以叶片尖头构件以及连接到转子叶片时的整个转子叶片组件的空气动力学性质可以被进一步提高或调节的方式，来提高转子叶片的效率。
此外，本发明涉及一种用于如上的转子叶片组件的转子叶片尖头构件，其由电绝缘材料制成，适于通过连接装置可拆卸地附连到具有集成雷电引下导体的转子叶片的自由端，其中连接装置是由导电材料制成的导线或杆，适于建立转子叶片尖头构件和转子叶片的雷电引下导体的机械和电连接。转子叶片尖头构件可以理解为用于特定转子叶片的改装构件。由此，转子叶片尖头构件和转子叶片的机械和电连接很容易地通过连接装置可建立起来，连接装置是导线或杆，提供转子叶片尖头构件和转子叶片之间的结合的机械稳定性和进一步的导电性。换言之，转子叶片尖头构件可以只使用一个连接装置可拆卸地附连到转子叶片，该连接装置相应地是一个导线或一个杆。
转子叶片尖头构件可以具有盖子型形状，并可配置有适于至少部分覆盖转子叶片的自由端的至少一个连接部分，从而使转子叶片配合型面闭合，以便建立转子叶片的闭合表面。因此，本发明的转子叶片尖头构件适于通过型面闭合从几何形状上配合特定的转子叶片的自由端，这提供对转子叶片尖头构件和转子叶片之间的机械结合的影响，并通过在将转子叶片尖头构件和转子叶片连接之后通过建立的闭合表面提供良好的空气动力学性质。
优选转子叶片尖头构件包括将连接装置固定到转子叶片尖头构件的锁定装置。因此，在转子叶片尖头构件中通过锁定装置提供连接装置的牢固配置。可以是转子叶片尖头构件配置至少一个开口或至少一个盖子，以便允许接近锁定装置，因为它确保了其可拆性，这特别是在转子叶片尖头构件保养、维护和/或修理时是有用的。
在又一实施例中，转子叶片尖头构件包括与连接装置电连接的至少一个接闪器。因此，转子叶片尖头构件代表例如安装于转子叶片中的特定的避雷装置的延长部分。由此，优选锁定装置是接闪器，因此，锁定装置具有机械以及避雷功能。
转子叶片尖头构件可具有翼翘形状。因此，根据翼翘形状，叶片的尖头构件的空气动力学性质可得以提高或调节。
而且，本发明涉及一种风力涡轮机，其具有多个如上所述的附连到转子轮毂的转子叶片组件。
附图说明
在下文中，参照附图详细描述本发明，其中：
图1示出了根据本发明的风力涡轮机的原理图；
图2示出了根据本发明第一实施例的转子叶片组件的原理性断面图；
图3示出了根据本发明第二实施例的转子叶片组件的原理性断面图；和
图4示出了根据本发明第三实施例的转子叶片组件的原理性断面图。
具体实施方式
图1示出了包括塔架2的风力涡轮机1，塔架2具有设置于其上的机舱3。3个转子叶片4附连到邻近机舱3设置的转子轮毂5。转子叶片尖头构件6从相应的转子叶片4的自由端延伸。在风力涡轮机1的操作中，风会引起转子叶片4抬高，导致转子叶片4在垂直于风的方向旋转，从而通过设置于机舱3中的发电机将旋转运动转换成电功率。产生的电功率被供应到电网。
图2示出了根据本发明的第一实施例的转子叶片组件7的原理性断面图，转子叶片组件7主要包括转子叶片4和盖子型形状的叶片尖头构件6。叶片尖头构件6与转子叶片4的机械和电连接仅通过锁定到位于叶片尖头构件6一侧的锚9并锁定到设置于接闪器11处的锚10的金属杆8来建立，接闪器11是位于转子叶片4一侧的避雷装置的一部分。因此，杆8代表提供叶片尖头构件6和转子叶片4之间牢固连接的唯一连接装置。
因此，本发明的连接原理并不依赖于转子叶片结构上施加的粘合剂，粘合剂可能由于老化、环境影响和/或由于雷击击中风力涡轮机结果使叶片尖头构件局部加热，使强度降低。
通常，叶片尖头构件6和转子叶片4的连接是可拆卸的，这是由于杆8或锚9、10分别通过适当的开口（未示出）可接近以便使杆8与锚9分离，例如也是进一步使叶片尖头构件6与转子叶片4分离。开口可在风力涡轮机1的操作中通过盖子（未示出）或类似装置关闭。转子叶片4和叶片尖头构件6两者都是由例如类似玻璃纤维的电绝缘材料制成的。如之前提到的，杆8由导电金属，诸如举例讲由钢制成。
如图2的图解说明，叶片尖头构件6包括覆盖转子叶片4的自由端的连接部分13。因此，连接部分基本上具有与转子叶片4的自由端相同的形状。换言之，连接部分13的形状适合于转子叶片4的自由端的形状，以便以型面闭合方式邻接转子叶片4的自由端。可以看出，给出在转子叶片4和叶片尖头构件6连接时，转子叶片组件7的闭合的空气动力学表面。
诸如用来测量风速、温度等的灯14或传感器15或弦规（未示出）的其它元件可以集成在叶片尖头构件6中。
转子叶片4还包括从锚10或避雷装置12延伸到转子叶片4的自由端的沟槽17，该沟槽容纳杆8。
