專利名稱：一種風力渦輪機葉片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種風カ渦輪機葉片，特別是涉及ー種具有雷電傳導裝置的部分變槳距風カ渦輪機葉片。
背景技術：
槳距系統(tǒng)普遍用于風カ渦輪機葉片，以允許風カ渦輪機的片段相對于葉片處的氣流俯仰。槳距系統(tǒng)通常包括中空圓柱結構，該中空圓柱結構具有第一槳距片段和第二槳距
片段，以及設于軸承跑道或滾子和多個設于該軸承跑道內的滾珠軸承，該軸承跑道位于第一和第二槳距片段之間的界面處。軸承允許槳距系統(tǒng)的第一槳距片段相對于第二槳距片段旋轉。參見圖1，現(xiàn)有技術的部分變槳距風カ渦輪機葉片的放大部分總體上用10指示。該葉片包括第一葉片片段12和第二葉片片段14，該第一和第二葉片片段12，14通過設于葉片10的槳距接頭處的槳距系統(tǒng)16聯(lián)接在一起，該槳距系統(tǒng)16位于第一和第二葉片片段12，14鄰近末端之間。因此，該第二葉片片段14通過槳距系統(tǒng)16能夠相對于第一葉片片段12俯仰。從專利號為EP2031245的歐洲專利可知，部分變槳距風カ渦輪機葉片包括內葉片延伸件片段和外葉片延伸件片段，其中，該外葉片延伸件片段通過槳距系統(tǒng)聯(lián)接于該內葉片延伸件片段，使得外葉片延伸件片段能夠相對于內葉片延伸件片段俯仰。由于槳距系統(tǒng)是風力渦輪機構造的關鍵部件，保護槳距系統(tǒng)16免受風カ渦輪機葉片10上雷擊的破壞性影響的標準程序通常是通過在第一和第二葉片片段12，14上布置雷電接收器，以吸引雷擊使其遠離槳距系統(tǒng)。公開號為No. 101793240A的中國專利申請公開了一種設置于葉片表面外部的雷電接收器，以及雷電引下導體，該導體由軟電線提供，該軟電線線路穿過設于葉片根部的槳距系統(tǒng)的內部，遠離槳距系統(tǒng)軸承。需要非常小心的是，為了確保雷電不與槳距系統(tǒng)本身接觸，通過布置雷電引下導體，使得雷電與槳距系統(tǒng)間隔開。然后，雷電引下導體可連接于風力渦輪機塔架或直接連入地面，以分散雷擊。為了確保雷電不接觸葉片的結構部分，在專利號為EP2243955的歐洲專利中應用了同樣的技術啟示，其中，整流罩應用至翼部，并且連接于地面電纜或雷電引下導體，以保護或防護兩段式葉片的金屬接頭。用于部分變槳距轉子葉片的進一歩改造，包括在鄰近槳距系統(tǒng)的葉片片段中布置雷電接收器，和/或在槳距系統(tǒng)周圍設置法拉第籠，以保護包含的部件，同樣也為任何雷電引下導體設定路線來避開槳距系統(tǒng)本身。這種方法導致風力渦輪機葉片生產中出現(xiàn)額外步驟，導致了成本、生產耗費等等的増加。本發(fā)明的目的是提供ー種部分變槳距風カ渦輪機葉片，該葉片不需要這樣的結構特征來為槳距系統(tǒng)提供保護，使其不受雷擊影響。

發(fā)明內容
這一目的是通過ー種部分變槳距風カ渦輪機葉片來實現(xiàn)的，該葉片包括內葉片延伸件片段、外葉片片段和槳距系統(tǒng)，所述外葉片片段通過所述槳距系統(tǒng)聯(lián)接于所述內葉片延伸件片段，使得所述外葉片片段能夠相對于所述內葉片延伸件片段俯仰，其中，所述槳距系統(tǒng)包括至少ー個導電元件，并且其中，所述部分變槳距葉片包括聯(lián)接于所述槳距系統(tǒng)的雷電引下導體，并且其中，所述槳距系統(tǒng)的所述至少一個導電元件在所述槳距系統(tǒng)的外表面設置為雷擊直接可見的，因此用作所述部分變槳距風カ渦輪機葉片的雷電接收器?！爸苯涌梢姷摹崩斫鉃椋瑢щ娫碾妼矢哂谌~片周圍部分的電導率。在優(yōu)選的實施例中，這相當于具有眼睛也可見的導電元件。通過設置對雷擊直接可見的槳距系統(tǒng)的導電元件，一方面的理解是，導電元件具有接閃點。該接閃點會吸引雷擊。更優(yōu)選地，所述槳距系統(tǒng)的至少ー個導電元件在所述槳距系統(tǒng)的外表面具有接閃 點。一個實施例中，葉片片段用相對弱的導體制作，例如玻璃纖維，并且導電元件用鋁制作。這種實施例中，導電元件對雷擊明顯可見，并且導電元件會吸引雷擊。另ー個實施例中，導電元件用鋼鐵制作，葉片片段用電導率高于玻璃纖維的碳材料制作。同樣，導電元件對雷擊可見。另ー個實施例中，導電元件用涂層涂覆，該涂層類似于葉片片段的涂層或表面。該涂層可穿孔，使得部分導電元件對雷擊直接可見。另ー個實施例中，制備導電元件，使得槳距系統(tǒng)中的導電元件表面的電導率高于葉片的電導率。因此，導電元件對雷擊直接可見。因此，槳距系統(tǒng)本身是雷電接收器，該接收器不需要為槳距系統(tǒng)提供保護使其免受雷擊影響的結構特征。根據(jù)ー種可選擇的實施方式，提供ー種部分變槳距風カ渦輪機葉片，該葉片包括內葉片延伸件片段，外葉片片段和槳距系統(tǒng)，所述外葉片片段通過所述槳距系統(tǒng)聯(lián)接于所述內葉片延伸件片段，使得所述外葉片片段能夠相對于所述內葉片延伸件片段俯仰，其中，所述槳距系統(tǒng)包括至少ー個導電元件，并且其中，所述部分變槳距葉片包括聯(lián)接于所述槳距系統(tǒng)的雷電引下導體，所述槳距系統(tǒng)用作所述部分變槳距風カ渦輪機葉片的雷電接收器。通過將槳距系統(tǒng)本身用作雷電導體，并且將雷電引下導體直接連接于槳距系統(tǒng)，不再需要在部分變槳距葉片的槳距接頭周圍設置単獨的雷電接收器。這提供了更簡化的部分變槳距葉片的結構，該結構不需要在槳距系統(tǒng)附近設置相對復雜的保護元件和線路。隨后可設置雷電引下導體，聯(lián)接于任何合適的設于風カ渦輪機塔架結構中的導電元件，用于接收和分散雷擊。優(yōu)選地，所述導電元件是槳距系統(tǒng)的靜止部分中的一部分?？梢岳斫獾氖牵瑯嘞到y(tǒng)的靜止部分是不俯仰部分。通常，相對于內葉片延伸件片段靜止。因此，雷擊可非常容易地并且沿最短線路被轉移至雷電引下導體。優(yōu)選地，雷電引下導體包括設于內葉片延伸件片段的第一雷電導體和設于外葉片片段的第二雷電導體，每個第一雷電導體和第二雷電導體均連接至槳距系統(tǒng)。因此，雷擊可從外葉片片段經(jīng)由第二雷電導體，穿過槳距系統(tǒng)，傳導至內葉片延伸件片段中的第一雷電導體，用于進一歩分散。優(yōu)選地，槳距系統(tǒng)具有槳距系統(tǒng)的內槳距片段和外槳距片段，其中，內槳距片段和外槳距片段導電地連接。可推斷得出的是，需要建立用于傳導電流，能量密度和電荷的連接。優(yōu)選地，槳距系統(tǒng)是大體上圓形的槳距系統(tǒng)，其直徑至少為2米。進ー步優(yōu)選地，槳距系統(tǒng)直徑約為2. 4米。由于槳距系統(tǒng)尺寸増加，這允許槳距系統(tǒng)更有效地用作雷電接收器，在沿著風カ 渦輪機葉片的長度方向的某一點處設置的巨大的導電材料。槳距系統(tǒng)增加的尺寸允許槳距系統(tǒng)的元件有效地傳導所需要的電流、能量密度和電荷。優(yōu)選地，所述至少一個導電元件圍繞所述槳距系統(tǒng)的外圓周表面設置，其中，所述槳距系統(tǒng)的外圓周表面的面積至少為O. 5平方米。相對大的暴露表面積提供良好的接觸點，以接收和吸收雷擊。暴露面積用公式Area (面積)=2 π rh計算(r是槳距系統(tǒng)半徑，h是槳距系統(tǒng)暴露片段的高度)。對于直徑約2. 4米的槳距系統(tǒng)，具有的暴露片段寬度約為10厘米，暴露面積約為O. 75m2。由于槳距系統(tǒng)具有這種級別的暴露面積，接收面積對雷擊是可見的，并且增加雷電攻擊暴露面積的可能性。進ー步，隨著面積的旋轉，該面積的一部分也將在不同的旋轉角度暴露。優(yōu)選地，所述槳距系統(tǒng)包括多個設于至少ー個槳距系統(tǒng)跑道中的軸承，其中，選擇所述軸承和所述跑道表面之間的表面接觸面積，以引導雷擊穿過槳距系統(tǒng)，而不損壞槳距系統(tǒng)部件。該選擇可通過關于導電材料和連接的常識或通過咨詢雷電保護的標準參考文獻而完成。參考文獻包括國際電エ委員會(IEC)標準。