一种用于模块化叶片接头的雷电防护系统。接头包括多个称为的带涂层金属元件(15)，多个金属元件与布置在上部梁帽(4)和下部梁帽(5)侧部处的多个堆叠件(9)以及雷电下落部(17)等电位联结。该接头的预成型件包括前缘(7)处的两个堆叠件(9)和后缘(8)处的另外两个堆叠件(9)。堆叠件(9)由碳纤维(21)的层和玻璃纤维(22)的层形成并且从等电位线(23)开始由铜网(24)代替玻璃纤维层。堆叠件(9)在其侧部处包含金属条(12)，所述金属条连结到连接叶尖梁帽(2)和叶根梁帽(3)的金属条(13)并且覆盖有玻璃纤维的层。多个金属条(14)被螺栓固定在所有Xpacer(15)上，并且被连结到所述金属条(13)以及将腹板(18)保持在一起的对应板。和一种形成堆叠件的方法，包括以下步骤：折叠包括金属条(12)的铜网(24)，利用玻璃纤维(27，28)覆盖，以及灌注整个组件。以及灌注整个组件。以及灌注整个组件。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于模块化叶片的雷电防护系统以及形成堆叠件的方法
[0001]一种用于模块化叶片的接头的雷电防护系统，所述模块化叶片接头包括连结在一起的两个模块化部分：即叶根区域或内侧和叶尖区域或外侧，以及一种形成容纳叶片接头的金属元件的堆叠件的方法。
技术介绍
[0002]为了使风力涡轮机叶片中的雷电防护系统有效，所有不承载电流的导电元件都必须以等电位联结形式电连接到雷电传输线缆。作为导电材料的碳纤维必须与避雷针系统等电位联结。将导电元件隔离所面临的问题是当雷电在通过雷电防护系统时由该雷电引起的感应现象而在所述导电元件之间产生的很大的电势差。
[0003]容纳接头的金属元件的堆叠件非常厚。由于在构造上灌注如此大的厚度非常困难，因此采用夹在碳纤维层或织物之间的玻璃纤维层或织物的结合。如此形成的层压件在灌注过程中分配树脂并且允许使用较大的厚度。结果是通过添加玻璃纤维，产生了绝缘效果。这种电位差会导致产生必须要避免的电弧跳跃。
[0004]为此，现有技术中有不同的解决方案，既适用于整体叶片，也适用于模块化叶片。第一组包括以下内容：
[0005]专利申请EP1826402A1使用集成在碳纤维中的板作为主避雷线缆的旁路。在层压和固化过程中放置该板。还描述了一种基于导电树脂的纳米复合材料，在叶片梁(blade beam)的构造过程中层压所述纳米复合材料。
[0006]专利申请EP1692752A1通过作为电导体的电位均衡构件使得碳纤维与避雷线缆相连。所述电导体是添加在碳纤维上以改善其导电性的柔性金属带或柔性网(因为在纤维的纵向方向上的导电性不是很好)。
[0007]专利申请EP1664528A1提出了一种防护方法，其中纤维增强的主层连接到接收器和避雷线缆。纤维可以是碳纤维、钢纤维等。在一个实施例中，描述了玻璃纤维和碳纤维(7:1的比例)的堆叠件，其中为了弥补导电玻璃纤维的不足，胶合的接收器(其具有导电的银胶)被添加到钢纤维层中，添加所述钢纤维层以获得组件的等电位差。
[0008]对于模块化叶片，雷电击中位于叶片的叶尖处的接收器并且通过内部电缆到达叶片的叶根，最终抵达地面。当叶片在结构上存在不连续部时，构成不连续部的所有元件必须等电位联结并且连结到转移雷击的线缆上。
[0009]专利申请EP1561947A1在模块化叶片的两个部分和叶片内部的导电电线之间放置有金属板。当发生雷击时，可以通过所述金属板和导电电线将电流引导到叶片外部。接头由螺母、螺栓及其对应的板实现。
[0010]专利申请EP1950414A1提出了一种由纤维增强的塑料(FRP)制成的模块化叶片。以这种方式，非导电部分借助于固定元件连结，所述固定元件由布置在叶片内侧上的紧固件组成，并且向所有这些部件添加雷电放电导电电缆。固定元件布置在它们对应的孔内并覆盖有不导电的盖，但有一些突出的紧固件穿过所述不导电的盖。雷电导体电缆的延伸部连
接到每个紧固件。
[0011]专利申请EP2282057A1提出了一种用于等电位联结和增强纤维叶片的网，所述网的线缆在渐缩端部处被分组以实现连接点。线缆的不同重组呈现不同的实际表现：在模块化叶片的情况下，交叉线缆相互缠绕从而形成渐缩端部(所述渐缩端部连接它们的自由端部)。纵向电线形成接头，而且具有多个渐缩端部。在模块化叶片的另一个实施例中，使用了L形接触条，所述L形接触条建立了物理连接。
[0012]专利申请WO2020094633A1描述了一种内部碳纤维梁，向所述内部碳纤维梁添加导电元件以等电位联结该组件。所述导电元件沿着主梁结构的外侧延伸或者沿着主梁结构外侧的拐角延伸。梁可以由双梁或单梁组成。还通过组装上述梁来考虑叶片的模块化。
[0013]这些分析的解决方案构成了现有技术，但在本提案的纤维堆叠件和金属元件之间采用了不同形式的集成。本专利技术中最重要的区别是与金属连结元件相邻的层的扇形等电位联结以及金属元件本身和避雷线缆的连结。在主权利要求中呈现的该技术方案并未在任何现有专利中出现。
技术实现思路
[0014]本专利技术旨在：
[0015]‑
等电位联结复合材料层：即碳与玻璃的组合，所述复合材料层容纳接头的金属元件，以及
[0016]‑
等电位联结模块化叶片的接头的金属元件。
[0017]本专利技术的目的是形成模块化叶片的接头区域的一部分的碳纤维层和玻璃纤维层以及构成接头的金属元件在连接到雷电下落部(lightning down
‑