图3示出了根据本发明的第二实施例的转子叶片组件7的原理性断面图，在此，相同构件标以相同的附图标记。与根据图1实施例的基本不同是固定杆的锚9被集成到设置于叶片尖头构件6内的另一接闪器16中。因此，转子叶片4的避雷装置12通过导电杆8和一体包括锚9的另一接闪器16被加长，以便沿锚9、杆8建立从接闪器16到设置于转子叶片4内部的避雷装置12的电连接。
图4示出了根据本发明的第三实施例的转子叶片组件7的原理性断面图，从图4可以看出，转子叶片6的自由端的横截面减小，由此盖子型形状的叶片尖头构件6的连接部分13覆盖横截面减小的部分，即按照插接连接与叶片尖头构件6的连接部分13啮合的横截面减小的部分。再者，转子叶片4的期望外轮廓通过叶片尖头构件6和转子叶片4之间的型面闭合形成。

Claims (23)

1.一种转子叶片组件（7），包括：
具有集成雷电引下导体（12）的转子叶片（4），该转子叶片（4）可附连或附连到风力涡轮机（1）的转子轮毂（5），以及
由电绝缘材料制成的转子叶片尖头构件（6），适于通过连接装置可拆卸地附连或可拆卸地附连到所述转子叶片（4）的自由端，
其中所述连接装置是由导电材料制成的导线或杆（8），适于建立所述转子叶片尖头构件（6）和所述转子叶片（4）的雷电引下导体（12）之间的机械和电连接。
2.根据权利要求1所述的转子叶片组件，其中所述转子叶片尖头构件（6）具有盖子型形状，并配置有适于至少部分覆盖或至少部分覆盖着所述转子叶片（4）的自由端的连接部分（13），从而以型面闭合方式邻接所述转子叶片（4）以便建立所述转子叶片组件（7）的闭合表面。
3.根据权利要求2所述的转子叶片组件，其中所述转子叶片（4）的自由端具有减小的横截面，且所述转子叶片尖头构件（6）的连接部分（13）适于啮合横截面减小的部分或与横截面减小的部分啮合，以便建立所述转子叶片组件（7）的闭合表面。
4.根据权利要求1所述的转子叶片组件，其中所述转子叶片尖头构件（6）配置有锁定装置（9），以将所述连接装置固定到所述转子叶片尖头构件（6）。
5.根据权利要求4所述的转子叶片组件，其中所述转子叶片尖头构件（6）包括与所述连接装置电连接的至少一个接闪器（16）。
6.根据权利要求4或5所述的转子叶片组件，其中所述锁定装置（9）是接闪器（16）。
7.根据权利要求1所述的转子叶片组件，其中所述转子叶片尖头构件（6）包括与所述连接装置电连接的至少一个接闪器（16）。
8.根据权利要求1所述的转子叶片组件，其中所述转子叶片（4）包括从所述雷电引下导体（12）延伸到其自由端用于容纳所述连接装置的沟槽（17）。
9.根据权利要求1所述的转子叶片组件，其中所述转子叶片尖头构件（6）被成形为翼翘。
10.一种用于根据前述权利要求之一所述的转子叶片组件（7）的转子叶片尖头构件（6），其由电绝缘材料制成，适于通过连接装置可拆卸地附连到具有集成雷电引下导体（12）的转子叶片（4）的自由端，其中所述连接装置是由导电材料制成的导线或杆，适于建立所述转子叶片尖头构件（6）与所述转子叶片（4）的雷电引下导体（12）的机械和电连接。
11.根据权利要求10所述的转子叶片尖头构件，其具有盖子型形状，并配置有适于至少部分覆盖转子叶片（4）的自由端的至少一个连接部分（13），由此利用型面闭合来装配所述转子叶片（4），以便建立所述转子叶片（4）的闭合表面。
12.根据权利要求10或11所述的转子叶片尖头构件，包括锁定装置（9），以将所述连接装置固定到其上。
13.根据权利要求12所述的转子叶片尖头构件，包括与所述连接装置电连接的至少一个接闪器（16）。
14.根据权利要求13所述的转子叶片尖头构件，其中所述锁定装置（9）是接闪器（16）。
15.根据权利要求10或11所述的转子叶片尖头构件，包括与所述连接装置电连接的至少一个接闪器（16）。
16.根据权利要求15所述的转子叶片尖头构件，其中所述锁定装置（9）是接闪器（16）。
17.根据权利要求10或11所述的转子叶片尖头构件，其具有翼翘形状。
18.根据权利要求12所述的转子叶片尖头构件，其具有翼翘形状。
19.根据权利要求13所述的转子叶片尖头构件，其具有翼翘形状。
20.根据权利要求14所述的转子叶片尖头构件，其具有翼翘形状。
21.根据权利要求15所述的转子叶片尖头构件，其具有翼翘形状。
22.根据权利要求16所述的转子叶片尖头构件，其具有翼翘形状。
23.一种风力涡轮机（1），其具有多个根据权利要求1-9之一所述的附连到转子轮毂（5）的转子叶片组件（7）。
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