KR20130093529A - 풍력 터빈용 풍력 터빈 블레이드 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선단부 영역, 선단부 및 근단부 영역 및 피뢰 시스템을 갖는 풍력 터빈용 풍력 터빈 블레이드에 관한 것이다. 이 피뢰 시스템은 적어도 하나의 금속 박을 포함하고, 상기 금속 박은 상기 선단부 영역 내의 제 1 단부로부터 상기 블레이드의 근단부 영역을 향해 연속적으로 연장하고, 상기 금속 박은 상기 블레이드의 외면에 근접하여 배열되고, 그 결과 상기 금속 박은 낙뢰의 리셉터로서 그리고 하방 전도체로서 기능하도록 되어 있다. 이 피뢰 시스템은 금속 박과 직접적인 전기 접촉 상태에 있는 제 1 금속 낙뢰 리셉터를 더 포함하고, 상기 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 상기 블레이드의 외면에 근접하여 그리고 상기 금속 박의 제 1 단부와 블레이드 선단부 사이에 배치된다.
Description
본 발명은 풍력 터빈용 풍력 터빈 블레이드에 관한 것으로서, 이 풍력 터빈 블레이드는 피뢰 시스템을 포함한다.
풍력 터빈은 그 구성, 높이 및 위치로 인해 낙뢰에 많이 노출된다. 특히, 약한 전도성 재료를 포함하고 또 지면으로부터 가장 먼 지점을 대표하는 풍력 터빈의 구성요소로서의 풍력 터빈 블레이드는 낙뢰에 맞을 위험성이 가장 높다. 풍력 터빈 블레이드에 대한 낙뢰의 경우, 극히 높은 전류가 풍력 터빈을 통해 전파하여 특히 풍력 터빈 블레이드에 대해 심각한 고비용의 손상을 유발한다.
전술한 이유로, 신뢰할 수 있고 고성능의 피뢰 시스템 형태의 보호 조치가 풍력 터빈을 위해 요구된다. 일반적으로, 종래의 시스템에서 피뢰 시스템은 블레이드의 표면에 위치되는 수 개의 점상의 낙뢰 리셉터들 (receptors) 및 통상 하방 전도 케이블 형태로 블레이드의 근 (root) 으로의 하방 전도 시스템을 포함한다.
EP 2 122 162 A2는 금속 망 형태의 하방 전도 시스템, 극소형 리셉터 및 블레이드의 내부에서 연장하는 전도체를 포함하는 풍력 터빈 블레이드용 피뢰 시스템을 개시한다. 전도체의 목적은 리셉터가 전기적으로 절연되도록 금속 망과 리셉터를 분리하기 위한 것이다.
전술한 종래 기술에서 비교적 소형의 리셉터들을 구비하는 풍력 터빈을 제공하는 것과 금속 망 형태의 수 개의 하방 전도체에 전류를 발산하는 것이 공지되어 있음에도 불구하고, 전술한 피뢰 시스템은 낙뢰에 대한 충분한 안전과 신뢰할 수 있는 보호를 보장하지 않는데, 이것은 낙뢰가 낙뢰를 위한 비교적 작은 착뢰 면적 (receptive area) 에 착뢰하지 않고, 또 피뢰 시스템의 구성요소들이 광범위하고 높은 전도성의 전도 횡단면을 제공하지 않기 때문이다.
본 발명의 목적은 피뢰 시스템을 구비하는 개선된 풍력 터빈 블레이드를 제공하는 것이다. 본 발명의 추가의 목적은 개선된 보호 및 향상된 전도를 제공하는 피뢰 시스템을 구비하는 풍력 터빈 블레이드를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 피뢰 시스템의 리셉터들 내에 착뢰하지 않는 낙뢰의 발생을 감소시키는 것이다.
본 발명에 따르면, 풍력 터빈 블레이드는 선단부, 선단부 영역 및 근단부 영역을 갖는다. 이 선단부는 블레이드가 전형적으로 장착되는 나셀 (nacelle) 의 허브로부터 블레이드의 가장 먼 지점이다. 따라서, 선단부 영역은 치수가 블레이드의 전체 길이에 비해 작은 블레이드의 선단부의 영역이고, 반면에 근단부 영역은 블레이드의 대향측의 영역이다.
블레이드가 낙뢰에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해, 풍력 터빈 블레이드는 적어도 하나의 금속 박을 포함하는 피뢰 시스템을 갖고, 금속 박의 제 1 단부는 블레이드의 선단부 영역에 배치되고, 금속 박은 상기 제 1 단부로부터 블레이드의 근단부 영역을 향해 연장한다.
"금속 박 (metal foil)" 이라는 용어는 두께가 종방향 및 횡방향 치수에 비해 상당히 작은 금속편을 말한다. 본 발명에 따른 금속 박은 하나의 일체형 금속편으로 이루어진다.
본 발명에 따르면, 금속 박은 블레이드의 선단부 영역 내에 배치되는 제 1 단부를 갖는다. 금속 박은 제 1 단부로부터 블레이드의 근단부 영역을 향해 연장한다. 금속 박은 제 1 단부로부터 블레이드의 근단부로 계속 연장하거나 또는 블레이드 길이의 일부에 대해서만 연장할 수 있다. 바람직하게, 금속 박은 근단부 영역에서 피뢰 시스템의 추가의 하방 전도 시스템에 연결된다. 금속 박의 이 배열로 인해, 금속 박은 하방 전도체로서 기능할 수 있다.
더욱이, 금속 박이 낙뢰 리셉터로서 직접 기능할 수 있도록, 금속 박은 블레이드의 외면에 근접하여, 바람직하게는 극히 근접하여 위치된다. 특히, 금속 박은 블레이드의 벽 두께에 관하여 블레이드의 벽의 반경방향 외측의 10 % 내에 위치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 피뢰 시스템은 금속 박의 제 1 단부와 블레이드의 선단부 사이에 배치되는 제 1 금속 낙뢰 리셉터를 더 포함한다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 금속 박의 제 1 단부와 블레이드의 선단부 사이의 임의의 위치에 배열될 수 있다. 이것은 또한 제 1 금속 낙뢰 리셉터가 특정된 거리의 일단부 (예를 들면, 블레이드의 선단부) 에만 배열되는 경우를 포함한다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터가 금속 박의 제 1 단부와 블레이드의 선단부 사이에 부분적으로만 배열되고 제 1 금속 낙뢰 리셉터의 다른 부분은 특정된 거리의 외측에 배열되는 경우, 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 또한 금속 박의 제 1 단부와 블레이드의 선단부 사이에 배열되는 것이 고려된다.
