CN105829709A - 关于风轮机叶片用的避雷系统的改进 - Google Patents

Abstract

一种制作结合有避雷系统的风轮机叶片部件的方法，该方法包括：提供模具表面；在所述模具表面上布置成形元件；提供导电层；在预定区域中增强所述导电层以创建增强区；将所述导电层布置在所述成形元件上，使得所述增强区叠置在所述成形元件上；在所述导电层上布置一个或者多个结构性部件；在真空下共固化所述结构性部件以形成叶片壳，所述叶片壳具有整合的邻近该叶片壳的外表面的导电层；从所述叶片壳移除至少部分所述成形元件以在所述叶片壳的所述外表面中限定凹口，从而暴露所述导电层的所述增强区；将所述增强区处的所述导电层电连接至邻近所述叶片壳的内表面定位的相应电气部件。本发明还延及在制造风轮机叶片中使用的预制部件。

Description

关于风轮机叶片用的避雷系统的改进

技术领域

本发明涉及用于改进风轮机叶片抗雷击能力的风轮机叶片结构以及相关的制造过程。本发明还延及用于这样的风轮机叶片中的预制部件以及用于制造这样的预制部件的方法。

背景技术

风轮机易受雷电攻击，有时发生在塔架、机舱以及转子轮毂上，但是最常发生在风轮机的叶片上。雷击事件潜在地引起对风轮机叶片的物理损害，并且也潜在地引起对风轮机的内部控制系统的电损害。风轮机常安装在广阔的开放空间中，这使雷击屡见不鲜。因此，近年来，风轮机制造者非常尽力地设计风轮机，使得这些风轮机能够有效应对雷击过程中传给风轮机的能量以便避免叶片受损以及更换叶片过程中与风轮机停工时间相关的成本。

公知风轮机叶片用的避雷系统。在一个实施例中，导电的雷电接收器元件布置在叶片的外表面上以接收雷击。因为接收器元件是导电的，所以对于叶片的相对不导电的材料而言，雷电更可能优先附着于接收器元件。接收器元件连接至缆线或者“引下线”，缆线或者“引下线”在叶片内部延伸至基部并且借助布置至轮毂、机舱以及塔架中的电荷转移路径的电枢装置从基部连接至地电位。因此这样的避雷系统使得雷电能够被从叶片安全引导至地电位，从而使损害的风险最小化。然而，离散的接收器元件在叶片制造过程中安装起来相对复杂，而且这些接收器元件留下很大一部分叶片区域面临遭受雷击的风险。

这样的接收器装置提供会被雷电附着的离散的导电点。为了提高这样的系统的效用，US2011/0182731描述了一种具有导电层的风轮机叶片，导电层铺在叶片壳的外表面上从而与接收器元件接触。导电层增大叶片能接受雷电的面积，从而增大接收器元件能够安全捕获雷击的比率。尽管据称以此方式使用的导电层增大了避雷系统拦截雷击的能力，但是因为在制造叶片壳后必须将导电层附加至叶片，所以这样的系统可能制造复杂。这需要额外的耗时的制造步骤，因而增加了组装时间及成本。

以此为背景设计出本发明。

发明内容

在第一方面中，本发明提供了一种制作结合有避雷系统的风轮机叶片部件的方法，该方法包括：提供模具表面；在模具表面上布置成形元件；提供导电层；并且在预定区域中增强导电层以创建增强区。然后，将导电层布置在成形元件上，使得增强区叠置在成形元件上；并且在导电层上布置一个或者多个结构性部件。结构层可以包括其他的诸如GRP织物之类的适当复合层。然后，在真空下共固化结构性部件以形成叶片壳，该叶片壳具有整合的邻近叶片壳的外表面的导电层，其中该方法包括从叶片壳移除至少部分所述成形元件以在叶片壳的外表面中限定凹口，从而暴露导电层的增强区。最后，将增强区处的导电层电连接至邻近叶片壳的内表面定位的相应的电气部件。

