專利名稱：風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裝有雷電防護(hù)裝置的風(fēng)輪機(jī)，該裝置包括傳導(dǎo)雷電產(chǎn)生的電流的裝置，該裝置可將電流從風(fēng)輪機(jī)的葉片傳導(dǎo)至風(fēng)輪機(jī)的機(jī)艙。
背景技術(shù)：
已有各種不同的裝置用于保護(hù)風(fēng)輪機(jī)易受電損壞的零件不被雷擊損壞。其中的一種裝置用于避免雷電襲擊風(fēng)輪機(jī)葉片產(chǎn)生的電流進(jìn)入發(fā)電機(jī)和位于風(fēng)輪機(jī)頂部的其他電力和電子部件。這是通過將電流從葉片傳導(dǎo)至風(fēng)輪機(jī)的塔架和大地而實現(xiàn)的。
WO 01/86144描述了一種裝有此種雷電防護(hù)系統(tǒng)的風(fēng)輪機(jī)。此雷電防護(hù)裝置系統(tǒng)包含一根裝在風(fēng)輪機(jī)葉片上的桿。該桿裝在葉片的底座上。此桿被用作雷電傳導(dǎo)器件，將雷電從葉片的底座傳導(dǎo)至一個環(huán)繞主軸并與主軸同軸且位于機(jī)艙蓋的外部的導(dǎo)電環(huán)。電流自此導(dǎo)電環(huán)從機(jī)艙中的機(jī)器支撐部件中通過，并沿著偏蕩齒輪上的一個滑動裝置傳導(dǎo)至塔架。因此，電流的傳導(dǎo)獨立于機(jī)艙中機(jī)器支撐部件相對于塔架的實際轉(zhuǎn)動位置。
上述WO公開文本中描述的設(shè)備據(jù)稱可以確保無雷電電流損壞電力和電子組件。然而，該發(fā)明沒有描述如何能夠使本領(lǐng)域的技術(shù)人員實現(xiàn)該目的。而且，此種提供雷電防護(hù)的裝置存在缺點。首先，在整個機(jī)艙外面且環(huán)繞機(jī)艙安裝一個單獨的導(dǎo)電環(huán)要求環(huán)很巨大，盡管其安裝非常困難，但在安裝后會影響風(fēng)輪機(jī)機(jī)艙的空氣動力學(xué)性能。再者，對巨大的導(dǎo)電環(huán)是如何相對于機(jī)艙的機(jī)器支撐部件進(jìn)行懸置安裝的并沒有作出描述。因而，上面提到的導(dǎo)電環(huán)的安裝，即上述設(shè)備的主要缺點之一，沒有被提及。所以，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不僅要面對該描述中顯而易見的缺點，例如大的導(dǎo)電環(huán)，還必須用創(chuàng)造性的技能來克服安裝大導(dǎo)電環(huán)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置。該裝置為風(fēng)輪機(jī)的電力和電子部件提供必要的保護(hù)，此雷電防護(hù)裝置安裝和運行于風(fēng)輪機(jī)的機(jī)艙內(nèi)，遠(yuǎn)高于地平面或海平面，從必需的機(jī)工的技能和所用到的部件的數(shù)目和種類的意義上說，都易于安裝。
該目的是通過風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置達(dá)到的，該裝置包括傳導(dǎo)雷電產(chǎn)生的電流的裝置，該裝置可將電流從風(fēng)輪機(jī)的葉片傳導(dǎo)至風(fēng)輪機(jī)的底座，并且該裝置包含電傳導(dǎo)裝置，通過引導(dǎo)電傳導(dǎo)裝置經(jīng)過一個用于將軸轂安裝至風(fēng)輪機(jī)主軸上的法蘭，將電傳導(dǎo)裝置沿著葉片的底座，穿過軸轂通到風(fēng)輪機(jī)的一個靜止部分，風(fēng)輪機(jī)的該靜止部分當(dāng)風(fēng)輪機(jī)運行時相對于安裝法蘭是靜止的。
通過引導(dǎo)電流沿著電導(dǎo)體通過軸轂，全部雷電防護(hù)系統(tǒng)將被保持在軸轂的邊界內(nèi)，于是既不需要特殊的適配裝置來將雷電防護(hù)裝置懸掛在軸轂或機(jī)艙上，也不會阻礙或妨礙風(fēng)輪機(jī)的空氣動力學(xué)性能。然而，當(dāng)必須使電導(dǎo)體從軸轂傳到塔架時使電導(dǎo)體穿過軸轂會遇到問題。此問題可以通過使電導(dǎo)體從軸轂的安裝法蘭的周面經(jīng)過或從安裝法蘭的孔洞中通過來解決。
使電流從安裝法蘭流通到機(jī)艙可以以任意合適的方式發(fā)生。然而，基于安裝法蘭是和主軸和軸轂一起轉(zhuǎn)動的事實，當(dāng)風(fēng)輪機(jī)運轉(zhuǎn)時，本發(fā)明在一個優(yōu)選的實施例中利用特殊的措施來使電流從安裝法蘭傳導(dǎo)至風(fēng)輪機(jī)的靜止部分。
在第一個實施例中，電傳導(dǎo)構(gòu)件包含一個環(huán)繞風(fēng)輪機(jī)主軸的環(huán)形構(gòu)件，且該環(huán)形構(gòu)件與安裝法蘭和主軸電絕緣。因為此環(huán)形構(gòu)件附裝于安裝法蘭，因而在風(fēng)輪機(jī)運行時與安裝法蘭、主軸和軸轂一起轉(zhuǎn)動?；瑒友b置裝備在環(huán)形構(gòu)件和風(fēng)輪機(jī)的靜止部分之間，該滑動裝置將電流從環(huán)形構(gòu)件傳導(dǎo)至靜止部分。
