结合避雷导体的风力涡轮机叶片及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种结合避雷导体的风力涡轮机叶片及其制造方法。在制造风力涡轮机转子叶片（１）的方法中，叶片（１）通过以下步骤形成层状结构（１０、２３、２９）：将纤维增强材料和／或芯材的复合材料布置在限定叶片（１）形状的模具中；在布置复合材料之后对该模具抽真空；将液体聚合物引入真空模具浸湿复合材料；在复合材料浸湿之后固化液体聚合物；以及在液体聚合物固化之后去除模具。该方法的特征在于，在用液体聚合物浸湿复合材料之前将至少一个避雷导体（１８、２８）结合到复合材料中。此外，描述了一种由单个层状结构制成的风力涡轮机转子叶片（１）。至少一个避雷导体（１８、２８）结合在层状结构（１０、２３、２９）中。

【技术实现步骤摘要】
结合避雷导体的风力涡轮机叶片及其制造方法
本专利技术涉及制造结合避雷导体的风力涡轮机转子叶片的方法。本专利技术还涉及结合有避雷导体的风力涡轮机叶片。
技术介绍
当涡轮运转时，风力涡轮机叶片中的仅在某些点附连至叶片结构的避雷导体电缆可以在一定范围内移动。这会造成叶片结构和导体电缆它们本身的磨损。传统上风力涡轮机叶片的避雷导体采用附接至叶片内部结构的金属线的形式。例如，在WO2007/062659A1中，公开了一种用于风力涡轮机叶片的避雷系统，其中，叶片是由复合材料制成的壳体，并包括根部区和顶部。该避雷系统包括至少一个闪电接收器，该至少一个闪电接收器布置在位于叶片顶部附近的壳体单元表面之中或之上，并可自由接近。该避雷系统还包括在壳体内基本沿叶片的整个纵向方向延伸的由导电材料制成的避雷导体。闪电接收器与避雷导体通过连接区电连接。避雷导体的整个纵向方向以及避雷导体与闪电接收器之间的连接区都电绝缘，以防止穿过叶片表面的雷击。此外，在EP1830036A1中，公开了一种具有延伸通过叶片层状梁的风力涡轮机转子叶片。此外，公开了一种具有铜条形式的避雷导体。铜条沿梁的整个长度延伸并由玻璃纤维层覆盖，从而被结合在层状梁中。在DK200600894中，提出了形成绕在叶片上并结合在玻璃纤维层或碳纤维层之间的金属网避雷导体。特别的是该避雷导体能够整个地结合在一个叶片壳中。在EP1310351B1中，公开了一种制造风车叶片的方法。该方法也被称作真空辅助树脂输送模制法(VacuumAssistedResinTransportMoulding)，其包括提供如下内容的步骤：-具有柔性外芯部分和硬的或可处理的内芯部分的模芯，以及布置成包围该模芯的外模部分，用于在外模部分与模芯之间形成模腔，-将复合材料和可能的插芯布置在外模部分和/或模芯上，-使外模部分包围模芯并包围放置在模腔中的复合材料，-凝固复合材料，-去除外模部分，以及-在去除外模部分之前或之后从定形的叶片上取走模芯，-当布置复合材料时使用与增强纤维相关的一些必需的基体材料，并且在这种情况下是在关闭模具后添加附加的基体材料。该方法涉及复合材料的使用，诸如玻璃纤维或碳纤维增强的环氧树脂、聚酯、乙烯基酯、或热塑性塑料的使用。围绕芯材布置复合材料，以便形成夹层结构板。在这种情况下，芯材在叶片的真空形成中用于抽真空和流动，因为模腔有赖于真空，由此空气被排出，同时由于模芯的柔性外芯部分的原因使复合材料和可能的插芯压靠在外模部的内侧上，并且在通过抽真空形成模腔之后注入基体材料。
技术实现思路