在预定地带或者区域或者多个这样的地带中增强导电层的步骤优化了导电层与电气部件之间的电接触。

为了简化装配过程，导电层可以被设置成用于布置在模具上的预制部件。在此情况下，成形元件也可以设置成预制部件的一部分。

可以通过将诸如金属板或者盘之类的导电元件施加至导电层的一侧或者两侧而构建增强区。可以借助诸如通过例如钎焊、焊接或者铸造结合至导电层之类的适当技术施加导电元件。

为了允许增强区获得电连接，成形元件可以设置有能移除的元件，在移除此该能移除的元件的情况下暴露底下的增强区。然而，在共固化阶段，该能移除的元件有利地防止导电层浸渍树脂。

导电层可以是任一适当的诸如金属箔或者网之类的薄板状导体。然而，例如铜或者铝的延展金属箔取得导电性、稳健性、重量及成本之间的良好平衡。

为了将导电层联接至电气部件，可以例如通过钻作为其通道的孔而接纳穿过导电层的连接器元件。连接器元件可以设置有用于与增强区的对应平坦表面匹配的平坦面，这使得产生稳健的电接触。

如已经论述的，导电层可以形成为用于铺叠在适当的模具中的预制部件。因此，在第二方面中，本发明还涉及一种用于风轮机叶片的避雷系统的预制部件，其中，预制部件包括导电层，该导电层包括增强装置，该增强装置布置成在一个或者多个离散的增强区中增强导电层。

所述增强装置可以包括至少一个增强元件，该至少一个增强元件在相应的一个或者多个位置中施加至导电层以形成一个或者多个增强区。通过将诸如焊料之类的导电材料施加至导电层而形成增强元件以在局部区域中加厚该导电层，或者另选的是，诸如金属板或者盘之类的增强元件可以结合或者合并至导电层。

预制部件还可以包括叠置在增强区上的成形元件，该成形元件帮助将预制部件塑造为适于接纳接收器元件。成形元件可以包括可移除的塞，该塞密封增强区以防止树脂侵入。然而，可以移除此塞以允许接近底下的导电层。

为了辅助技术人员在叶片形成时马上定位成形元件，成形元件可以包括定位装置，优选呈嵌入塞中的磁体的形式的定位装置，但是其他装置是可接受的。

本发明的第一方面的优选以及/或者可选的特征可以与本发明的其他方面结合，反之亦然。本发明的被多个方面限定于所附独立权利要求中，有益特征被限定于所附的从属权利要求中。

附图说明

为了更充分地理解本发明，现在将参照附图描述本发明的一些实施方式，在附图中：

图1是配备有避雷系统的风轮机叶片的平面图；

图2是图1中的风轮机叶片的一区域的放大图，该图示出了避雷系统的表面保护层；

图3是沿线C-C经过图2中的风轮机叶片的前缘区域的剖面图；

图4是沿线C-C经过图2中的风轮机叶片的后缘区域的剖面图；

图5是分解形式下的表面保护层的放大立体图；

图6是在图3上标出的区域A的放大图；

图7a至图7e示出了使风轮机叶片壳结合有表面保护层的一系列制造步骤；以及

图8a至图8d示出了表面保护层的预制部件的一系列制造步骤。

具体实施方式

参照图1，风轮机叶片2结合有避雷系统3。叶片2由具有两个半壳的叶片壳4形成。半壳通常由玻璃纤维加强塑料(称为“GFRP”或者简称为“GRP”)模制而成，该玻璃纤维加强塑料包括嵌入固化的树脂基体中的玻璃纤维织物。叶片壳4的精确构造不是本发明的核心，因而为了清楚起见省略更详细的描述。

叶片包括根端6、梢端8、前缘10以及后缘12，叶片2可在根端6处附接至风轮机的转子轮毂。叶片2的第一表面14限定空气动力学轮廓表面，该表面在前缘10与后缘12之间延伸。叶片2还包括也在前缘10与后缘12之间延伸的第二表面，该第二表面未在图1的平面图中示出，但在例如图3与图4中标示成附图标记16。

当叶片2附接至风轮机的转子轮毂时，气流撞击叶片2的表面16，因此表面16在本领域中也被称为“压力侧”或者“迎风侧”。相反，表面14也被称为“吸力侧”或者“背风侧”。