在第二個實施例中，電傳導(dǎo)構(gòu)件包含一個環(huán)繞風(fēng)輪機(jī)主軸的環(huán)形構(gòu)件，且該環(huán)形構(gòu)件與安裝法蘭和主軸電絕緣。因為此環(huán)形構(gòu)件附裝于風(fēng)輪機(jī)的靜止部分，因而在風(fēng)輪機(jī)運行時不與安裝法蘭、主軸和軸轂一起轉(zhuǎn)動。滑動裝置裝備在環(huán)形構(gòu)件和安裝法蘭間，該滑動裝置將電流從安裝法蘭傳導(dǎo)至環(huán)形構(gòu)件。
原則上，各個單獨的部件之間以及第一個實施例和第二個實施例的用于將電流從安裝法蘭通過風(fēng)輪機(jī)的相對于安裝法蘭靜止的部分傳導(dǎo)至塔架的功能沒有區(qū)別。唯一的區(qū)別是，環(huán)形構(gòu)件是附裝于安裝法蘭，因而在風(fēng)輪機(jī)運轉(zhuǎn)時與法蘭一起轉(zhuǎn)動而雷電電流接受器保持不動，還是環(huán)形構(gòu)件附裝于風(fēng)輪機(jī)相對于安裝法蘭不動的一個靜止部分，而雷電電流接受器附裝于安裝法蘭且當(dāng)風(fēng)輪機(jī)運轉(zhuǎn)時與安裝法蘭一起轉(zhuǎn)動。
雷電電流接受器和環(huán)形構(gòu)件之間的滑動也可以以多種不同的方法實現(xiàn)?；瑒右馕吨顝V泛理解上的滑動，比如不是以嚴(yán)格的電氣理解，于是滑動裝置是允許環(huán)形構(gòu)件和靜止部分之間有相對位移的裝置，但仍可以傳導(dǎo)雷電襲擊一個或多個風(fēng)輪機(jī)葉片時產(chǎn)生的電流并被傳給滑動裝置的電流。
依照本發(fā)明的一個實施例利用金屬刷構(gòu)成雷電電流接受器的末梢。第二個實施例利用碳刷構(gòu)成雷電電流接受器的末梢，就像發(fā)電機(jī)和電動馬達(dá)中經(jīng)常用到的那樣。第三個優(yōu)選實施例利用了雷電電流接受器的一個尖的末梢和環(huán)形構(gòu)件之間的一個小縫隙，于是當(dāng)電流從安裝法蘭被引導(dǎo)至靜止部分時產(chǎn)生一個火花。
依照本發(fā)明的各種可能的不同的用于將電流從風(fēng)輪機(jī)葉片傳導(dǎo)至相對于安裝法蘭靜止的靜止部分的實施例的總體目的是避免電流流過機(jī)艙中的敏感部分和組件以及風(fēng)輪機(jī)其他可能的部分。因而，保證軸承這樣的部件和發(fā)電機(jī)這樣的組件不受雷擊產(chǎn)生的電流或傳到相對于安裝法蘭靜止的靜止部分的電流的影響十分重要。相對于安裝法蘭靜止的靜止部分可以是風(fēng)輪機(jī)除了葉片、軸轂和主軸之外的任何部分。


接下來將參照附圖對本發(fā)明作出描述。
圖1是依照本發(fā)明的雷電防護(hù)裝置的一個實施例的透視圖，并顯示了風(fēng)輪機(jī)的其他部件。
圖2是該實施例側(cè)面的透視圖，并顯示了電流從軸轂通向塔架的路徑。
圖3是實施例背面的透視圖，也顯示了電流從軸轂通向塔的路徑。
圖4是依照本發(fā)明的雷電防護(hù)裝置另一實施例的透視圖，并顯示了風(fēng)輪機(jī)的其他部件。
圖5是依照本發(fā)明的雷電防護(hù)裝置的另一實施例的部件的剖面和透視圖。
圖6是依照本發(fā)明的雷電防護(hù)裝置的另一實施例的部件的透視圖，并顯示了風(fēng)輪機(jī)的其他部件。
圖7是作為依照本發(fā)明的雷電防護(hù)裝置的補(bǔ)充的靜電釋放單元的透視圖。
圖8是雷電電流接受器的一種可能的實施例的透視圖，此雷電電流接受器組成了依照本發(fā)明的雷電防護(hù)裝置的一部分。
圖9是雷電電流接受器的另一種可能的實施例的透視圖，此雷電電流接受器組成了依照本發(fā)明的雷電防護(hù)系統(tǒng)的一部分。
圖10是雷電電流接受器的又一種可能的實施例的透視圖，此雷電電流接受器組成了依照本發(fā)明的雷電防護(hù)系統(tǒng)的一部分。
圖11是雷電電流接受器的又一種可能的實施例的剖面圖，此雷電電流接受器組成了依照本發(fā)明的雷電防護(hù)系統(tǒng)的一部分。
具體實施例方式
圖1顯示了一臺安裝了雷電防護(hù)裝置的風(fēng)輪機(jī)的部件。風(fēng)輪機(jī)的這些部件是與風(fēng)輪機(jī)的塔架(未顯示)相連的機(jī)艙1，主軸2，主軸的前軸承3，構(gòu)成主軸的一部分的且用于將軸轂(未顯示)安裝到主軸前端的安裝法蘭4。軸承3固定在機(jī)艙1上。
此雷電防護(hù)裝置包括從軸轂架內(nèi)穿過的一些電導(dǎo)體5，用于將這些電導(dǎo)體從安裝法蘭中特殊的適配孔7(見圖2)中穿過的絕緣套管6，和一個用襯套9(見圖2)連接于安裝法蘭上且當(dāng)風(fēng)輪機(jī)工作時與安裝法蘭一起轉(zhuǎn)動的環(huán)形構(gòu)件8(見圖2)。