見以下。因此，根據(jù)當前IEC標準對于一段時間內雷擊的特定預期，可選擇軸承和所述跑道表面之間的接觸面積，以傳導< 200kA的電流。該標準可隨時間而變化，并且本領域的技術人員可選擇材料并且配置接觸面積，以傳導需要的電流。本領域的技術人員甚至可進行特定配置的實驗，以確保電流可穿過。采用同樣的原理，本領域的技術人員能夠選擇材料并且配置接觸面積，以確保< 200kA的電流，約IOMJ/Ω的比能或約300C的電荷能夠減輕。由于槳距系統(tǒng)的尺寸増加，槳距系統(tǒng)的軸承和槳距系統(tǒng)中的跑道表面之間的接觸面積足夠大，使得接收到來自槳距系統(tǒng)上雷擊的電荷有效穿過，而不損壞槳距系統(tǒng)組件。這是從槳距系統(tǒng)軸承尺寸和傳統(tǒng)材料例如鋼鐵具有導電性質的事實得出，該導電性質提供減輕需要的電流，比能和電荷的必要導電性質。優(yōu)選地，槳距系統(tǒng)包括四點接觸軸承。優(yōu)選地，所述至少一個導電元件包括設于所述槳距系統(tǒng)外表面的凸出組件。槳距系統(tǒng)外表面上設置的凸出組件用作雷電放電的吸引物，確保雷電攻擊槳距系統(tǒng)，而不是風カ渦輪機葉片的鄰近片段。優(yōu)選地，所述葉片包括多個繞所述槳距系統(tǒng)外表面均勻間隔的凸出組件。通過在槳距系統(tǒng)上設置ー排凸出組件，確保雷電總是被引至槳距系統(tǒng)接收器，而不論風力渦輪機葉片的方向和/或俯仰。優(yōu)選地，所述至少一個導電元件包括設于所述槳距系統(tǒng)上的避雷針(或者富蘭克林棒)。優(yōu)選地，所述部分變槳距葉片包括至少ー個設于所述槳距系統(tǒng)的殼組件，其中所述至少一個導電元件導電地與至少ー個導電組件聯(lián)接，該至少ー個導電組件設于所述至少一個殼組件的外表面上。在槳距系統(tǒng)處設置外殼，可防止由于污垢、水汽等進入槳距系統(tǒng)內部而損壞槳距 系統(tǒng)。槳距系統(tǒng)可導電地聯(lián)接于外殼外部，用作合適的風力渦輪機葉片的雷電接收器。優(yōu)選地，所述殼組件在所述槳距系統(tǒng)處提供空氣動力學剖面。由于外殼在槳距接頭處提供空氣動力學剖面，這進一歩降低了風カ渦輪機葉片在槳距接頭處經(jīng)受的任何可能的空氣動力學損失，因而提高葉片效率。優(yōu)選地，所述殼組件包括至少ー個設于所述外殼外部的雷電接收器，所述至少一個雷電接收器導電地聯(lián)接于所述槳距系統(tǒng)。優(yōu)選地，所述殼組件用于橋連接所述內葉片延伸件片段和所述外葉片片段的鄰近末端之間形成的間隙。優(yōu)選地，所述殼組件朝所述部分變槳距風カ渦輪機葉片的后緣凸出。優(yōu)選地，所述殼組件包括至少ー個設于所述風カ渦輪機葉片的后緣處的雷電接收器。優(yōu)選的，所述葉片包括至少ー個設于所述槳距系統(tǒng)處的失速柵，其中，至少ー個雷電接收器設于所述失速柵的遠端，所述失速柵雷電接收器導電地聯(lián)接于所述槳距系統(tǒng)以及所述雷電引下導體。失速柵是設于葉片表面上的凸出部或柵欄，通過阻止順翼展方向的氣流，可用于阻止葉片的不同片段同時進入失速。在內葉片片段和外葉片片段之間的槳距接頭處使用失速柵，可阻止不同片段之間的氣流干擾，因此可允許不同葉片片段具有不同的失速特性。優(yōu)選地，所述失速柵大體上覆蓋了所述內葉片延伸件片段和所述外葉片片段的鄰近末端之間形成的間隙。優(yōu)選地，部分變槳距風カ渦輪機葉片至少50米長。優(yōu)選地，葉片約60米長，其中內葉片延伸件約20米長，外葉片片段約40米長。優(yōu)選地，第二雷電導體具有連接于槳距系統(tǒng)的松弛部或柔性部。因此，外葉片片段可俯仰，并且第二雷電導體被設置為以耐用方式運作。還提供ー種變槳距風カ渦輪機，其包括至少兩個如上所述的部分變槳距葉片。本領域技術人員已知國際電エ委員會標準中公開的引用標準。這些標準包括IEC61400-24, IEC61643-12和部分IEC62305。這些引用標準是起點，本領域技術人員能夠實行雷電暴露評估。