转至避雷系统3，此避雷系统以“分区”概念为基础，其中，依据区域中受到雷击的可能性以及雷击的严重性，叶片2沿纵向或者“翼展”方向划分成区域或者“地带”。WO2013/007267中描述了类似的原理。

在此实施方式中，为了避雷的目的，叶片2被分成三个地带，在图1中这些地带被示成地带A、B以及C。基于诸如峰值电流幅值、脉冲电流、特定能量、脉冲波形以及每个地带中期望叶片2承受的总电荷之类的一组雷击参数选择每个地带中使用的避雷设备。现在借助实施例简要说明不同的地带。

地带A沿翼展方向从叶片的根端6延伸至叶片长度的约60％。在此地带中，叶片2受雷击的风险小，因而将被认为受雷击的发生率低，电流幅值低并且总电荷转移少，这对叶片结构性影响而言是可接受的。在此实施方式中，叶片2在此地带中没配备任何外部避雷装置。

地带B沿翼展方向从地带A的端部延伸至叶片长度的约90％。在此地带中，叶片2受雷击的风险适中，并被认为承受适度频率的直接雷击附着，这些雷击附着具有增大的脉冲电流、峰值电流以及总电荷转移。因此，叶片2设置有呈表面保护层形式的第一避雷子系统20。

最后，地带C从地带B的端部延伸至叶片2的梢端8。在此地带中，叶片2受雷击的可能性高，并被认为承受超过200kA的峰值电流幅值以及超过300库伦的总电荷转移，而且受雷击的发生率高。为向叶片提供所需水平的保护，地带C包括另外两个避雷子系统。第一，设置一系列接收器(下文的“接收器阵列”)22；第二，设置叶梢组件24。接收器阵列22与叶梢组件24两者都电连接至下引系统26，该下引系统包括沿叶片2的长度从梢端8延伸至根端6的第一引下线28与第二引下线30，第一引下线28与第二引下线30分别大体邻近叶片2的前缘10与后缘12布置。尽管这里为了完整性而提供了接收器阵列22和叶梢组件24的概要，但是其并非本发明思想的核心，因而省略其进一步说明。

现在将转到详细论述表面保护层20。如已经提及的，表面保护层20在地带B中，并且包括集成到叶片2的上半壳与下半壳两者中的导电层。导电层可以是金属筛或者网，优选是呈延展的金属箔形式的网/筛，此金属筛或者网用以吸引叶片的广大区域上的雷击，并且导电层以将要描述的方式连接至下引系统26。导电层的厚度应不影响叶片2的空气动力学轮廓，从而优选的是，导电层的厚度小于5mm。目前构想的是，导电层的厚度小于1mm，优选为0.3mm。原则上，任何金属材料的延展箔是可接受的，只要其提供所需的载流及电荷消散能力即可，但是目前优选铝箔与铜箔。

图2更详细地示出了表面保护层20，但未按比例。在此图中可以看到，表面保护层20借助多个连接器装置40连接至引下线28、30。在叶片2的此表面视图中示出了四个连接器装置40，两个连接器装置邻近叶片的前缘10，两个连接器装置邻近叶片2的后缘12。

图3更详细地示出了前缘连接器装置40，并且图4更详细地示出了后缘连接器装置40。

首先参照图3，连接器装置40包括块状连接器部件42，该连接器部件成形成填充叶片2的此区域的相当深的轮廓中的容积并且提供和与背风表面14关联的第一连接器元件44及与迎风表面16关联的第二连接器元件46的电连接。

连接器部件42包括由呈大体环形形式的绝缘构件52封装的第一连接器基座48与第二连接器基座50。绝缘构件52直接模制至连接器基座48、50，并因此用以抑制高带电环境状态下的电离作用及流光的发生，从而防止直接作用在连接器基座48、50上而不是作用在连接器元件44、46上的雷击。绝缘构件52由具有高介电强度的适当聚合物形成，由于聚氨酯的良好介电性能以及低成本而构想绝缘构件是聚氨酯，但是其他绝缘材料也是可接受的。

