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CN1479838A - 风力涡轮机转子叶片和具有排放通道的闪电放电接收器 - Google Patents

风力涡轮机转子叶片和具有排放通道的闪电放电接收器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种风力涡轮机转子叶片，该叶片在其顶部(1)设有闪电放电接收器(2)和将该叶片内部(11，12)与叶片外部连接在一起的排放通道(6；16；26；36；46；56)，该排放通道(6；16；26；36；46；56)和闪电放电接收器(2)具有共同的接触面。本发明还涉及一种设有排放通道(6；36；46；56)的闪电接收器。

Description

风力涡轮机转子叶片和具有排放通道的闪电放电接收器
技术领域
本发明涉及一种风力涡轮机转子叶片，该叶片的顶部设有闪电放电接收器和一将叶片的外部与叶片的内部连接在一起的排放通道。此外本发明涉及一种闪电放电接收器。
背景技术
已知风力涡轮机转子叶片设有闪电放电保护系统以便保护风力涡轮机转子叶片不受闪击。例如WO96/07825公开一种闪电放电保护装置，其中该叶片顶部设有所谓的由导电材料制成的闪电放电接收器。这个闪电放电接收器可以捕获闪击并且通过一沿该叶片的纵向方向延伸并且介由该风力涡轮机的轮毂而接地的闪电引下线传导该电流。
还知道在该风力涡轮机的叶片的顶部中钻一个排放孔以便排出特别是由于冷凝导致累积在该风力涡轮机的叶片的内部中的水。
经验显示闪电放电可以打击这样的含有水的排放孔。该闪电放电电流使水加热并且因此产生“蒸汽喷发”导致该压力被严重的增加以至于损坏该叶片。即使叶片设有闪电放电接收器，闪电放电也可以打击这些排放孔。由于在排放孔中水的导电性，还可能在闪电放电接收器和排放孔之间飞出火化。尽管对累积在叶片的内部中的水进行有效的排放是必须的，但是另一方面水还累积在叶片材料的裂缝和孔中并且吸引闪电放电到其上。最后应该注意到，对于腐蚀来说，在该叶片的内部中的水的累积是不希望的，并且因为大量的水将起到可移动的压载因此干扰叶片的旋转。
发明内容
本发明的目的是为一种风力涡轮机转子叶片提供新的改进的闪电放电保护。
根据本发明，该目标通过提供具有公共接触面的排放通道和闪电放电接收器来实现。因此以很小导致蒸汽喷发的危险，在该叶片的内部累积的水可以有效地排放到该叶片的外部，闪电放电电流通过闪电放电接收器被引开，而不会剧烈加热水。
排放通道可以是设置在叶片壁中的孔，所述的孔的横截面超出插入到该孔中的闪电放电接收器的横截面。这个解决办法有利地用于常规的闪电放电接收器中。
根据本发明，排放通道可以在一设置在该叶片壁中的孔的孔壁中设置一个或者多个凹槽，一闪电放电接收器被插入到所述的孔中。这是特别简单和廉价的解决办法。
根据本发明，该排放通道可以形成闪电放电接收器的一部分，由此，获得一个特别简单且可靠的实施例，因为在该叶片壁中的孔的特殊实施例从而是多余的。
根据一个优选实施例，该闪电放电接收器是圆柱形金属杆并且该排放通道是一中央纵向孔，该中央纵向孔从该闪电放电接收器的最外部端部延伸并且与横向开口连通，该横向开口从该中央纵向孔延伸到在该闪电放电接收器的安装状态中位于该叶片内部的金属杆的表面区域。这是一个特别可靠的实施例，因为它允许蒸汽容易地逃逸，从而爆发压力增加的危险被最小化。在一类似的方式中，该排放通道被独特由闪电放接收器的材料限定，从而叶片材料没有受到压力的增加。
可选择地，该排放通道可以设置成一个或者多个凹槽的形式，该凹槽在闪电放电接收器的表面上，从而获得特别简单且廉价的实施例。
附图说明
本发明在下面借助附图中示出的实施例被具体描述，其中：
图1是根据本发明的第一实施例的一种风力涡轮机转子叶片的叶片顶部部分的简示图；
图2是沿图1中的II-II线的截面图；
图3示出以与图2中的实施例相同的方式显示的本发明的第二实施例；
图4是沿图2中的IV-IV线的截面图；
图5是沿图3中的V-V线的截面图；和
图6-9示出以与图4和5的实施例相同方式显示的可选的实施例。
具体实施方式
图1是根据本发明的第一实施例，从该叶片的一个侧面看去的叶片顶部简示图。铜缆线形式的闪电放电下引线14，通过一端部装置8被螺纹拧入到一锚定块5上。通过螺纹连接，3个例如钨的闪电放电接收器2，3，4，被连接到由导电材料例如不锈钢，红黄铜或者红铜制成的锚定块5上，所述的闪电放电接收器从该锚定块5延伸到该叶片顶部1的自由端，分别为该叶片顶部的压力侧和该叶片顶部的吸力侧。在图1，2和4示出的实施例中，一排放通道6设置在该闪电放电接收器2中，该闪电放电接收器2从那个锚定块5延伸到该叶片顶部的自由端。图1中的箭头13指示出水如何通过该闪电放电接收器2中的排放通道6，从该叶片的内部被排放到叶片的外部。
该叶片顶部过去常常被填充有胶水/树脂/模塑材料到在该锚定块下面的一点处，在该点处排放孔设置在该叶片壁中。然而这个方法是有问题的，因为该胶水/树脂/模塑材料在固化时收缩并且形成可累积水的裂缝和孔。
图2示出第一实施例，其中该排放通道由一在该闪电放电接收器2中的纵向孔6构成，该闪电放电接收器2具有圆形钨杆的形状。该纵向孔6通向该叶片的外部表面上的闪电放电接收器2的远端，该远端通过在该闪电放电接收器2中的开口7与该叶片的内部空腔11，12连通。在锚定块5的任何一个侧面上的叶片的内部11，12的区域与在该锚定块5的两个侧面上另一个连通，以便允许水从区域11流到区域12并且通过排放通道6从叶片流出。
图3所示的叶片顶部是本发明的第二实施例。在该实施例中，闪电放电接收器2是实心圆形杆，该圆形杆插入到一具有直径略微大于该杆的直径的排放孔16中。因此在该孔16的壁和接收器2的表面之间建立一个间隙，通过该间隙，水可以逃逸到该叶片的外部。这个实施例可以用于常规的闪电放电接收器。
图5-9是截取该叶片壁和该闪电放电接收器2的截面图。图4和5分别是截取示出在图2和3中的实施例的截面图。
图6示出一个该排放通道形成为一个在该闪电放电接收器2的表面中的凹槽的实施例。在图7示出的实施例中，该排放通道46的截面形成为该闪电放电接收器2的圆形截面的一部分。
图8示出该排放通道是在该圆形孔的壁中的凹槽26的实施例，其中该闪电放电接收器2已经被插入到该圆形孔中。
图9示出该排放通道由几个在该闪电放电接收器2的表面中的纵向沟槽56构成的实施例。
本发明并不限制为上述的实施例。
示出的闪电放电接收器2形成为直径约为15毫米的圆形杆。图2和4中示出的实施例设有一个直径为6毫米的排放通道。但是该闪电放电接收器和排放通道可以具有偏离所示的形状和尺寸的形状和尺寸。
本发明可以用于螺距调节的叶片和包括一叶片顶部的失速控制的叶片，该叶片顶部相对该叶片的其余部分可以旋转。