同樣地，本領域技術人員能夠根據(jù)國家標準和規(guī)定要求的不同來修改或設計。因此，本領域技術人員僅使用用于特定國家的同等標準。雖然有不同和不確定性，可能的是，在20年期間，每個葉片會經(jīng)歷約50次雷電放電，峰值電流范圍的分布從< 200kA到く 3kA，比能IOMJ/Ω到O. 002MJ/Ω，電荷300C到IOC。為滿足標準，對導體的合適材料和尺寸給出標準，或者可用作起點。所以如果本領域技術人員想要使用不銹鋼元件，標準(例如IEC61400-24表C. I)會列出不同的配置(鋼帶、圓鋼、多股鋼)，不同標稱的截面積以及要求的最小厚度/直徑等。


現(xiàn)在將描述本發(fā)明的實施例，僅通過舉例方式，參考相應的附圖，其中圖I是現(xiàn)有技術的部分變槳距風カ渦輪機葉片的槳距接頭的放大視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的部分變槳距風カ渦輪機葉片的第一實施例的槳距接頭的放大視圖；
圖3是根據(jù)本發(fā)明的部分變槳距風カ渦輪機葉片的第二實施例的槳距接頭的放大視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的部分變槳距風カ渦輪機葉片的第三實施例的槳距接頭的放大視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的部分變槳距風カ渦輪機葉片的第四實施例的槳距接頭的放大視圖；圖6是用于本發(fā)明的槳距系統(tǒng)的透視圖；和圖7是圖6的槳距系統(tǒng)的部分截面圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的部分變槳距風カ渦輪機葉片的實施例中的槳距接頭的放大視圖。
具體實施例方式如上所述，圖I示出現(xiàn)有技術的部分變槳距風カ渦輪機葉片10的槳距接頭16的放大視圖，該葉片10具有內葉片延伸件片段12和外葉片片段14。參見圖2，部分變槳距風カ渦輪機葉片片段用20指示。葉片20包括內葉片延伸件片段22和外葉片片段24，外葉片片段24通過槳距系統(tǒng)26聯(lián)接于所述內葉片延伸件片段22。設置葉片20，使得通過使用槳距系統(tǒng)26，外葉片片段24能夠相對于內葉片延伸件片段22俯仰。槳距系統(tǒng)26包括大體上圓形的主體，該主體具有內片段26a和鄰近的外片段26b。內、外槳距片段26a，26b通過設于至少ー個滾珠軸承滾子或滾珠軸承跑道(未示出)中的多個滾珠軸承聯(lián)接，所述滾珠軸承允許外槳距片段26b相對于內槳距片段26a俯仰。使用中，內葉片延伸件片段22安裝于槳距系統(tǒng)26的內槳距片段26a，外葉片片段24安裝于槳距系統(tǒng)26的外葉片片段26b。優(yōu)選地，槳距系統(tǒng)26包括四點接觸軸承，也即是，滾珠軸承在四個點接觸跑道的表面?？梢岳斫獾氖?，槳距系統(tǒng)26可包括多個軸承滾子或軸承跑道。為促進外葉片片段24俯仰，在葉片片段22，24之間限定ー個間隙，槳距系統(tǒng)26橋連接葉片片段22，24之間的所述間隙。因此，槳距系統(tǒng)26的一部分外表面27暴露于葉片片段22，24之間的間隙中。槳距系統(tǒng)26用導電材料成型，使得槳距系統(tǒng)26暴露的外表面27用作風カ渦輪機葉片20的雷電接收器。由于本發(fā)明的槳距系統(tǒng)26可是相對巨大的，巨大的導電材料為雷擊提供了強烈的吸引。葉片20進ー步包括設于葉片20的內葉片延伸件片段22中的第一雷電引下導體(用虛線28指示)和設于葉片20的外葉片片段24中的第二雷電引下導體(用虛線30指示)。雷電引下導體28，30能夠傳導雷擊穿過風カ渦輪機葉片內部，到達連接的風カ渦輪機塔架和/或地面。圖2的實施例中，設置第一雷電引下導體28，使得導體28的第一末端28a直接導電地聯(lián)接于槳距系統(tǒng)26主體的內槳距片段26a，導體28的第二末端(未示出)位于風カ渦輪機葉片20的根部。