drop)时等电位联结，并且因此雷电冲击不会损坏它们。
[0018]本专利技术的另一个目的是利用均为导电材料的铜网或铝网代替不导电的对应于玻璃纤维的层。作为导体并与玻璃纤维层混合的碳纤维层从某一点开始仅与若干个铜网混合，从而等电位联结整个组件。
[0019]本专利技术的层的堆叠件包括散布有若干个铜网并且被玻璃纤维覆盖的碳纤维的若干个折叠部，所述玻璃纤维覆盖整个组件。所述堆叠件还在内部包括金属条，用于：
[0020]‑
与金属连结元件相连接，和
[0021]‑
与雷电下落部(lightning down
‑
drop)相连接。
[0022]雷电防护系统位于叶片的梁帽(cap)或翼上并且覆盖与形成接头的预成型件相同的宽度。在形成梁帽的同时灌注等电位堆叠件。所述等电位堆叠件不是在制造梁帽之后添加到梁帽侧部的填料。
[0023]下列优点由上面描述的内容产生。所形成的堆叠件的厚度有利于在其制造过程中处理铜网、折叠所述铜网以及快速轻松地将金属条插入所述铜网内。利用玻璃纤维覆盖堆叠件的整个外部有利于后续的灌注过程，从而为组件提供足够的保护。
附图说明
[0024]下面将对有助于更好地理解本专利技术的一系列附图进行简要描述，这些附图明确涉及作为其非限制性示例呈现的所述专利技术的实施例。
[0025]图1示出模块化叶片的轮廓，其中两个连结预成型件在其内部重叠。
[0026]图2a示出图1的预成型件的下部梁帽的一部分，其具有堆叠件的等电位联结的布置。
[0027]图2b示出了第二实施例，其中堆叠件布置于定心销所使用的块体的后面。
[0028]图3示出了模块化叶片接头的细节。
[0029]图4示出了图2b的细节以及雷电防护系统的所有电气连接。
[0030]图5a是叶片的剖面图，其示出了上部梁帽和下部梁帽。
[0031]图5b示出了金属接头与从后缘开始的腹板的连接。
[0032]图5c示出了金属接头与通过前缘的腹板的连接。
[0033]图6示出了带孔的梁帽的细节，在这些孔中插入连结元件和定心销。
[0034]图7a、图7b、图7c、图7d和图7e逐步示出等电位联结复合材料的堆叠件的方法。
具体实施方式
[0035]风力涡轮机的叶片具有叶尖和叶根。此外，如果叶片是模块化的，如图1所示，则由接头区域(1)、从接头到叶尖的叶尖区域(2)和从接头到叶根的叶根区本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于模块化叶片的雷电防护系统，其中，接头的金属元件布置在上部梁帽(4)和下部梁帽(5)处并且与梁的腹板和连结所述腹板的金属板一起构成了与叶片梁集成的预成型件，连结的金属元件包括多个Xpacer(15)，所述Xpacer对多个螺栓施加预应力，所述多个螺栓旋拧入钻出的插入件中，并且碳层(21)与玻璃层(22)的组合胶合到复合材料内，其特征在于所述雷电防护系统包括：
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布置在所述上部梁帽(4)的侧部上的前缘(7)的堆叠件(9)和布置在所述上部梁帽(4)的侧部上的后缘(8)的堆叠件(9)，以及布置在所述下部梁帽(5)的侧部上的另外两个堆叠件(9)，
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金属条(12)，所述金属条从每个堆叠件(9)突出并且与连结所述腹板的板(18)、连结所述Xpacer(15)的金属条(14)、避雷线缆(17)以及连结叶尖梁帽(2)和叶根梁帽(3)的金属条(13)相连结，
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每个堆叠件(9)均由碳纤维层(21)和玻璃纤维层(22)组成，从等电位联结线(23)开始由铜网(24)代替所述玻璃纤维层，所述铜网从所述堆叠件(9)的侧壁突出，折叠在自身上并且构成所述金属条(12)所附接的表面，并且
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每个堆叠件(9)均由完全覆盖所述堆叠件的玻璃纤维层(27，28)完成。2.根据权利要求1所述的用于模块化叶片的雷电防护系统，其中，所述接头的层由比例为20:80的玻璃纤维和碳纤维形成，并且从所述等电位联结点(23)开始由相同比例的铜网(24)和碳纤维(21)形成。3.根据权利要求1所述的用于模块化叶片的雷电防护系统，其中，所述接头的构造包括定心销(10)，并且固定在梁帽(4，5)的侧部上、距离等于所述定心销(10)的尺寸的堆叠件(9)的布置被延后并且远离连结区域(1)，并且所述金属条(12)被延长直到其覆盖所述距离。4.根据前述权利要求中任一项所述的用于模块化叶片的雷电防护系统，其中，在不使用定心销(10)的情况下，所述堆叠件(9)具有从所述接头区域(1)测量的200mm至250mm的长度和50mm至80mm的宽度。5.根据前述权利要求中任一项所述的用于模块化叶片的雷电防护系统，其中，形...
【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：纳布拉温德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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