CN111344486B - 有关风力涡轮机叶片的结构部件的改进 - Google Patents

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Abstract

一种风力涡轮机叶片(2)，该风力涡轮机叶片(2)包括外壳(6)，所述外壳结合有金属箔部件(20)、位于金属箔部件(20)内侧的导电叶片部件(12)以及定位在金属部件(20)与导电叶片部件(12)之间的织物片组件(22)。该织物片组件包括：一个或更多个非导电织物片(28、30)，该一个或更多个非导电织物片(28、30)限定了织物片组件(22)的第一外表面(24)和第二外表面(26)；以及至少一根导电线缝线(34)，该至少一根导电线缝线(34)穿透一个或更多个织物片(28、30)的深度并在外表面(24、26)处暴露；从而实现导电叶片部件(12)与金属箔部件(20)之间的等电位联接。

Description

有关风力涡轮机叶片的结构部件的改进
技术领域
本发明的方面涉及用于风力涡轮机叶片的结构部件，并且更具体地涉及用于改进风力涡轮机叶片的结构部件与安装在风力涡轮机中的雷电保护系统之间的连接的系统和方法。
背景技术
风力涡轮机叶片容易被雷电击中，因为风力涡轮机通常位于宽阔的开放空间中。雷击事件以及随之而来的电荷的大量积聚和转移，有可能致使对涡轮机叶片的严重的物理损坏，并致使对风力涡轮机的内部控制电子器件的电损坏。这种损坏可能导致风力涡轮机停机，使得可能进行适当的维修。
因此，已经在设计风力涡轮机、并且尤其是风力涡轮机叶片中投入了很多努力，使得它们能够工艺由雷击致使的放电。
通常，用于风力涡轮机的雷电保护系统(LPS)是已知技术。在一个示例中，风力涡轮机叶片配备有嵌入在风力涡轮机叶片的外表面中的一系列导电元件。这些导电元件在叶片壳内连接到电缆，也称为“引下线”，该电缆从叶片末端延伸到其根部。在安装了这种系统的情况下，与附着到形成风力涡轮机叶片外表面的大部分的导电率较低的材料上相比，生成的雷电和电荷更可能附着到这些导电元件上。此后，电荷经由引下线传输到风力涡轮机主结构，在此处电荷被接地。
一些涡轮机叶片包括导电的材料层，例如，金属箔部件(有时也称为表面保护层或SPL)，其设置在叶片的外表面的上方或正下方，并有助于增加叶片的可以安全地工艺或接收雷击的面积。
涡轮机叶片的内部结构内存在的接收器元件、SPL和导电元件之间的良好电连接很重要，因为它有助于防止电荷在这些部件中的积聚，从而防止这些部件之间的电弧。然而，由于涡轮机叶片的分层结构内存在的不同数量的部件，可能难以实现这种良好的电连接。
在这种背景下，已经设计出了本发明的实施方式。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种风力涡轮机叶片，该风力涡轮机叶片包括结合有金属箔部件的外壳、位于金属箔部件内侧的导电叶片部件以及定位在金属部件与导电叶片部件之间的织物片组件。该织物片组件包括：一个或更多个非导电织物片，该一个或更多个非导电织物片限定了所述织物片组件的第一外表面和第二外表面；以及至少一个导电线缝线，该至少一个导电线缝线穿透所述一个或更多个织物片的深度并在外表面处暴露；从而实现导电叶片部件与金属箔部件之间的等电位联接。
具体地，导电线缝线是导电的，而织物片的导电性相对要低得多。这使得电荷能够通过织物片组件、并且特别是经由一个或多个导电线缝线在金属箔部件与导电叶片部件之间传导。有利地，这确保了在雷击期间任何部件中都不会积聚电荷，或者在任何部件之间不会存在较大的电压差；其还防止内部导电叶片部件与金属箔部件(LPS的部分)之间的电弧，这可能损坏叶片。呈缝线形式的导电元件的结合还减少了所需的导电材料的量。