第一雷電引下導體28的第二末端設置為合適地連接設置在風カ渦輪機塔架結構中的導電裝置，以吸收雷擊。類似地，設置第二雷電引下導體30，使得導體30的第一末端30a直接導電地聯(lián)接于槳距系統(tǒng)26主體的外槳距片段26b。在葉片20的外葉片片段24中進ー步設置第二雷電引下導體30，使得第二引下導體30的第二末端(未示出)聯(lián)接至設于外葉片片段24頂端的雷電接收器。槳距系統(tǒng)26在有雷擊的情況下，雷電被傳導穿過槳距系統(tǒng)26的主體，到達第一雷電引下線28，隨后傳導至更大的風力渦輪機結構，從而將雷擊安全分散至地面。一些場合中，雷擊可在葉片20的外葉片片段24上的位置發(fā)生，例如，在設置于外葉片片段24頂端的雷電接收器處，雷擊從雷電接收器傳導，穿過第二雷電引下導體30，至槳距系統(tǒng)26的外槳距片段26b。然后，雷擊傳導穿過槳距系統(tǒng)26的主體，至槳距系統(tǒng)26的內槳距片段26a，并且向下穿過第一雷電引下導體28，到達風カ渦輪機塔架。因此，槳距系統(tǒng)26本身可用作雷電接收器和/或風カ渦輪機葉片20的雷電傳導系統(tǒng)的一部分。這與現(xiàn)有技術的系統(tǒng)相反，現(xiàn)有技術的系統(tǒng)尋求保護槳距系統(tǒng)，免受雷擊影響，例如，通過阻止槳距系統(tǒng)上的直接雷擊和/或設置路線引導雷電遠離槳距系統(tǒng)或環(huán)繞槳距系統(tǒng)。本發(fā)明這種方式槳距系統(tǒng)26的使用，提供了風カ渦輪機葉片20的一種更簡化的設計，致使成本降低，生產相對更簡単。優(yōu)選地選擇槳距系統(tǒng)26，使得槳距系統(tǒng)26可吸收雷擊影響，而不損壞槳距系統(tǒng)部件。因此，槳距系統(tǒng)26是相對大的結構，設置包含的軸承和軸承滾子，以抵御穿過槳距系統(tǒng)26的雷擊。優(yōu)選地，槳距系統(tǒng)26具有至少2米的直徑，更加優(yōu)選地，約為2. 4m。預選的，選擇設于葉片片段22，24之間的槳距接頭處的間隙，使得槳距系統(tǒng)26有足夠的表面積暴露于雷擊。優(yōu)選地，該間隙至少10厘米寬。可以理解的是，這種大槳距系統(tǒng)26在槳距系統(tǒng)結構中滾珠軸承和軸承滾子表面之間提供足夠的接觸面積，以讓雷擊穿過而不損壞槳距系統(tǒng)26主體。風カ渦輪機葉片20也可包括多個設于葉片片段22，24的外表面上的次級雷電接收器32,所述雷電接收器32導電地連接于所述第一和第二雷電引下導體28,30。現(xiàn)在參考圖3-5，描述了圖2的葉片20的進ー步的實施例和增強效果，并且分別用20a，20b，20c指示。為了表述清楚，恰當時會再次使用同樣的標號。更進一歩，第一和第二雷電引下導體和次級雷電接收器沒有在圖3-5中示出，但可以理解的是，根據(jù)本發(fā)明，類似 的導電元件可設于風力渦輪機葉片的每個實施例中。可以理解的是，每個實施例中描述的特征可単獨使用，或結合其他實施例的特征使用。 圖3中，風カ渦輪機葉片20a包括多個設于槳距系統(tǒng)26的外表面27上的成形凸出組件34。凸出組件34用導電材料成型，并且用于吸引雷擊(用35指示)至槳距系統(tǒng)26。圖3中，第一組凸出組件34a設于內槳距片段26a的表面上，第二組凸出組件34b設于外槳距片段26b的表面上。凸出組件34a，34b環(huán)繞槳距系統(tǒng)26表面等間距布置，以確保凸出組件的平等分布，而不論槳距系統(tǒng)26的外槳距片段26b的槳距角。圖3中示出的實施例中，凸出組件34a，34b大體上為圓錐形， 可以理解的是，任何合適形狀的凸出組件都可用于吸引雷電。圖4中，風カ潤輪機葉片20b包括一對設于槳距系統(tǒng)26表面的避雷針36 (也稱為富蘭克林棒)。避雷針36成形是為了吸引雷擊直接擊至槳距系統(tǒng)26，并且該避雷針36導電地聯(lián)接于槳距系統(tǒng)26的表面27。圖4中，第一避雷針36a鄰近內葉片延伸件片段22設置，第二避雷針36b鄰近外葉片片段24設置。然而，可以理解的是，任何數(shù)量或任何布置的避雷針都可使用。進ー步，可以理解的是，任何合適形狀的避雷針或富蘭克林棒都可設置于槳距系統(tǒng)26。圖5中，風カ渦輪機葉片20c包括一對設于葉片片段22，24之間的槳距接頭處的殼元件38a，38b。圖5中示出的殼元件38a，38b設置用于覆蓋槳距系統(tǒng)26 (圖5中示出輪廓)，并且進一歩延伸入葉片片段22，24后緣之間的間隙，但是，可以理解的是，可設置任何合適形狀的殼元件38a，38b，例如，殼元件38a，38b可僅繞槳距系統(tǒng)26設置，或者僅在葉片片段22，24后緣之間的間隙處設置。殼元件38a，38b可用于橋連接設于葉片片段22，24之間的槳距接頭處的間隙，并因此降低形成于槳距接頭的空氣動力學損失，例如，由于頂端損失，和/或從風カ渦輪機葉片20c的壓カ側至吸カ側的空氣泄漏。殼元件38a，38b聯(lián)接于槳距系統(tǒng)26，使得第一殼元件38a聯(lián)接于內槳距片段26a，第二殼元件38b聯(lián)接于外槳距片段26b。在殼兀件38a, 38b的外部設置多個雷電接收器40,41,雷電接收器40,41導電地聯(lián)接于槳距系統(tǒng)26的主體。當雷擊至雷電接收器40，41時，雷電從接收器40，，41傳導至槳距系統(tǒng)26的主體，并且從那里經(jīng)由雷電引下導體(未示出)傳導至更大的風カ渦輪機結構和地面。圖5中示出的實施例中，多個雷電接收器40設于槳距系統(tǒng)26的鄰近位置，附加接收器41設于位于風カ渦輪機葉片20c的后緣處的殼元件38a，38b上。然而，可以理解的是，在殼元件38a，38b上可使用任何布置的雷電接收器40，41，例如，接收器40可繞整個殼元件主體均勻間隔地布置。圖5的實施例中，殼元件38a，38b成形為具有空氣動力學翼部剖面，該空氣動力學翼部剖面與鄰近葉片片段22，24的剖面大體上相對應?？梢岳斫獾氖牵瑲ぴ?8a，38b可包括任何合適的翼部剖面，在槳距接頭處使用。額外地或可選擇地，可以理解的是，殼元件38a，38b可成形為提供一圍繞槳距系統(tǒng)26的密封件，以阻止水分和/或污垢進入槳距系統(tǒng)內部。可以理解的是，上述的凸出組件34a，34b ;避雷針36a，36b ;以及殼元件雷電接收器40，41均設置為穿過槳距系統(tǒng)26的主體，導電聯(lián)接于包含的雷電引下導體28，30，以允許雷擊從槳距系統(tǒng)26傳導至更大的風カ渦輪機結構和地面。
進ー步的實施例可采用至少ー個設于槳距系統(tǒng)26處的失速柵(未示出)，其從葉片20，20a，20b，20c的表面凸出，至少部分在所述槳距系統(tǒng)26之上。失速柵用于阻止沿葉片表面的順翼展方向的氣流，并且可額外地用于覆蓋內、外葉片片段22，24的鄰近末端之間的間隙。至少ー個雷電接收器設于失速柵的上端部，失速柵雷電接收器穿過槳距系統(tǒng)26的主體，導電地聯(lián)接于雷電引下導體28，30。相對于鄰近葉片表面，提高這種失速柵雷電接收器的高度，可加強對雷擊的吸引，該雷擊隨后可直接穿過包含的槳距系統(tǒng)，傳導至聯(lián)接的雷電引下導體。用于本發(fā)明葉片中的槳距系統(tǒng)的實施例在圖6和7中用126指示。槳距系統(tǒng)126包括內槳距環(huán)128和外槳距環(huán)130。內槳距環(huán)128的直徑比外槳距環(huán)130小，但其與外槳距環(huán)130是同心的圓環(huán)，使得槳距系統(tǒng)126具有組合的圓環(huán)結構。使用中，部分變槳距葉片(相對較寬)的內葉片延伸件片段聯(lián)接于槳距系統(tǒng)26的外槳距環(huán)130，并且，相應的外葉片片段(相對較窄)聯(lián)接于內槳距環(huán)128。
參見圖7的截面圖，槳距系統(tǒng)126包括兩個鄰近的設于跑道134中的軸承滾子132a，132b，該跑道134位于內槳距環(huán)128和外槳距環(huán)130之間的表面界面處。槳距系統(tǒng)126被設置在軸承132a，132b和槳距環(huán)128，130的表面之間，提供足夠的接觸面積，以安全地傳導雷擊穿過槳距系統(tǒng)126主體，而不損壞槳距系統(tǒng)126。所述風カ渦輪機葉片20，20a，20b，20c的使用中，內葉片延伸件22的根部(未示出)安裝于風カ渦輪機的轉子輪轂，轉子輪轂設于風カ渦輪機塔架頂部的機艙處。轉子輪轂設置為在所述機艙上旋轉，其中，外葉片片段24可相對于內葉片延伸件22俯仰，以控制風カ渦輪機運行(有效調節(jié)外葉片片段處的氣流攻角)。圖8示出根據(jù)本發(fā)明的部分變槳距葉片20的實施例的一部分。部分變槳距葉片包括通過槳距系統(tǒng)26聯(lián)接的內葉片延伸件片段22和外葉片片段24。設置變槳距葉片，使用槳距系統(tǒng)26，使得外葉片片段24能夠相對于內葉片延伸件片段26俯仰。所示出的實施例中，內葉片延伸件片段22可理解為靜止的，外葉片片段24是可俯仰的。槳距系統(tǒng)26具有作為自然接閃點的外表面27。該外表面27對雷擊35直接可見(圖中未不出)。外表面27是可導電的。外表面27電氣連接于第一雷電引下導體28。這個實施例中，至少一部分第一雷電引下導體28成型為雷電引下管28a。雷電引下管28a是可導電的。雷電引下管28a遮蓋電纜50，該電纜50在這個實施例中是光纜50’，其連接于傳感器、致動器或其他傳感器-電機設備52。第二雷電導體30具有松弛部或柔性部30a，該松弛部或柔性部30a以ー種方式連接于槳距系統(tǒng)26，使得第一和第二雷電導體28，30導電地連接。松弛部或柔性部30a設置為允許外葉片片段24俯仰。可以理解的是，本發(fā)明可應用至包括任何數(shù)量的部分變槳距葉片的風カ渦輪機。本發(fā)明對雙葉片部分變槳距風カ渦輪機特別有利，當雙葉片風カ渦輪機的旋轉導致葉片方向大體上水平時，葉片相對大的槳距系統(tǒng)可能是風カ渦輪機最吸引的暴露導電元件，因此最可能接收雷擊。這種系統(tǒng)中，葉片槳距系統(tǒng)作為雷電導體使用，并因此聯(lián)接于雷電引下導體，提供了相對簡單和有效的葉片結構。可以理解的是，本發(fā)明可用于組合任何其他合適的未在相應附圖中示出的雷電接收裝置，例如，設于風力渦輪機葉片外遠端的雷電接收器，設于風力渦輪機塔架和機艙上端部的雷電接收器等等。
本發(fā)明不限于本文描述的實施例，并且在不脫離本發(fā)明的范圍內，可以修改或適 用。
權利要求
1.部分變槳距風カ渦輪機葉片(10，20)，其包括內葉片延伸件片段(12，22)，外葉片片段(14，24)和槳距系統(tǒng)(16，26)，所述外葉片片段(14，24)通過所述槳距系統(tǒng)(16，26)聯(lián)接于所述內葉片延伸件片段(12，22)，使得所述外葉片片段(14，24)能夠相對于所述內葉片延伸件片段(12，22)俯仰，其中，所述槳距系統(tǒng)(16，26)包括至少ー個導電元件，并且其中，所述部分變槳距葉片(10，20)包括聯(lián)接于所述槳距系統(tǒng)的雷電引下導體(28，30)，并且其中，所述槳距系統(tǒng)(16，26)的所述至少一個導電元件在所述槳距系統(tǒng)(16，26)的外表面(27)設置對雷擊(35)直接可見的，因此用作所述部分變槳距風カ渦輪機葉片(10，20)的雷電接收器。
2.如權利要求I所述的部分變槳距風カ渦輪機葉片(10，20)，其特征在于，所述導電元件是所述槳距系統(tǒng)(16，26)的靜止部分的一部分。
3.如權利要求I或2所述的部分變槳距風カ渦輪機葉片(10，20)，其特征在于，雷電引下導體(28，30)包括設于內葉片延伸件片段(12，22)的第一雷電導體(28)和設于外葉片片段(14，24)的第二雷電導體(30)，每個第一和第二雷電導體(28，30)連接至所述槳距系統(tǒng)(16，26)。
