本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)子和機(jī)艙之間的雷電傳導(dǎo)裝置，其配置為安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)中，以及涉及相關(guān)的安裝程序，本發(fā)明用于風(fēng)力類型的可再生能源工業(yè)中，以及由朝地面的雷暴導(dǎo)致的雷電的管理和電傳導(dǎo)中。

本發(fā)明主題的雷電傳導(dǎo)裝置的首要目標(biāo)是防止風(fēng)力渦輪機(jī)的敏感部件在它們的主要實體上產(chǎn)生過流，其通過落在所述風(fēng)力渦輪機(jī)上的雷電產(chǎn)生，將部分雷電引導(dǎo)至地面。該保護(hù)由簡單、多用途的雷電傳導(dǎo)裝置實現(xiàn)，具有用于存在于每個風(fēng)力渦輪機(jī)的位置中的不同條件的最優(yōu)安裝設(shè)施，并且其確保電流從風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子到機(jī)艙、從風(fēng)力渦輪機(jī)(不會流過葉片軸承、輪轂和風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的動力傳動系(power train)的其它部件)到地面安全且有效的適當(dāng)傳導(dǎo)。

背景技術(shù)：

通過介紹可知，可以將風(fēng)力渦輪機(jī)放置在很多位置以將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電功率，為了使風(fēng)能最大化，將其放置在不受物理障礙保護(hù)的戰(zhàn)略位置(例如山頂、海邊區(qū)域等)。

在暴露區(qū)域的位置以及風(fēng)力渦輪機(jī)自身的幾何結(jié)構(gòu)，其相當(dāng)于錨定在地面的基座上的極，并且在上部具有輪轂，從輪轂上分出三個或更多具有空氣動力學(xué)外形的葉片。這極有可能會吸引雷電，一旦雷電接觸風(fēng)力渦輪機(jī)，就會有高幅值電流流過，這會損壞風(fēng)力渦輪機(jī)的內(nèi)部組件，對能源供應(yīng)公司具有后續(xù)損壞，并且由于風(fēng)力渦輪機(jī)的極端位置，對現(xiàn)場替換受損部件的操作員也有風(fēng)險。當(dāng)雷電落到移動的葉片上時，最重要的點是將雷電傳導(dǎo)到地面，并且必須將雷電傳導(dǎo)到風(fēng)力渦輪機(jī)的保持靜止的機(jī)艙上，因此，必須在移動的葉片和靜止的機(jī)艙之間放置連接元件，其將所述雷電傳導(dǎo)至地面，并且不會影響正常葉片的性能。

為了解決該問題，已知保護(hù)風(fēng)力渦輪機(jī)的組件不受雷擊的系統(tǒng)，其由以下組成：首先利用連接葉片尖端的內(nèi)部導(dǎo)線將電荷從葉片尖端或葉片導(dǎo)向地面，葉片尖端由葉片的內(nèi)部加強(qiáng)梁支撐以隨后通過葉片軸承將電流導(dǎo)向輪轂，并且從輪轂導(dǎo)向低速軸。然后通過軸承到達(dá)框架并最終穿過將框架連接到塔架的回轉(zhuǎn)環(huán)(slewing ring)，電荷被帶到地面。然而，該方案顯示的主要缺點是，通過這種方式釋放雷電會損壞軸承和放電傳動系(discharge train)，因此已經(jīng)尋找了可替換的方案。

關(guān)于此，需要注意的是與本申請的申請人相同的公開號為ES-2265776的申請，該申請描述了雷電傳導(dǎo)裝置，其由固定在第二絕緣棒(insulating bar)上的導(dǎo)電棒(conduction bar)形成，并且固定在風(fēng)力渦輪機(jī)輪轂上。因此，雷電傳導(dǎo)裝置的第一端位于風(fēng)力渦輪機(jī)的每個葉片根部的金屬帶之前第一距離處，其允許入射到風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片尖端的雷電電跳躍(electric jump)，同時第二端位于風(fēng)力渦輪機(jī)機(jī)艙的槽(gutter)前方第二距離處，其允許雷電電跳躍。因此，通過很多導(dǎo)電裝置，包括雷電傳導(dǎo)裝置，雷電從其入射于其上的葉片尖端流至地面，所述裝置防止雷電影響風(fēng)力渦輪機(jī)的敏感部件。