更详细地说，绝缘构件52大体为C形形状，并且由从轭部52c的各端延伸的第一臂部52a与第二臂部52b限定。每个连接器基座48、50均由臂部52a、52b中相应的一者封装，以此方式，连接器基座48、50抵靠叶片2的相应的背风表面14与迎风表面16位于预定位置中。连接器基座48、50是导电性的，因黄铜的高导电性、耐腐蚀性以及可钻性而优选黄铜，但是其他金属或者合金也是可接受的。

第一连接器元件44使位于背风表面14上的表面保护层20电联接至第一连接器基座48。类似地，第二连接器元件46使位于迎风表面16上的表面保护层20电联接至第二连接器基座50。连接器元件44、46相同，因而将仅详细描述其中之一。第一连接器元件44呈具有头部44a与杆部44b的螺栓的形式。当前不锈钢是用于螺栓的优选材料，但是其他导电材料(尤其是金属)也是可接受的。杆部44b延伸穿过叶片2，并借助配合螺纹与第一连接器基座48接合，头部44a布置成与表面保护层20的周围表面齐平。注意的是，头部44a的底面大体平坦，从而与表面保护层20建立稳健的电连接。提供相同的布置使位于迎风表面16上的表面保护层20联接至第二连接器基座50。

导电链56设置成使第一连接器基座48电连接至第二连接器基座50，并且在此实施方式中，导电链56是镀锌铜编线。尽管编线不是必须的，但是从制造的角度来看编线是有益的，因为编线柔韧从而能适当成形成在由绝缘构件52封装前在第一连接器基座48与第二连接器基座50之间延伸。

通过将第二连接器基座50焊接至相应的引下线而实现连接器部件42与下引系统26之间的连接，如所示所述引下线是邻近叶片2的前缘10的第一引下线28。为了有效装配，在绕部件浇铸绝缘构件52之前，可以以预定模式相对于第一连接器基座48和第二连接器基座50布置导电链56和引下线28并通过例如放热式焊接将导电链56和引下线28连接到那以确保连接的电气完整性。以此方式，连接器部件42可与下引系统26一起作为一个单元安装。

绝缘构件52夹在背风表面14的内部与迎风表面16的内部之间。粘合剂(未示出)位于绝缘构件52与背风表面14和迎风表面16的内部之间以将此绝缘构件结合至叶片的内部。应理解的是，图3示出了穿过绝缘构件52的截面，并且第一连接器基座48、第二连接器基座50以及导电链56完全被绝缘构件52封装。绝缘构件52沿翼展方向具有约15cm的宽度。

转至图4，图4示出了穿过位于叶片2的后缘12上的连接器装置40的剖面。以与图3中的连接器装置40相似的方式，图4中所示的连接器装置40也包括块状连接器部件60，该连接器部件连接至与背风表面14关联的第一连接器元件62以及与迎风表面16关联的第二连接器元件64。

然而，这里的连接器部件60包括：单个连接器基座63，连接器元件62、64与此连接器基座接合；以及绝缘构件66，该绝缘构件封装连接器基座63。连接器基座63包括对应的凹口68，后缘引下线30穿过该凹口以将连接器基座63连接到下引系统26中。因此，连接器基座63的封装也封装下引系统26与连接器基座63之间的接头。

每个连接器元件62、64均呈具有头部62a、64a以及杆部62b、64b的螺栓的形式。杆部62b、64b延伸到叶片2中，并且接合到连接器基座63中的螺纹插口70中。头部62a、64a抵靠叶片壳并且沉头到叶片壳中，使得头部62a、64a的上表面与叶片2的周围表面齐平。

因为连接器部件60安装在叶片2的具有相对浅深度的区域中，所以如图4中所示，连接器元件62、64优选相互偏置或者“交错”地接合至连接器基座63。这避免了安装时对置的连接器元件62、64的杆部62b、64b彼此接触。

绝缘构件66夹在背风表面14的内部与迎风表面16的内部之间。粘合剂(未示出)位于绝缘构件66与背风表面14和迎风表面16的内部之间以将此绝缘构件结合至叶片的内部。应理解的是，图4示出了穿过绝缘构件66的剖面，并且连接器基座63完全被绝缘构件66封装。绝缘构件66可沿翼展方向具有约15cm的宽度。

