ES2949174T3 - Un receptor para un sistema de protección contra rayos - Google Patents

Abstract

Se divulga un conjunto receptor (1; 5) para un sistema de protección contra rayos para una pala de turbina eólica (2), que comprende portadores de corriente eléctricamente conductores (6; 19) y pernos de montaje (9) y/o varillas roscadas (20), en donde cada uno de los portadores de corriente es una pieza metálica dispuesta y dimensionada para rodear al menos una parte de un perno de montaje o una varilla roscada sin estar en contacto eléctrico con el perno de montaje o varilla roscada, al menos una parte de la superficie externa en un extremo de cada portador de corriente está dispuesto como una superficie de contacto (10) para el contacto mecánico y eléctrico con una base receptora (3; 16) de tal manera que, en caso de impacto de un rayo sobre el receptor,la corriente del rayo pasa a través de uno o más portadores de corriente en lugar de a través de uno o más pernos de montaje y/o varillas roscadas en su camino a través del receptor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Un receptor para un sistema de protección contra rayos

La presente invención se refiere a un receptor para un sistema de protección contra rayos montado en superficie para un álabe de turbina eólica.

Antecedentes de la invención

Los sistemas de protección contra rayos para álabes turbina eólica más conocidos comprenden uno o más conductos de bajada dispuestos en el interior y varios receptores de rayos dispuestos en la superficie externa del álabe. Habitualmente, hay un receptor de punta dispuesto en la punta del álabe de turbina eólica y varios receptores laterales distribuidos sobre la superficie del álabe de turbina eólica a lo largo de al menos una parte de la longitud del mismo.

Es un problema muy conocido el hecho de que los receptores de rayos externos pueden resultar dañados por el impacto de los rayos y el que, por lo tanto, la vida útil de tales receptores esté limitada, dependiendo del número de impactos de rayo a los que están sometidos.

Un receptor lateral habitual como se conoce en la técnica se compone simplemente de un perno metálico, cuya cabeza está alineada con la superficie externa del álabe de turbina eólica y cuya parte roscada está atornillada en una base de receptor lateral dispuesta dentro del álabe de turbina eólica. La base de receptor lateral eléctricamente conductora está conectada a tierra eléctricamente de manera que la corriente procedente de las descargas de rayos que impacta en la cabeza del receptor lateral atraviesa la parte roscada de este hacia la base de receptor lateral y además el álabe de turbina eólica y la torre de turbina eólica hasta el suelo.

Varios problemas están relacionados con el uso de tales receptores laterales típicos. Por ejemplo, la cabeza del receptor lateral está dañada con frecuencia debido a los impactos de las descargas de rayos. Esto significa que cualquier rebaje (hendiduras) u otros elementos estructurales en la cabeza destinados al enganche mediante herramientas pueden desaparecer al menos parcialmente después de varios impactos de rayo. Por lo tanto, a menudo es más o menos imposible desatornillar el receptor lateral, por ejemplo, para reemplazarlo. Irónicamente, cuanto más se necesita un reemplazo de un receptor lateral, más difícil puede resultar retirarlo.

Otro problema es que, ya que la corriente de rayo debe pasar a través de las roscas del receptor lateral, Los fabricantes a menudo son reacios a utilizar adhesivos líquidos para fijar tornillos u otros adhesivos para fijar el receptor lateral ya que puede reducir la conductividad entre el receptor lateral y la base de receptor lateral.

Existen problemas similares cuando se trata de reemplazar receptores de punta conocidos en la técnica, especialmente cuando los receptores de punta han resultado dañados por los impactos de las descargas de rayos. El documento US2013/149153A1 muestra un receptor de punta conocido.

Breve descripción de la invención

Es un objeto de la presente invención proporcionar un receptor para un sistema de protección contra rayos, que supere al menos parcialmente las desventajas mencionadas anteriormente de receptores conocidos en la técnica.

La presente invención se refiere a un conjunto de receptor para un sistema de protección contra rayos para un álabe de turbina eólica, conjunto de receptor en la forma de un receptor lateral que comprende uno o más portadores de corriente eléctricamente conductores en la forma de un cilindro de receptor, que está dispuesto para transportar corrientes de rayo desde una superficie del álabe de turbina eólica hacia una parte interna del sistema de protección contra rayos dispuesta dentro del álabe de turbina eólica y uno o más pernos de montaje, en el que cada uno de los portadores de corriente es una parte metálica dispuesta y dimensionada para rodear al menos una parte de un perno de montaje, al menos una parte de una superficie externa en un extremo de cada portador de corriente está dispuesto para ser una superficie de contacto para contacto mecánico y eléctrico con un base de receptor cuando el conjunto de receptor está montado dentro de un álabe de turbina eólica, en el que un aislador de perno está dispuesto alrededor de la cabeza del perno de montaje para garantizar el aislamiento eléctrico entre el perno de montaje y el cilindro de receptor de manera que la corriente de rayo se ve forzada a atravesar la superficie de contacto en vez de las roscas del perno de montaje en su recorrido desde el receptor lateral a la base de receptor lateral, de tal manera que, en el caso de un impacto de rayo sobre el conjunto de receptor, la mayor parte de la corriente de rayo atraviesa el uno o más portadores de corriente en lugar de el uno o más pernos de montaje en su camino a través del conjunto de receptor.

