翼梁帽、风力涡轮机叶片、风力涡轮机以及用于制造翼梁帽的方法技术

本发明专利技术涉及翼梁帽、风力涡轮机叶片、风力涡轮机以及用于制造翼梁帽的方法。具体公开了一种用于风力涡轮机（1）的风力涡轮机叶片（10）的翼梁帽（40.1、40.2），该翼梁帽（40.1、40.2）包括至少一个长形梁（41.1、41.2）。翼梁帽（40.1、40.2）包括至少一个电隔离材料覆盖物（44）和至少一个导电材料覆盖物（45），其中，梁（41.1、41.2）的整个周向部由至少一个电隔离材料覆盖物（44）围封，并且至少一个电隔离材料覆盖物（44）的整个周向部由至少一个导电材料覆盖物（45）围封，借以导电材料覆盖物（45）具有至少一个电接口以用于将其电连接到风力涡轮机叶片（10）的引下线导体（51）。

【技术实现步骤摘要】
翼梁帽、风力涡轮机叶片、风力涡轮机以及用于制造翼梁帽的方法
本专利技术涉及一种用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片的翼梁帽、一种用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片、一种风力涡轮机、以及一种用于制造翼梁帽的方法。
技术介绍
风力涡轮机叶片必须能够有效地将风转换成风力涡轮机叶片的自旋运动，使得风能可以转换成附接有风力涡轮机叶片的转子的旋转机械运动。优选的是，在风力涡轮机叶片中使用具有高的比模量（材料的单位质量密度的弹性模量）的材料以应对在风力涡轮机叶片进行缩放时需要满足平方立方定律而带来的问题，该比模量也称为刚度重量比。因此，复合材料（诸如，具有高比模量的碳纤维增强塑料）可以用于风力涡轮机叶片中，特别地用于风力涡轮机叶片的翼梁帽中。然而，碳纤维增强塑料例如是导电的，并且当风力涡轮机叶片的翼梁帽拦截雷击时会与风力涡轮机叶片的防雷击系统相互作用。当前，为了减轻由于雷击所引起的失效风险，在防雷击系统的引下线导体和导电复合材料之间提供电位平衡。在实践中，这要求沿着风力涡轮机叶片的翼梁帽的长度在引下线导体和导电复合材料之间提供足够数量的离散连接点。由于碳纤维增强塑料和引下线导体的性质极为不同，因此在这两种材料之间设计并实现可靠的电连接具有挑战性。此外，由于连接的数量通常保持为最小值以有助于增强可制造性，因此该技术容易受到出故障的连接的影响。因此，单个出故障的连接可导致不充分的电位平衡和随之而来的闪络（flashover）、以及风力涡轮机叶片的可能的失效。附加地，在整个风力涡轮机叶片的制造期间实现这些电连接。特别地，在具有严格公差的风力涡轮机叶片的模具中实现电连接，这些对于大型结构而言变得难以实现且在失效的情况下很难检测并且修理费用昂贵。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种翼梁帽，其中消除了或至少部分地减少了先前所描述的缺点。特别地，本专利技术的目的是提供一种用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片的翼梁帽、一种风力涡轮机的风力涡轮机叶片以及一种制造用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片的翼梁帽的方法，通过以上各者提供了简单、廉价且良好的保护以免受可能由拦截的雷击引起的损坏。该目的通过根据权利要求1的翼梁帽、根据权利要求7的风力涡轮机叶片、根据权利要求12的风力涡轮机和根据权利要求13的用于制造翼梁帽的方法来解决。本专利技术的另外的细节从其他权利要求以及说明书和附图中展现。由此，关于本专利技术的翼梁帽描述的特征和细节关于本专利技术的风力涡轮机叶片、本专利技术的风力涡轮机和本专利技术的方法是适用的，使得关于本专利技术的各个方面的公开内容，其被互相提及或可以被互相提及。根据本专利技术的第一方面，本专利技术涉及一种用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片的翼梁帽，该翼梁帽包括至少一个长形梁，借以该翼梁帽包括至少一个电隔离材料覆盖物和至少一个导电材料覆盖物，其中，梁的整个周向部由至少一个电隔离材料覆盖物围封，并且至少一个电隔离材料覆盖物的整个周向部由至少一个导电材料覆盖物围封，借以导电材料覆盖物具有至少一个电接口以用于将其电连接到风力涡轮机叶片的引下线导体。所提出的具有导电材料覆盖物的布置用作法拉第笼，其阻断电磁场并由此保护梁（其特别地包括导电材料或由导电材料制成）以免受可能由被翼梁帽拦截的雷击引起的任何损坏。