如上文提及的，连接器元件44、46、62、64的头部限定表面保护层20与相应的连接器部件42、60之间的电联接或者界面。现在将参照图5与图6描述表面保护层20(具体地说是表面保护层之间的电连接)以及连接器元件。

总地来说，并且如已经提及的，表面保护层20结合有当前构想成延展铝箔的导电层。在图5中，为了清楚起见，以分解图示出抵靠叶片模具表面部80的表面保护层20。表面保护层20包括三个主要部件：外绝缘层82、内绝缘层84以及夹在绝缘层82、84之间的导电层86。

外绝缘层82与内绝缘层84两者都是玻璃纤维织物。一旦完全制成叶片2，外绝缘层82就成为叶片2的外表面或者蒙皮。因此，优选的是，外绝缘层82是相对轻质的织物，例如小于200gsm，从而在雷电条件下不抑制从导电层86形成先导。薄的外层也减小了雷击过程中表面受损的风险。相反，因为期望内侧与表面保护层20绝缘，所以内绝缘层84的重量较重，例如约600gsm，但是不应将这些值看作是限制性的。

为了促进导电层86与连接器元件之间的良好的电接触，此导电层包括在图5中整体标为“90”的增强区。增强区90用以通过以某种方式加厚金属箔而在局部区域加强导电层86。例如，导电层86可经受焊接或者浇铸过程以在局部区域中固化延展箔。另选的是，可将呈板、圆盘等形式的一个或者多个导电元件结合至所需地带中的导电层86。可通过例如钎焊实现上述结合。

在各个增强区90中，在铺设导电层86之前向外绝缘层82施加成形元件92。如将描述的，成形元件在叶片制造过程中将导电层86塑形以提供用于接纳相应的连接器元件的凹口，如现在将参照图6描述的，该图为图3中的区域“A”的放大图并且示出处于原位的表面保护层20。绝缘的成形元件还预防邻近连接器螺栓的不期望的雷击附着点，因而防止表面保护层受损。

在此，表面保护层20被示成与一组结构性叶片部件96一起限定叶片2的背风表面14，表面保护层20在树脂灌注及固化过程中与此结构性叶片部件整合在一起。如风轮机叶片设计的技术人员公知的，结构性叶片部件96可以包括另外的织物层、泡沫芯部分等。

绝缘构件52借助粘合剂层(未示出)结合至结构性叶片部件96。

成形元件92是表面成锥形的环形盘，该成形元件包括限定内壁100的内孔隙98。成形元件优选是聚合物零件，尤其是聚氨酯。成形元件92位于外绝缘层82的内侧，使得层82在成形元件92的平坦外表面92a上延伸并在与内壁100对准的孔隙101处终止。然而，注意：外绝缘层82可以在成形元件92的外边缘处终止。

导电层86位于外绝缘层82的内侧，并且定位成其增强区90与成形元件92的孔隙98对准或者“叠加”在成形元件92的孔隙98上。在此，增强区90包括浇铸在导电层86的两侧上的第一与第二金属盘102。

成形元件92的碟形或者圆顶形形状提升了加强区90的水平面，从而限定了邻近成形元件92的内壁100的凹陷的基座104。由基座104以及内壁100限定的凹口的深度与连接器元件44的头部44a的深度匹配。因此，头部44a的底面抵接增强区90，并且头部44a的上表面与周围的叶片表面14大体齐平。为了优化头部44a与增强区90之间的电连接，其贴合面可以被机加工至适当的高级表面光洁度。这有助于避免电流转移过程中导电层86与连接器元件44之间的电弧作用。

连接器元件44的杆部44b延伸穿过贯通增强区90设置的孔103，并且延伸穿过结构性部件96以与邻近叶片2的内侧表面安装的连接器元件52的连接器基座48接合。

可以在叶片2的制造过程中按照逐步过程构建表面保护层20，或者另选地，表面保护层20可以设置成能作为单元铺放到叶片模具上的预制部件。

现在将参照图7a至图7e描述用于组装结合有表面保护层20的叶片的方法的一个实施方式。如图7a中示意性所示，作为初始步骤提供具有表面110的叶片模具109。尽管此处未示出，但是叶片模具通常被设置成两个模具半体，在这两个模具半体中形成两个半壳。一旦制成半壳，就将两个模具半体放在一起而结合半壳，从而完成叶片2的壳。