더욱이, 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 금속 박과 직접적인 전기 접촉 상태에 있다. 이 직접적인 전기 접촉은 단지 금속 박의 제 1 단부와 제 1 금속 낙뢰 리셉터의 단부의 인접하는 배열에 의해 달성될 수 있다. 더 큰 접촉 면적을 제공하기 위해, 제 1 금속 낙뢰 리셉터와 금속 박은 중첩되는 것이 바람직하다. 바람직하게, 블레이드는 다수의 금속 박을 포함한다. 이 경우, 심지어 다른 금속 박이 제 1 금속 낙뢰 리셉터와 금속 박 사이에 배치되는 경우에도, 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 금속 박과 직접적인 전기 접촉 상태가 되는 것이 고려된다.
제 1 금속 낙뢰 리셉터가 낙뢰 리셉터로서 직접 기능할 수 있도록, 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 블레이드의 외면에 근접하여, 바람직하게는 매우 근접하여 배열된다. 특히, 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 블레이드의 벽 두께에 관하여 블레이드의 반경방향 외측의 10 % 내에 위치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 피뢰 시스템을 제공함으로써, 더 넓은 리셉터 영역을 제공하는 것에 의해 풍력 터빈 블레이드에 중대한 손상 없이 낙뢰의 더 높은 착뢰율 (acquisition rate) 이 달성될 수 있다. 본 발명은 이 피뢰 시스템의 향상된 리셉터 기능과 별도로 더 우수한 하방 전도 특성을 발휘한다.
바람직한 실시형태에서, 금속 박은 다수의 개구들을 포함하고, 특히 이 개구들은 모두 동일한 개구 치수를 갖는다. 금속 박에 착뢰하는 대신 개구를 통해 블레이드에 낙뢰할 가능성이 배제될 수 있도록 개구들의 치수는 충분히 작은 것이 바람직하다. 바람직한 개구들의 치수는 0.5 mm ~ 3 mm 의 범위, 특히 바람직하게는 1 mm ~ 2 mm 이고, 그 결과 미세한 망상 구조를 구비하는 금속 박이 사용될 수 있다. 개구의 치수는 2 개의 대향하는 개구 측면 사이의 가능한 최대 거리로서 정의된다. 특히 바람직한 실시형태에서, 개구들의 치수는 10 mm 미만, 바람직하게는 5 mm 미만, 특히 바람직하게는 2 mm 미만이다.
더 바람직하게, 개구들은 금속 박의 망상 구조가 한정해지도록 금속 박 내에 배열된다. 그러므로, 금속 박은 2 개의 우선 방향으로 연장하는 연속적인 금속 박의 웨브를 포함한다. 종래 기술에서 공지된 것과 같은 피뢰 메시 (mesh) 와 대조적으로, 이 금속 박은 세망을 형성하도록 직조되는 별도의 전도체로 이루어지지 않는다. 바람직하게, 개구들은 금속 박의 규칙적인 망상 구조가 형성되도록 배열된다.
추가의 실시형태에서, 금속 박의 망상 구조는 블레이드의 종방향에 대해 대각선 방향으로 지향된다. 대각선이라는 용어는 망상 구조의 양 우선 방향들이 블레이드의 종방향에 대해 0° ~ 90° 의 범위, 바람직하게는 20° ~ 80° 의 범위, 특히 바람직하게는 50° ~ 70° 의 범위의 각도를 이루는 것으로 이해되어야 한다. 이 방식으로, 금속 박은 종방향을 따라 최대의 응력을 받는 블레이드의 완전 변형 (full strain) 을 경험하지 않는다. 그러므로, 금속 박의 망상 구조 상에 작용하는 응력 및 관련된 피로 하중은 전술한 대각선 배향을 사용하여 상당히 저하될 것이다.
예를 들면, 금속 박은 1 개의 금속 편의 딥 드로잉 또는 압연에 의해 제작될 수 있다. 바람직하게 금속 박은 금속 박의 슬로팅 (slotting), 인발, 압연의 단계에 의해 제작된다. 대안으로서, 이미 압연된 금속 박에 다수의 홀을 펀칭할 수도 있다. 양 방법에서, 금속 박은 1 개의 연속하는 금속편으로 구성된다. 특히, 금속 박은 부직물이고, 단일 섬유 와이어의 직조 메시가 아니다. 부직 금속 박을 사용하는 이점은 직조 금속 메시에 비해 전도성이 개선되고, 제직 공정이 불필요하기 때문에 저비용이라는 것이다.
바람직하게, 금속 박은 블레이드의 종방향에 대해 실질적으로 평행하게 배열되는 스트립으로서 형성된다. 더욱 바람직한 본 발명의 실시형태에서, 금속 박은 일정한 폭을 갖는다.
바람직하게, 이 풍력 터빈 블레이드의 피뢰 시스템은 다수의 금속 박을 포함한다. 바람직하게, 이 피뢰 시스템은 블레이드의 흡인측을 따라 위치되는 하나의 금속 박과 블레이드의 가압측을 따라 위치되는 하나의 금속 박으로 이루어진다. 특히 바람직한 실시형태에서, 이 피뢰 시스템은 블레이드의 흡인측과 가압측 상의 각각 2 매의 금속 박을 포함한다.
금속 박의 총 면적에 대비되는 개구들의 면적의 백분율은 하방 전도가 전도성 재료의 최소 횡단면을 요구하는 정도를 초과하면 안 된다.
바람직하게, 풍력 터빈 블레이드는 블레이드의 선단부 영역으로부터 블레이드의 근단부 영역으로 연장하는 적어도 하나의 스파 캡 (spar cap) 을 포함하고, 상기 적어도 하나의 스파 캡은 블레이드의 종방향에 대해 실질적으로 평행하게 연장하는 것이 바람직하다. 바람직하게, 이 스파 캡은 전도성 재료로서 낙뢰의 경향이 있는 탄소 섬유를 포함한다. 스파 캡을 직접적인 낙뢰로부터 보호하기 위해, 금속 박은 스파 캡으로부터 외측에 그리고 스파 캡의 후방에서 반경 방향으로 배치된다. 바람직하게, 스파 캡에 대한 낙뢰가 성공적으로 방지될 수 있도록, 금속 박은 스파 캡의 외측에 그리고 스파 캡의 전체 길이를 따라 스파 캡의 후방에서 반경 방향으로 배치된다. 반경 방향 "두께 방향"이라 함은 블레이드의 벽의 단면의 횡단 방향 또는 횡방향에 대응하는 것이고, 여기서 대향하는 블레이드의 벽의 단면은 포함되지 않는다. 특히, 두께 방향은 블레이드의 벽의 단면의 중심선에 대해 실질적으로 수직이다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 풍력 터빈 블레이드는 금속 박들 사이의 전위차, 따라서 호락 (arc-over) 을 회피하기 위해, 바람직하게는 다수의 금속 박을 상호 연결하는 금속 박 부분들에 의해 상호 간에 전기적으로 연결되는 다수의 금속 박을 포함한다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시형태에서, 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 평판 형상 또는 바 형상이다. "평판 형상 (flat-shaped)" 이라는 용어는 제 1 금속 낙뢰 리셉터의 두께가 그 종방향 및 횡단 방향의 치수에 비해 상당히 작은 특성을 말한다. "바 형상 (bar-shaped)" 의 경우, 제 1 금속 낙뢰 리셉터의 횡단 방향 치수 뿐만 아니라 두께 치수가 제 1 금속 낙뢰 리셉터의 종방향 치수보다 상당히 작고, 그리고 바람직하게는 동일한 크기를 가지는 것이다.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태에서, 블레이드는 블레이드의 최외층을 나타내는 블레이드 외층을 포함한다. 바람직하게, 이 블레이드 외층은 유리 적층체 층 또는 얇은 유리 플리스 (fleece) 층과 같은 단지 얇은 보호층일 수 있다. 바람직하게, 금속 박은 블레이드의 반경 방향 외측으로 블레이드 외층에 의해서만 피복된다. 더욱이, 바람직하게, 또한 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 블레이드의 반경방향 외측으로 블레이드 외층에 의해서만 피복된다. 이 배열에 의해, 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 낙뢰의 직접적인 리셉터로서 기능할 수 있다. 그러므로, 금속 박 및 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 부식, 가스와 같은 물리적 손상과 같은 환경의 영향으로부터 보호된다. 동시에, 이 보호층은 제 1 금속 낙뢰 리셉터와 금속 박이 여전히 직접적인 낙뢰 리셉터로서 기능할 수 있도록 충분히 얇다.
바람직하게, 제 1 금속 낙뢰 리셉터의 형상은 블레이드 외층의 형상에 적합되고, 특히 바람직하게, 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 블레이드 외층의 내측에 부착된다. 특히 바람직한 실시형태에서, 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 그 길이 및 폭의 실질적인 부분을 따라 블레이드 외층의 내측에 인접한다.
추가의 실시형태에서, 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 금속 플레이트를 포함한다. 금속 플레이트는 2 개의 대향측에 의해 실질적으로 한정되는 1 개의 재료에 의해 한정되고, 2 개의 대향측들은 상호에 대해 평행하게 연장하는 것이 바람직하고, 이 대향측들은 이 대향측들 사이의 거리에 비교하여 연장된다. 바람직하게, 이 금속 플레이트는 일정한 두께를 갖는다.
본 발명의 추가의 실시형태에서, 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 블레이드의 선단부를 향해 테이퍼를 이룬다. 다시 말하면, 금속 박의 제 1 단부에서의 금속 낙뢰 리셉터의 폭이 블레이드의 선단부를 향한 위치에서의 금속 낙뢰 리셉터의 폭에 비해 넓도록, 블레이드의 원주 방향으로 제 1 금속 낙뢰 리셉터의 폭은 블레이드의 선단부를 향하는 방향으로 감소된다. 바람직하게, 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 블레이드의 선단부를 향해 연속적으로, 특히 바람직하게는 일정한 비율로, 테이퍼를 이룬다.
본 발명의 추가의 실시형태에 따르면, 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 선단부 영역에서 블레이드 표면의 실질적으로 전체에 걸쳐 연장한다. 특히, 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 선단부 영역에서 블레이드 선단부 영역에서 전체 블레이드 표면에 걸쳐 연장한다. 바람직하게, 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 선단부 영역에서 전체 내부 블레이드 표면에 걸쳐 연장한다. 특히 바람직하게, 이 블레이드는 블레이드의 선단부 영역 내의 내부 측이 제 1 금속 낙뢰 리셉터에 의해 완전히 피복되는 블레이드 외층을 포함하고, 여기서 금속 낙뢰 리셉터는 블레이드의 외면의 내부 표면에 인접하여 배열된다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터의 이와 같은 배열에 기인하여, 넓은 전도 단면 뿐만 아니라 넓은 착뢰 면적이 형성된다.
추가의 바람직한 실시형태에서, 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 중실의 금속 부재를 포함한다. 바람직하게, 이 중실의 금속 부재는 블레이드의 선단부 영역 내에서 블레이드의 내측의 체적의 실질적인 부분, 바람직하게는 전체 체적을 점유한다. 이 내측 체적은 선단부 영역 내에서 블레이드 외면에 의해 한정된다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 금속 박의 제 1 단부로부터 블레이드의 선단까지 연속적으로 연장한다. 바람직하게, 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 제 1 단부를 갖고, 이 제 1 단부로부터 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 블레이드의 선단부를 향해 연장한다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터의 제 1 단부는 금속 박의 제 1 단부와 제 1 금속 낙뢰 리셉터의 제 1 단부가 금속 박의 제 1 단부에 직접 배치되는 경우를 포함하는 블레이드의 선단부 사이에 배치될 수 있다. 대안으로서, 이 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 블레이드의 근단부를 향하여 금속 박의 제 1 단부를 초과하여 배치될 수도 있다. 바람직하게, 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 그 제 1 단부로부터 블레이드 선단을 향하여 연속적으로, 특히 바람직하게는 블레이드까지 일정하게 연장한다. "연속적으로" 라고 함은 제 1 금속 낙뢰 리셉터의 제 1 단부로부터 그 대향 단부를 향하여 중단이 없는 것을 의미한다. 블레이드의 선단부로 일정하게 연속적으로 연장하는 제 1 금속 낙뢰 리셉터의 경우, 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 제 1 단부와 블레이드의 선단부 사이에서 전체 거리를 따라 배치된다.
본 발명의 추가의 실시형태에 따르면, 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 금속 박과 중첩하여 배열된다. 이 경우는 특히, 금속 박의 제 1 단부와 금속 낙뢰 리셉터의 제 1 단부 사이에서 중첩 부분이 한정되도록, 제 1 금속 낙뢰 리셉터의 제 1 단부가 금속 박의 제 1 단부를 너머서 배치되는 경우이다. 바람직하게, 제 1 금속 낙뢰 리셉터 및 금속 박은 직접적인 전기 접촉이 달성되도록 이 중첩 부분 내에 인접하여 배열된다.
본 발명의 대안적 실시형태에서, 제 1 금속 낙뢰 리셉터 및 금속 박은 중첩 상태로 배열되지 않는다. 이 경우, 제 1 금속 낙뢰 리셉터와 금속 박 사이의 직접적인 전기 접촉은 제 1 금속 낙뢰 리셉터의 제 1 단부와 금속 박의 제 1 단부의 맞닿음 배열에 의해서만 실현된다.
다른 바람직한 실시형태에 따르면, 제 1 금속 낙뢰 리셉터와 금속 박은 중첩 부분 내에서 2 매의 금속 플레이트들 사이에 클램핑된다. 다른 바람직한 실시형태에서, 이 피뢰 시스템은 적어도 하나의 디스크상 리셉터를 포함하고, 이 디스크상 리셉터는 금속 박의 제 1 단부에 근접하여 배치된다. 바람직하게, 상기 디스크상 리셉터는 제 1 금속 낙뢰 리셉터와 금속 박의 중첩 부분 내에 배치된다. 이 경우, 제 1 금속 낙뢰 리셉터와 금속 박을 사이에 클램핑하는 금속 플레이트들 중의 하나는 디스크상 리셉터의 베이스 플레이트일 수 있는 것이 바람직하다. 다른 금속 플레이트는 제 1 금속 낙뢰 리셉터와 금속 박 사이의 클램핑 연결을 달성하기 위한 카운터 금속 플레이트일 수 있다.
추가의 실시형태에서, 제 1 금속 낙뢰 리셉터와 금속 박은 클램핑, 코킹에 의해 또는 본딩제 (bonding agent) 에 의해 연결된다. "연결" 이라 함은 제 1 금속 낙뢰 리셉터와 금속 박이 클램핑, 코킹에 의해 또는 본딩제에 의해 상호 부착되는 것을 의미한다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 제 1 금속 낙뢰 리셉터, 바람직하게는 제 1 금속 낙뢰 리셉터의 재료는 구리를 포함한다. 바람직하게, 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 전체가 구리로 제작된다. 대안으로서, 높은 전도성을 갖는 다른 금속들도 사용될 수 있다.
추가의 바람직한 실시형태에서, 이 피뢰 시스템은 블레이드의 선단부에 배치되는 그리고 제 1 금속 낙뢰 리셉터와 직접적인 전기 접촉 상태에 있는 제 2 금속 낙뢰 리셉터를 포함한다. 선단부에 배치된다고 함은 낙뢰가 블레이드의 선단부 내에 착뢰될 수 있도록 제 2 금속 낙뢰 리셉터가 블레이드의 선단부에서 착뢰 면적을 제공함을 의미한다. 바람직하게, 제 2 금속 낙뢰 리셉터는 블레이드의 반경방향 외측에서, 특히 바람직하게는 단지 보호층인, 블레이드 외층에 의해서만 피복된다.
바람직하게, 제 1 금속 낙뢰 리셉터와 제 2 금속 낙뢰 리셉터 사이의 직접적인 전기 접촉은, 넓은 면적의 직접적인 전기 접촉을 제공하는, 바람직하게는 제 2 금속 낙뢰 리셉터와 제 1 금속 낙뢰 리셉터 사이의 중첩 부분 내에서, 인접하는 배열에 의해 달성된다. 대안으로서, 제 2 금속 낙뢰 리셉터와 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 각각의 단부들에서 맞닿음되어 좁은 직접적인 전기 접촉 면적을 달성할 수 있다.
다른 바람직한 실시형태에서, 제 2 금속 낙뢰 리셉터는 로드상 리셉터를 포함한다. 바람직하게, 블레이드 외층은 로드상 리셉터의 선단을 위한 개구를 제공하고, 이 개구를 통해 로드상 리셉터는 블레이드의 외측으로 연장한다. 따라서, 낙뢰는 블레이드 외층을 손상시키지 않고 로드상 리셉터의 선단 내에 직접 착뢰될 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 로드상 리셉터는 베이스 플레이트를 포함하고, 이 베이스 플레이트는 블레이드의 내측에 위치된다. 더욱이, 바람직하게 제 2 금속 낙뢰 리셉터는 적어도 하나의 디스크상 리셉터를 포함할 수 있고, 이 디스크상 리셉터는 로드상 리셉터와 동일한 베이스 플레이트 상에 장착되는 것이 바람직하다. 바람직하게, 베이스 플레이트는 금속 박의 제 1 단부와 블레이드의 선단부 사이에 배열된다. 베이스 플레이트 상에 장착되는 디스크상 리셉터는 블레이드의 외측으로 약간 돌출한다. 바람직하게, 2 개의 디스크상 리셉터는 로드상 리셉터의 베이스 플레이트 상에 장착되고, 이 디스크상 리셉터들은 연결 수단, 특히 금속 볼트에 의해 전기적 및 기계적으로 연결된다.
본 발명의 추가의 실시형태에 따르면, 제 2 금속 낙뢰 리셉터는 중실의 금속 블레이드 선단을 포함한다. 바람직하게, 중실의 금속 블레이드 선단은 제 1 금속 낙뢰 리셉터에 대한 연결을 위한 연결 수단을 포함한다. 바람직하게, 이 연결 수단은 연결 웨브들로서 구성되고, 이 연결 웨브들은 블레이드의 근단부를 향해 연장하는 금속 플레이트인 것이 바람직하다. 연결 수단을 제공함으로써, 제 1 금속 낙뢰 리셉터와 제 2 금속 낙뢰 리셉터 사이에 더 넓은 접촉 면적이 달성될 수 있다.
추가의 바람직한 실시형태에서, 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 클램핑, 코킹에 의해 또는 본딩제에 의해 제 2 금속 낙뢰 리셉터에 연결된다.
본 발명의 추가의 실시형태에서, 제 2 금속 낙뢰 리셉터 또는 금속 박은 구리를 포함한다. 바람직하게, 제 2 금속 낙뢰 리셉터 또는 금속 박은 전체가 구리로 제작된다. 구리를 사용하는 대신, 높은 전도성을 갖는 다른 금속들이 사용될 수도 있다.
이하에서 본 발명은 개략도로 도시된 첨부한 도면들을 참조하여 설명된다.
도 1 은 피뢰 시스템을 구비하는 풍력 터빈 블레이드의 부분의 평면도이고;
도 2 는 도 1 의 블레이드의 부분의 선단부 영역의 횡단면도이고;
도 3 은 도 1 의 블레이드의 부분의 선단부 영역의 종단면도이고;
도 4 는 도 1 의 블레이드의 부분의 절선 A-A 를 따르는 종단면도이고;
도 5 는 피뢰 시스템을 구비하는 풍력 터빈 블레이드의 부분의 평면도이고;
도 6 은 도 5 의 블레이드의 부분의 선단부 영역의 횡단면도이고;
도 7 은 도 5 의 블레이드의 부분의 선단부 영역의 종단면도이고;
도 8 은 도 5 의 블레이드의 부분의 절선 A-A 를 따르는 종단면도이고;
도 9 는 피뢰 시스템을 구비하는 풍력 터빈 블레이드의 부분의 평면도이고;
도 10 은 도 9 의 블레이드의 부분의 선단부 영역의 횡단면도이고;
도 11 은 도 9 의 블레이드의 부분의 선단부 영역의 종단면도이고;
도 12 는 도 9 의 블레이드의 부분의 절선 A-A 를 따르는 종단면도이고;
도 13 은 피뢰 시스템을 구비하는 풍력 터빈 블레이드의 부분의 평면도이고;
도 14 는 도 13 의 블레이드의 부분의 선단부 영역의 횡단면도이고;
도 15 는 도 13 의 블레이드의 부분의 선단부 영역의 종단면도이고;
도 16 은 도 13 의 블레이드의 부분의 절선 A-A 를 따르는 종단면도이고;
도 17 은 피뢰 시스템을 구비하는 풍력 터빈 블레이드의 부분의 평면도이고;
도 18 은 도 17 의 블레이드의 부분의 선단부 영역의 횡단면도이고;
도 19 는 도 17 의 블레이드의 부분의 선단부 영역의 종단면도이고;
도 20 은 도 17 의 블레이드의 부분의 절선 A-A 를 따르는 종단면도이다.
도 2 는 도 1 의 블레이드의 부분의 선단부 영역의 횡단면도이고;
도 3 은 도 1 의 블레이드의 부분의 선단부 영역의 종단면도이고;
도 4 는 도 1 의 블레이드의 부분의 절선 A-A 를 따르는 종단면도이고;
도 5 는 피뢰 시스템을 구비하는 풍력 터빈 블레이드의 부분의 평면도이고;
도 6 은 도 5 의 블레이드의 부분의 선단부 영역의 횡단면도이고;
도 7 은 도 5 의 블레이드의 부분의 선단부 영역의 종단면도이고;
도 8 은 도 5 의 블레이드의 부분의 절선 A-A 를 따르는 종단면도이고;
도 9 는 피뢰 시스템을 구비하는 풍력 터빈 블레이드의 부분의 평면도이고;
도 10 은 도 9 의 블레이드의 부분의 선단부 영역의 횡단면도이고;
도 11 은 도 9 의 블레이드의 부분의 선단부 영역의 종단면도이고;
도 12 는 도 9 의 블레이드의 부분의 절선 A-A 를 따르는 종단면도이고;
도 13 은 피뢰 시스템을 구비하는 풍력 터빈 블레이드의 부분의 평면도이고;
도 14 는 도 13 의 블레이드의 부분의 선단부 영역의 횡단면도이고;
도 15 는 도 13 의 블레이드의 부분의 선단부 영역의 종단면도이고;
도 16 은 도 13 의 블레이드의 부분의 절선 A-A 를 따르는 종단면도이고;
도 17 은 피뢰 시스템을 구비하는 풍력 터빈 블레이드의 부분의 평면도이고;
도 18 은 도 17 의 블레이드의 부분의 선단부 영역의 횡단면도이고;
도 19 는 도 17 의 블레이드의 부분의 선단부 영역의 종단면도이고;
도 20 은 도 17 의 블레이드의 부분의 절선 A-A 를 따르는 종단면도이다.
도 1 은 선단부 영역 (11) 및 선단부 (12) 를 포함하는 풍력 터빈 블레이드 (10) 의 부분의 평면도를 도시하고, 여기서 선단부 (12) 는 선단부 영역 (11) 내에 배치된다. 이 풍력 터빈 블레이드 (10) 는 양자가 블레이드 (10) 의 선단부 영역 (11) 내에 배치되는 제 1 단부 (13a, 14a) 를 갖는 구리로 제작된 스트립으로서 형성된 2 매의 금속 박 (13, 14) 을 포함하는 피뢰 시스템을 더 갖는다. 이 금속 박 (13, 14) 은 그 제 1 단부 (13a, 14a) 로부터 블레이드 (10) 의 종방향을 따라 블레이드의 근단부 (root end) 를 향해 연장한다.
이 블레이드 (10) 는 블레이드 외층 (25)(도 2 및 도 3 참조) 을 더 포함하고, 도 1 에는 이 블레이드 외층의 윤곽선만이 도시되어 있다. 금속 박 (13, 14) 은 블레이드 외층 (25) 의 하부에 위치되는 스파 캡 (26a, 26b) 의 후방에서 반경방향으로 배열된다. 스파 캡 (26a, 26b) 은 블레이드 외층 및 금속 박 (13, 14) 의 하부에 배치되므로, 이 스파 캡 (26a, 26b) 은 파선으로 도시되어 있다. 스파 캡 (26a, 26b) 은 블레이드의 길이의 실질적인 부분을 따라 블레이드 (10) 의 근단부로부터 블레이드의 선단부 (12) 를 향해 연장한다. 그러나, 스파 캡 (26a, 26b) 은 블레이드 (10) 의 선단부 영역 (11) 에는 배치되지 않는다.
금속 박 (13, 14) 은 블레이드 (10) 의 종방향에 실질적으로 평행하게 배열된다. 도 1 에 도시된 블레이드 (10) 의 부분에 관하여, 금속 박 (13, 14) 은 상호 중첩된다. 금속 박이 블레이드 (10) 의 근단부를 향해 연장함에 따라 상호로부터 점차적으로 분기함으로써 블레이드 (10) 의 길이의 실질적인 부분에 대해서 더 이상 중첩되지 않는 상태로 배열된다.
이 피뢰 시스템은 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 를 더 포함한다. 구리로 제작된 금속 플레이트인 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 금속 박 (13, 14) 의 제 1 단부 (13a, 14a) 와 블레이드 (10) 의 선단부 (12) 사이에 배치된다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 제 1 단부 (17a) 로부터 블레이드 (10) 의 선단부 (12) 까지 연속적으로 연장한다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 의 제 1 단부 (17a) 는 금속 박 (13, 14) 의 제 1 단부 (13a, 14a) 로부터 보았을 때 블레이드 (10) 의 근단부를 향해 배열된다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 블레이드 (10) 의 선단부 영역에서 전체 블레이드의 표면에 걸쳐 연장한다.
이 피뢰 시스템은 2 쌍의 디스크상 리셉터를 더 포함하고, 이들 쌍 중에서 2 개의 디스크상 리셉터 (18, 19) 가 도 1 에 도시되어 있다. 이 디스크상 리셉터 (18, 19) 는 금속 박 (13, 14) 의 제 1 단부 (13a, 14a) 에 근접하여 배치된다. 디스크상 리셉터 (18, 19) 는 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 의 후방에서 반경 방향 외측으로 배치되는 베이스 플레이트 (21a) 를 포함한다. 디스크상 리셉터 (18, 19) 는 블레이드 (10) 의 내측에 매립되고, 베이스 플레이트 (21a) 상에 장착된다. 디스크상 리셉터 (18, 19) 는 블레이드 외층 (25) 으로부터 블레이드 (10) 의 외측으로 돌출한다. 금속 박 (13, 14) 은 베이스 플레이트 (21a) 와 대략 동일한 폭을 갖는다.