La invención aprovecha el hecho de que la corriente tiende a pasar a lo largo de las superficies de los conductores en vez de a través de las varias partes centrales del mismo. Esto significa que solo una parte insignificante de las corrientes de rayo atraviesa los pernos de montaje o barras roscadas, las cuales por lo tanto no resultan dañadas, cuando el conjunto de receptor está sometido a un impacto de rayo. Esto significa, a su vez, que los pernos o barras roscadas se mantienen intactas y pueden utilizarse normalmente en caso de un reemplazo necesario del conjunto de receptor de punta o de partes del mismo.

En una realización de la invención, el conjunto de receptor tiene la forma de un receptor lateral que comprende un portador de corriente en la forma de un cilindro de receptor tubular con un extremo parcialmente cerrado penetrado por un agujero centrado, al menos una parte de la superficie externa cuyo extremo parcialmente cerrado está dispuesto para ser una superficie de contacto para contacto mecánico y eléctrico con una base de receptor lateral cuando el receptor lateral está montado dentro de un álabe de turbina eólica, y el diámetro de este agujero centrado es ligeramente mayor que el diámetro de la parte roscada de un perno de montaje, en el que el diámetro interno del cilindro de receptor es mayor que el diámetro de la cabeza del perno de montaje y la longitud interna del cilindro de receptor es mayor que la altura de la cabeza del perno de manera que la perno de montaje puede disponerse con su cabeza oculta dentro del cilindro de receptor y su parte roscada que sobresale a través del agujero centrado en el extremo parcialmente cerrado del mismo, y en el que un tapón de receptor está dimensionado para encajar en el extremo del cilindro de receptor opuesto al extremo parcialmente cerrado para cubrir la cabeza del perno de montaje oculta en este.

Un receptor lateral configurado de esta manera es ventajoso, por ejemplo, porque la cabeza del perno de montaje está protegida de los daños ocasionados por las descargas de rayos y, por lo tanto, permanece intacta de manera que el receptor lateral puede retirarse para desplazarse donde sea necesario.

Otra ventaja es que la corriente de rayo atraviesa la superficie de contacto en vez de las roscas del perno de montaje y que, por lo tanto, no existen problemas relacionados con el uso de adhesivos líquidos para fijar tornillos u otros adhesivos para fijar el perno de montaje y, por lo tanto, el receptor lateral.

En una realización de la invención, el tapón de receptor se compone de una pasta termorresistente, tal como silicona. En una realización de la invención, una tapa roscada, hecha, por ejemplo, de polietileno de alta densidad (HDPE), está dispuesta dentro de la hendidura del perno de montaje.

La colocación de una tapa roscada dentro de la hendidura del perno de montaje protege la hendidura y garantiza que no se haya llenado de pasta, a partir de la cual puede formarse el tapón de receptor, que podría ser molesto cuando una herramienta tiene que engancharse con esta hendidura para aflojar y retirar el perno de montaje.

En una realización de la invención, el tapón de receptor está hecho de un material sólido, tal como un metal, un material plástico, caucho o fibra de vidrio.

En este caso, el tapón sólido puede perforarse para retirarse, Cuando el receptor lateral debe reemplazarse y se necesita acceder al perno de montaje.

En una realización de la invención, el receptor lateral comprende además una cuña eléctricamente aislante, hecha, por ejemplo, de polímero reforzado con fibra de vidrio (GFRP) que va a disponerse entre la cabeza del perno de montaje y la superficie interna del extremo parcialmente cerrado del cilindro de receptor.

En una realización de la invención, el receptor lateral comprende además alrededor de la cabeza del perno de montaje un aislador de perno, Hecho, por ejemplo, de caucho, polímeros o compuestos aislantes (fibra de vidrio o baquelita), para aislar eléctricamente el perno de montaje del cilindro de receptor.

El uso de tal aislador de perno garantiza que la corriente de rayo no pase a través del perno de montaje.