該方案確保風(fēng)力渦輪機(jī)的主要組件不受損壞，但是顯現(xiàn)出不方便，主要涉及所述雷電傳導(dǎo)裝置相對葉片和槽的裝配和安裝，為了最優(yōu)地將雷電傳導(dǎo)到地面，必須確保導(dǎo)電棒末端分別與葉片條和槽之間有預(yù)定的特定距離，并且它們之間沒有直接接觸，因此，必須非常精確地放置傳導(dǎo)裝置，似乎如果葉片的金屬條與棒(bar)的末端之間的距離或者棒的另一個末端與槽之間的距離過大，那么在它們之間引起電弧所需的張力(tension)就會增大，它們會停止工作，并且電弧將跳躍到靠近風(fēng)力渦輪機(jī)的其它金屬元件上，由此會引起后續(xù)問題。該距離也受葉片和槽的工廠公差的影響。

必須注意的是，也有葉片(將其軸翻轉(zhuǎn)并且也隨輪轂一起轉(zhuǎn))和槽(靜止的)之間直接接觸的雷電傳導(dǎo)裝置，但是當(dāng)高電流流過時這會產(chǎn)生焊接問題(welding problems)，除了由于移動部件和固定部件之間的摩擦引起的磨損而需要頻繁維護(hù)之外，由于組件之間的摩擦還會產(chǎn)生過大的噪音。

因此，假設(shè)在組裝時不方便，并且保證電弧在葉片的金屬條、導(dǎo)電棒和槽之間跳躍的預(yù)定距離，需要可以安裝在任何類型的風(fēng)力渦輪機(jī)上的新型雷電傳輸裝置，其可適應(yīng)葉片的金屬條和槽元件之間變化的距離，并且確保當(dāng)雷電通過這兩種元件各自的葉片到達(dá)風(fēng)力渦輪機(jī)的結(jié)構(gòu)時，這兩個元件之間始終有適當(dāng)?shù)碾妭鲗?dǎo)，并且所有這些都使用簡單的傳導(dǎo)設(shè)備，其易于安裝和維護(hù)，并且與目前已知的現(xiàn)有技術(shù)相比更經(jīng)濟(jì)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子和機(jī)艙之間的雷電傳導(dǎo)裝置，配置為安裝在具有葉片的風(fēng)力渦輪機(jī)中，相對于輪轂旋轉(zhuǎn)，其中所述風(fēng)力渦輪機(jī)附加地包括槽元件，因此傳導(dǎo)裝置包括以下主要實體：

-第一電導(dǎo)體板，其中其末端中的一個與放置在每個葉片根部的金屬條分開一距離；

-第二電導(dǎo)體板，其中其末端中的一個與所述風(fēng)力渦輪機(jī)的槽元件分開一距離；

-第一和第二板之間的電導(dǎo)體元件；

-電絕緣體，耦接至所述第一和第二導(dǎo)體板，其中所述絕緣體還耦接至所述風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂，以及

-所述第一和第二板之間的相對位移元件，所述元件配置為確保所述第一板的末端和位于每個葉片根部的所述金屬條之間的預(yù)定距離，以及所述第二板的末端和所述槽元件之間的預(yù)定距離。

必須闡明的是第一板的末端與位于每個葉片根部的金屬條之間的分隔距離，以及第二板的末端中的一個與所述風(fēng)力渦輪機(jī)的槽元件之間的分隔距離，其確保建立足夠允許電流通過兩個板從金屬條流至槽元件的電弧。

還必須闡明的是，板的概念涉及明顯矩形幾何形狀和減小的厚度的任何類型的金屬部件，并且其可變的截面可以是棒型的圓形、棱型的矩形等。

考慮傳導(dǎo)裝置的主要實體，相對于現(xiàn)有技術(shù)，可以看到以下新穎之處，尤其是相對于公開號為ES-2265776的專利申請中描述的雷電傳導(dǎo)裝置。如在本發(fā)明主題的傳導(dǎo)裝置中，描述了存在由于電傳導(dǎo)元件而相互電連接的兩個板。因此，由于導(dǎo)體的數(shù)量是獨立于兩個導(dǎo)體的，從而可以相對于位于每個葉片根部的金屬條精確地定位第一板的第一末端，并且相對于槽元件精確地定位第二板的第二末端。因此，總是可以保持作為雷電電流路徑的元件之間的精確距離，從而確保電弧流向目的位置，直到其通過描述的槽到達(dá)地面。

此外，描述的兩個板直接或間接耦接至電絕緣體，該電絕緣體又再次直接或間接耦接至相關(guān)的風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂(hub)。因此，電絕緣體確保阻止電流從第一板流向輪轂，從而防止損害軸承和所述風(fēng)力渦輪機(jī)的其它移動元件。