可选地，所述至少一个导电线缝线被布置成在第一外表面处与导电叶片部件接触，并且在第二外表面处与金属箔部件接触。附加地或另选地，导电叶片部件可以包括导电翼梁帽。
有利地，导电织物片组件及其组成部件的上述定位确保了风力涡轮机叶片的内部部件之间、并且特别是结构性导电碳翼梁帽与形成LPS的部分的金属箔部件之间的良好电连接。还将理解的是，导电组件可以接触或连接到叶片壳内的引下线，而不是(或除了)与翼梁帽或金属箔部件接触。
织物片中的各个织物片包括以下中的至少一者：编织织物片或无纺织物片。在一些实例中，织物片中的各个织物片包括单向纤维、双轴取向的编织纤维或三轴取向的编织纤维。附加地或另选地，无纺织物片可以包括随机取向的纤维。
可以利用多个不同类型的材料来在导电组件中形成织物片，并且这些材料可以采取编织织物或无纺织物的形式，然而在一些情况下无纺织物可能是优选的，因为纤维不具有起伏(在其被编织的位置)。另外，这些片中的纤维可以沿特定方向(例如，单向、双向或沿三个方向)取向，或者替代地是随机取向。
可选地，织物片组件包括多个非导电织物片。有利地，使用多个织物材料的层(并且特别是，与沿着叶片长度远离翼梁帽的其它位置处的叶片叠层中使用的层相对应的材料的层)允许织物片组件也有助于叶片的结构支撑以及提供叶片部件之间的电连接。
在一些实例中，至少一个导电线缝线可以包括金属线。例如，金属线可以由钢或铜形成，钢或铜两者都是良好的电导体，并且可以被容易地制造成可缝合线的形式。
在其它实例中，至少一个导电线缝线包括非金属线。例如，非金属线可以包括碳纤维线。
将理解的是，在该实例中，可以使用大范围的导电材料，只要某种描述的线可以从这些导电材料生产出并被穿过织物片层缝合；并且只要形成线的材料比要穿过层缝合的该层的导电性相对更好。
可选地，至少一个导电线缝线包括以直线图案布置的多个缝线。附加地或另选地，导电线缝线可以包括离散的组，该离散的组包括多个缝线，例如，以限定至少一个缝线环。
可以使用变化的缝线图案，并且以上示例仅提供了所设想的一些可能性。将理解的是，所使用的具体缝线间距、数量和图案将取决于线的材料和能够通过特定缝线传导的电荷量。其它可能的缝线图案涉及规则地间隔的缝线；沿着叶片的长度的一系列缝线的圆/环的组，各个组分离一定的距离；或者缝线沿着叶片长度的之字形设计。
根据本发明的另一方面，提供了用于风力涡轮机叶片的结构FRP(纤维增强塑料)部件的织物片组件。该织物片组件包括：一个或更多个非导电织物片，该一个或更多个非导电织物片限定了织物片组件的第一外表面和第二外表面；以及至少一个导电线缝线，该至少一个导电线缝线穿透一个或更多个织物片的深度并在外表面中的各个外表面处暴露，从而准许那些外表面之间的电传导。
导电织物片组件可以以预制套件的形式提供，该预制套件可以在风力涡轮机叶片的制造期间容易地插入到风力涡轮机叶片的结构部件中，以便提供在风力涡轮机叶片的内部结构部件和LPS之间的等电位联接。有利地，上述配置还确保减小了实现等电位联接所需的导电材料的量。
根据本发明的进一步的方面，提供了在叶片模具中组装风力涡轮机叶片的方法。该方法包括：将金属箔组件叠置在叶片模具中；在金属箔部件上提供织物片组件；并且将导电叶片部件叠置在叶片模具中，使得导电叶片部件覆盖织物片组件的至少一部分。该织物片组件包括：一个或更多个非导电织物片，该一个或更多个非导电织物片限定了第一外表面和第二外表面；以及至少一个导电线缝线，该至少一个导电线缝线穿透一个或更多个织物片的深度并在外表面处暴露，从而准许导电叶片部件与金属箔部件之间经由织物片组件的等电位联接。