En una realización de la invención, el aislador de perno está físicamente integrado dentro del tapón de receptor. En una realización de la invención, la superficie rodeada del cilindro de receptor es ligeramente cónica y en donde el receptor lateral comprende además una junta de caucho que rodea el cilindro de receptor y que tiene una superficie interna ligeramente cónica dispuesta para alojar y encajar en el cilindro de receptor, cuando el cilindro de receptor se presiona hacia la junta de caucho durante el montaje del receptor lateral en un álabe de turbina eólica.

La presión en el cilindro de receptor cónico hacia una junta de caucho garantiza una conexión estanca entre el receptor lateral y las partes circundantes de la superficie de álabe de turbina eólica, Impidiendo por tanto que el agua entre el cilindro de receptor cónico y el laminado del forro de álabe.

En una realización de la invención, el diámetro de rosca del perno de montaje está entre 8 mm y 15 mm, Preferentemente entre 10 mm y 12 mm.

En una realización de la invención, el borde externo del cilindro de receptor en el extremo parcialmente cerrado del mismo está biselado de modo que al menos una parte de la superficie de contacto está inclinada.

En una realización de la invención, el ángulo entre la parte biselada de la superficie de contacto y el eje longitudinal del cilindro de receptor está entre 30° y 70°, preferentemente, entre 55° y 65°, de manera más preferida 59°.

El uso de una superficie de contacto al menos parcialmente inclinada garantiza un mejor contacto mecánico y da lugar a una superficie de contacto mayor para el paso de la corriente de rayo desde el receptor lateral a la base de receptor lateral. Un ángulo de 59° corresponde a la forma del extremo de un taladro estándar.

En una realización de la invención, el cilindro de receptor comprende además en su extremo opuesto al extremo parcialmente cerrado un collar de receptor que sobresale hacia afuera sustancialmente en perpendicular al eje longitudinal del cilindro de receptor.

Un collar de receptor ayuda a garantizar una conexión estanca entre el receptor lateral y la superficie circundante del álabe de turbina eólica y garantiza más material para la erosión de raíz por arco debido a los impactos de rayo. En una realización de la invención, el cilindro de receptor se compone al menos parcialmente de cobre o de aleación de cobre.

El uso de cobre asegura una conductividad eléctrica muy elevada y una conductividad térmica alta del cilindro de receptor.

En una realización de la invención, el cilindro de receptor se compone al menos parcialmente de acero.

El uso de acero garantiza una resistencia mecánica muy alta y reduce el riesgo de problemas a un coste relativamente bajo.

En una realización de la invención, el cilindro de receptor se compone al menos parcialmente de aluminio.

El uso de aluminio permite un procesamiento mecánico sencillo con un coste relativamente bajo.

En una realización de la invención, el cilindro de receptor en su extremo opuesto al extremo parcialmente cerrado está cubierto con una capa protectora de un material resistente a la temperatura, tal como carburo de tungsteno.

En una realización de la invención, el cilindro de receptor se compone al menos parcialmente de carburo de tungsteno. El uso de carburo de tungsteno garantiza una alta conductividad eléctrica, una alta conductividad térmica y una temperatura de fusión muy alta de la superficie del cilindro de receptor y, por tanto, baja susceptancia a erosión de carga procedente de las descargas de rayos. Particularmente, los recubrimientos de carburo de tungsteno aplicado sobre otros materiales tienen un alto rendimiento probado con respecto a los denominados componentes de carrera larga de las descargas de rayos. La estabilidad química de carburo de tungsteno es alta, lo que significa que el riesgo de problemas relacionados con la corrosión se reduce en gran medida.

En una realización de la invención, el diámetro interno del cilindro de receptor está entre 10 mm y 40 mm, Preferentemente entre 15 mm y 30 mm.

En una realización de la invención, el grosor de pared del cilindro de receptor está entre 2 mm y 10 mm, preferentemente entre 4 mm y 8 mm.

En una realización de la invención, la longitud del cilindro de receptor está entre 15 mm y 150 mm, preferentemente entre 20 mm y 50 mm.

En una realización de la invención, el conjunto de receptor comprende además una protección de superficie de álabe que rodea el cilindro de receptor y que se extiende fuera del mismo en un plano paralelo al revestimiento de álabe, que se aplica sobre el revestimiento de álabe y que está sustancialmente alineado con el extremo del cilindro de receptor opuesto al extremo parcialmente cerrado y, si están presentes, con el collar de receptor.

En una realización de la invención, la protección de superficie de álabe está hecha de una hoja circular de un material plástico termorresistente, tal como una película de poliéster o poliamida, materiales compuestos de fibra de vidrio o compuestos de cerámica a alta temperatura, que está sujeto a la superficie del álabe de turbina eólica mediante un adhesivo.

