CN102345567A - 用于雷电保护的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于雷电保护的装置，特别是用于风力涡轮机叶片雷电保护的装置。根据本发明，风力涡轮机的叶片被成形翼翘加长。所述叶片包含接闪器，该接闪器被设置在所述叶片的尖端区域。所述翼翘包含附加的接闪器。

Description

用于雷电保护的装置
技术领域
本发明涉及用于风力涡轮机叶片雷电保护的装置。
背景技术
文献US 7540716 B2描述了一种转子叶片，它以特定方式成形以降低声音排放。叶片尖端的形状在叶片压力侧的方向上是弧形的或有角度的。为此目的，使用被称作“边弧（edge-arc）”的组件。该组件被设置在叶片的尖端。成形的尖部可以包括金属，并因此也可以用作避雷针。
如果尖端由金属替代通常用于风力涡轮机叶片的玻璃纤维制成，则以上描述的配置费用高。即使当尖端被设计成充当避雷针，金属制成的叶片延长部可能不能防止叶片的其它部分被雷击击中。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于风力涡轮机叶片的雷电保护的改进装置（或称布局结构）。
此目的是通过权利要求1的特征达到的。本发明的优选配置是从属权利要求的目标。
根据本发明，风力涡轮机的叶片被成形翼翘加长。所述叶片包含接闪器，该接闪器被设置在叶片的尖端区域。翼翘包含附加的接闪器。
优选地，翼翘被设置在叶片的尖端区域或甚至靠近叶片的尖端区域。
优选地，翼翘以如下方式成形，即要使得叶片的升/阻比（lift/drag ratio）被优化。由于翼翘，转动的叶片由于其转动力矩表现出较小的阻力，因此风力涡轮机的效率提高。
根据本发明，一个接闪器或许多个接闪器被设置在叶片的尖端区域。此区域是叶片中与雷击关系最密切的部分。
根据本发明，一个附加的接闪器或许多个附加的接闪器被设置在翼翘的旁边，原因是翼翘也影响叶片的尖端区域。
优选地，接闪器被设置在翼翘上产生所称的“负压涡流”的特定区域。
“负压涡流”是在例如翼翘或叶片的吸收侧的旁边产生的涡流。
优选地，叶片的接闪器的位置和翼翘的接闪器的位置是连带地优化的。
例如，针对没有翼翘时使用而设计的第一叶片的接闪器被设置在与针对有翼翘时使用而设计的第二叶片的接闪器相同的位置。因此，如果这由风力涡轮机现场的特殊情况造成，则已经安装的叶片可以通过翼翘来改进。
接闪器确保雷击造成的雷电电流在不损害叶片的周围部分的情况下被捕获。
优选地，接闪器被附连到避雷针，该避雷针将雷电电流引向地。
接闪器的位置，尤其是翼翘部分的接闪器的位置是借助众所周知的计算机仿真来优化的。这些仿真基于由于成形翼翘且由于成形叶片本身沿叶片产生的压力条件。
必须注意到，对于此发明，每个接闪器可以被优选设置到翼翘/叶片的开口中。
所述开口可以在叶片的制造过程之后被引入叶片/翼翘中。因此，如果需要，翼翘/叶片可以被改进为在适当的开口内具有接闪器。
开口本身还可以在制造过程中被设置或提供于叶片/翼翘的旁边。
在叶片/翼翘的制造过程中每个接闪器可以被注塑到翼翘/叶片中，这也是可行的。因此，在制造叶片/翼翘之后，接闪器是风力涡轮机的一整体部分。
甚至这两种装置的组合也在本发明的范围内。
另外，必须注意的是，对于此发明，接闪器穿透叶片/翼翘。因此，叶片/翼翘的接闪器包含第一表面和第二表面，而接闪器的第一表面被设置在叶片或翼翘的第一表面，而接闪器的第二表面被设置在叶片或翼翘的第二表面。
接闪器的两个表面都以每个表面能够承受进入的雷击并能够将产生的雷电能量朝向风力涡轮机的电学地传递的方式被设计和设置。
附图说明
现在借助几幅图来更加详细地描述本发明。
这些图示出了本发明的优选配置，但不应用来限制本发明的范围。
图1示出了用于第一翼翘类型的根据本发明的雷电保护，
图2示出了用于第二翼翘类型的根据本发明的雷电保护，
图3示出了用于第三翼翘类型的根据本发明的雷电保护，
图4示出了叶片尖端的横截面，叶片与单侧翼翘相连，而翼翘被定向在叶片的上游方向，
图5示出了叶片尖端的横截面，叶片与双侧翼翘相连，而翼翘是不对称的，并被定向在叶片的上游方向，
图6示出了叶片尖端的横截面，叶片与单侧翼翘相连，而翼翘被定向在叶片的下游方向，
图7示出了叶片尖端的横截面，叶片与双侧翼翘相连，而翼翘是对称的，并被定向在叶片的上游方向，以及
图8示出了叶片尖端的横截面，叶片与双侧翼翘相连，而翼翘是不对称的，并被定向在叶片的下游方向。
具体实施方式
对于这些图，词语“上游”或“逆风方向”指进入的风的方向。因此，此方向的指针应与进入的风相反指向。
对于这些图，词语“下游”或“顺风方向”指通过叶片的风的方向。因此，此方向的指针应沿着通过叶片的风指向，并与通过叶片的风指向一致。
图1示出了用于第一翼翘类型的根据本发明的雷电保护。
叶片BL绕风力涡轮机WT的轮毂HB转动。
叶片BL被翼翘WL1加长，翼翘WL1靠近叶片BL的尖端区域TER设置。
翼翘WL1被成形为单侧翼翘。
翼翘WL1被定向为风力涡轮机WT的进入的风向，因此翼翘WL1被称作“单侧上游翼翘”。
接闪器LR11靠近叶片BL的尖端区域TER设置。
附加的接闪器LR12被设置在翼翘WL1的旁边。
此接闪器LR12的位置甚至可以靠近翼翘WL1的尖端区域TER。
接闪器LR11和LR12与避雷针相连，避雷针将雷电电流引向地。
图2示出了用于第二翼翘类型的根据本发明的雷电保护。
叶片BL绕风力涡轮机WT的轮毂HB转动。
叶片BL被翼翘WL2加长，翼翘WL2靠近叶片BL的尖端区域TER设置。
翼翘WL2被成形为所称的“双侧翼翘”。翼翘WL2因此被定向为两个方向：上游（即进入的风的方向）和下游（即风通过叶片后的方向）。
翼翘WL2可以被成形为不对称或对称。图2示出了对称形式。
接闪器LR21靠近叶片BL的尖端区域TER设置。
两个附加的接闪器LR22和LR23被设置在翼翘WL2的两旁。
接闪器LR22和LR23的位置甚至可以靠近翼翘WL2的尖端区域TER1和TER2。
接闪器LR21、LR22和LR23与避雷针相连，避雷针将雷电电流引向地。
图3示出了用于第三翼翘类型的根据本发明的雷电保护。
叶片BL绕风力涡轮机WT的轮毂HB转动。
叶片BL被翼翘WL3加长，翼翘WL3靠近叶片BL的尖端区域TER设置。
翼翘WL3被成形为单侧翼翘。
翼翘WL3被定向为风力涡轮机WT的顺风方向，因此翼翘WL3被称作“单侧下游翼翘”。
接闪器LR31靠近叶片BL的尖端区域TER设置。
附加的接闪器LR32被设置在翼翘WL3的旁边。
此接闪器LR32的位置甚至可以靠近翼翘WL3的尖端区域TER。
接闪器LR31和LR32与避雷针相连，避雷针将雷电电流引向地。
图4示出了与单侧翼翘WL4相连的叶片BL的尖端的横截面CS。
翼翘WL4被定向在叶片BL的上游方向，因此对于图4，可参考图1。
优选地，翼翘WL4示出了一个专用的接闪器LR。
图5示出了与双侧翼翘WL5相连的叶片BL的尖端的横截面CS。
翼翘WL5是不对称的，且由于其形状，被定向为相比叶片BL的下游方向更接近其上游方向。
因此，对于图5，可相应地参照图2。
优选地，翼翘WL5的每一部分（侧）示出了一个专用的接闪器LR。因此，使用数目为2的接闪器LR，并将接闪器设置在翼翘WL5的两旁。
图6示出了与单侧翼翘WL6相连的叶片BL的尖端的横截面CS。
翼翘WL6被定向在叶片BL的下游方向。
因此对于图6，可参考图3。
优选地，翼翘WL6示出了一个专用的接闪器LR。
图7示出了与双侧翼翘WL7相连的叶片BL的尖端的横截面CS。
翼翘WL7是对称的，且由于其形状，被定向为叶片BL的上游方向以及下游方向。
因此，对于图7，可相应地参照图2。
优选地，翼翘WL7的每一部分（侧）示出了一个专用的接闪器LR。因此，使用数目为2的接闪器，并将接闪器设置在翼翘WL7的两旁。
图8示出了与双侧翼翘WL8相连的叶片BL的尖端的横截面CS。
翼翘WL8是不对称的，且由于其形状，被定向为相比叶片BL的上游方向更接近叶片BL的下游方向。
因此，对于图8，可相应地参照图2。
优选地，翼翘WL8的每一部分（侧）示出了一个专用的接闪器LR。因此，使用数目为2的接闪器，并将接闪器设置在翼翘WL8的两旁。