關(guān)于第一和第二板之間的相對位移元件，記住它們配置為確保第一板的末端與位于每個葉片根部的金屬條之間的預(yù)定距離，以及第二板的末端與槽元件之間的預(yù)定距離，考慮了兩個可能的優(yōu)選實施例：

A)第一實施例描述了兩個板之間的相對位移元件可能包括：

-屬于第二板的橢圓形槽(oblong groove)，

-屬于第一板的至少一孔，其相對地位于第二板的橢圓形槽在第一板上方的投影(projection)之內(nèi)，并且其中至少一固定器(fixation)分別耦接至上述槽和孔，使得能夠基于槽的長度修改兩個板之間的相對位置。

可以看到，第二板的橢圓形槽確保可以修改兩個板末端之間的距離，其涉及橢圓形槽的長度，并且可以描述，雷電傳導(dǎo)裝置的每種安裝的簡易且多樣方案、和安裝程序，其包括以下階段：

a)以給定距離相距位于每個葉片根部的金屬條定位第一板；

b)以給定距離相距所述風(fēng)力渦輪機(jī)的槽元件定位第二板；

c)通過至少一個固定器以及通過第一板相對于第二板的重疊部分，以及通過第二板的橢圓形槽和第一板的所述至少一個槽固定兩個板。

必須注意的是，在所述可替換實施例中，第一和第二板之間的電導(dǎo)體元件是這些板，由于至少一個固定器它們相互接觸。

此外，為了后續(xù)相對于電絕緣體定位兩個板，可能的是其中第一板示出撕口(tear)，配置為能夠相對于支架固定所述板，依次支架耦接至電絕緣體。并且第二板的撕口也配置為允許相對于支架固定所述板。

重申，該固定板的實施例與本發(fā)明主題的雷電傳導(dǎo)裝置安裝程序相關(guān)聯(lián)，該安裝程序包括以下階段：

d)通過第一固定元件，通過所述第一板的對應(yīng)撕口，相對于支架固定第一板；以及

e)通過第二固定元件，通過所述第二板的對應(yīng)撕口，相對于支架固定第二板。

因此，為了確保整體安裝和精確位置該第一可替換實施例中的傳導(dǎo)裝置，一方面，有必要固定金屬條的導(dǎo)體元件和槽相對于第一和第二板的末端的距離，后續(xù)地，另一方面，有必要固定第一和第二板的末端相對于耦接至電絕緣體的支架之間的距離。

B)第二實施例描述了兩個板之間的相對位移元件可能包括：

-第一彈簧，一端耦接至第一板，并且另一端耦接至絕緣體；

-第二彈簧，一端耦接至第二板，并且另一端耦接至絕緣體；

-電導(dǎo)線，既耦接至第一板又耦接至第二板，并且

-其中在每個板最靠近金屬條和槽元件的每一端分別放置兩個絕緣元件，由于兩個彈簧的彈性強(qiáng)度，兩個絕緣元件配置為分別與金屬條和槽元件接觸；并且絕緣元件配置為避免板的末端分別與金屬條和槽元件接觸。

相比于第一可替換實施例中的位移元件可以看出顯著區(qū)別，如在本實施例中，沒有利用固定器或橢圓形槽限定第一板的末端和葉片的金屬條之間的精確距離以及第二板的末端和槽之間的精確距離。如在第二可替換實施例中，與所述板相關(guān)聯(lián)的絕緣體還分別與金屬條和槽接觸，從而總是確保精確距離以獲得想要的電弧。

關(guān)于此，考慮到所述第二可替換實施例，描述了雷電傳導(dǎo)裝置的安裝程序，其包括以下階段：

a)以預(yù)定距離彼此相距絕緣元件固定第一板的一末端，所述末端相對于絕緣元件嵌入其中；

b)以預(yù)定距離彼此相距絕緣元件固定第二板的一末端，所述末端相對于絕緣元件嵌入其中；

c)將各個彈簧固定到每個板的與各自的絕緣元件相對的每末端；

d)將彈簧耦接至電絕緣體；

e)通過電導(dǎo)線將每個板連接起來；并且

f)將傳導(dǎo)元件置于每個葉片根部的金屬條和風(fēng)力渦輪機(jī)的槽元件之間，直到絕緣元件中的一個接觸金屬條，并且另一個絕緣元件接觸槽元件，這借助于與固定到每個絕緣元件的板相關(guān)聯(lián)的彈簧。

