JP6770668B2 - 避雷防護システム用レセプタ - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態では、たとえば高密度ポリエチレン(HDPA)製のねじ込みキャップが装着ボルトのスロット内に配置される。
この場合、固体プラグは、サイドレセプタを交換し、装着ボルトへのアクセスが必要となるときには穿孔させることができる。
このようなボルト絶縁体を使用することで、雷電流は絶対に装着ボルトを通過しない。
本発明の一実施形態では、レセプタシリンダの湾曲面はわずかに円錐状であり、サイドレセプタはゴムガスケットをさらに備え、該ゴムガスケットはレセプタシリンダを包囲し、風力タービンブレードへのサイドレセプタの搭載中、レセプタシリンダがゴムガスケットに押し込められるとき、レセプタシリンダを収容して嵌合させるように構成されるわずかに円錐状の内面を有する。
本発明の一実施形態では、レセプタシリンダの外縁が部分閉鎖端で傾斜しているため、接触面の少なくとも一部が傾く。
少なくとも部分的に傾斜した接触面の使用は、機械的接触の向上を確保し、雷電流がサイドレセプタからサイドレセプタベースへ通過する接触面を増加させる。59度という角度は、標準的なドリルの端部の形状に相当する。
レセプタラフは、サイドレセプタと風力タービンブレードの周面との密な接続を確保するのを助け、雷の衝撃による弧状の根元の腐食に備えて材料を追加する。
本発明の一実施形態では、レセプタシリンダは少なくとも部分的に鋼から成る。
鋼の使用は超高機械的強度を確保し、比較的低コストで腐食関連問題のリスクを軽減する。
アルミニウムを使用することで、比較的低コストで機械処理が容易になる。
本発明の一実施形態では、レセプタシリンダは少なくとも部分的に炭化タングステンから成る。
本発明の一実施形態では、レセプタシリンダの壁厚は2mm〜10mm、好ましくは4mm〜8mmである。
本発明の一実施形態では、レセプタシリンダの長は15mm〜150mm、好ましくは20mm〜50mmである。
本発明の一実施形態では、レセプタプラグはシリコーンなどの耐熱ペーストから成る。
本発明の一実施形態では、装着ボルトまたはねじ込みロッドのねじ径は6mm〜15mm、好ましくは8mm〜12mmである。
本発明の一実施形態では、ブッシングは少なくとも部分的に鋼から成る。
本発明の一実施形態では、ブッシングが少なくとも部分的にアルミニウムから成る。
本発明の一実施形態では、ブッシングが少なくとも部分的に炭化タングステンから成る。
本発明の一実施形態では、ブッシングの長が15mm〜150mm、好ましくは20mm〜50mmである。
本発明の一実施形態では、ブッシングの総断面積が40cm2超、好ましくは70cm2超である。
本発明の一側面によると、本発明は、上述した避雷防護システムを備える風力タービンに関する。
2:風力タービンブレード
3:サイドレセプタベース
4:避雷導線
5:先端レセプタ
6:レセプタシリンダ
7:レセプタプラグ
8:サイドレセプタベースの絶縁体
9:装着ボルト
10:接触面
11:レセプタラフ
12:ブレード表面保護材
13:封止材
14:ねじ込みキャップ
15:ボルト絶縁体
16:先端レセプタベース
17:ゴムガスケット
18:ねじ穴
19:導電性ブッシング
20:ねじ込みロッド
21:ナット
22:先端レセプタの開口
23:絶縁シム
24:先端レセプタベースの絶縁体
Claims (38)
- 風力タービンブレード(2)用の避雷防護システムのレセプタアセンブリ(1;5)であって、風力タービンブレードの表面から風力タービンブレード内に配置された避雷防護システムの内部に雷電流を運ぶように構成されている1または複数の導電性電流担体(6;19)と1または複数の装着ボルト(9)および/またはねじ込みロッド(20)とを備え、
前記電流担体がそれぞれ、装着ボルトまたはねじ込みロッドの少なくとも一部を包囲するような構成と寸法を有する金属部であり、
前記装着ボルトまたはねじ込みロッドの外面の少なくとも一部が各電流担体の一端で、前記レセプタアセンブリが風力タービンブレード内に搭載されるときにレセプタベース(3;16)との機械的および電気的接続のための接触面(10)となるように構成されるため、
前記レセプタアセンブリが雷の衝撃を受ける際、雷電流の大半が前記レセプタアセンブリを通る経路上、前記1または複数の装着ボルトおよび/またはねじ込みロッドではなく前記1または複数の電流担体を通過する、レセプタアセンブリ。 - 管状レセプタシリンダ(6)の形状の電流担体を備えるサイドレセプタ(1)の形状をとる請求項1に記載のレセプタアセンブリであって、前記レセプタシリンダの一方の部分閉鎖端に中央穴が貫通し、部分閉鎖端の外面の少なくとも一部が、前記サイドレセプタが風力タービンブレード内に搭載されるときにサイドレセプタベース(3)との機械的および電気的接続のための接触面(10)となるように構成され、中央穴の径が装着ボルト(9)の前記ねじ部の径よりもわずかに大きく、