因此，電導(dǎo)體從風(fēng)輪機(jī)葉片(未顯示)的底座引出，通入軸轂，進(jìn)入安裝法蘭中的特殊設(shè)置的孔7，并通向連接于安裝法蘭的反面，也即安裝法蘭的背面(與安裝法蘭的前面相比)的環(huán)形構(gòu)件8，軸轂通過安裝法蘭周面面的外部附近設(shè)置的安裝孔安裝到該前面。
在一種備選的實施例中，電導(dǎo)體不從安裝法蘭上的孔中穿過，而是從安裝法蘭的周面經(jīng)過，這樣安裝法蘭中不必設(shè)置特殊的孔。在類似這樣的實施例中，在安裝法蘭的周面中可以制作凹口，或更簡單些，為安裝法蘭附裝夾具，該夾具用于將纜線或其它導(dǎo)電裝置固定在安裝法蘭的周面上。
圖2和圖3是分別從側(cè)面和背面觀察的特寫圖，充分顯示了雷電防護(hù)裝置是如何相對于各自以及相對于風(fēng)輪機(jī)的其他部件安裝的。如前所述，電導(dǎo)體5從軸轂(未顯示)通過安裝法蘭4中特殊設(shè)置的孔7。如前所述，孔7中設(shè)置了電絕緣套筒(見圖1)，用于使電導(dǎo)體5和安裝法蘭4電絕緣。不過，如果電導(dǎo)體本身已有足夠厚的絕緣層，電絕緣套筒就可以省略。
在展示的實施例中，出示了三個電導(dǎo)體，常規(guī)風(fēng)輪機(jī)的每枚葉片各用一個，安裝法蘭中設(shè)置了三個相應(yīng)的孔。不過，裝有其他數(shù)目葉片的風(fēng)輪機(jī)也可以有其他數(shù)目上不同于三個的電導(dǎo)體和相應(yīng)的孔。然而，裝有三枚葉片的風(fēng)輪機(jī)還是可以使所有三枚葉片都連接至一個相同的僅從安裝法蘭的一個孔中穿過的電導(dǎo)體。
當(dāng)電導(dǎo)體5通過孔7經(jīng)過安裝法蘭4后，這些電導(dǎo)體被引至環(huán)形構(gòu)件8。將環(huán)形構(gòu)件利用電結(jié)緣套管9附裝于安裝法蘭上，該電絕緣套管在安裝法蘭和環(huán)形構(gòu)件間建立了一定的軸向距離，使得環(huán)形構(gòu)件與安裝法蘭電絕緣。對著此環(huán)形構(gòu)件安裝了一些雷電電流接受器10。
雷電電流接受器10被沿著塔架本身或沿著穿過塔架引向底部的導(dǎo)線裝配在一個與塔架底部(如海底)保持電接觸的環(huán)11內(nèi)。電接觸可由主軸2的軸承3提供，或與該軸承脫開地提供。雷電電流接受器的數(shù)目是任意的。該雷電電流接受器有一個尖的末梢，且在該尖的末梢與環(huán)形構(gòu)件間形成了一個小的間隙(未示出)。間隙的尺寸依賴于雷電電流接受器的數(shù)目和電流的大小。電流會在雷電時產(chǎn)生，并將被從風(fēng)輪機(jī)的葉片傳導(dǎo)至大地或海洋。間隙大小在1毫米至10毫米之間較適宜，在1毫米至5毫米之間更為適宜。
在一些備選的實施例中，電流通過金屬刷或碳刷而不是鄰近環(huán)形構(gòu)件的尖的末梢從環(huán)形構(gòu)件傳導(dǎo)至雷電電流接受器，這些金屬刷或碳刷組成了雷電接受器的末梢，這樣將電流從環(huán)形構(gòu)件傳導(dǎo)至雷電電流接受器時無火花產(chǎn)生。
圖4-7是雷電防護(hù)系統(tǒng)的另一種可能的實施例的不同視圖。圖4從安裝法蘭4的背面4B顯示了風(fēng)輪機(jī)的主軸2和主軸的前軸承3。主軸的安裝法蘭4上顯示了許多用于將風(fēng)輪機(jī)的軸轂(未顯示)裝配至主軸2的孔。導(dǎo)電電纜5從軸轂(未顯示)引至絕緣套筒6，且更多的電導(dǎo)體被插入安裝法蘭4中特殊設(shè)置的孔7(未顯示)。電導(dǎo)體5穿過安裝法蘭4后被引至環(huán)形構(gòu)件8。
圖5更詳細(xì)地顯示了電導(dǎo)體5穿過安裝法蘭4引至環(huán)形構(gòu)件8的剖面視圖。絕緣電纜5(如裝有帶保護(hù)外殼的接地環(huán)(amour earth ring)和公制線的標(biāo)準(zhǔn)PG29密封管)被安置在軸轂內(nèi)并從一裝配在軸轂上的葉片引出。如前述，安裝法蘭4中設(shè)置了特殊的孔7。通過孔7，一個構(gòu)成了絕緣套筒的標(biāo)準(zhǔn)APE穿過孔7通至環(huán)形構(gòu)件8。電纜5通過電纜插頭12連接到APE的近端6A。環(huán)形構(gòu)件8通過小螺釘13連接到APE的遠(yuǎn)端6B。如圖所示的一個可能的實施例中，螺釘13的螺栓頭與正對著雷電電流接受器(見圖8-11)的環(huán)形構(gòu)件的表面8B齊平，或至少不延伸超出表面8B。環(huán)形構(gòu)件8通過電絕緣體9固定至安裝法蘭4的背面。
電絕緣體9是一端裝有螺栓的標(biāo)準(zhǔn)絕緣體(見圖7)，圍繞絕緣體本體安裝了用于轉(zhuǎn)動該絕緣體的裝置，比如圖示的六邊形周面面14用于用扳手轉(zhuǎn)動絕緣體。轉(zhuǎn)動絕緣體時，絕緣體一頭的螺紋端(見圖7)被旋入安裝法蘭背面的一個對應(yīng)的螺孔(未顯示)中。絕緣體另一頭的螺孔用于接納一個穿過環(huán)形構(gòu)件4中的一個孔(未顯示)旋入該螺孔(未顯示)的對應(yīng)的螺栓。