可以看出在該第二可替換實施例中，絕緣元件與葉片的相關(guān)金屬條以及與槽之間有永久接觸。因此，所述絕緣元件可能有磨損，從而相比于第一可替換實施例需要更頻繁的周期維修。但是與其相比的優(yōu)點是，板的末端與葉片的金屬條和與槽之間的距離總是恒定的，如在相關(guān)程序的階段a)和b)中預(yù)定的，另一方面，由于板分別與葉片金屬條以及槽之間沒有直接接觸，因此當(dāng)雷電電流路過時不會產(chǎn)生焊接點(welding point)-其發(fā)生在基于直接接觸的系統(tǒng)中。最后，選擇具有高抗磨損性和低摩擦系數(shù)的絕緣材料，以降低可能的噪聲和磨損。

最后，關(guān)于兩個可替換實施例，其描述了最優(yōu)選擇，其中，電絕緣體通過基座耦接至風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂，基座示出了電絕緣體和風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂之間的相對位移元件。處于吸收幾何形狀或鄰近本發(fā)明主題的雷電傳導(dǎo)裝置的元件的誤差的目的，其允許更靈活地安裝。

這些位移元件可以包括多個橢圓形槽，配置為能夠通過各自的固定元件耦接所述基座和輪轂。其中所述橢圓形槽定位在與雷電傳導(dǎo)裝置的高度上調(diào)節(jié)的方向相同的方向。因此，描述了調(diào)節(jié)雷電傳導(dǎo)裝置的高度調(diào)節(jié)程序，其包括，通過以上提到的兩個元件之間的相對位移裝置，相對于風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂耦接電絕緣體。

因此，根據(jù)提出的本發(fā)明可以獲得雷電傳導(dǎo)裝置，其能夠防止風(fēng)力渦輪機(jī)在其主要實體上產(chǎn)生由落在該風(fēng)力渦輪機(jī)上的大氣雷電引起的過流，由于簡單、多樣的雷電傳輸裝置，其在每個風(fēng)力渦輪機(jī)所在位置的多樣條件下易于安裝，并且確保合適地將電流從原位安全有效地傳導(dǎo)至地面。

附圖說明

為了做出完整描述，并且為了助于更好地理解本發(fā)明的特征，根據(jù)本發(fā)明的實用實施例的最優(yōu)示例，為了說明的目的并且在非限制意義上，提供一組附圖，其形成該描述的組成部分，以下示出了：

圖1示出了本發(fā)明主題的雷電傳導(dǎo)裝置的三維視圖，在其第一可替換實施例中沒有彈簧。

圖2示出了本發(fā)明主題的雷電傳導(dǎo)裝置的三維視圖，涉及基座，其示出了電絕緣體和風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂之間的相對位移元件。

圖3示出了以上雷電傳導(dǎo)裝置的第一可替換實施例的兩個板之間的連接裝置的細(xì)節(jié)的二維視圖。

圖4示出了在具有彈簧的第二可替換實施例的中的本發(fā)明主題的雷電傳輸裝置的二維視圖。

具體實施方式

考慮圖1和圖2，可以看出本發(fā)明主題的雷電傳導(dǎo)裝置配置為安裝在具有葉片的風(fēng)力渦輪機(jī)中，其相對于輪轂(3)旋轉(zhuǎn)，其中所述風(fēng)力渦輪機(jī)還包括槽元件(5)，并且其中所述傳導(dǎo)裝置包括：

-第一電導(dǎo)體板(1)，其中其末端中的一個與位于每個葉片根部的金屬條(4)分開一距離；

-第二電導(dǎo)體板(2)，其中末端中的一個與所述風(fēng)力渦輪機(jī)的槽元件(5)分開一距離；

-基于所選可替換實施例的類型的第一和第二板(2)之間的電導(dǎo)體裝置；

-耦接至所述第一和第二導(dǎo)體板(2)的電絕緣體(6)，其中所述絕緣體(6)還耦接至所述風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂(3)；

-電絕緣體(6)通過基座(12)耦接至風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂(3)上，基座(12)示出了電絕緣體(6)和風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂(3)之間的相對位移元件，其示出了允許通過螺絲型相對固定元件(13)在所述基座和輪轂(3)之間耦接的三個橢圓形槽(12a，12b，12c)，以及

-第一和第二板(2)之間的相對位移元件，所述元件配置為確保第一板(1)的末端和位于每個葉片根部的金屬條(4)之間的預(yù)定距離以及第二板(2)的末端和槽元件(5)之間的預(yù)定距離，其中所述位移元件與以上提到的和以下闡述的兩個可替換實施例相關(guān)聯(lián)。