前記レセプタシリンダの内径が前記装着ボルトのヘッドの径よりも大きく、前記レセプタシリンダの内長が前記ボルトのヘッドの高さよりも大きいため、前記装着ボルトはヘッドを前記レセプタシリンダ内に隠し、ねじ部を前記部分閉鎖端の中央穴から突出させるように構成することができ、
レセプタプラグ(7)が前記レセプタシリンダの部分閉鎖端の反対の端部に嵌合して、中に隠れた前記装着ボルトのヘッドを覆うような寸法に設定される、請求項1に記載のレセプタアセンブリ。 - 前記レセプタプラグが耐熱ペーストから成る、請求項2に記載のレセプタアセンブリ。
- 高密度ポリエチレン(HDPE)製のねじ込みキャップ(14)が、前記装着ボルトのスロット内に配置される、請求項3に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記レセプタプラグが金属、プラスチック材料、ゴム、またはグラスファイバの固体材料製である、請求項2に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記装着ボルトのヘッドと前記レセプタシリンダの前記部分閉鎖端の内面との間に配置される、グラスファイバ強化ポリマー(GFRP)製の電気絶縁シム(23)をさらに備える、請求項2〜5のいずれか1項に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記装着ボルトのヘッドの周囲に、前記装着ボルトを前記レセプタシリンダから電気的に絶縁するために、ゴム、ポリマー、または絶縁複合物製のボルト絶縁体(15)をさらに備える、請求項2〜6のいずれか1項に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記ボルト絶縁体が前記レセプタプラグ内に物理的に一体化される、請求項7に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記レセプタシリンダの湾曲面がわずかに円錐状であり、前記サイドレセプタがゴムガスケット(17)をさらに備え、前記ゴムガスケットが前記レセプタシリンダを包囲し、風力タービンブレードへの前記サイドレセプタの搭載中、前記レセプタシリンダが前記ゴムガスケットに押し込められるとき、前記レセプタシリンダを収容して嵌合させるように構成されるわずかに円錐状の内面を有する、請求項2〜8のいずれか1項に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記装着ボルトのねじ径が8mm〜15mmである、請求項2〜9のいずれか1項に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記レセプタシリンダの外縁が前記部分閉鎖端で傾斜しているため、前記接触面の少なくとも一部が傾く、請求項2〜10のいずれか1項に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記接触面の傾斜部と前記レセプタシリンダの長軸との間の角度が30度〜70度である、請求項11に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記部分閉鎖端の反対の端部に、前記レセプタシリンダの長軸と略垂直に外方に突出するレセプタラフ(11)をさらに備える、請求項2〜12のいずれか1項に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記レセプタシリンダが少なくとも部分的に銅または銅合金から成る、請求項2〜13のいずれか1項に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記レセプタシリンダが少なくとも部分的に鋼から成る、請求項2〜14のいずれか1項に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記レセプタシリンダが少なくとも部分的にアルミニウムから成る、請求項2〜15のいずれか1項に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記レセプタシリンダが前記部分閉鎖端と反対の端部で、炭化タングステンの耐熱材料製の防護層で被覆される、請求項2〜16のいずれか1項に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記レセプタシリンダが少なくとも部分的に炭化タングステンから成る、請求項2〜17のいずれか1項に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記レセプタシリンダの内径が10mm〜40mmである、請求項2〜18のいずれか1項に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記レセプタシリンダの壁厚が2mm〜10mmである、請求項2〜19のいずれか1項に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記レセプタシリンダの長が15mm〜150mmである、請求項2〜20のいずれか1項に記載のレセプタアセンブリ。