도 2 는 도 1 의 블레이드의 부분의 선단부 영역 (11) 의 횡단면도를 도시한다. 블레이드 (10) 의 최외층을 나타내는 블레이드 외층 (25) 은 굵은 선으로 도시되어 있다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터를 피복하는 블레이드 외층 (25) 은 얇은 보호층일 뿐이다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 블레이드 선단부 영역 (11) 내에서 전체 블레이드 표면에 걸쳐 연장하여 블레이드 표면의 형상에 적합된다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는, 금속 박 (13, 14) 과의 중첩 부분 (23a, 23b)(도 4 참조) 을 제외하고, 블레이드 선단부 영역 (11) 에서 블레이드 외층 (25) 의 내측에 인접하여 배열된다. 블레이드 외층 (25) 만이 반경방향 외측으로 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 를 블레이드 (10) 의 외측으로부터 분리시키므로, 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 의 리셉터 특성은 약간만 감소되고, 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 직접적인 낙뢰 리셉터로서 기능할 수 있다.
이 인접 배열은 도 1 의 블레이드 (10) 의 부분의 선단부 (12) 의 종단면도를 도시하는 도 3 에도 도시되어 있다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 블레이드 (10) 의 선단부 (12) 까지 일정하게 연장한다.
도 4 는 도 1 의 블레이드 (10) 의 부분의 절선 A-A 를 따르는 종단면도를 도시한다. 도 1 에 도시되지 않은 블레이드 (10) 의 타측 상에, 2 매의 추가의 금속 박 (15, 16) 이 배열되고, 그 결과 전체 블레이드 (10) 는 양측에 2 매의 금속 박을 포함하므로 4 매의 금속 박 (13, 14, 15, 16) 이 도 4 에서 파선으로 도시되어 있다. 더욱이, 이 블레이드 (10) 는 4 개의 스파 캡을 포함하고, 이 스파 캡 중에서 블레이드 (10) 의 각 측 상에 하나 씩 2 개의 스파 캡 (26a, 26c) 이 도 4 에 도시되어 있다. 양측 상에서, 금속 박 (13, 14, 15, 16) 은 블레이드 (10) 의 선단부 영역 (11) 에 배치되는 제 1 단부 (13a, 14a, 15a, 16a) 로부터 블레이드 (10) 의 근단부 영역을 향해 연장한다. 스파 캡 (26a, 26c) 의 길이에 대해, 금속 박 (13, 14, 15, 16) 은 스파 캡 (26a, 26c) 의 후방에서 반경 방향으로, 그러므로 스파 캡 (26a, 26c) 과 얇은 보호층일 뿐일 수 있는 블레이드 외층 (25) 사이에 배치된다.
도 4 에 각각 베이스 플레이트 (21a, 21b) 상에 장착되는 2 쌍의 디스크상 리셉터 중의 2 개의 디스크상 리셉터 (18, 20) 가 도시되어 있다. 블레이드 (10) 의 대향측 상에 배치된 디스크상 리셉터 (18, 20) 는 전기적 연결체로서 뿐만 아니라 부착체로서 작용하는 볼트 (22) 에 의해 연결된다. 각 측의 2 매의 금속 박 (13, 14 및 15, 16) 은 각각 베이스 플레이트 (21a, 21b) 중의 하나의 내측에 배열된다. 그러므로, 금속 박 13, 14 은 베이스 플레이트 (21a) 와 중첩되어 배열되고, 금속 박 15, 16 은 베이스 플레이트 (21b) 와 중첩되어 배열된다.
선단부 영역 (11) 에서 블레이드 (10) 의 전체 표면에 걸쳐 연장하는 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 블레이드 (10) 의 각 측에 제 1 단부 (17a) 를 갖는다. 블레이드 (10) 의 일측에서, 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 금속 박 13, 14 의 내측에 배열되고, 반면에 대향측에서, 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 금속 박 15, 16 의 내측에 배열된다. 비록 금속 박 13, 16 과 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 사이에 다른 금속 박 14, 15 이 배치되어 있지만, 그럼에도 불구하고 제 1 금속 낙뢰 리셉터와 금속 박 14, 15 은 직접 전기 접촉되는 것으로 생각된다. 이 방식으로, 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 와 금속 박 (13, 14, 15, 16) 들 중의 적어도 하나 사이의 중첩 부분 (23a, 23b) 이 생성된다. 그 결과, 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 와 금속 박 (13, 14, 15, 16) 들 중의 적어도 하나 사이에 매우 큰 직접 전기 접촉 면적이 얻어진다. 연결의 목적을 위해, 블레이드 (10) 의 각 측 상에 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 와 금속 박 (13, 14, 15, 16) 을 그 중첩 부분 (23a, 23b) 에서 클램핑하는 다른 금속 플레이트 (24a, 24b) 가 제공된다. 그러므로, 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 베이스 플레이트 (21a, 21b) 와 금속 플레이트 (24a, 24b) 사이의 중첩 부분 (23a, 23b) 에 배열된다. 중첩 부분 (23a, 23b) 의 외측에서, 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 블레이드 외층 (25) 의 내측에 배치된다. 금속 플레이트 (24a, 24b), 베이스 플레이트 (21a, 21b), 금속 박 (13, 14, 15, 16) 및 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 구리로 제작된다.
도 5 는 선단부 (12), 선단부 영역 (11) 및 피뢰 시스템을 구비하는 다른 풍력 터빈 블레이드 (10) 의 부분의 평면도를 도시한다. 금속 박 (13, 14), 블레이드 외층 (25) 및 스파 캡 (26a, 26c) 은 도 1 과 동일한 방식으로 배열된다.
도 5 의 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 금속 박 (13, 14) 의 제 1 단부 (13a, 14a) 와 블레이드 (10) 의 선단부 (12) 사이에 배치되는, 그리고 제 1 단부 (17a) 로부터 블레이드 (10) 의 선단부 (12) 까지 연속적으로 연장하는 금속 플레이트이다. 더욱이, 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 선단부 영역 (11) 에서 전체 블레이드 표면에 걸쳐 연장한다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 의 제 1 단부 (17a) 는 금속 박 (13, 14) 의 제 1 단부 (13a, 14a) 와 블레이드 (10) 의 근단부 사이에 그러나 금속 박 (13, 14) 의 제 1 단부 (13a, 14a) 에 근접하여 배열된다.
도 6 에, 도 5 의 블레이드의 부분의 선단부 영역의 횡단면도가 도시되어 있다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 와 블레이드 외층 (25) 은 도 2 와 동일한 방식으로 배열된다.
도 7 은 도 5 의 블레이드 (10) 의 부분의 선단부 영역 (11) 의 종단면도를 도시한다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 와 블레이드 외층 (25) 은 도 3 과 동일한 방식으로 배열된다.