具体地，线缝线是导电的，以便允许LPS的金属箔部件与导电的结构碳翼梁帽之间的导电。织物片组件直接集成到用于构造中空涡轮机叶片壳的分层结构中。导电元件到叶片的复合分层结构中的该集成确保了沿着涡轮机叶片存在最小的薄弱点，这些薄弱点将在风力涡轮机的运行期间经受应力。有利地，上述方法还简化了叶片结构的制造，因为将预制套件简单地叠置在需要的地方。另选地，织物片组件可以在叶片模具中被构造，在这种情况下，织物片将被叠置在模具中的期望位置中，并且导电线穿过织物片的缝合将在合适位置进行。
可选地，至少一个导电线缝线可以被布置成在第一外表面处与导电叶片部件接触，并且在第二外表面处与金属箔部件接触。有利地，这种配置确保了导电织物片组件与导电叶片部件和风力涡轮机LPS的部件接触，从而允许两个部件之间的等电位联接。
该方法进一步包括将至少一个非导电FRP结构层叠置在叶片模具中以便至少部分地使FRP结构层与织物片组件重叠。
有利地，以上配置增加了叶片结构的完整性，避免了叶片中沿着预制织物片组件和叶片中的其余结构织物层的接合线的薄弱点。
根据本发明的另一方面，提供制造用于风力涡轮机叶片的结构部件的织物片组件的方法。该方法包括：提供一个或更多个非导电织物片，该一个或更多个非导电织物片限定了第一外表面和第二外表面；以及将至少一个导电线缝线插入到一个或更多个非导电织物片中，该至少一个导电线缝线穿透一个或更多个织物片的深度并在外表面处暴露，从而准许第一外表面与第二外表面之间的电传导。
在本申请的范围内，明确意图是，在前面的段落、在权利要求和/或以下描述和附图中阐述的多个方面、实施方式、示例和另选方案，并且尤其是其各特征可以独立地或以任何组合采取。即，除非这些特征不兼容，否则可以以任何方式和/或组合来组合所有实施方式和/或任何实施方式的特征。申请人保留更改任何原始提交的权利要求或相应地提交任何新权利要求的权利，包括修改任何原始提交的权利要求以依赖于和/或结合任何其它权利要求的任何特征的权利，尽管并非最初以这种方式提出。
附图说明
现在将参照附图仅通过举例的方式描述本发明的一个或更多个实施方式，其中：
图1是可以实现本发明的实施方式的风力涡轮机叶片的竖直截面的示意图；
图2示出了风力涡轮机叶片的围绕翼梁帽的结合了根据本发明的一个方面的导电组件的分层结构的一部分的放大视图，其中，在插图(inset panel)中示出了导电组件的具体实施方式；以及
图3示意性地示出了生产图2所示的分层叶片结构的方法中涉及的步骤。
具体实施方式
为了将本发明置于上下文中，重要的是首先理解风力涡轮机叶片的整体部件以及用于制造叶片的方法。
现代的公共设施规模的风力涡轮机叶片通常由两部分中空的壳形成。叶片被加固以防止其过度弯曲，通常，各个壳包含一个或更多个沿着叶片长度延伸的相对较硬的条或“翼梁”。为了向叶片提供必要的强度以承受操作期间作用在叶片上的力，相对的翼梁通过称为抗剪腹板的构造相互连接。实现此设计有两种主要方法，并且这些方法中的一种方法如图1所示。
图1示出了风力涡轮机叶片2的叶展(spanwise)长度(即，叶片的宽度)的竖直截面，其中，叶片2具有中空壳结构，该中空壳结构包括上半壳4和下半壳6，该上半壳4和下半壳6被结合形成具有翼型截面的完整壳。各个半壳是复合结构，该复合结构包括由例如纤维增强塑料(FRP)的材料形成的内部和外部层压层或“蒙皮(skin)”8、10。
上半壳4和下半壳6各自包括包含两个翼梁帽12的加强结构，翼梁帽12中的各个翼梁帽沿着叶片2的叶展长度延伸。翼梁帽12也可以已知为本领域中的其它术语，诸如，“翼梁”、“梁”或“桁梁”。叶片内的翼梁帽12的数量可以变化，并且它们可以沿着叶片的弦向长度以一定间隔定位。翼梁帽12优选地是极其硬且轻质的，并且由于这个原因，它们可以由碳纤维增强塑料(CFRP)材料制作成。碳纤维不是必需的，然而由于其强度与重量比非常高，所以通常是优选的。在该叶片2中，翼梁帽12嵌入在层压的FRP层中，并因此形成壳4、6的整体部分。这种叶片设计有时被称为“结构壳”。叶片的某些区域包括轻质芯14，诸如，结构泡沫或轻木，它们被夹在外蒙皮10与内蒙皮8之间并且位于翼梁12之间。这种夹心板构造改进了弯曲刚度并降低了在这些区域中屈曲的风险。具有单个翼梁帽的类似叶片结构也是已知的。