關(guān)于兩個板之間的相對位移元件的A)，第一可替換實施例由圖3示出，并且包括：

-屬于第二板(2)的橢圓形槽(2a)，

-屬于第一板(1)的一對孔(1a，1b)，其相對地處于第一板(1)上面第二板(2)橢圓形槽(2a)的投影之內(nèi)，并且其中一對固定器(7)分別耦接至槽(2a)和該一對孔(1a，1b)，允許基于槽(2a)的長度修改兩個板(1，2)之間的相對位置，以及兩個孔(1a，1b)之間的間隔。

此外，第一板(1)示出了撕口(1c)，配置為允許將所述板(1)相對于支架(8)固定，支架(8)還耦接至電絕緣體(6)，并且第二板(2)示出了撕口(2c)，也配置為允許將所述板(2)相對于支架(8)固定。其中從所述圖3中可以看出，支架(8)相對于電絕緣體(6)的固定通過四個固定螺絲實現(xiàn)。

必須注意的是，在所述可替換實施例A)中，第一和第二板(2)之間的電導(dǎo)體元件是板(1，2)，因為它們因著這些固定器(7)相互接觸。

因此，描述了所述第一可替換實施例的雷電傳導(dǎo)裝置的安裝程序，包括以下階段：

a)以給定距離相對于位于每個葉片根部的金屬條(4)定位第一板(1)；

b)以給定距離相對于位于所述風(fēng)力渦輪機(jī)的槽元件(5)定位第二板(2)；

c)通過第一板(1)相對于第二板(2)的重疊，并且通過第二板(2)的橢圓形槽(2a)和第一板(1)的一對孔(1a，1b)，將兩個固定器(7)相對于兩個板(1，2)固定；

d)通過第一固定元件(14a)，通過所述第一板(1)的對應(yīng)撕口(1c)，將第一板(1)相對于支架(8)固定；以及

e)通過第二固定元件(14b)，通過所述第二板(2)的對應(yīng)撕口(2c)，將第二板(2)相對于支架(8)固定。

然后，關(guān)于兩個板之間的相對位移元件的B)第二可替換實施例由圖4示出，并且包括：

-一側(cè)耦接至第一板(1)并且另一側(cè)耦接至絕緣體(6)的第一彈簧(1d)；

-一側(cè)耦接至第二板(2)并且另一側(cè)耦接至絕緣體(6)的第二彈簧(2d)，其中兩個板(1，2)示出條形幾何形狀，最小截面為50mm²；

-既耦接至第一板(1)又耦接至第二板(2)的電導(dǎo)線(9)，其也示出50mm²的截面；以及

-其中，在最靠近金屬條(4)和槽(5)的每個板(1，2)的每個末端分別放置兩個絕緣元件(10，11)，由于兩個彈簧的彈性強(qiáng)度，其配置為分別與該金屬條(4)和槽(5)接觸，并且所述絕緣元件(10，11)配置為避免板(1，2)的末端分別與金屬條(4)和槽元件(5)接觸。

因此，描述了所述第二可替換實施例中的雷電傳導(dǎo)裝置的安裝程序，包括以下階段：

a)以預(yù)定距離相對于絕緣元件中的一個(10)固定第一板(1)的末端，所述末端相對于絕緣元件(10)嵌入其中，其中所述固定由化學(xué)或機(jī)械方式實現(xiàn)；

b)以預(yù)定距離相對于絕緣元件中的另一個(11)固定第二板(2)的末端，所述末端相對于絕緣元件(11)嵌入其中，其中所述固定由化學(xué)或機(jī)械方式實現(xiàn)；

c)將各個彈簧(1d，2d)固定到每個板(1，2)的與各自的絕緣元件(12，11)相對的每個末端；

d)將彈簧(1d，2d)耦接至電絕緣體(6)；

e)通過電導(dǎo)線(9)將每個板(1，2)連接起來；并且

f)在每個葉片根部的金屬條(4)和所述風(fēng)力渦輪機(jī)的槽元件(5)之間定位傳導(dǎo)元件，直到絕緣元件(10)中的一個接觸每個金屬條(4)，并且另一個絕緣元件(11)接觸槽元件(5)，這歸功于與固定到每個所述絕緣元件(10，11)的板(1，2)相關(guān)聯(lián)的彈簧(1d，2d)。

基于該描述和該組附圖，本領(lǐng)域人員可以理解，在本發(fā)明的主題中可以用多種方式結(jié)合描述的本發(fā)明的實施例。已經(jīng)根據(jù)本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但是對于本領(lǐng)域人員來說很明顯的是，可以在所述優(yōu)選實施例中引入多種變形，而不會超出本發(fā)明要求保護(hù)的主題。