도 8 은 도 5 의 블레이드 (10) 의 부분의 절선 A-A 를 따르는 종단면도를 도시한다. 블레이드 외층 (25) 과 스파 캡 (26a, 26b) 의 배열은 도 4 와 동일하다. 금속 박 (13, 14, 15, 16) 은 그 전체 길이를 따라 블레이드 외층 (25) 의 내측에 배치된다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 블레이드의 선단부 (12) 로부터 금속 박 (13, 14, 15, 16) 의 제 1 단부 (13a, 14a, 15a, 16a) 를 초과하여 블레이드 (10) 의 근단부를 향해 그 제 1 단부 (17a) 까지 연장한다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는, 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 가 각 블레이드의 측 상의 금속 박 (13, 14, 15, 16) 들 중의 적어도 하나의 내측에 인접하여 배열되는 중첩 부분 (23a, 23b) 을 제외하고, 블레이드 (10) 의 선단부 영역 (11) 에서 블레이드 외층 (25) 의 내측에 배열된다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 과 금속 박 (13, 14, 15, 16) 은 본딩제에 의해 연결된다.
도 9 는 선단부 (12), 선단부 영역 (11) 및 피뢰 시스템을 구비하는 다른 풍력 터빈 블레이드 (10) 의 부분의 평면도를 도시한다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17), 금속 박 (13, 14), 블레이드 외층 (25) 및 스파 캡 (26a, 26b) 은 도 5 와 동일한 방식으로 배열된다. 유일한 차이점은 도 9 에서 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 구리로 제작된 중실의 금속 부재인 것이다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 가 중실체이므로, 선단부 영역 (11) 에서 블레이드 (10) 의 내측의 전체 체적은 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 로 점유되어 있다.
도 10 에 도 9 의 블레이드의 부분의 선단부 영역 (11) 의 횡단면도가 도시되어 있다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는, 금속 박 (13, 14, 15, 16)(도 12 참조) 과의 중첩 부분 (23a, 23b) 을 제외하고, 블레이드 (10) 의 선단부 영역 (11) 에서 블레이드 외층 (25) 의 내측에 인접하여 배열되는 블레이드 표면의 형상에 적합된다.
도 11 은 도 9 의 블레이드 (10) 의 부분의 선단부 영역 (11) 의 종단면도를 도시한다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 블레이드 (10) 의 선단부 (12) 까지 연장하여 선단부 영역 (11) 에서 블레이드 (10) 의 내측의 전체 체적을 점유한다.
도 12 는 도 9 의 블레이드 (10) 의 부분의 절선 A-A 를 따르는 종단면도를 도시한다. 블레이드 외층 (25) 과 스파 캡 (26a, 26b) 의 배열은 도 4 와 동일하다. 금속 박 (13, 14, 15, 16) 은 그 전체 길이를 따라 블레이드 외층 (25) 의 내측에 배치된다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 블레이드의 선단부 (12) 로부터 금속 박 (13, 14, 15, 16) 의 제 1 단부 (13a, 14a, 15a, 16a) 를 초과하여 블레이드 (10) 의 근단부를 향해 그 제 1 단부 (17a) 까지 연장한다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는, 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 가 각 블레이드의 측 상의 금속 박 (13, 14, 15, 16) 들 중의 적어도 하나의 내측에 인접하여 배열되는 중첩 부분 (23a, 23b) 을 제외하고, 블레이드 (10) 의 선단부 영역 (11) 에서 블레이드 외층 (25) 의 내측에 배열된다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 과 금속 박 (13, 14, 15, 16) 은 본딩제에 의해 연결된다.
도 13 에, 선단부 (12), 선단부 영역 (11) 및 피뢰 시스템을 구비하는 다른 풍력 터빈 블레이드 (10) 의 부분의 평면도가 도시되어 있다. 금속 박 (13, 14), 블레이드 외층 (25) 및 스파 캡 (26a, 26b) 은 도 1 과 동일한 방식으로 배열된다. 도 13 에서 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 금속 박 (13, 14) 의 제 1 단부 (13a, 14a) 와 블레이드 (10) 의 선단부 (12) 사이에 배치되는 구리로 제작된 금속 플레이트이다.
이 피뢰 시스템은 블레이드 (10) 의 선단부 (12) 에 제 2 금속 낙뢰 리셉터 (27) 를 더 포함한다. 이 제 2 금속 낙뢰 리셉터 (27) 는 블레이드 (10) 의 내측의 베이스 플레이트 (29) 상에 장착되는 로드상 리셉터 (28) 를 포함한다 (도 14, 15, 16 참조). 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 제 1 단부 (17a)(도 16 참조) 로부터 제 2 금속 낙뢰 리셉터 (27) 까지 연속적으로 연장한다. 제 2 금속 낙뢰 리셉터 (27) 의 폭 (17b) 이 그 제 1 단부 (17a) 에서의 폭 (17c) 보다 작아지도록, 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 의 폭은 제 1 단부 (17a) 로부터 출발하여 제 2 금속 낙뢰 리셉터 (27) 를 향해 테이퍼를 이룬다.
제 2 금속 낙뢰 리셉터 (27) 는 로드상 리셉터 (28) 의 베이스 플레이트 (29) 상에 장착되는 2 개의 디스크상 리셉터 (30, 31) 를 더 포함하고, 이 2 개의 디스크상 리셉터 (30, 31) 중에서 하나의 디스크상 리셉터 (30) 는 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 을 관통하여 연장하고, 블레이드 외층 (25) 은 도 13 에서 볼 수 있다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 베이스 플레이트 (29) 를 초과하여 연장하지만 (도 14, 15, 16 참조), 블레이드 (10) 의 선단부 (12) 까지 계속 연장하지는 않는다.
도 14 에는 도 13 의 블레이드 (10) 의 부분의 선단부 영역 (11) 의 횡단면도가 도시되어 있다. 로드상 리셉터 (28) 와 별도로 2 개의 디스크상 리셉터 (30, 31) 가 로드상 리셉터 (28) 의 베이스 플레이트 (29) 상에 장착된다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 블레이드 표면의 형상에 적합된다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 디스크상 리셉터 (30, 31) 와 직접적인 전기 접촉 상태에 있고, 따라서 제 2 금속 낙뢰 리셉터 (27) 와 직접적인 전기 접촉 상태에 있다.
도 15 는 도 13 의 블레이드 (10) 의 부분의 선단부 영역 (11) 의 종단면도를 도시한다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 로드상 리셉터 (28) 의 베이스 플레이트 (29) 를 초과하여 연장하지만 블레이드 (10) 의 선단부 (12) 까지 계속 연장하지는 않는다. 로드상 리셉터 (28) 는 블레이드 (10) 의 선단부 (12) 에서 블레이드 외층 (25) 를 관통하여 돌출한다.
도 16 은 도 13 의 블레이드 (10) 의 부분의 절선 A-A 를 따르는 종단면도를 도시한다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17), 금속 박 (13, 14, 15, 16), 스파 캡 (26a, 26b) 및 블레이드 외층 (25) 의 배열은 도 4 와 동일하다.