另一種選擇是，絕緣體9可以在兩頭都安裝螺栓，環(huán)形構(gòu)件則設(shè)置一個對應(yīng)的螺孔。旋轉(zhuǎn)絕緣體9就會使每個螺栓各自被旋入安裝法蘭和環(huán)形構(gòu)件中對應(yīng)的螺孔中。用上述兩種可能的安裝方式的任意一種，就可以很容易而牢固地將環(huán)形構(gòu)件附裝于安裝法蘭的背面。如果環(huán)形構(gòu)件要安裝到軸承上，也很容易采用與上述類似的安裝方式。
圖6是顯示了與圖4中不同的視圖，即是雷電防護(hù)裝置從安裝法蘭4的前面4A觀察的視圖。為清楚起見，安裝法蘭4并未示出。同理主軸2也未顯示，但顯示了主軸的前軸承3。
可見，此實施例包括電導(dǎo)體5如電纜，優(yōu)選的風(fēng)輪機(jī)的每枚葉片各用一個電導(dǎo)體。不過，為每枚葉片應(yīng)用不止一個電導(dǎo)體是可能的，將雷電防護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用到裝有其他數(shù)目葉片(如1枚、兩枚或多于3枚)的風(fēng)輪機(jī)也是可能的。最后，將電導(dǎo)體從每枚葉片連接至軸轂內(nèi)一個公共的導(dǎo)體是可能的，只需要將該公共導(dǎo)體連接至安裝法蘭，并進(jìn)一步連接至環(huán)形構(gòu)件。
環(huán)形構(gòu)件4沿著一個整個環(huán)形周面面延伸。盡管不是優(yōu)選的，但仍可能將環(huán)形構(gòu)件分成多個區(qū)段(比如三段)，每個電導(dǎo)體一區(qū)段。如果僅有一枚葉片在雷電發(fā)生時受到雷擊，則僅該葉片的電導(dǎo)體也即是環(huán)形構(gòu)件上僅該電導(dǎo)體連接的區(qū)段會將電流傳導(dǎo)至靜止部分。環(huán)形構(gòu)件的其他區(qū)段不參與傳導(dǎo)來自該葉片的電流。
圖7顯示了單元15的一個可能的實施例，該單元可以釋放在環(huán)形構(gòu)件8和機(jī)艙靜止部分之間形成的靜電，電流從環(huán)形構(gòu)件8傳導(dǎo)至該機(jī)艙的靜止部分。在圖示的實施例中，電流從環(huán)形構(gòu)件8傳導(dǎo)至主軸的前軸承3的一個前罩板。因而，靜電釋放單元15安裝在該前罩板上。該靜電釋放單元釋放單元15包含一個通過電絕緣體9安裝在軸承的前罩板上的刷，電絕緣體的近端通過螺栓或螺帽固定放電刷15，其遠(yuǎn)端被固定在軸承的前罩板上。
一個螺栓16從絕緣體9的一端延伸，該絕緣體的作用參照圖5作了說明。在顯示的實施例(見圖6)中僅設(shè)置了一個靜電釋放單元釋放單元15。不過，設(shè)置不止一個靜電釋放單元15是可能的，為除了主軸前軸承的前罩板外的機(jī)艙的組件設(shè)置一個或多個靜電釋放單元15也是可能的。除了圖5中的靜電釋放單元，另一種選擇是可以為連接環(huán)形構(gòu)件至安裝法蘭的絕緣體安裝一個電阻。
圖8-11顯示了被稱為雷電電流接受器10的不同實施例。該雷電電流接受器用于在環(huán)形構(gòu)件4、主軸的前軸承和機(jī)艙內(nèi)的靜止部分(即在顯示的實施例中電流最開始流向的部分)間建立滑動連接。
圖8顯示了第一個與圖1-3中顯示的相似的雷電電流接受器10的實施例。該雷電電流接受器包括一個底座17和一個尖的末梢18，該尖的末梢指向環(huán)形構(gòu)件4。底座17用一個螺栓19固定到主軸的前軸承。環(huán)形構(gòu)件4和尖的末梢的頂端間的一個間隙將他們隔開一定距離。
當(dāng)雷電襲擊風(fēng)輪機(jī)的一枚或多枚葉片而產(chǎn)生電流時，該電流將被傳導(dǎo)至環(huán)形構(gòu)件。環(huán)形構(gòu)件的內(nèi)周面和構(gòu)成雷電電流接受器的一個或多個板件的尖的末梢之間會形成火花。電流繼而會從雷電電流接受器沿著主軸的前軸承傳導(dǎo)至風(fēng)輪機(jī)的靜止部分，如塔架，并繼續(xù)沿著塔架傳導(dǎo)至大地。
圖9顯示了第二種與圖1-3中稍有不同的雷電電流接受器的實施例。該雷電電流接受器包括板件20，該板件20具有一個由尖頭21構(gòu)成的末梢。該尖頭21朝向環(huán)形構(gòu)件4。該板件通過螺栓19與主軸的前軸承3固定。環(huán)形構(gòu)件4和尖頭21間的縫隙將它們隔開一定距離。平板被彎曲，使得環(huán)形構(gòu)件的內(nèi)周面面和雷電電流接受器的尖頭間的徑向距離小于正對著軸3的環(huán)形構(gòu)件4的表面4B和雷電電流接受器的尖頭21間的軸向距離。
當(dāng)雷電襲擊風(fēng)輪機(jī)的一枚或多枚葉片而產(chǎn)生電流時，該電流將被傳導(dǎo)至環(huán)形構(gòu)件。環(huán)形構(gòu)件的內(nèi)周面和構(gòu)成雷電電流接受器的一個或多個板件的尖針間會形成火花。電流繼而會從雷電電流接受器沿著主軸的前軸承傳導(dǎo)至風(fēng)輪機(jī)的靜止部分，如塔架，并繼續(xù)沿著塔架傳導(dǎo)至大地。