Claims (10)

1.一种用于风力涡轮机叶片雷电保护的装置，
其中所述风力涡轮机的叶片被成形翼翘加长，
其中所述叶片包含接闪器，该接闪器被设置在所述叶片的尖端区域，
其中所述翼翘包含附加的接闪器。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述接闪器设置在所述翼翘和/或叶片上产生负压涡流的区域。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述接闪器设置在所述翼翘和/或所述叶片的尖端区域。
4.根据权利要求1-3之一所述的装置，其中所述接闪器设置在所述翼翘和/或叶片的开口中。
5.根据权利要求1-4之一所述的装置，其中所述接闪器在所述翼翘/叶片被制造时，是所述翼翘和/或所述叶片的一整体部分。
6.根据权利要求1-4之一所述的装置，其中所述翼翘设置在所述叶片的尖端区域。
7.根据权利要求1-6之一所述的装置，其中所述翼翘以固定但可拆卸的方式与所述叶片相连。
8.根据权利要求1-7之一所述的装置，其中所述接闪器与避雷针相连，所述避雷针将雷电电流引向所述风力涡轮机的电学地。
9.根据权利要求1-8之一所述的装置，其中所述翼翘被成形和布置成：
单侧翼翘，该单侧翼翘被定向在所述叶片的上游或下游，或
双侧翼翘，该双侧翼翘被定向在所述叶片的上游和下游，同时所述双侧翼翘被成形为对称的或不对称的翼翘。
10.根据权利要求1-9之一所述的装置，
其中所述叶片或所述翼翘的接闪器包含第一表面和第二表面，
其中所述接闪器的第一表面设置在所述叶片或翼翘的第一表面，
其中所述接闪器的第二表面设置在所述叶片或翼翘的第二表面，
其中所述接闪器的第一表面和第二表面被设计和设置成使得每个表面都能够接收雷击。
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