基于该方法，本专利技术的目的是提供一种制造包括避雷导体的层状风力涡轮机叶片的有利方法。本专利技术的另一目的是提供一种有利的层状风力涡轮机叶片。第一目的由根据权利要求1所述的制造风力涡轮机叶片的方法解决。第二目的由根据权利要求10所述的风力涡轮机转子叶片解决。从属权利要求限定本专利技术的其它改进。所有的特征有利地彼此分开和结合。在制造风力涡轮机转子叶片的专利技术的方法中，叶片通过以下步骤形成层状结构：将纤维增强材料和/或芯材的复合材料布置在限定叶片形状的模具中；在布置复合材料之后给该模具抽真空；将液体聚合物引入真空模具浸湿复合材料；在复合材料浸湿之后固化液体聚合物；以及在液体聚合物固化之后去除模具。该创造性方法的特征在于，在用液体聚合物浸湿复合材料之前，将至少一个避雷导体结合到复合材料中。在本专利技术的背景下，避雷导体限定为避雷系统的导电部件，尤其是金属部件。该专利技术的方法允许在叶片结构制造期间将避雷系统的较大部件加到层状叶片结构中。通过该专利技术的方法，避雷系统的所有金属部件能够覆盖上高质量的真空浸渍层，该层与叶片的其余部分形成一体化接合，其产生最大保护，避免被吸引至导体系统的除接收器处的预期点以外的任何点的雷击。真空辅助树脂输送模制法可以使用。可在将复合材料布置在外模部分和/或模芯上的期间结合避雷导体。避雷导体例如可由玻璃纤维覆盖，该玻璃纤维在真空注射期间将用树脂浸渍。由于避雷系统的这些部件(例如金属的)完全被树脂包围，因此它们不接触空气，并因此得到理想地保护以免受腐蚀。作为避雷系统部件的避雷导体通过施加真空能被挤压到它的最终位置中。此外，通过注入树脂并允许树脂凝固，能将该部件固定在它的最终位置中。通过这种方法使系统的所有部件牢牢地固定就位，彼此或与叶片的其它部分不会摩擦，从而不能对它们本身或叶片的其它部分造成损坏。有利的是，使用至少一个扁平和/或网状避雷导体。该扁平和/或网状导体可放置在风力涡轮机叶片的抗剪腹板的旁边。使用扁平导体具有两个优点：其减小导体的自感并且使得当树脂已凝固时更容易取出模芯。此外，扁平导体更容易结合在相对薄的层状壁中。使用网状导体允许树脂渗透到导体中，导致与层状壁形成更紧的结合。同时，网状导体比实心导体更易变形。由镀锡铜线制成的扁平网状导体可形成避雷系统的支柱。该主避雷导体可基本沿叶片的中心线放置并位于叶片的抗剪腹板的旁边。例如，扁平和/或网状避雷导体可沿风力涡轮机叶片的中心线放置。基本沿叶片的中心线放置避雷导体(例如主避雷导体)会减小该导体上的机械应力。风力涡轮机叶片可包括顶部和尾缘。当布置复合材料时可靠近顶部和/或沿着尾缘放置至少一个金属块，避雷导体连接至该金属块。例如，金属块可使用铝块。此外，通过栓接至该金属块的方形垫片可将避雷导体压靠在金属块上。特别地可将金属块插到尾缘芯或顶部芯中。可在用液体聚合物浸湿复合材料之前将金属块插入并连接至避雷导体。可将主避雷导体连接至定位靠近顶部的金属块。此外，包括第一端部和第二端部的至少一个附加避雷导体可通过它的第一端部连接至主避雷导体，并通过它的第二端部连接至沿尾缘放置的金属块。主避雷导体和附加避雷导体例如可由网状镀锡铜制成。例如，附加避雷导体的第二端部可借助于栓接至抗剪腹板的方形垫片压靠在主避雷导体上，或者可使第二端部围绕主避雷导体弯曲。在液体聚合物固化和模具去除之后可将至少一个外部闪电接收器连接至该金属块。特别地可将外部闪电接收器用螺栓或螺钉连接到(例如铝)金属块中。可通过接合密封件使接收器与叶片壳的层结构隔离。专利技术的方法例如可包括提供如下内容的步骤：-具有柔性外芯部分和硬的或可处理的内芯部分的模芯，以及布置成包围该模芯的外模部分，用于在外模部分与模芯之间形成模腔，-将复合材料和可能的插芯布置在外模部分上和/或模芯上，-使外模部分包围模芯并包围放置在模腔中的复合材料，-围绕芯材布置复合材料，使整个叶片形成夹层结构，在这种情况下，芯材在叶片的真空形成中用于抽真空和流动，因为模腔有赖于真空，由此空气被排出，同时由于模芯的柔性外芯部原因使复合材料和可能有的插芯压靠在外模部分的内侧上，并且在通过真空形成模腔之后注入基体材料，-凝固复合材料，-去除外模部分，-在去除外模部分之前或之后从定形的叶片上取下模芯，-当布置复合材料时使用与增强纤维相关的一些必需的基体材料，并且在这种情况下是在关闭模具后添加附加基体材料。