En una realización de la invención, el conjunto de receptor que comprende un receptor de punta y uno o más portadores de corriente en la forma de casquillos conductores (preferentemente tubulares), el diámetro interno de estos casquillos es mayor que el diámetro de pernos o barras roscadas que se extienden a través de los casquillos para montar el receptor de punta en un base de receptor de punta, de manera que, cuando el receptor de punta está montado dentro de un álabe de turbina eólica, el receptor de punta está en contacto mecánico y eléctrico con un extremo de los casquillos conductores y la base de receptor de punta está en contacto mecánico y eléctrico con el otro extremo de los casquillos conductores.

En una realización de la invención, el receptor de punta comprende, en una superficie dirigida hacia la base de receptor de punta cuando el receptor de punta está montado dentro de un álabe de turbina eólica, agujeros para alojar barras roscadas y, en una o varias otras superficies, una o más aberturas a través de las cuales pueden montarse tuercas y apretarse alrededor de los extremos de las barras roscadas dentro del receptor de punta.

Un conjunto de receptor de punta configurado de esta manera es ventajoso, por ejemplo, porque las tuercas o cabezas de pernos de montaje están protegidas de los daños ocasionados por las descargas de rayos y, por lo tanto, permanecen intactas de manera que el receptor lateral puede retirarse para desplazarse donde sea necesario. Otra ventaja es que la corriente de rayo atraviesa la superficie de contacto en vez de las roscas de los pernos de montaje o barras roscadas y que, por lo tanto, no existen problemas relacionados con el uso de adhesivos líquidos para fijar tornillos u otros adhesivos para fijar los pernos de montaje o barras roscadas y, por lo tanto, el receptor de punta.

En una realización de la invención, el conjunto de receptor comprende además tapones de receptor dimensionados para encajarse en las aberturas para cubrir las tuercas ocultas en estas.

En una realización de la invención, el tapón de receptor se compone de una pasta termorresistente, tal como silicona. En una realización de la invención, el tapón de receptor está hecho de un material sólido, tal como un metal, un material plástico, caucho o fibra de vidrio.

En una realización de la invención, el diámetro de rosca de los pernos de montaje o barras roscadas está entre 6 mm y 15 mm, preferentemente entre 8 mm y 12 mm.

En una realización de la invención, los casquillos se componen al menos parcialmente de cobre o de aleación de cobre.

En una realización de la invención, los casquillos se componen al menos parcialmente de acero.

En una realización de la invención, los casquillos se componen al menos parcialmente de aluminio.

En una realización de la invención, los casquillos se componen al menos parcialmente de carburo de tungsteno. En una realización de la invención , el grosor de pared de los casquillos está entre 2 mm y 10 mm, preferentemente entre 4 mm y 8 mm.

En una realización de la invención, la longitud de los casquillos está entre 15 mm y 150 mm, preferentemente entre 20 mm y 50 mm.

En una realización de la invención, el área total se sección transversal de los casquillos es mayor de 40 cm2, preferentemente mayor de 70 cm2.

En un aspecto de la invención, se hace referencia a un sistema de protección contra rayos para un álabe de turbina eólica que comprende uno o más conjuntos de receptor como se ha descrito anteriormente.

En un aspecto de la invención, se hace referencia a una turbina eólica que comprende un sistema de protección contra rayos como se ha descrito anteriormente.

El dibujo

A continuación, se describen algunas realizaciones de la invención con más detalle con referencia al dibujo, de las cuales

Fig. 1 ilustra esquemáticamente un álabe de turbina eólica con un sistema de protección contra rayos que incluye un receptor de punta y un receptor lateral como se conoce en la técnica,

Fig. 2a es una vista en perspectiva de un conjunto de receptor de acuerdo con una realización de la invención montado dentro de la superficie de un álabe de turbina eólica,

Fig. 2b es una vista en sección transversal del conjunto de receptor mostrado en la Fig. 2a,

Fig. 3a es una vista en sección transversal de un conjunto de receptor de acuerdo con una realización de la invención,

Fig. 3b es una vista en sección transversal de un conjunto de receptor de acuerdo con otra realización de la invención,

Fig. 4 es una vista en despiece ordenado de un conjunto de receptor de acuerdo con una tercera realización de la invención montado dentro de la superficie de un álabe de turbina eólica,

Fig. 5 es una vista en sección transversal de un conjunto de receptor de acuerdo con una cuarta realización de la invención,

Fig. 6 es una vista en despiece ordenado del conjunto de receptor mostrado en la Fig. 5,

Fig. 7 es una vista en sección transversal de un conjunto de receptor de acuerdo con una realización de la invención, y

Fig. 8 es una vista en despiece ordenado del conjunto de receptor mostrado en la Fig. 7.

Descripción detallada de la invención

La Fig. 1 ilustra esquemáticamente un álabe de turbina eólica 2 con un sistema de protección contra rayos que incluye un receptor lateral 1 como se conoce en la técnica. El receptor lateral 1 está montado dentro de la superficie del álabe de turbina eólica 2, preferiblemente alineado con ella, y está conectado mecánica y eléctricamente con una base de receptor lateral 3 dispuesta dentro del álabe de turbina eólica 2 y cubierta por un aislamiento 8. El receptor lateral 1 está configurado normalmente como un perno, la conexión a la base de receptor lateral 3 consta simplemente de una conexión roscada.

Un conductor de bajada 4 que se extiende a lo largo del eje longitudinal del álabe de turbina eólica 2 garantiza que la base de receptor lateral 3 (y por lo tanto el receptor lateral 1) y un receptor de punta 5 del álabe de turbina eólica 2 estén eléctricamente conectados a tierra a través de la góndola y torre de turbina eólica (no mostradas).

Las Fig. 2a y 2b son una vista en perspectiva y una vista en sección transversal, respectivamente, de un conjunto de receptor en la forma de un receptor lateral 1 de acuerdo con una realización de la invención montado dentro de la superficie de un álabe de turbina eólica 2. Un cilindro de receptor 6 constituye la parte eléctricamente conductora del receptor lateral 1. Su extremo circular superior forma la parte externa del receptor lateral 1 que está alineada sustancialmente con la superficie del álabe de turbina eólica 2 cuando el receptor lateral 1 está montado en ella. Esta es la parte en la que impactan las descargas de rayos.

El extremo opuesto del cilindro de receptor 6 forma una superficie de contacto 10 a través de la cual la corriente de rayo pasa desde el receptor lateral 1 hacia la base de receptor lateral 3 a la que está conectada el receptor lateral 1. El cilindro de receptor 6 está conectado mecánicamente a la base de receptor lateral 3 mediante un perno de montaje 9, cuya cabeza está oculta dentro del cilindro de receptor 6 y cuya parte roscada sobresale a través de un agujero centrado en la superficie de contacto 10 del cilindro de receptor 6.

En la realización ilustrada en estas figuras, La superficie de contacto 10 está plana y perpendicular al eje longitudinal del cilindro de receptor 6. En otras realizaciones, como se ilustra, por ejemplo, en la figura 3b, La superficie de contacto 10 o al menos una parte de la misma puede estar inclinada.

La Fig. 2b muestra cómo el aislamiento 8 cubre la base de receptor lateral 3 así como el receptor lateral 1 conectado a ella. Esto es muy importante para garantizar que las descargas de rayos realmente, de hecho, pasen a través del receptor lateral 1 en vez de bordearlo al penetrar en la carcasa del álabe de turbina eólica 2 junto al receptor lateral 1 en su recorrido hacia la base de receptor lateral 3 y el conductor de bajada dentro del álabe de turbina eólica 2.

Una arandela puede disponerse entre la cabeza del perno de montaje 9 y la superficie interna del cilindro de receptor 6 para fijar el perno de montaje 9.

En la realización ilustrada, el receptor lateral 2 comprende una protección de superficie de álabe 12 opcional en la forma de una hoja circular de un material termorresistente dispuesto alrededor del cilindro de receptor 6 para proteger la superficie del álabe de turbina eólica 2 de daños procedentes de la excesiva energía calorífica que sigue a las descargas de rayos que impactan en el receptor lateral 1. Ventajosamente, esta protección de superficie de álabe 12 está adherida a la superficie del álabe de turbina eólica 2 durante el montaje del receptor lateral 1 en ella.

Un sellador 13 garantiza una conexión estanca entre el receptor lateral 1 y la superficie circundante del álabe de turbina eólica 2.

El extremo abierto del cilindro de receptor 6 se cierra mediante el tapón de receptor 7, que puede estar hecho de un material eléctricamente conductor o aislante sólido o estar compuesto de una pasta termorresistente. Este tapón de receptor 7 cubre y protege la cabeza del perno de montaje 9 de daños por el impacto de las descargas de rayos. Una tapa roscada 14 protege la hendidura del perno de montaje 9, por ejemplo, de la entrada de pasta, si el tapón de receptor 7 se compone de una pasta de este tipo.

Además, esta realización del receptor lateral 1 comprende un aislador de perno 15 dispuesto alrededor de la cabeza del perno de montaje 9 para garantizar el aislamiento eléctrico entre el perno de montaje 9 y el cilindro de receptor 6 de manera que la corriente de rayo se ve forzada a atravesar la superficie de contacto 10 en vez de las roscas del perno de montaje 9 en su recorrido desde el receptor lateral 1 a la base de receptor lateral 3.

Fig. 3a es una vista en sección transversa ampliada del receptor lateral 1 de las dos figuras anteriores, mientras que la Fig. 3b es una vista en sección transversal de un conjunto de receptor en la forma de un receptor lateral 1 de acuerdo con otra realización de la invención.

Una diferencia de la realización mostrada en la Fig. 3a es que en la realización mostrada en la Fig. 3b, el cilindro de receptor 6 está provisto de un collar de receptor 11 que se extiende fuera del extremo circular superior del cilindro de receptor 6. Tal collar de receptor 11 es útil para garantizar una conexión estanca y resistente a la intemperie entre el receptor lateral 1 y la superficie circundante del álabe de turbina eólica 2 y proporciona material adicional para la erosión de raíz por arco y, por tanto, el desgaste natural del receptor lateral 1.

Además, el borde del cilindro de receptor 6 está biselado de modo que al menos una parte de la superficie de contacto 10 está inclinada. Esto aumenta el área de la superficie de contacto 10 y por lo tanto mejora la conexión eléctrica a la base de receptor lateral 3. Además, garantiza una mejor estabilidad mecánica de la conexión entre el receptor lateral 1 y la base de receptor lateral 3.

La Fig. 4 es una vista en despiece ordenado del receptor lateral 1 montado dentro del álabe de turbina eólica 2 como se muestra en las Fig. 2a y 2b (pero sin el aislamiento 8 de la base de receptor lateral). De nuevo, el tapón de receptor 7 puede estar hecho de un material sólido o estar compuesto de una pasta termorresistente.

Las Fig. 5 y 6 son una vista en sección transversal y una vista en despiece ordenado, respectivamente, De un conjunto de receptor en la forma de un receptor lateral 1 de acuerdo con otra realización de la invención más, que se diferencia de la realización previamente descrita en diversos aspectos.

En primer lugar, el cilindro de receptor 6 está rodeado por una junta de caucho 17 para garantizar una conexión estanca entre el receptor lateral 1 y las partes circundantes de la superficie del álabe de turbina eólica 2. La estanqueidad se obtiene al hacer ligeramente cónicas la superficie rodeada del cilindro de receptor 6, así como la superficie interna de la junta de caucho 17, de manera que el cilindro de receptor 6 se encaja perfectamente en la junta de caucho 17, cuando el cilindro de receptor 6 se presiona hacia la junta de caucho 17 durante el montaje del receptor lateral 1 en un álabe de turbina eólica 2.

En segundo lugar, esta realización del conjunto de receptor comprende una cuña eléctricamente aislante 23, hecha, por ejemplo, de polímero reforzado con fibra de vidrio (GFRP), que está dispuesta entre la cabeza del perno de montaje 9 y la superficie interna del extremo parcialmente cerrado del cilindro de receptor 6. Aparte de proporcionar aislamiento eléctrico entre la cabeza del perno de montaje 9 y el cilindro de receptor 6, esta cuña 23 también sirve para controlar la posición del perno de montaje 9. La cuña 23 garantiza que la parte roscada del perno de montaje 9 esté centrada dentro del orificio en el cilindro de receptor 6, de manera que se evita el contacto eléctrico entre el perno de montaje 9 y el cilindro de receptor 6 y ajusta la atura de la cabeza del perno de montaje 9 dentro del cilindro de receptor 6.

En tercer lugar, el aislador de perno 15 que rodea la cabeza del perno de montaje 9, así como la tapa roscada 14 están integradas físicamente dentro del tapón de receptor 7. En la realización mostrada, este tapón de receptor 7 está hecho de un material elástico, tal como caucho, y está provisto de una lengüeta que encaja en una ranura correspondiente en la superficie interna del cilindro de receptor 6. Esto significa que, si el tapón de receptor 7 está insertado a golpes en el cilindro de receptor 6, la lengüeta dentro de la ranura lo mantiene en su posición.

Las Fig. 7 y 8 son una vista en sección transversal y una vista en despiece ordenado, respectivamente, de un conjunto de receptor en la forma de un conjunto de receptor de punta de acuerdo con una realización de la invención.

En esta realización de la invención, un receptor de punta 5 está montado en una base de receptor de punta 16 mediante dos barras roscadas 20. Estas barras roscadas 20 están atornilladas en agujeros roscados 18 dentro de la base de receptor de punta 16 y un casquillo eléctricamente conductor 19 está dispuesto alrededor de cada una de las barras roscadas 20. Los extremos libres de las barras roscadas 20 están metidos en agujeros en la superficie del receptor de punta 5 dirigida hacia la base de receptor de punta 16, y están montadas tuercas 21 y apretadas alrededor de estos extremos de las barras roscadas 20 dentro del receptor de punta 5 a través de una abertura 22 en el lateral del receptor de punta 5.

Esto significa que el receptor de punta 5 está en contacto mecánico y eléctrico con un extremo de los casquillos conductores 19 y la base de receptor de punta 16 está en contacto mecánico y eléctrico con el otro extremo de los casquillos conductores 19. Las figuras ilustran, cómo la base de receptor de punta 16 está cubierta por una capa de material eléctricamente aislante 24, a través de la cual dos aberturas dan acceso a las barras roscadas 20 y los casquillos circundantes 19 para que estén en contacto eléctrico y mecánico con la base de receptor de punta 16.

El hecho de que la corriente de rayo tienda a pasar a lo largo de las superficies de conductores en lugar de a través de las varias partes centrales de los mismos significa que la mayor parte de la corriente de rayo atraviesa los casquillos conductores 19 y solo una parte insignificante atraviesa las barras roscadas 20, las cuales por lo tanto no resultan dañadas, cuando el conjunto de receptor está sometido a un impacto de rayo. Por consiguiente, las barras roscadas 20 y las tuercas 21 se mantienen intactas y pueden utilizarse normalmente en caso de un reemplazo necesario del conjunto de receptor de punta o de partes del mismo.

La abertura 22, a través de la cual se montan las tuercas 21, puede cerrarse con un tapón de receptor (no mostrado) que se compone, por ejemplo, de una pasta termorresistente, tal como silicona, o está hecha de un material sólido, tal como un metal, un material plástico, caucho o fibra de vidrio.

Lista de números de referencia

1. Receptor lateral

2. Álabe de turbina eólica

3. Base de receptor lateral

4. Conductor de bajada

5. Receptor de punta

6. Cilindro de receptor

7. Tapón de receptor

8. Aislamiento de base de receptor lateral

9. Perno de montaje

10. Superficie de contacto

11. Collar de receptor

12. Protección de superficie de álabe

13. Sellador

14. Tapa roscada

15. Aislador de perno

16. Base de receptor de punta

17. Junta de caucho

18. Agujero roscado

19. Casquillo conductor

20. Barra roscada

21. Tuerca

22. Abertura en el receptor de punta

23. Cuña aislante

24. Aislamiento de base de receptor de punta

Claims (19)

REIVINDICACIONES

1. Un conjunto de receptor (1; 5) para un sistema de protección contra rayos sobre un álabe de turbina eólica (2), el conjunto de receptor en la forma de un receptor lateral (1) comprende uno o más portadores de corriente eléctricamente conductores (6; 19) en la forma de un cilindro de receptor que está dispuesto para transportar corrientes de rayo desde una superficie del álabe de turbina eólica hacia una parte interna del sistema de protección contra rayos dispuesta dentro del álabe de turbina eólica y uno o más pernos de montaje (9),

en el que cada uno de los portadores de corriente es una parte metálica dispuesta y dimensionada para rodear al menos una parte de un perno de montaje, al menos una parte de una superficie externa en un extremo de cada portador de corriente está dispuesta para ser una superficie de contacto (10) para el contacto mecánico y eléctrico con un base de receptor (3; 16) cuando el conjunto de receptor está montado dentro de un álabe de turbina eólica, en el que un aislador de perno (15) está dispuesto alrededor de la cabeza del perno de montaje (9) para garantizar el aislamiento eléctrico entre el perno de montaje (9) y el cilindro de receptor (6) de manera que la corriente de rayo se ve forzada a atravesar la superficie de contacto (10) en vez de las roscas del perno de montaje (9) en su recorrido desde el receptor lateral (1) a la base de receptor lateral (3),

de tal manera que, en el caso de un impacto de rayo sobre el conjunto de receptor, la mayor parte de la corriente de rayo atraviesa el uno o más portadores de corriente en lugar de el uno o más pernos de montaje en su camino a través del conjunto de receptor.

2. El conjunto de receptor de acuerdo con la reivindicación 1, en la forma de un receptor lateral (1) que comprende un portador de corriente en la forma de un cilindro de receptor tubular (6) con un extremo parcialmente cerrado penetrado por un agujero centrado, al menos una parte de la superficie externa, cuyo extremo parcialmente cerrado está dispuesto para ser una superficie de contacto (10) para el contacto mecánico y eléctrico con una base de receptor lateral (3) cuando el receptor lateral está montado dentro de un álabe de turbina eólica, y el diámetro de este agujero centrado es ligeramente mayor que el diámetro de la parte roscada de un perno de montaje (9),

en el que el diámetro interno del cilindro de receptor es mayor que el diámetro de la cabeza del perno de montaje y la longitud interna del cilindro de receptor es mayor que la altura de la cabeza del perno, de manera que el perno de montaje puede disponerse con su cabeza oculta dentro del cilindro de receptor y su parte roscada que sobresale a través del agujero centrado en el extremo parcialmente cerrado del mismo, y

en el que un tapón de receptor (7) está dimensionado para encajar en el extremo del cilindro de receptor opuesto al extremo parcialmente cerrado para cubrir la cabeza del perno de montaje oculta en este.

3. El conjunto de receptor de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el tapón de receptor se compone de una pasta termorresistente, tal como silicona.

4. El conjunto de receptor de acuerdo con la reivindicación 3, en el que una tapa roscada (14), hecha, por ejemplo, de polietileno de alta densidad (HDPE), está dispuesta dentro de la hendidura del perno de montaje.

5. El conjunto de receptor de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el tapón de receptor está hecho de un material sólido, tal como un metal, un material plástico, caucho o fibra de vidrio.

6. El conjunto de receptor según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que el aislador de perno (15) está hecho, por ejemplo, de caucho, polímeros o compuestos aislantes (fibra de vidrio o baquelita), para aislar eléctricamente el perno de montaje del cilindro de receptor.

7. El conjunto de receptor según cualquiera de las reivindicaciones 2-6, en el que la superficie rodeada del cilindro de receptor es ligeramente cónica y en el que el receptor lateral comprende además una junta de caucho (17) que rodea el cilindro de receptor y que tiene una superficie interna ligeramente cónica dispuesta para alojar y encajar en el cilindro de receptor, cuando el cilindro de receptor se presiona hacia la junta de caucho durante el montaje del receptor lateral en un álabe de turbina eólica.

8. El conjunto de receptor según cualquiera de las reivindicaciones 2-7, en el que el cilindro de receptor se compone al menos parcialmente de cobre o de aleación de cobre.

9. El conjunto de receptor según cualquiera de las reivindicaciones 2-8, en el que el cilindro de receptor se compone al menos parcialmente de aluminio.

10. El conjunto de receptor según cualquiera de las reivindicaciones 2-9, en el que el cilindro de receptor en su extremo opuesto al extremo parcialmente cerrado está cubierto con una capa protectora de un material resistente a la temperatura, tal como carburo de tungsteno.

11. El conjunto de receptor según cualquiera de las reivindicaciones 2-10, en el que el cilindro de receptor se compone al menos parcialmente de carburo de tungsteno.

12. El conjunto de receptor de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende un receptor de punta (5) y uno o más portadores de corriente en la forma de casquillos conductores (19) (preferentemente tubulares), el diámetro interno de estos casquillos es mayor que el diámetro de pernos o barras roscadas (20) que se extienden a través de los casquillos para montar el receptor de punta en un base de receptor de punta (16),

de manera que, cuando el receptor de punta está montado dentro de un álabe de turbina eólica, el receptor de punta está en contacto mecánico y eléctrico con un extremo de los casquillos conductores y la base de receptor de punta está en contacto mecánico y eléctrico con el otro extremo de los casquillos conductores.

13. El conjunto de receptor de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el receptor de punta comprende, en una superficie dirigida hacia la base de receptor de punta cuando el receptor de punta está montado dentro de un álabe de turbina eólica, agujeros para alojar barras roscadas y, en una o varias otras superficies, una o más aberturas (22) a través de las cuales pueden montarse tuercas (21) y apretarse alrededor de los extremos de las barras roscadas dentro del receptor de punta.

14. El conjunto de receptor de acuerdo con la reivindicación 13, que comprende además tapones de receptor dimensionados para encajarse en las aberturas (22) para cubrir las tuercas ocultas en estas.

15. El conjunto de receptor de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el tapón de receptor se compone de una pasta termorresistente, tal como silicona.

16. El conjunto de receptor de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el tapón de receptor está hecho de un material sólido, tal como un metal, un material plástico, caucho o fibra de vidrio.

17. El conjunto de receptor según cualquiera de las reivindicaciones 12-16, en el que los casquillos se componen al menos parcialmente de aluminio.

18. Un sistema de protección contra rayos para un álabe de turbina eólica (2) que comprende uno o más conjuntos de receptor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

19. Una turbina eólica que comprende un sistema de protección contra rayos de acuerdo con la reivindicación 18.