Claims (7)

1.风力涡轮机转子叶片，在其顶部(1)设有一闪电放电接收器(2)和一将该叶片内部(11，12)与该叶片的外部连接在一起的排放通道(6；16；26；36；46；56)，其特征在于，该排放通道(6；16；2 6；36；46；56)和该闪电放电接收器(2)具有共同的接触面。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机转子叶片，其特征在于，该排放通道(6)是设置在该叶片壁中的孔(16)，所述的孔的截面超出插入到该孔(16)中的闪电放电接收器(2)的截面。
3.根据权利要求1所述的风力涡轮机转子叶片，其特征在于，该排放通道(6)由一个或者多个凹槽(26)构成，该凹槽(26)在该叶片壁中设置的孔的孔壁中，该闪电放电接收器(2)插入到所述的孔中。
4.根据权利要求1所述的风力涡轮机转子叶片，其特征在于，该排放通道(6；36；46；56)设置在该闪电放电接收器(2)中。
5.设置在风力涡轮机转子叶片的顶部中的闪电放电接收器(2)，其特征在于，该闪电放电接收器(2)设有一排放通道(6；36；46；56)  。
6.根据权利要求5所述的闪电放电接收器(2)，其特征在于，该闪电放电接收器是一圆柱金属杆，并且该排放通道是一中央纵向孔(6)，该中央纵向孔(6)从该闪电放电接收器(2)的最外端延伸并且与横向开口(7)连通，该横向开口(7)从该纵向孔(6)延伸到该金属杆的表面区域，在该闪电放电接收器(2)的安装状态中，所述的表面在该叶片的内部。
7.根据权利要求5所述的闪电放电接收器(2)，其特征在于，该排放通道形成为一个或者多个在该闪电放电接收器(2)的表面中的凹槽(36；46；56)。
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