专利技术的风力涡轮机转子叶片由单个层状结构制成，并在该层状结构中结合(特别是牢固地结合)至少一个避雷导体。专利技术的风力涡轮机转子叶片可包括作为层状结构的一部分的抗剪腹板。避雷导体可定位在抗剪腹板的旁边。层状结构中的牢固结合阻止作为避雷系统的部件的避雷导体彼此或与叶片的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造风力涡轮机转子叶片（１）的方法，其中所述叶片（１）通过以下步骤形成层状结构（１０、２３、２９）：　－将纤维增强材料和／或芯材的复合材料布置在限定所述叶片（１）形状的模具中；　－在布置所述复合材料之后对所述模具抽真空；　 　－将液体聚合物引入真空模具浸湿所述复合材料；　－在所述复合材料浸湿之后固化所述液体聚合物；以及　－在所述液体聚合物固化之后去除所述模具；　其特征在于：　在用所述液体聚合物浸湿所述复合材料之前将至少一个避雷导体（１ ８、２８）结合到所述复合材料中。

【技术特征摘要】
EP 2008-4-15 08007393.51.一种制造风力涡轮机转子叶片(1)的方法，其中所述叶片(1)通过以下步骤形成层状结构(10、23、29)：-将纤维增强材料和/或芯材的复合材料布置在限定所述叶片(1)形状的模具中；-在布置所述复合材料之后对所述模具抽真空；-将液体聚合物引入真空模具浸湿所述复合材料；-在所述复合材料浸湿之后固化所述液体聚合物；以及-在所述液体聚合物固化之后去除所述模具；其特征在于：在用所述液体聚合物浸湿所述复合材料之前将至少一个网状避雷导体(18、28)结合到所述复合材料中。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在将所述复合材料布置在外模部和/或模芯上的期间结合所述网状避雷导体(18、28)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述网状避雷导体(18、28)由玻璃纤维(10)覆盖。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述网状避雷导体(18、28)是扁平的。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：将所述网状避雷导体(18、28)放置在所述风力涡轮机叶片(1)的抗剪腹板(6)的旁边。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：沿所述风力涡轮机叶片(1)的中心线(32)放置所述网状避雷导体(18、28)。7.根据权利要求1、2、5、6中任一项所述的方法，其特征在于：所述风力涡轮机叶片(1)包括顶部(2)和尾缘(11)，在布置所述复合材料时靠近所述顶部(2)和/或沿着所述尾缘(11)放置至少一个金属块(20)，所述网状避雷导体(18、28)连接至所述金属块(20)。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述至少一个网状避雷导体(18、28)包括主避雷导体(18)和至少一个附加避雷导体(28)，所述主避雷导体(18)连接至定位靠近所述顶部(2)的所述金属块(20)，所述附加避雷导体(28)包括第一端部和第二端部并且通过其第一端部连接至所述主避雷导体(18)，通过其第二端部连接至沿所述尾缘(11)放置的所述金属块(20)。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：在所述液体聚合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：JJO克里斯滕森，K奥尔森，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]