圖10顯示了第二種與圖1-3中稍有不同的雷電電流接受器的實施例。該雷電電流接受器包括含有一個尖頭21的末梢的板件20。該尖頭21朝向環(huán)形構(gòu)件4。該板件20通過螺栓19與主軸的前軸承3固定。環(huán)形構(gòu)件4和尖頭21間的縫隙將它們隔開一定距離。該板件未被彎曲，如同圖9中顯示的雷電電流接受器的板件一樣，但正對著環(huán)形構(gòu)件。這樣，該環(huán)形構(gòu)件和雷電電流接受器的尖頭間的距離即是正對著軸3的環(huán)形構(gòu)件4的表面4B和雷電電流接受器的尖頭21間的軸向距離。
當(dāng)雷電襲擊風(fēng)輪機(jī)的一枚或多枚葉片而產(chǎn)生電流時，該電流將被傳導(dǎo)至環(huán)形構(gòu)件。環(huán)形構(gòu)件的表面和構(gòu)成雷電電流接受器的一個或多個板件的尖針間會形成火花。電流繼而會從雷電電流接受器沿著主軸的前軸承傳導(dǎo)至風(fēng)輪機(jī)的靜止，如塔架，并繼續(xù)沿著塔架傳導(dǎo)至大地。
除了圖8-10中顯示的實施例外，可供比較選擇的方案可能如下雷電電流接受器的末梢不一定是尖銳的末梢，而是非尖銳形狀的末梢，如圓柱形的末梢。雷電電流接受器不需要包含與雷電電流接受器數(shù)目相關(guān)的獨立部件。接受器的尖銳的或非尖銳的末梢可以由一個圍繞軸承的前面板的環(huán)組成，該環(huán)在沿著環(huán)周面選定的位置設(shè)置了末梢，這些末梢自環(huán)向環(huán)形構(gòu)件軸向延伸。環(huán)形構(gòu)件和雷電電流接受器尖銳的或非尖銳的末梢之間形成的縫隙可以沿著環(huán)形構(gòu)件的外周面形成，而不是沿著內(nèi)周面或沿著正對著接受器的表面形成。
圖11是圖10中顯示的實施例的剖面視圖。電纜自風(fēng)輪機(jī)的軸轂連接過來，并通過電纜插頭連至絕緣套管，比如含有電流傳導(dǎo)芯的APE。該電絕緣套管由一個用于將軸轂安裝到風(fēng)輪機(jī)主軸的安裝法蘭上的孔支撐。該含有導(dǎo)電芯的絕緣套管附裝于環(huán)形構(gòu)件。該環(huán)形構(gòu)件通過電絕緣體固定到安裝法蘭的背面。
風(fēng)輪機(jī)運轉(zhuǎn)時，安裝法蘭會和主軸一起轉(zhuǎn)動。因而，電纜、含有導(dǎo)電芯的絕緣套管、環(huán)形構(gòu)件和將環(huán)形構(gòu)件附裝于安裝法蘭背面的絕緣體也都會隨安裝法蘭、主軸、風(fēng)輪機(jī)的軸轂和風(fēng)輪機(jī)的葉片一起轉(zhuǎn)動。
風(fēng)輪機(jī)工作時，風(fēng)輪機(jī)的前軸承并不轉(zhuǎn)動。因而，固定在該軸承上的雷電電流接受器也不會轉(zhuǎn)動。于是環(huán)形構(gòu)件和雷電電流接受器的尖銳的末梢或末梢間會形成縫隙。通過調(diào)整雷電電流接受器的位置，可以調(diào)整該縫隙的大小，如環(huán)形構(gòu)件和末梢間或雷電電流接受器的末梢間的間距。通過調(diào)整該間距，可以調(diào)整在何種電勢差下環(huán)形構(gòu)件和雷電電流接受器的尖銳的末梢或末梢間的縫隙會形成火花。
一般來說，雷電發(fā)生時，風(fēng)輪機(jī)的葉片可能會受到雷擊。葉片沿著葉片長度的方向設(shè)置了常見類型的電導(dǎo)體。葉片的電導(dǎo)體延伸到葉片的底座，且電流傳導(dǎo)至構(gòu)成本發(fā)明的一部分的電導(dǎo)體。該電流繼續(xù)沿著本發(fā)明的電導(dǎo)體從軸轂內(nèi)的葉片的底座，通過安裝法蘭傳導(dǎo)至環(huán)形構(gòu)件。
當(dāng)電流到達(dá)環(huán)形構(gòu)件，該電流通過在小縫隙間產(chǎn)生一個從環(huán)形構(gòu)件到一個或多個雷電電流接受器的末梢的火花而傳導(dǎo)至雷電電流接受器的末梢。該電流從雷電電流接收器通過軸承，或通過塔架的金屬，或用于將電流從雷電電流接受器引導(dǎo)至地的特殊適配裝置(沒有示出)，或沿著懸掛于塔架中的導(dǎo)線，傳導(dǎo)至大地。
在備選的實施例中，雷電電流接受器可以被安裝到安裝盤和固定到靜止部分上的環(huán)形構(gòu)件上，而不是安裝到附裝于安裝法蘭的環(huán)形構(gòu)件和固定于相對于安裝法蘭靜止的部分上。因而，雷電電流接受器會隨著安裝法蘭轉(zhuǎn)動，而不是環(huán)形構(gòu)件隨著安裝法蘭轉(zhuǎn)動。然而，如果雷電電流接受器在末梢處設(shè)置了金屬刷或碳刷而不是被弄尖用以產(chǎn)生一個火花間隙，雷電電流接受器和環(huán)形構(gòu)件的功能是完全一樣的。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，該裝置包括用于傳導(dǎo)雷電產(chǎn)生的電流的裝置，該裝置可以傳導(dǎo)來自風(fēng)輪機(jī)的葉片的電流，該裝置包括電導(dǎo)體裝置，通過引導(dǎo)該電導(dǎo)體裝置從一個用于將軸轂安裝至風(fēng)輪機(jī)主軸上的法蘭經(jīng)過，使該電導(dǎo)體裝置沿著葉片底部，穿過軸轂通向風(fēng)輪機(jī)的一個靜止部分，風(fēng)輪機(jī)的該靜止部分在風(fēng)輪機(jī)運轉(zhuǎn)時相對安裝法蘭靜止。