所提出的简单解决方案可以容易地且以低成本被集成在包括风力涡轮机叶片的引下线导体的防雷击系统中。消除了提供出故障的电连接的风险，因为不再需要经由电连接将翼梁帽的碳纤维增强塑料连接到引下线导体。电隔离材料覆盖物可包括多个材料层。特别地，电隔离材料覆盖物可包裹在梁上。电隔离材料覆盖物可具有重叠区段。在电隔离材料覆盖物的重叠区段中，电隔离材料覆盖物的端部可彼此连接，例如借助于粘合剂。电隔离材料覆盖物可由单个部分或多个部分制成，所述多个部分彼此连接，例如借助于粘附。由于更容易移除电隔离材料覆盖物的多个部分中的一个，因此梁变得更可易通达以便实现具有可维修性的目的。导电材料覆盖物可包括多个材料层。特别地，导电材料覆盖物可包裹在电隔离材料覆盖物上。导电材料覆盖物可具有重叠区段。在导电材料覆盖物的重叠区段中，导电材料覆盖物的端部可彼此连接，例如借助于粘合剂或借助于焊接。导电材料覆盖物可由单个部分或多个部分制成，所述多个部分彼此连接，例如，借助于粘附或焊接。由于更容易移除导电材料覆盖物的多个部分中的一个，因此梁变得更可易通达以便实现具有可维修性的目的。特别地，梁的被围封的周向部和/或电隔离材料覆盖物的被围封的周向部横向于所述至少一个梁的纵向方向延伸。特别地，电隔离材料覆盖物与梁零距离。此外，特别地，导电材料覆盖物与电隔离材料覆盖物零距离。例如，所述至少一个电接口可以是导电材料覆盖物的导电表面或者是附加的电导体。翼梁帽可具有邻近于至少一个梁布置的楔形元件。特别地，楔形元件可邻近于所述至少一个梁布置成彼此相对。然而，不必围绕翼梁帽的整个周向部提供电隔离材料覆盖物和/或导电材料覆盖物。优选地，当存在邻近于所述至少一个梁布置的楔形元件（所述楔形元件例如可由轻木制成）时，电隔离材料覆盖物和/或导电材料覆盖物仅围封梁而不围封这些楔形元件。在本专利技术的优选实施例中，电隔离材料覆盖物和/或导电材料覆盖物布置成沿着梁的长度的至少80％，且优选地布置成至少沿着梁的整个长度，且更优选地布置成超过梁的整个长度，使得导电材料覆盖物延伸超过梁的至少一个纵向端部，优选地超过梁的两个纵向端部。此外，电隔离材料覆盖物和/或导电材料覆盖物可完全围封梁。由此，提高了防雷击能力。在本专利技术的此外的优选的实施例中，电隔离材料覆盖物包括玻璃纤维。特别地，电隔离材料覆盖物可由玻璃纤维材料制成。由此，电隔离材料对翼梁帽的重量增加保持为最小值。玻璃纤维也有助于梁的整体刚度和强度。在本专利技术的又一优选实施例中，导电材料覆盖物是金属网。导电材料覆盖物可包括彼此连接的多个金属网。这是保护梁的一种特别轻便且有效的方式。在本专利技术的另外的实施例中，所述至少一个梁是预制的。由此，防止了必须将梁与电隔离材料覆盖物和导电材料覆盖物一起进行铸造，借以实现了翼梁帽的更好的尺寸精度。在本专利技术的此外的优选的实施例中，所述至少一个长形梁包括碳纤维增强塑料。特别地，所述至少一个长形梁可由碳纤维增强塑料制成，且更特别地，长形梁的条带可由碳纤维增强塑料制成。所述至少一个梁可以是拉挤元件。梁可包括堆叠在彼此顶部的多个条带的至少两个堆叠，其中，所述至少两个堆叠邻近于彼此布置。根据本专利技术的第二方面，本专利技术涉及一种用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片，该风力涡轮机叶片具有外壳、引下线导体和附接到外壳的翼梁，其中，该翼梁包括两个翼梁帽和将这两个翼梁帽彼此连接的翼梁腹板，借以这些翼梁帽中的至少一个是根据本专利技术的翼梁帽。在本专利技术的优选实施例中，导电材料覆盖物的至少一个电接口借助于至少一个金属导体连接到引下线导体。例如，金属导体可包括铜或由铜制成。所述至少一个金属导体可沿横向于或基本上横向于长形梁的纵向方向的方向布置。金属导体可作为等电位连接件布置在梁或翼梁帽的中间部分中。等电位连接件可以沿着翼梁帽的长度使引下线导体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种用于风力涡轮机（1）的风力涡轮机叶片（10）的翼梁帽（40.1、40.2），所述翼梁帽（40.1、40.2）包括至少一个长形梁（41.1、41.2），/n其特征在于/n所述翼梁帽（40.1、40.2）包括至少一个电隔离材料覆盖物（44）和至少一个导电材料覆盖物（45），其中，所述梁（41.1、41.2）的整个周向部由至少一个电隔离材料覆盖物（44）围封，并且所述至少一个电隔离材料覆盖物（44）的整个周向部由至少一个导电材料覆盖物（45）围封，借以所述导电材料覆盖物（45）具有至少一个电接口以用于将其电连接到所述风力涡轮机叶片（10）的引下线导体（51）。/n