转至图7b，在模具表面上设置外绝缘层82以及成形元件92。如图6中，外绝缘层82具有与成形元件92的内壁100对齐的孔隙101。这里，成形元件92包括紧密地位于成形元件92的孔隙98内部的塞构件112。塞构件112优选是聚合物零件，并且用于两个主要目的。首先，如图6中所示，塞构件112限定凹陷的基座104的位置，因此该塞构件的形状与尺寸与连接器元件44的头部44a的形状与尺寸大体相同。其次，通过堵塞孔隙98确保导电层86的增强区90的导电表面在树脂灌注过程中保持无树脂。

在图7c中，导电层86被示出为铺放在成形元件92上。要理解的是，大部分导电层86基本是平坦的，但是该(或者每个)成形元件92塑造导电层86的局部区域，尤其塑造导电层86的外轮廓上的增强区90。这里，可以看到增强区的导电盘102之一位于塞构件112上，从而限定内壁100的凹陷的基座104。注意，导电层86作为预制部件与预铸造的导电盘102一起被设置在适当的区域上。

如图7d中所示，为了完成表面保护层20，在导电层86的顶上铺设内绝缘层84。内绝缘层可设置有粘性表面，使得该内绝缘层在树脂灌注过程之前粘附至导电层86。此后，如图7e中所示，通过将结构性部件96铺放在表面保护层20上而铺叠该半壳。应注意的是，此处示意性示出该结构性部件，并且此结构性部件可包括一个或者多个玻璃纤维织物层、泡沫芯或者翼梁帽。一旦完成，就将整个铺叠体用气密袋覆盖，该气密袋在部件上形成密封区。然后可利用真空泵排空密封区，此后将液体树脂引入到密封区中，使得液体树脂可流经一系列通道以允许树脂完全灌注整个铺叠体。

一旦树脂灌注整个铺叠体，真空泵就在随后的固化过程中继续操作，在该固化过程中，模具会经历受控的加热以有效固化叶片半壳。

在树脂灌注过程中，表面保护层20的部件层被固定就位，特别地，增强区90被设置为孔隙98的凹陷的基座104。在固化并从模具移除零件后，将塞构件112移除，从而暴露导电层86的下方增强区90。为了使塞构件112定位在半壳中，可标记该塞构件的位置，使得一旦完成模制操作就能容易地定位此塞构件。另选的是，塞构件112可结合有适当的定位器机构120，在此实施方式中该定位器机构是被包绕在塞构件112内的磁体120。因为塞构件112确保导电层86的增强区90在灌注过程中基本保持无树脂，所以一旦移除塞构件112，就可穿过钻透半壳的适当孔而插入连接器元件44以连接起来作为相关联的连接器装置40(如图6中所示)。

如现在将参照图8a至图8d解释的，通过形成作为预制部件的第一和第二绝缘层82、84以及导电层86而实现制造优点。为了一致性而将使用相同的附图标记。

在前面的实施方式中，如图5中所示，导电层86被示成单个片。然而，在图8a中，导电层86被示成总体标为202的直线导电层部分的图案，如将解释的，这些导电层部分布置成相互重叠。

导电层部分的图案202包括两个主要部分202a以及两个侧部分202b。部分202a、202b中的每一者均包括第一与第二折叠端部区204。折叠端部区204用以避免从延展的金属箔伸出的任何松弛端部并且增大载流量。而且，导电层部分的拐角可形成有圆角以避免易受雷电附着的锋利拐角。

两个主要部分202a在其各个折叠端部处设置有增强区90，从而总共产生四个增强区90。可以通过以上文参照图7a至图7e描述的方式将金属盘铸造在主要部分202a上而形成增强区90。