2.依照權(quán)利要求1的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)系統(tǒng)，所述電導(dǎo)體裝置與所述安裝法蘭電絕緣地引導(dǎo)經(jīng)過該安裝法蘭。
3.依照權(quán)利要求1或2的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，通過引導(dǎo)電導(dǎo)體裝置從安裝法蘭的周面經(jīng)過，而提供對該電導(dǎo)體裝置經(jīng)過安裝法蘭的引導(dǎo)。
4.依照權(quán)利要求3的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)系統(tǒng)，在電導(dǎo)體裝置和安裝法蘭的周面間提供電絕緣。
5.依照權(quán)利要求1或2的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，通過引導(dǎo)電導(dǎo)體裝置從安裝法蘭中穿過而提供使電導(dǎo)體裝置經(jīng)過安裝法蘭的引導(dǎo)。
6.依照權(quán)利要求5的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)系統(tǒng)，在電導(dǎo)體裝置和安裝法蘭中的孔之間提供電絕緣。
7.依照上述任一權(quán)利要求的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，電傳導(dǎo)裝置包括一個圍繞風(fēng)輪機(jī)的主軸的環(huán)形構(gòu)件，該環(huán)形構(gòu)件與安裝法蘭和主軸保持電絕緣。
8.依照權(quán)利要求7的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，環(huán)形構(gòu)件附裝于安裝法蘭上，因而在風(fēng)輪機(jī)運轉(zhuǎn)時與安裝法蘭、主軸和軸轂一起轉(zhuǎn)動，環(huán)形構(gòu)件和風(fēng)輪機(jī)的靜止部分間設(shè)置了滑動裝置，該滑動裝置將電流從環(huán)形構(gòu)件傳導(dǎo)至靜止部分。
9.依照權(quán)利要求7的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，環(huán)形構(gòu)件附裝于風(fēng)輪機(jī)的靜止部分，因而在風(fēng)輪機(jī)運轉(zhuǎn)時不與安裝法蘭、主軸和軸轂一起轉(zhuǎn)動，環(huán)形構(gòu)件和安裝法蘭間設(shè)置了滑動裝置，該滑動裝置將電流從安裝法蘭傳導(dǎo)至環(huán)形構(gòu)件。
10.依照權(quán)利要求8或9的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，滑動裝置是一些緊靠著環(huán)形構(gòu)件的金屬刷，當(dāng)安裝法蘭在風(fēng)輪機(jī)運轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動時，該金屬刷沿著環(huán)形構(gòu)件滑動。
11.依照權(quán)利要求8和10的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，滑動裝置是一些緊靠著環(huán)形構(gòu)件并沿著環(huán)形構(gòu)件滑動的金屬刷，該滑動裝置被固定在風(fēng)輪機(jī)的靜止部分上。
12.依照權(quán)利要求9和10的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，滑動裝置是一些緊靠著環(huán)形構(gòu)件并沿著環(huán)形構(gòu)件滑動的金屬刷，該滑動裝置被固定在安裝法蘭上。
13.依照權(quán)利要求8或9的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，滑動裝置是一些緊靠著環(huán)形構(gòu)件的碳刷，當(dāng)安裝法蘭在風(fēng)輪機(jī)運轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動時，該碳刷沿著環(huán)形構(gòu)件滑動。
14.依照權(quán)利要求8和13的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，滑動裝置是一些緊靠著環(huán)形構(gòu)件并沿著環(huán)形構(gòu)件滑動的碳刷，該滑動裝置被固定在風(fēng)輪機(jī)的靜止部分上。
15.依照權(quán)利要求9和13的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，滑動裝置是一些緊靠著環(huán)形構(gòu)件并沿著環(huán)形構(gòu)件滑動的碳刷，該滑動裝置被固定在安裝法蘭上。