【技术特征摘要】
20190425 EP 19171004.51.一种用于风力涡轮机（1）的风力涡轮机叶片（10）的翼梁帽（40.1、40.2），所述翼梁帽（40.1、40.2）包括至少一个长形梁（41.1、41.2），
其特征在于
所述翼梁帽（40.1、40.2）包括至少一个电隔离材料覆盖物（44）和至少一个导电材料覆盖物（45），其中，所述梁（41.1、41.2）的整个周向部由至少一个电隔离材料覆盖物（44）围封，并且所述至少一个电隔离材料覆盖物（44）的整个周向部由至少一个导电材料覆盖物（45）围封，借以所述导电材料覆盖物（45）具有至少一个电接口以用于将其电连接到所述风力涡轮机叶片（10）的引下线导体（51）。


2.根据权利要求1所述的翼梁帽（40.1、40.2），
其特征在于
所述电隔离材料覆盖物（44）和/或所述导电材料覆盖物（45）布置成沿着所述梁（41.1、41.2）的长度（L41）的至少80％，优选地布置成至少沿着所述梁（41.1、41.2）的整个长度（L41），且更优选地布置成超过所述梁（41.1、41.2）的整个长度（L41），使得所述导电材料覆盖物（45）延伸超过所述梁（41.1、41.2）的至少一个纵向端部。


3.根据权利要求1或2所述的翼梁帽（40.1、40.2），
其特征在于
所述电隔离材料覆盖物（44）包括玻璃纤维。


4.根据前述权利要求中任一项所述的翼梁帽（40.1、40.2），
其特征在于
所述导电材料覆盖物（45）是金属网。


5.根据前述权利要求中任一项所述的翼梁帽（40.1、40.2），
其特征在于
所述至少一个梁（41.1、41.2）包括碳纤维增强塑料。


6.根据前述权利要求中任一项所述的翼梁帽（40.1、40.2），
其特征在于
所述至少一个梁（41.1、41.2）与所述隔离材料覆盖物（44）和/或所述导电材料覆盖物（45）一起进行预制。


7.一种用于风力涡轮机（1）的风力涡轮机叶片（10），所述风力涡轮机叶片（10）具有外壳（20）、引下线导体（51）以及附接到所述外壳（20）的翼梁（30...

【专利技术属性】
技术研发人员：D吉罗拉莫，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK