用于风能设备的叶片的防雷电方法技术

本发明专利技术涉及一种风能设备上的叶片（１）的防雷电方法，所说的叶片包括叶片壳（２），该叶片壳基本上被构造成一纤维加强的层压板，该层压板包含导电纤维，其中，叶片包括至少一个避雷器（９），该避雷器被配置用于传导雷电流，优选地是传导至大地。这种方法包括：把导电纤维相互连接；在叶片的外表面处或附近配置至少一个金属接收器（４，２４，２５），以便俘获雷电流；把接收器和纤维连接到避雷器上，以便平衡避雷器与导电纤维之间的电位差。当导电纤维被相互连接时，这些纤维将协力传导可能发生的雷电流，以便防止该雷电流传导入单独的纤维中。同时，金属接收器将充当主要的雷电俘获装置，从而减少雷电击中层压板的危险。通过把接收器连接到避雷器上，绝大多数雷电流将被传导至大地，同时把传递到层压板的危险减至最低，这是因为已经平衡了纤维与避雷器之间的可能发生的电位差的缘故。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种风能设备的叶片的防雷电方法，所说的叶片包括一叶片壳，该叶片壳基本上被构造成一纤维加强的层压板(laminate)，该层压板包含导电纤维，其中，叶片包括至少一个避雷器，该避雷器被配置用于传导雷电流，优选地是传导至大地。此外，本专利技术还涉及一种防雷电叶片和一种风能设备。
技术介绍
应该知道，用于风能设备的叶片配备有雷电接收器，这些雷电接收器在叶片的内部与一金属避雷器电连接，该金属避雷器能够使雷电流接地。在EP 0783629 B1中描述了这样一个例子，在此引用这篇文献作为参考。此外，从WO 00/14405可知道，在风能设备的叶片的层压板中使用了碳纤维。在此也引用这篇文献的公开内容作为参考。WO 00/14405公开了一种解决方案，其中，沿叶片的纵向，在叶片层压板中的碳纤维带之间，朝着叶片的内部避雷导线向内，配备了许多的导电连接件。当对用于风能设备的叶片的要求倾向于增加叶片的长度时，就同时产生了对制造具有增加的刚度和相对较低重量的叶片的需要。实现这些性能的一个方法是，在叶片的层压板中组合不同类型的纤维，例如，可选的是组合玻璃纤维和碳纤维，而且例如从US 20020037409已知的那样，有利地是可以把碳纤维或玻璃纤维与钢纤维组合在一起。此外，还可以组合其它类型的纤维，而且可选的是仅仅使用碳纤维或其它适合的纤维类型。在所谓的混合层压板中例如玻璃纤维与碳纤维的组合呈现出一些优点，但仍然引发了一些问题。其中一个问题是，一些纤维类型是导电的，例如碳纤维和钢纤维。雷电直接击中层压板可使包含导电纤维的叶片损坏，这是因为这些导电纤维将会传导电流并由此被大大地加热的缘故。这在具有相当不良传导性的纤维例如碳纤维的情况下，以及在具有例如垫形的纤维的混合层压板的情况下特别成问题，其中，个别的垫子例如具有小部分导电纤维和较大部分不导电的例如玻璃纤维。另一问题是，尽管雷电流被接收器俘获并被传导至避雷器，但是，层压板中的传导纤维可使电流传递到该层压板中并由此造成损坏。
技术实现思路
根据本专利技术的一种方法可以至少部分地纠正上述问题，其特征在于-通过导电装置使导电纤维相互连接；-在叶片的外表面处或附近配置至少一个金属接收器，以便俘获雷电流；-把接收器与避雷器相连接；经由导电装置或者直接地，或者通过其组合，使层压板中的许多导电纤维与避雷器相连接，以便平衡避雷器与导电纤维之间的电位差。当通过导电装置使导电纤维相互连接时，若有雷电流的话，这些纤维将协力传导该雷电流，从而就不会使该电流在单独的纤维中传导。因此，将减少任何的损坏结果。同时，金属接收器将充当主要的雷电俘获装置并减少雷电击中层压板的危险。通过把接收器连接到避雷器上，绝大多数雷电流将被接地，同时把传递到层压板的危险减至最低，这是因为主要部分被相互连接的导电纤维又被连接到避雷器上，由此平衡了可引起传导的任何电位差的缘故。因而，雷电击中层压板或从避雷器传递到层压板的这种危险被减至最低。根据一个实施例，或者经由导电装置或者直接地或者通过其组合，使接收器既能与避雷器相连接又能与层压板中的导电纤维相连接。因此，必须始终是坚固结构的以便传导雷电流的接收器也能被用于借助于避雷导体来连接层压板中的导电纤维因此也可将强大的电流从导电纤维传导到避雷器。根据另一实施例，通过包括焊接、钎焊(soldering)或用导电胶例如银胶粘接的这样一个工序，使接收器能与层压板中的导电纤维相连接。由此实现安全的电连接，以便传导强大的电流。根据又一实施例，至少一个金属的基本上呈块状的第一连接元件能被内置在叶片中并位于导电装置的顶部且与其导电连接，所说的连接元件与避雷器相连接。由此实现适当的电连接，从而能使强大的电流从导电装置传导至避雷器。根据另一实施例，抵靠着层压板设置至少另外一个金属的基本上呈块状的第二连接元件，在第二连接元件的顶部上设置导电装置，在导电装置的顶部上设置第一连接元件，第一连接元件和接收器构造成利用螺纹穿过第二连接元件和导电装置相互被夹紧。由此实现了借助于接收器把第一和第二连接元件夹紧在导电装置周围，从而形成从导电装置至连接元件的良好的电连接。根据又一实施例，第一连接元件和/或第二连接元件能被钎焊、焊接或用导电胶粘接到导电装置上，以便进一步改善传导性。根据又一实施例，层压板既包含导电的纤维又包含不导电的纤维。由于人们可从这两种类的纤维中自由地选择，因此，相对于叶片的设计和叶片上的荷载，纤维组成能被优化。根据一可选的实施例，能把接收器完全地或部分地模制到层压板中，包括例如通过真空注入树脂来结合该层压板。由此在为安装接收器而进行的硬化之后避免了叶片加工工序。根据一优选的实施例，导电装置可包含导电纤维，包括呈至少一个垫子的形式。这是有利的，因为通常此类纤维已经在层压板中被采用，而且这些纤维是可容易获得的。此外，如果需要的话，这些纤维能被相互层压，从而有利地优化强度。根据一可选的实施例，导电装置可包含至少一格栅或一金属板。由此实现导电装置的良好的传导性，因而所说的导电装置适于传导强大的电流。根据又一可选的实施例，能把许多的细长金属元件配置在叶片的外表面处，以便俘获雷电流，并且把这些细长金属元件与避雷器相连接。由此实现增加的可靠性，以便在不影响或不损坏层压板的情况下俘获雷电流并把它传导至避雷器。根据又一实施例，可以配置许多的接收器—既配置在叶片的顶表面又配置在叶片的底表面，由此实现增加的可靠性，以便通过—接收器来俘获雷电流。这可以是有利的，尤其在长叶片的情况下。根据一优选的实施例，能够关于一轴线大致对称地配置这些接收器，所说的轴线—从叶片的剖面图来看，该轴线与叶片从底部到顶端的纵向轴线基本上成直角—延伸穿过叶片的前边缘和后边缘。由此实现接收器的有利的分布，从而增加了俘获雷电流的可能性。根据一可选的实施例，所述至少一个接收器能被构造成细长的且能适于整合到叶片的前边缘和/或后边缘中，或者能适于与叶片的前边缘和/或后边缘成一整体。由此，可以把这个接收器或这些接收器构造成具有相对大的表面，从而增加了俘获雷电流的可能性。这种细长的接收器沿着叶片的纵向被设置，能至少在叶片的一部分长度上把接收器用作避雷器。由此，可以避免在叶片的内部麻烦地设置从接收器至一内部避雷器的电连接。根据一优选的实施例，优选地是能把所述至少一个接收器配置在叶片壳上不构成叶片的主层压板的那个部分处，且优选地是在主层压板附近的一个位置上。由此避免主层压板被削弱—例如通过直通孔，作为替代，能把接收器配置在叶片壳的其余部分中，该其余部分从强度方面来看较不重要。当这样紧接近于主层压板来配置接收器时，由于通常这些导电纤维比起其它纤维来说具有较高的强度和刚度，故所说的紧接近于主层压板的地方是指将优选地使用导电纤维的这个地方，由于至接收器的距离短，主层压板的保护就被加强了。根据又一优选实施例，优选地是能把所述至少一个接收器如此配置，以致接收器的至少一部分被配置在叶片的外表面处或附近。由此实现了俘获雷电流的提高的可能性，这是由于这种相当自由的配置更易于被雷电“探测”到的缘故。本专利技术另一方面涉及一种风能设备，该风能设备包括至少一个防雷电叶片，该叶片根据上述方面中的一个或多个所述的方法来制造。本专利技术另一方面涉及一种防雷电叶片，该叶片也根据上述方面中的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风能设备的叶片（１）的防雷电方法，所说的叶片包括一叶片壳（２），该叶片壳基本上被构造成一纤维加强的层压板（７，１８），所说的层压板包含导电纤维（２１），其中，叶片包括至少一个避雷器（９），该避雷器被配置用于传导雷电流，优选地是传导至大地，其特征在于：－通过导电装置（６，１２，１３）使导电纤维相互连接；－在叶片的外表面处或附近配置至少一个金属接收器（４，２４，２５），以便俘获雷电流；－把接收器与避雷器相连接；－或者经由导电装置或者直接地一或者 通过一组合，使层压板中的许多导电纤维与避雷器相连接，以便平衡避雷器与导电纤维之间的电位差。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DK 2003-9-15 PA 2003 013291.一种风能设备的叶片(1)的防雷电方法，所说的叶片包括一叶片壳(2)，该叶片壳基本上被构造成一纤维加强的层压板(7，18)，所说的层压板包含导电纤维(21)，其中，叶片包括至少一个避雷器(9)，该避雷器被配置用于传导雷电流，优选地是传导至大地，其特征在于-通过导电装置(6，12，13)使导电纤维相互连接；-在叶片的外表面处或附近配置至少一个金属接收器(4，24，25)，以便俘获雷电流；-把接收器与避雷器相连接；-或者经由导电装置或者直接地—或者通过一组合，使层压板中的许多导电纤维与避雷器相连接，以便平衡避雷器与导电纤维之间的电位差。2.根据权利要求1所述的方法，其中，或者经由导电装置或者直接通过其组合，使接收器既与避雷器相连接又与层压板中的导电纤维相连接。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过包括焊接、钎焊或用导电胶例如银胶粘接的这样一个工序，使接收器与层压板中的导电纤维相连接。4.根据权利要求1-3中的一个或多个所述的方法，其中，把至少一个金属的基本上呈块状的第一连接元件(11)内置在叶片中并位于导电装置的顶部上且与其导电连接，所说的连接元件与避雷器相连接。5.根据权利要求1-4中的一个或多个所述的方法，其中，把至少一个金属的基本上呈块状的第二连接元件(10)抵靠着层压板设置；把导电装置设置在另一连接元件的顶部上；把第一连接元件(11)设置在导电装置的顶部上；且利用螺纹穿过第二连接元件和导电装置将第一连接元件和接收器构造成相互被夹紧。6.根据权利要求1-5中的一个或多个所述的方法，其中，把第一连接元件和/或第二连接元件焊接、钎焊或用导电胶粘接到导电装置上。7.根据权利要求1-6中的一个或多个所述的方法，其中，层压板既包含导电的纤维又包含不导电的纤维(20)。8.根据权利要求1-7中的一个或多个所述的方法，其中，把接收器铸造成完全地或部分地与层压板成一整体，包括例如通过真空注入树脂来结合所说层压板。9.根据权利要求1-8中的一个或多个所述的方法，其中，导电装置包含导电纤维，包括呈至少一个垫子的形式。10.根据权利要求1-9中的一个或多个所述的方法，其中，导电装置包含至少一格栅或一金属板。11.根据权利要求1-10中的一个或多个所述的方法，其中，把许多的细长金属元件(23)配置在叶片的外表面处，以便俘获雷电流，并且把这些细长金属元件(23)与...

【专利技术属性】
技术研发人员：LB汉森，
申请(专利权)人：LM玻璃纤维有限公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]