- ブレード表面保護材(12)をさらに備え、前記保護材が前記レセプタシリンダを包囲し、前記風力タービンブレードの外殻と平行な面で外方に延在し、前記風力タービンブレードの外殻に貼付され、前記レセプタシリンダの部分閉鎖端の反対の端部、および、もしあれば前記レセプタラフと略位置合わせされる、請求項2〜21のいずれか1項に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記ブレード表面保護材が、ポリエステルまたはポリアミド膜からなる耐熱プラスチック材料、グラスファイバ複合材料、または高温セラミック化合物の円形シートから作製され、接着剤によって前記風力タービンブレードの表面に固定される、請求項22に記載のレセプタアセンブリ。
- 先端レセプタ(5)と導電性ブッシング(19)の形状の1または複数の電流担体とを備え、ブッシングの内径が、前記先端レセプタを先端レセプタベース(16)に装着するために前記ブッシングを通って延在するボルトまたはねじ込みロッド(20)の径よりも大きいため、
前記先端レセプタが風力タービンブレード内に搭載されるとき、前記先端レセプタが前記導電性ブッシングの一端と機械的および電気的に接続し、前記先端レセプタベースが前記導電性ブッシングの他端と機械的および電気的に接続する、請求項1に記載のレセプタアセンブリ。 - 前記先端レセプタが、前記先端レセプタベースに対向する面に、前記先端レセプタが風力タービンブレード内に搭載されるときにねじ込みロッドを収容する穴を備え、1または複数の他の面に、ナット(21)を通し、前記先端レセプタ内で前記ねじ込みロッドの端部の周囲で装着し、締め付けることのできる1または複数の開口(22)を備える、請求項24に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記開口(22)に嵌合し、開口内に隠れた前記ナットを覆うような寸法に設定されたレセプタプラグをさらに備える、請求項25に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記レセプタプラグが耐熱ペーストから成る、請求項26に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記レセプタプラグが金属、プラスチック材料、ゴム、またはグラスファイバから成る固体材料から成る、請求項26に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記装着ボルトまたはねじ込みロッドのねじ径が6mm〜15mmである、請求項24〜28のいずれか1項に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記ブッシングが少なくとも部分的に銅または銅合金から成る、請求項24〜29のいずれか1項に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記ブッシングが少なくとも部分的に鋼から成る、請求項24〜30のいずれか1項に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記ブッシングが少なくとも部分的にアルミニウムから成る、請求項24〜31のいずれか1項に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記ブッシングが少なくとも部分的に炭化タングステンから成る、請求項24〜32のいずれか1項に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記ブッシングの壁厚が2mm〜10mmである、請求項24〜33のいずれか1項に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記ブッシングの長が15mm〜150mmである、請求項24〜34のいずれか1項に記載のレセプタアセンブリ。
- 前記ブッシングの総断面積が40cm2 超である、請求項24〜35のいずれか1項に記載のレセプタアセンブリ。
- 請求項1〜36のいずれか1項に記載の1または複数のレセプタアセンブリ(1)を備える風力タービンブレード(2)用避雷防護システム。
- 請求項37に記載の避雷防護システムを備える風力タービン。
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