16.依照權(quán)利要求8或9的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，滑動裝置是一些空間縫隙，該縫隙組成了使來自環(huán)形構(gòu)件的電流以火花的形式通過的火花間隙。
17.依照權(quán)利要求8和16的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，滑動裝置是在環(huán)形構(gòu)件和一些雷電電流接受器之間形成的一些縫隙，這些接受器被固定在風(fēng)輪機(jī)的靜止部分上。
18.依照權(quán)利要求9和16的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，滑動裝置是在環(huán)形構(gòu)件和一些雷電電流接受器間形成的一些縫隙，這些接受器被固定在安裝法蘭上。
19.依照權(quán)利要求16-18中任意之一的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)系統(tǒng)，接受器由鄰近環(huán)形構(gòu)件的一個表面的一個尖端構(gòu)成，該環(huán)形構(gòu)件大致位于一個垂直于主軸的一個旋轉(zhuǎn)軸線的平面內(nèi)。
20.依照權(quán)利要求16-18中任意之一的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)系統(tǒng)，接受器由鄰近環(huán)形構(gòu)件的內(nèi)周面的一個尖端構(gòu)成，該周面環(huán)繞主軸的旋轉(zhuǎn)軸線。
21.依照權(quán)利要求16-18中任意之一的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)系統(tǒng)，接受器由鄰近環(huán)形構(gòu)件的外周面的一個尖端組成，該周面環(huán)繞主軸的旋轉(zhuǎn)軸線。
22.依照權(quán)利要求16-21中任意之一的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)系統(tǒng)，環(huán)形構(gòu)件和每個雷電電流接收器的尖端之間的相對于主軸的旋轉(zhuǎn)軸線的徑向距離小于環(huán)形構(gòu)件和每個雷電電流接受器的剩余部分間相對于主軸的旋轉(zhuǎn)軸線的軸向距離。
23.依照權(quán)利要求16-21中任意之一的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)系統(tǒng)，環(huán)形構(gòu)件和每個雷電電流接收器的尖端間相對于主軸的旋轉(zhuǎn)軸線的軸向距離小于環(huán)形構(gòu)件和每個雷電電流接受器的剩余部分間相對于主軸的旋轉(zhuǎn)軸線的徑向距離。
24.依照權(quán)利要求16-23中任意之一的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)系統(tǒng)，雷電電流接受器的尖端呈圓柱狀且圓柱形狀的尖端朝向環(huán)形構(gòu)件。
25.依照權(quán)利要求16-23中任意之一的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)系統(tǒng)，雷電電流接受器的尖端呈圓錐狀且圓錐形狀的尖端朝向環(huán)形構(gòu)件。
26.依照權(quán)利要求16-23中任意之一的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)系統(tǒng)，雷電電流接受器的尖端呈截頭圓錐狀且截頭圓錐形狀的尖端朝向環(huán)形構(gòu)件。
27.依照權(quán)利要求16-23中任意之一的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)系統(tǒng)，雷電電流接受器的尖端呈角錐狀且角錐形狀的尖端朝向環(huán)形構(gòu)件。
28.依照權(quán)利要求16-23中任意之一的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)系統(tǒng)，雷電電流接受器的尖端呈三角形狀且三角形狀的尖端朝向環(huán)形構(gòu)件。
29.依照權(quán)利要求16-23中任意之一的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)系統(tǒng)，雷電電流接受器的尖端的形狀類似一個有許多尖頭的叉子，且尖頭的尖端朝向環(huán)形構(gòu)件。
30.依照權(quán)利要求7-29中任意之一的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，環(huán)形構(gòu)件被附裝于風(fēng)輪機(jī)的靜止部分，因而在風(fēng)輪機(jī)運轉(zhuǎn)時不與安裝法蘭、主軸和軸轂一起轉(zhuǎn)動，環(huán)形構(gòu)件和安裝法蘭間設(shè)置了滑動裝置，該滑動裝置將除了雷電電流外產(chǎn)生的靜電從安裝法蘭傳導(dǎo)至環(huán)形構(gòu)件。
31.依照權(quán)利要求30的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，滑動裝置是緊靠著環(huán)形構(gòu)件的一些金屬刷，當(dāng)安裝法蘭在風(fēng)輪機(jī)運轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動時，該金屬刷沿著環(huán)形構(gòu)件滑動。
32.依照權(quán)利要求30的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，滑動裝置是緊靠著環(huán)形構(gòu)件并沿著環(huán)形構(gòu)件滑動的一些金屬刷，該滑動裝置被固定在風(fēng)輪機(jī)的靜止部分上。
33.依照權(quán)利要求31和32的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，滑動裝置是緊靠著環(huán)形構(gòu)件并沿著環(huán)形構(gòu)件滑動的一些金屬刷，該滑動裝置被固定在安裝法蘭上。
34.依照權(quán)利要求30的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，滑動裝置是緊靠著環(huán)形構(gòu)件的一些碳刷，當(dāng)安裝法蘭在風(fēng)輪機(jī)運轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動時，該碳刷沿著環(huán)形構(gòu)件滑動。
35.依照權(quán)利要求30的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，滑動裝置是緊靠著環(huán)形構(gòu)件并沿著環(huán)形構(gòu)件滑動的一些碳刷，該滑動裝置被固定在風(fēng)輪機(jī)的靜止部分上。
36.依照權(quán)利要求34或35的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，滑動裝置是緊靠著環(huán)形構(gòu)件并沿著環(huán)形構(gòu)件滑動的一些碳刷，該滑動裝置被固定在安裝法蘭上。
37.依照權(quán)利要求30的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，滑動裝置是一些縫隙，該縫隙構(gòu)成了以火花的形式傳導(dǎo)來自環(huán)形構(gòu)件的靜電的火花間隙。
38.依照權(quán)利要求30的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，滑動裝置是在環(huán)形構(gòu)件和一些靜電釋放單元間形成的一些縫隙，該單元被固定在風(fēng)輪機(jī)的靜止部分上。
39.依照權(quán)利要求30的風(fēng)輪機(jī)的雷電防護(hù)裝置，滑動裝置是在環(huán)形構(gòu)件和一些靜電釋放單元間形成的一些縫隙，該單元被固定在安裝法蘭上。
40.用于將雷電產(chǎn)生的電流從風(fēng)輪機(jī)的葉片傳導(dǎo)至相對于風(fēng)輪機(jī)的一個安裝法蘭靜止的一個風(fēng)輪機(jī)的靜止部分的方法，該方法包括將電流沿著電導(dǎo)體經(jīng)過安裝法蘭從安裝法蘭的一個前面經(jīng)過周面?zhèn)鲗?dǎo)至安裝法蘭的一個后面。
41.用于將雷電產(chǎn)生的電流從風(fēng)輪機(jī)的葉片傳導(dǎo)至風(fēng)輪機(jī)相對于安裝法蘭靜止的部分的方法，該方法包含將電流沿著電導(dǎo)體穿過安裝法蘭從安裝法蘭的一個前面?zhèn)鲗?dǎo)至安裝法蘭的一個后面。
42.一個風(fēng)輪機(jī)的一種安裝法蘭的用途，用于沿著自風(fēng)輪機(jī)的葉片延伸的電導(dǎo)體傳導(dǎo)雷電產(chǎn)生的電流。
全文摘要
本發(fā)明涉及能夠防止風(fēng)輪機(jī)的葉片中引起的電流流到風(fēng)輪機(jī)的那些可能被電流損壞或甚至毀掉的部件中。本發(fā)明的好處在于利用自葉片延伸的電導(dǎo)體將電流傳導(dǎo)到風(fēng)輪機(jī)的一個靜止部分，該靜止部分相對于將風(fēng)輪機(jī)的軸轂安裝至風(fēng)輪機(jī)主軸上的風(fēng)輪機(jī)的法蘭是靜止的，其中電導(dǎo)體引導(dǎo)而穿過或經(jīng)過該風(fēng)輪機(jī)的安裝法蘭。
文檔編號F03D11/00GK1662743SQ03814115
公開日2005年8月31日 申請日期2003年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月19日
發(fā)明者本特·赫爾索·彼德森 申請人:Neg麥康公司