参照图8b，要将导电层部分的图案202覆盖在第一绝缘层82上，如上文描述的，此第一绝缘层是玻璃纤维织物。因为此层82将形成叶片的最外部的蒙皮，所以优选的是此织物层相对轻质以避免抑制源自导电层的雷电先导并且使雷击86过程中的表面损害最小化。第一绝缘层82设置有四个成形元件92，这些成形元件定位在适当位置以覆盖绝缘层82中的孔隙98。作为对此的另选，可以将成形元件92直接施加到导电层86上的增强区90，从而成形元件92叠加在增强区90上。

然后以重叠的方式将导电层部分的图案202覆盖在第一绝缘层82上。首先，两个主要部分202a沿其长边略微相互重叠约几厘米以限定重叠的中央边沿208。然后，将两个侧部分202b完全或者部分重叠地覆盖在主要部分202a的外部长边上，这提供了重叠的两个外边沿210。

然后可以将组装起的导电层86接合在第一绝缘层82上的适当位置以确保导电层86保持稳固就位。另选的是，第一绝缘层82可设置有粘性表面，使得导电层部分202自粘附至第一绝缘层82。可以通过施加适当的压敏性粘合剂而使第一绝缘层82的表面有粘性。粘性玻璃纤维织物可商业性获得。

通过观察如图8c中所示的完成的导电层86，可以看到凭借折叠区204以及重叠的边沿208、210提供高容量电流通道212。通道212绕导电层86的周边延伸，并且还纵向穿过层86的中央。通道212的有利之处在于沿通道212将来自雷击的能量从导电层86的相对薄的区域指引至增强区90，如上文所论述的，在增强区处导电层86经连接器元件联接至下引系统26。

最后，参照图8d，第二绝缘层84施加在导电层86的顶上，从而将导电层86夹在第二绝缘层84与第一绝缘层82之间。可以将第二绝缘层84接合至第一绝缘层82以及/或者导电层86以便将所有层固定在一起。另选的是，第二绝缘层84的贴合面也可以借助适当的粘合剂而带有粘性。

应注意，在图8a至图8d中，以简化的形式示出了导电层86与绝缘层82、84以阐明出于本说明书之目的的理念，照此这些层不必表示关于风轮机叶片的实际尺寸或者比例。

因此，如图8d中所示，完成的表面保护层20结合了需要铺叠在叶片模具中的所有部件。这使得装配过程更简单了，因为表面保护层20能作为单个单元施加至模具而不需要按照逐步过程铺叠，在逐步过程中每个构成层均需要精确对准。

根据上文的论述要理解的是，表面保护层20备有使得能够应对频繁的高能雷击的措施。例如，增强区90在导电层86连接至下引系统26的区域中增强导电层86。而且，电流通道212提供控制穿过导电层86的能量流径的手段，这增加了导电层的稳健性。然而，要理解的是，如上所述的预制过程也可以应用于包括夹在第一与第二玻璃纤维织物层之间的单片金属导体(例如延展的金属箔)的更简单的表面保护层20。

上文已经描述了附图中所示的具体实施方式的若干变型例。本领域的技术人员会明白其他变型例，现在将借助实施例解释其中一些变型例。

表面保护层20的具体实施方式被示成具有位于该表面保护层与叶片2的下引系统26之间的四个接触点。这在某种程度上由以下事实带动：下引系统26包括邻近前缘与后缘沿叶片的长度延伸的两个引下线28、30。然而，尽管具有四个接触点是有益的，但是根据例如雷击过程中的能量共享，这不是必需的，并且表面保护层20可以设置少于四个的接触点。在叶片设置有单个引下线的情况下，一个或者两个接触点可能就足够了。

上文将成形元件92描述成具有结合有磁体的塞元件112，磁体在叶片被从叶片模具移除后帮助技术人员定位成形元件。要理解的是，这是为成形元件提供定位装置的一种方式，其他方式也是可能的。例如，可以通过适当的霍尔传感器定位简单的金属插入件。其他手段包括利用RF应答器。而且，要理解的是，定位装置可以结合到成形元件的外部零件中而不结合到塞元件中。