도 17 은 선단부 (12), 선단부 영역 (11) 및 피뢰 시스템을 구비하는 다른 풍력 터빈 블레이드 (10) 의 부분의 평면도를 도시한다. 금속 박 (13, 14) 및 스파 캡 (26a, 26b) 은 도 1 과 동일한 방식으로 배열된다.
금속 플레이트의 형태의 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 그 제 1 단부 (17a) 로부터 제 2 금속 낙뢰 리셉터 (27) 로 연속적으로 테이퍼를 이루면서 연장한다. 제 2 금속 낙뢰 리셉터 (27) 에서 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 의 폭 (17b) 은 제 1 단부 (17a) 에서의 폭 (17b) 보다 작다. 제 2 금속 낙뢰 리셉터 (27) 는 중실의 금속 블레이드 선단 (32) 을 포함한다. 이 중실의 금속 블레이드 선단 (32) 의 반경방향 외측에는, 보호 코팅 형태로 블레이드 외층 (25) 이 존재할 수 있거나 전혀 블레이드 외층이 존재하지 않을 수 있다.
도 18 에는 도 17 의 블레이드의 부분의 선단부 영역 (11) 의 횡단면도가 도시되어 있다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 블레이드 표면의 형상에 적합되고, 그 전체 길이를 따라 블레이드 외층 (25) 의 내측에 배열된다.
도 19 에는 도 17 의 블레이드 (10) 의 부분의 선단부 영역 (11) 의 종단면도가 도시되어 있다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17) 는 연결 웨브 (33a, 33b) 형태의 연결 수단에 의해 중실의 금속 블레이드 선단 (32) 의 형태로 제 2 금속 낙뢰 리셉터 (27) 와 직접적인 전기 접촉 상태에 있다.
도 20 은 도 17 의 블레이드 (10) 의 부분의 절선 A-A 를 따르는 종단면도를 도시한다. 제 1 금속 낙뢰 리셉터 (17), 금속 박 (13, 14, 15, 16), 스파 캡 (26a, 26b) 및 블레이드 외층 (25) 의 배열은 도 4 와 동일하다.
Claims (20)
- 선단부 영역, 근단부 영역, 선단부, 및 피뢰 시스템을 갖는 풍력 터빈용 풍력 터빈 블레이드로서,
상기 선단부는 상기 선단부 영역 내에 배치되고,
상기 피뢰 시스템은 적어도 하나의 금속 박을 포함하고,
상기 금속 박의 제 1 단부는 상기 블레이드의 선단부 영역 내에 배치되고,
상기 금속 박은 상기 제 1 단부로부터 상기 블레이드의 근단부 영역을 향해 연장하고,
상기 금속 박은, 상기 블레이드의 외면에 근접하여 배열되어, 낙뢰의 리셉터로서 그리고 하방 전도체로서 기능하도록 되어 있고,
상기 피뢰 시스템은 제 1 금속 낙뢰 리셉터를 더 포함하고,
상기 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 상기 금속 박의 제 1 단부와 상기 블레이드의 선단부 사이에 배치되고,
상기 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 상기 금속 박과 직접적으로 전기 접촉하고,
상기 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 상기 블레이드의 외면에 근접하여 배열되는, 풍력 터빈용 풍력 터빈 블레이드. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 평판 형상 또는 바 형상인, 풍력 터빈용 풍력 터빈 블레이드. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 금속 플레이트를 포함하는, 풍력 터빈용 풍력 터빈 블레이드. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 상기 블레이드의 선단부를 향해 테이퍼 형태를 이루는, 풍력 터빈용 풍력 터빈 블레이드. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 상기 선단부 영역에서 상기 블레이드의 표면의 실질적으로 전체에 걸쳐 연장하는, 풍력 터빈용 풍력 터빈 블레이드. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 중실의 금속 부재를 포함하는, 풍력 터빈용 풍력 터빈 블레이드. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 상기 금속 박의 제 1 단부로부터 상기 블레이드의 선단부로 연속적으로 연장하는, 풍력 터빈용 풍력 터빈 블레이드. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 상기 금속 박과 중첩되어 배열되고, 그럼으로써 상기 금속 박과 상기 제 1 금속 낙뢰 리셉터 사이에 중첩 부분이 형성되는, 풍력 터빈용 풍력 터빈 블레이드. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 금속 낙뢰 리셉터와 상기 금속 박은 상기 중첩 부분에서 2 개의 금속 플레이트들 사이에 클램핑되는, 풍력 터빈용 풍력 터빈 블레이드. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 금속 낙뢰 리셉터와 상기 금속 박은 클램핑, 코킹 또는 본딩제 (bonding agent) 에 의해 연결되는, 풍력 터빈용 풍력 터빈 블레이드. - 제 1 항에 있어서,
상기 피뢰 시스템은 적어도 하나의 디스크상 리셉터를 포함하고,
상기 디스크상 리셉터는 상기 금속 박의 제 1 단부에 근접하여 배치되는, 풍력 터빈용 풍력 터빈 블레이드. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 구리를 포함하는, 풍력 터빈용 풍력 터빈 블레이드. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 상기 블레이드의 반경방향 외측으로 얇은 보호층에 의해서만 피복되는, 풍력 터빈용 풍력 터빈 블레이드. - 제 1 항에 있어서,
상기 피뢰 시스템은 제 2 금속 낙뢰 리셉터를 포함하고,
상기 제 2 금속 낙뢰 리셉터는 상기 블레이드의 선단부에 배치되고,
상기 제 2 금속 낙뢰 리셉터는 상기 제 1 금속 낙뢰 리셉터와 직접적으로 전기 접촉하는, 풍력 터빈용 풍력 터빈 블레이드. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 2 금속 낙뢰 리셉터는 로드상 리셉터를 포함하는, 풍력 터빈용 풍력 터빈 블레이드. - 제 15 항에 있어서,
상기 로드상 리셉터는 베이스 플레이트를 포함하고,
상기 베이스 플레이트는 상기 블레이드의 내측에 위치되고,
적어도 하나의 디스크상 리셉터는 상기 베이스 플레이트 상에 장착되는, 풍력 터빈용 풍력 터빈 블레이드. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 2 금속 낙뢰 리셉터는 중실의 금속 블레이드 선단을 포함하는, 풍력 터빈용 풍력 터빈 블레이드. - 제 17 항에 있어서,
상기 중실의 금속 블레이드 선단은 상기 제 1 금속 낙뢰 리셉터에 연결하기 위한 연결 수단을 포함하는, 풍력 터빈용 풍력 터빈 블레이드. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 1 금속 낙뢰 리셉터는 클램핑, 코킹 또는 본딩제에 의해 상기 제 2 금속 낙뢰 리셉터에 연결되는, 풍력 터빈용 풍력 터빈 블레이드. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 2 금속 낙뢰 리셉터는 구리를 포함하는, 풍력 터빈용 풍력 터빈 블레이드.
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