4.如以上任ー權利要求所述的部分變槳距風カ渦輪機葉片(10，20)，其特征在于，所述槳距系統(tǒng)(16，26)具有槳距系統(tǒng)(16，26)的內槳距片段(26a)和外槳距片段(26b)，其中，內和外槳距片段(26a，26b)導電地連接。
5.如以上任ー權利要求所述的部分變槳距風カ渦輪機葉片(10，20)，其特征在于，所述槳距系統(tǒng)(16，26)為直徑至少2米的大體圓形的槳距系統(tǒng)(16，26)。
6.如以上任ー權利要求所述的部分變槳距風カ渦輪機葉片(10，20)，其特征在干，所述至少一個導電元件繞所述槳距系統(tǒng)(16，26)的外圓周表面設置，其中，所述槳距系統(tǒng)(16,26)的外圓周表面的面積至少為O. 5平方米。
7.如以上任ー權利要求所述的部分變槳距風カ渦輪機葉片(10，20)，其特征在于，所述槳距系統(tǒng)(16，26)包括多個設于至少ー個槳距系統(tǒng)跑道(134)中的軸承(132)，其中，選擇所述軸承(132)和所述跑道(134)表面之間的表面接觸面積，以穿過所述槳距系統(tǒng)(16，26)傳導雷擊，而不損壞所述槳距系統(tǒng)(16，26)部件。
8.如以上任ー權利要求所述的部分變槳距風カ渦輪機葉片(10，20)，其特征在于，所述至少一個導電元件包括設于所述漿距系統(tǒng)(16，26)的外表面上的凸出組件(34)。
9.如權利要求8所述的部分變槳距風カ渦輪機葉片(10，20)，其特征在于，所述葉片包括多個繞所述槳距系統(tǒng)(16，26)外表面均勻間隔的凸出組件(34)。
10.如以上任ー權利要求所述的部分變槳距風カ渦輪機葉片(10，20)，其特征在于，所述至少一個導電元件包括設于所述槳距系統(tǒng)(16，26)上的避雷針。
11.如以上任ー權利要求所述的部分變槳距風カ渦輪機葉片(10，20)，其特征在于，所述部分變槳距葉片包括至少ー個設于所述槳距系統(tǒng)(16，26)的殼組件(38)，其中，所述至少ー個導電元件導電地與至少ー個導電組件(40，41)聯(lián)接，所述至少ー個導電組件(40，41)設于所述至少一個殼組件(38)的外表面上。
12.如權利要求11所述的部分變槳距風カ渦輪機葉片(10，20)，其特征在于，所述殼組件(38)在所述槳距系統(tǒng)(16，26)處提供空氣動力學剖面。
13.如以上任ー權利要求所述的部分變槳距風カ渦輪機葉片(10，20)，其特征在于，所述葉片(10，20)包括至少ー個設于所述槳距系統(tǒng)(16，26)的失速柵，其中，至少ー個雷電接收器(40，41)設于所述失速柵的遠端，所述失速柵雷電接收器(40，41)導電地聯(lián)接于所述槳距系統(tǒng)(16，26)以及所述雷電引下導體(28，30)。
14.如以上任ー權利要求所述的部分變槳距風カ渦輪機葉片(10，20)，其特征在于，所述第二雷電導體(30)具有連接于所述槳距系統(tǒng)(26)的松弛部或柔性部(30a)。
15.ー種部分變槳距風カ渦輪機，包括至少兩個如權利要求1-14中任ー權利要求所述的部分變槳距葉片(10，20)。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種部分變槳距風力渦輪機葉片，其中，葉片的漿距系統(tǒng)用作雷電接收器。由于槳距系統(tǒng)相對大的尺寸，能夠分散雷擊的影響而不造成損壞，并且不需要通常用于在槳距系統(tǒng)周圍或遠離槳距系統(tǒng)傳導雷電的附加葉片特征。
文檔編號F03D11/00GK102691630SQ201210078849
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月22日 優(yōu)先權日2011年3月22日
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