在上述实施方式中，描述成出于雷电防护的目的，叶片被分成A、B以及C三个地带。要理解的是，这仅是针对雷电防护如何构造叶片的一个实施例，并不意图进行限制。例如，叶片可以构造成省略A地带。因此，实际上沿叶片的全长保护叶片，而不是留下相对地不能免受雷击的地带。

Claims (28)

1.一种制作结合有避雷系统的风轮机叶片部件的方法，该方法包括：

提供模具表面；

在所述模具表面上布置成形元件；

提供导电层；

在预定区域中增强所述导电层以创建增强区；

将所述导电层布置在所述成形元件上，使得所述增强区叠置在所述成形元件上；

在所述导电层上布置一个或者多个结构性部件；

在真空下共固化所述结构性部件以形成叶片壳，该叶片壳具有整合的邻近所述叶片壳的外表面的导电层；

从所述叶片壳移除至少部分所述成形元件以在所述叶片壳的所述外表面中限定凹口，从而暴露所述导电层的所述增强区；

将所述增强区处的所述导电层电连接至邻近所述叶片壳的内表面定位的相应的电气部件。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，具有增强区的所述导电层被设置成用于布置在模具上的预制部件。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述导电层与所述成形元件被一起设置成用于作为一个单元布置在模具上的预制部件。

4.根据权利要求1至3所述的方法，其中，所述导电层上的所述增强区包括将第一导电元件施加至所述导电层的第一侧。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述导电层上的所述增强区包括使第二导电元件与所述第一导电元件基本对齐地施加至所述导电层的第二侧。

6.根据权利要求4或者5所述的方法，该方法包括将所述第一导电元件以及/或者所述第二导电元件结合至所述导电层。

7.根据权利要求4至6所述的方法，其中，所述导电元件是金属板。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述成形元件包括能移除的元件，该能移除的元件布置成在所述结构性部件在真空下的共固化过程中密封所述导电层。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述成形元件包括定位装置，从而能确定所述成形元件在叶片内的位置。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述导电层是金属筛。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述金属筛是金属网或者延展的金属箔。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，该方法包括在多个预定区域中增强所述导电层。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，将所述导电层电连接至相应的电气部件的步骤包括接纳穿过所述导电层的连接器元件，所述连接器元件具有基本平坦的面以匹配所述增强区的对应平坦表面。

14.一种用于风轮机叶片的避雷系统的预制部件，其中，所述预制部件包括导电层，该导电层包括增强装置，该增强装置布置成在一个或者多个离散的增强区中增强所述导电层。

15.根据权利要求14所述的预制部件，其中，所述增强装置包括至少一个增强元件，所述至少一个增强元件在相应的一个或者多个位置施加至所述导电层以形成一个或者多个增强区。

16.根据权利要求15所述的预制部件，其中，所述增强元件或者每个所述增强元件施加至所述导电层以与所述导电层整合在一起。

17.根据权利要求16所述的预制部件，其中，所述增强元件或者每个所述增强元件结合至所述导电层。

18.根据权利要求15至17所述的预制部件，其中，所述增强元件或者每个所述增强元件是金属板。

19.根据权利要求14至18所述的预制部件，该预制部件包括施加至所述导电层的一个或者多个成形元件，所述一个或者多个成形元件叠置在所述增强区中的相应一者上。

20.根据权利要求19所述的预制部件，其中，所述成形元件是环形件，该环形件限定孔隙以向底下的导电层提供接入点。

21.根据权利要求20所述的预制部件，其中，所述成形元件包括塞构件，该塞构件被接纳在所述孔隙中以密封底下的导电层。

22.根据权利要求19至21所述的预制部件，其中，所述成形元件包括定位装置，从而能确定所述成形元件的位置。

23.根据权利要求22所述的预制部件，其中，所述成形元件是被磁化的。

24.根据权利要求14至23所述的预制部件，其中，所述导电层是金属箔。

25.根据权利要求24所述的预制部件，其中，所述金属箔是网。

26.根据权利要求24所述的预制部件，其中，所述导电层是延展的金属箔。

27.根据权利要求14至26中任一项所述的预制部件，其中，所述导电层夹在第一绝缘织物层与第二绝缘织物层之间。

28.一种包括权利要求14至27中任一项所述的预制部件的风轮机叶片。