更具体地参照翼梁帽12，翼梁帽12中的各个翼梁帽具有基本矩形的横截面，并且由预制的长形的增强板条或条18的堆组成。条18是碳纤维增强塑料的拉挤构件，并且基本上是平坦的并且具有矩形横截面。堆中的条18的数量取决于条18的厚度和壳4、6的所需厚度，但是通常条18均具有几毫米的厚度，并且在堆中可以具有两个至十二个条。条18具有高的抗拉强度，并且因此具有较高的承载能力。在其它示例中，翼梁帽12可以由以随后被注入树脂的干织物材料形式的碳纤维形成，或者翼梁帽12可以由CFRP预浸材料(即，已经被利用树脂预先浸渍的碳纤维材料)形成。
现在将通过示例的方式描述使用树脂注入工艺来制造叶片，其中，将叶片的部件叠置在叶片模具中，并且然后注入树脂。首先，在模具中布置一个或更多个层的干玻璃纤维织物以形成叶片的外蒙皮。然后，将结构泡沫(或另选的其它材料，诸如，轻木)的板布置在玻璃纤维层的顶部，以形成参照图1中的夹心板芯14。泡沫板相对于彼此间隔开，以在它们之间限定一对通道用于容纳相应的翼梁帽。为了组装翼梁帽，将如以上参照图1所述的CFRP的多个拉挤条堆叠在相应的通道中。也可以将预组装的堆叠放置到通道中。
一旦翼梁帽处于适当位置，就将更多的干玻璃纤维织物层布置在泡沫板和翼梁帽的顶部上。这形成了叶片的内蒙皮。接下来，将真空袋装膜放在模具上方以覆盖叠层。使用密封胶带来将真空袋装薄膜密封到模具的凸缘，并且使用真空泵来从模具与真空袋装膜之间的内部容积抽出空气。一旦建立了合适的局部真空，就在一个或更多个插入点将树脂引入密封容积。树脂注入多个层压叠层之间，并填充层压叠层中的任何间隙。一旦将足够的树脂被供应到模具中，就在加热模具的同时保持真空以固化树脂并将多个层联接在一起以形成叶片的半壳。另一半壳根据相同的工艺制成。
此处值得一提的是，上述树脂注入工艺是叶片制作工艺的一个示例。另一示例是所谓的“预浸”工艺，其中，叶片的玻璃纤维部件已经利用树脂预先浸渍。在这种情况下，不需要完全的树脂注入过程，因为叶片的组装层可以简单地加热，这触发玻璃纤维织物中树脂的固化过程。
在任一制作工艺中，一旦两个壳都被固化并且真空袋装消耗件(consumable)被移除(如果适用)，壳4、6就准备好被接合。将粘合剂施加到壳体4、6的前缘和后缘以及将要布置加强腹板结构16的位置处。然后对腹板结构16进行加载，并将更多的粘合剂施加到腹板结构16的上表面。然后将壳4、6放在一起以形成完整的叶片2。一旦粘合剂被固化，就可以开始后续的精加工(finishing)过程。
在EP1520983、WO2006/082479和英国专利申请GB2497578中描述了具有与壳集成的翼梁帽的转子叶片的其它示例。
图1的插图示出了完成的风力涡轮机叶片2中的翼梁帽12中的一个翼梁帽的放大视图，其中，所述翼梁帽12位于一对泡沫板14之间的通道中。为了上下文的目的，还示出了泡沫板芯14和翼梁帽12上方和下方的内蒙皮8和外蒙皮10。
如前所述，重要的是在风力涡轮机叶片内安装雷电保护系统(LPS)，以便允许叶片处理由雷击致使的放电。在背景技术部分描述了用于LPS设计的两种主要方法，即，提供嵌入在风力涡轮机叶片的外表面中的导电元件，以及包括可能采取金属网、网状物形式的金属箔部件(或SPL)，或者在叶片的外表面上方或正下方设置延展的金属箔。在WO 2015/055215中描述了LPS的示例。在实践中，LPS设计可能涉及这两个设计元素的组合。在前面描述的叶片制造方法的上下文中，可以在叶片叠置过程的初始部分期间将导电元件和金属箔部件结合到叶片壳中，在叶片叠置过程中，一个或更多个玻璃纤维织物层在模具中分层形以成叶片外蒙皮10。可以随后在叶片叠置期间或在叶片叠置完成之后的某个时刻进行到叶片壳内的引下线(未示出)连接。
由于外叶片蒙皮通常包括多层材料，所以金属箔部件通常将由材料的一个或更多个非导电层与翼梁帽和泡沫板分离开。这是因为期望将导电元件和金属箔部件定位在叶片的外表面上，或者尽可能靠近叶片外表面，以便确保这些部件可以容易地传导雷击电荷。这种配置在图1的插图中例示，其中，金属箔部件20位于两个玻璃纤维织物(或其它材料)层10a、10b之间，这形成叶片的外蒙皮10。例如，金属箔部件20可以位于玻璃纤维织物层与叶片的外部凝胶涂层之间。
翼梁帽12主要由导电的碳纤维材料制成。因此，存在在翼梁帽12内电荷积聚的风险，这可能导致在翼梁帽与LPS的部件(或叶片壳内的其它导电部件)之间的电弧，这可能损坏叶片。因此，将认识到，需要确保金属箔片部件20和/或形成LPS的部分的导电元件与翼梁帽12之间的良好电连接。
因此，图2示出了叶片壳的内部结构的部分的放大的、更详细的版本(先前在图1的插图中示出的)，其中，实现了本发明的实施方式，以便改进翼梁帽12与LPS的金属箔部件20之间的电传导。
本发明的总体构思涉及将导电元件结合到叶片壳中(在叠置过程期间)，以便提供翼梁帽12与LPS部件20之间的良好电连接。具体地，在所讨论的LPS部件是金属箔部件20的所例示的实施方式中，导电组件22位于外叶片蒙皮的层内，以便在导电组件22的上表面24处与翼梁帽12接触，并在导电组件22的下表面26处与金属箔组件20接触。
通过将翼梁帽12和金属箔部件20电连接，导电组件22能够确保两个部件之间的等电位联接。这防止在它们之间形成的较大的电压差，并避免在这些部件之间出现电弧，否则可能会损坏叶片。有利地，以这种方式结合导电元件保持了叶片制造的容易性，因为在叠置过程期间仅需要将导电元件结合到外叶片蒙皮10中。
图2的插图示出了导电组件的具体配置。
该实施方式的导电组件22采取导电织物片组件22的形式，该导电织物片组件22包括一个或更多个非导电织物片材料的层28、30，并且包含集成在其内的导电元件32。导电元件32在织物片组件的外表面处暴露，并且具体地在织物片组件的上表面(upper face)24和下表面26处暴露。这允许通过织物片组件22的良好导电。当如图2所示定位和定向时，织物片组件22允许电荷在翼梁帽12与金属箔部件20之间传输。碳翼梁帽12中积聚的任何电荷可以由此经由织物片组件22消散至金属箔部件20，并因此由LPS去除。
织物片组件22包括至少一个玻璃纤维织物的层28、30，类似于用于构造主叶片壳结构4、6的那些玻璃纤维织物的层。这是有利的，因为在初始叠置过程期间，织物片组件22可以容易地结合到叶片壳4、6中。由于材料类似于将被结合到叶片壳中的材料并且具有类似的结构特性，所以导电组件22可以提供双重功能-电连接性以及结构支撑。换句话说，导电组件22可以代替外叶片蒙皮10的一部分并且形成风力涡轮机叶片2的整体结构的一部分。
在所示的实施方式中，织物片组件22包括两片玻璃纤维织物：层中的一个层28由三轴取向的玻璃纤维组成(并且因此可能有时也称为“三轴(triax)”)；另一层30包括随机取向的玻璃纤维(并且有时称为“针垫(needlemat)”)。这些玻璃纤维织物的片有助于导电组件22的结构功能。
在该实施方式中，导电元件32采取由导电材料形成的线的形式，并且该导电元件32被穿过玻璃纤维织物的层28、30缝合，使得缝线34穿透组件中的织物片28、30的深度。因此，缝线34的部分在织物片组件22的上表面24和下表面26处暴露，使得电荷经由缝线34通过织物片组件22传导。呈导电线缝线形式的导电元件的提供用于减少所需的导电材料的量，同时还允许通过织物片组件22的良好的电连接。将理解的是，缝线的总数以及缝线密度在不同的实施方式中可以变化，因为所需的缝线的量将取决于缝线材料的导电性，并且因此取决于各个缝线可以承载的电流量。类似地，可以基于需要缝线承受的预测电流来选择用于缝线的导线/线的规格。
将理解的是，织物片组件22可以包括多个三轴层或针垫层，或者这些层可以被其它类型的材料代替。例如，可以替代地利用由单向取向的纤维或双轴取向的纤维组成的材料。附加地或另选地，这些层可以涉及是编织的或无纺的玻璃纤维。尤其是，无纺纤维(其可以由简单地堆叠并且然后缝合在一起的纤维层形成)在某些情况下甚至比编织织物更优选，因为编织织物在编织其的纤维中可能具有起伏。作为一般评论，应该注意，纤维排列的确切形式并不是关键的。然而，织物片的纤维排列可以被选择成与在其余叶片结构中使用的玻璃纤维层(或“叠层(ply)”)的纤维排列互补，以获得跨越整个叶片壳的结构特性/属性的一致性。
而且，图中所示的导电线缝线34的形式仅仅是许多可能的变体中的一个。首先，可以将大范围的导电材料用作导电线材料，并且这些材料可以是金属的(例如，钢或铜线)或非金属的(例如，碳纤维线)。只要所讨论的材料可以被转换成可缝制的线状形式，并且所讨论的材料比(玻璃纤维)织物材料的层28、30(线穿过其中进行缝制)相对更导电，则用于导电元件的确切材料并不重要。
此外，在不同的实施方式中，所使用的缝线图案可以根据所需的覆盖量或各个缝线的导电性而变化。例如，并且仅通过例示的方式，缝线图案可以包括沿着叶展叶片长度以间隔设置的一系列缝线(或缝线组)-可以沿着叶片每1m左右设置1cm缝线组。缝线也可以以诸如直线图案、“Z字形”图案的图案或作为一组缝线(例如，作为缝线环)来布置。因此，在上述示例中，后一种模式将表现为沿叶片每1m左右的小缝线环。只要提供必要的导电性，则缝线的确切形式及其精确位置无关紧要，因为缝线的数量和图案取决于所需的穿过厚度的导电性的水平。
现在转向制造这种导电组件22并将其结合到风力涡轮机叶片2中的可能方法，将理解的是，导电组件22的组成部件中的许多部件可以从现货购买。例如，玻璃纤维材料的各个层28、30可以分别制造和供应，并且在稍后的时间施加导电线缝线32。考虑到织物片组件22的结构，将理解的是，制造的一个方法可以涉及将织物材料的片切割成期望的尺寸，根据需要堆叠它们，并使用例如工业缝合机器利用导电线穿过织物层进行缝合。将理解的是，在这种情况下，缝线34的形式可以取决于缝合机器的能力。
因此，导电组件22可以采取可以在叶片2的组装期间结合到叶片2中的预制套件的形式，如现在将参照图3描述的，图3示出了叶片叠置过程的涉及在模具中叠置多个叶片部件的三个主要阶段。
在初始阶段，将叶片壳材料的一个或更多个外蒙皮的层10叠置在模具中。在所示的实施方式中，玻璃纤维材料的第一外层10a被叠置在模具中，随后是包括金属箔部件20的LPS层，然而可以理解的是，在一些情况下，可以省略玻璃纤维织物材料的最外层。然后将导电组件22(呈预制套件的形式)叠置在金属箔部件20的顶部上。然而，将理解的是，也可以在叶片叠置期间构造织物组件22，在这种情况下，形成导电组件的织物材料的层28、30将被叠置在叶片模具中的期望位置，并且然后将缝线34插入到合适位置。
在下一阶段，将叶片壳的附加结构层10b、10c叠置到叶片模具中与导电组件22相邻，并且还部分地与导电组件22重叠，以确保尽可能无缝地将导电组件22结合到叶片壳6中。这有助于避免在叶片壳中沿着导电组件22与对应的相邻结构织物层10b、10c之间的接合线形成的薄弱点。在所示的实施方式中将注意到，在导电组件22的各个层中使用的层28、30的数量和材料的类型反映了随后叠置在叶片模具中的结构层10b、10c。因此，导电组件形成了叶片壳结构的整体部分，并有效地替代了结构叶片蒙皮10的邻近翼梁帽12的部分。
随后，将碳翼梁帽12及其相邻的泡沫板14叠置在叶片模具中的其它部件的顶部上，其中，碳翼梁帽12的放置对应于导电组件22的放置。这意味着翼梁帽12被使得与导电线缝线34的在导电组件22的上表面24处暴露的部分(直接)接触；由此实现电连接。然后将一个或更多个结构织物层8叠置在模具中位于翼梁帽和泡沫板上方，以形成内叶片蒙皮。
将理解的是，如在图3中的叶片的竖直截面中所见，导电组件22的宽度/范围总体上略大于碳翼梁帽12的宽度/范围。这是有利的，因为这确保了碳翼梁帽12的整个范围与导电组件22接触。另外，导电组件22的宽度越大，由于将总共存在更多数量的连接点，所以通过各个缝线34或连接点的电流将越少。然而，将理解的是，导电组件22也可以比碳翼梁帽12的宽度更窄，并且实际上具有窄导电组件22可能是有利的，因为这样做可能会增加叶片2的结构完整性。
此外，导电织物片组件22可以采取沿着叶片的长度延伸的材料的连续件的形式。另选地，导电组件可以仅涉及短的部分，或者甚至包括以预定间隔或特定位置设置的离散件。另外，可以设想的是，另选实施方式可以涉及提供沿着叶片的长度延伸以覆盖翼梁帽12及其相邻的结构泡沫板14的宽玻璃纤维片。导电线缝线34设置在该玻璃纤维片的对应于翼梁帽的位置的部分中，以便促进经由缝线与碳翼梁帽的电连接。这种实施方式还将具有改进整个叶片结构的结构完整性的优点。
因此，本发明提供了用于风力涡轮机叶片2的导电织物片组件22，其减小了需要使用的导电材料的量，同时确保了在翼梁帽12中没有电荷积聚，并且翼梁帽12和金属箔部件20彼此等电位地联接。以预制套件的形式提供导电组件22增加了导电组件22可以被集成到风力涡轮机叶片2中的容易性，并且简化了整个叶片制造工艺。
在不脱离所附权利要求中所限定的本发明的范围的情况下，可以对以上示例进行许多修改。
例如，将理解的是，导电组件22还可以用于实现与风力涡轮机叶片集成的其它元件之间的电连接和等电位联接。尤其是，碳翼梁帽12可以经由导电织物片组件22电连接到引下线(位于叶片壳内，未示出)。这将涉及导电组件22的位于碳翼梁帽12的顶部上的至少一部分，以便允许导电线缝线34接触引下线(其将位于翼梁帽12的内侧(in-board))。通过扩展，导电组件的位置改变也将变更制造工艺，因为导电组件22将需要代替地在翼梁帽12和泡沫板14之后叠置在模具中。

Claims (16)

1.一种风力涡轮机叶片（2），所述风力涡轮机叶片（2）包括外壳（6），所述外壳（6）结合有金属箔部件（20）、位于所述金属箔部件（20）内侧的导电叶片部件（12）以及定位在所述金属箔 部件（20）与所述导电叶片部件（12）之间的织物片组件（22），所述织物片组件包括：
一个或更多个非导电织物片（28、30），所述一个或更多个非导电织物片（28、30）限定了所述织物片组件（22）的第一外表面（24）和第二外表面（26）；以及
至少一根导电线缝线（34），所述至少一根导电线缝线（34）穿透所述一个或更多个织物片（28、30）的深度并在所述外表面（24、26）处暴露；从而实现所述导电叶片部件（12）与所述金属箔部件（20）之间的等电位联接。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中，所述至少一根导电线缝线（34）被布置成在所述第一外表面（24）处与所述导电叶片部件（12）接触，并且在所述第二外表面（26）处与所述金属箔部件（20）接触。
3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机叶片，其中，所述导电叶片部件（12）包括导电翼梁帽。
4.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机叶片，其中，所述织物片（28、30）中的每个织物片包括以下中的至少一者：编织织物片，或无纺织物片。
5.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机叶片，其中，所述织物片（28、30）中的每个织物片包括单向纤维、双轴取向的编织纤维或三轴取向的编织纤维。
6.根据权利要求4所述的风力涡轮机叶片，其中，所述无纺织物片包括随机取向的纤维。
7.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机叶片，其中，所述织物片组件包括多个非导电织物片（28、30）。
8.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机叶片，其中，所述至少一根导电线缝线（34）包括金属线。
9.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机叶片，其中，所述至少一根导电线缝线（34）包括非金属线。
10.根据权利要求9所述的风力涡轮机叶片，其中，所述非金属线包括碳纤维线。
11.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机叶片，其中，所述至少一根导电线缝线（34）包括以直线图案布置的多根缝线。
12.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机叶片，其中，所述至少一根导电线缝线（34）包括离散的组，所述离散的组包括多根缝线。
13.根据权利要求12所述的风力涡轮机叶片，其中，缝线的所述离散的组限定了至少一个缝线环。
14.一种在叶片模具中组装风力涡轮机叶片（2）的方法，所述方法包括：
将金属箔部件（20）叠置在所述叶片模具中；
在所述金属箔部件（20）上放置织物片组件（22）；
将导电叶片部件（12）叠置在所述叶片模具中，使得所述导电叶片部件（12）覆盖所述织物片组件（22）的至少一部分，
其中，所述织物片组件（22）包括：
一个或更多个非导电织物片（28、30），所述一个或更多个非导电织物片（28、30）限定了第一外表面（24）和第二外表面（26）；以及
至少一根导电线缝线（34），所述至少一根导电线缝线（34）穿透所述一个或更多个织物片（28、30）的深度并在所述外表面（24、26）处暴露，从而允许所述导电叶片部件（12）与所述金属箔部件（20）之间经由所述织物片组件（22）的等电位联接。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述至少一根导电线缝线（34）被布置成在所述第一外表面（24）处与所述导电叶片部件（12）接触，并且在所述第二外表面（26）处与所述金属箔部件（20）接触。
16.根据权利要求14或15所述的方法，所述方法进一步包括将至少一个非导电纤维增强塑料结构层（10b、10c）叠置在所述叶片模具中，以便至少部分地使所述纤维增强塑料结构层（10b、10c）与所述织物片组件（22）重叠。
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