專利名稱：風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的雷電保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括避雷器的玻璃纖維和/或碳素纖維風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。
背景技術(shù)：
雷擊在極短時(shí)間內(nèi)包含10至200千安極強(qiáng)電流值。由于被封閉在葉片內(nèi)的空氣爆炸性地膨脹，其膨脹效應(yīng)是極強(qiáng)的，能使葉片炸裂。在葉片內(nèi)植入纏結(jié)的鋼絞線的技術(shù)是已知的。此時(shí)在葉尖處設(shè)置一金屬集電器，所述金屬集電器具有預(yù)定的寬度，并用來載獲雷電和防止該部位被太強(qiáng)的加熱。
此外，借助碳素纖維涂層來增強(qiáng)葉片的技術(shù)也是已知的，可選擇地將紫銅箔敷貼于碳素纖維涂層上，以保護(hù)碳素纖維涂層。
發(fā)明簡述本發(fā)明的目的是提供一種具有避雷器的增強(qiáng)的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，它比迄今已知的葉片更簡單。
按照本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的特點(diǎn)在于避雷器由一條或多條碳素纖維增強(qiáng)塑料帶構(gòu)成，可選擇地構(gòu)成該玻璃纖維葉片的一部分。結(jié)果，這些扁長的碳素纖維增強(qiáng)塑料帶既增強(qiáng)了葉片，又轉(zhuǎn)移了雷電，同時(shí)衰減了隨雷電而來的反射電流。
而且，按本發(fā)明設(shè)有內(nèi)部增強(qiáng)件的風(fēng)力渦輪機(jī)的特點(diǎn)在于至少一些內(nèi)部增強(qiáng)件由碳素纖維增強(qiáng)塑料制成。結(jié)果，葉片的強(qiáng)度改善了。
此外，這些扁長的碳素纖維增強(qiáng)塑料條按照本發(fā)明可借助于該碳素纖維增強(qiáng)塑料內(nèi)部增強(qiáng)件相互連接。結(jié)果，這些避雷器電流以最佳可能的方式被分流，從而，如果有任何損害的話，也被減至最小程度。
并且，普通的避雷器鋼絞線可連接于這些碳素纖維增強(qiáng)塑料內(nèi)部增強(qiáng)件。這種結(jié)構(gòu)在頻繁經(jīng)受大量雷擊的地區(qū)是大為有利的。
附圖簡介下面參照在附圖中所示的實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。


圖1是本發(fā)明風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的縱剖視面，包括呈扁長的碳素纖維增強(qiáng)塑料條形式的避雷器；
圖2是圖1風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的橫剖視圖；圖3表示整個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)；圖4表示碳素纖維涂層的電阻與寬度的關(guān)系；圖5表示能植入風(fēng)力渦輪機(jī)葉片內(nèi)的避雷器鋼絞線。
實(shí)施本發(fā)明的最佳模式由雷擊造成的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的損壞可能是較容易理解的。在極短時(shí)間內(nèi)包含10至200千安極大的電流值。所包含的功率不大，但其效應(yīng)是非常強(qiáng)的，由于被封閉在葉片內(nèi)的空氣爆炸性的膨脹，能引起葉片爆裂。在葉片內(nèi)植入強(qiáng)度大的纏結(jié)的鋼絞線以轉(zhuǎn)移雷電是已知技術(shù)。此時(shí)在葉片處設(shè)置一特殊的受體，所述受體用于截獲雷電并防止該部位過度受熱。此外，借助碳素纖維涂層來增強(qiáng)各葉片是已知技術(shù)。在碳素纖維涂層上可選擇地貼敷一紫銅箔以保護(hù)該涂層。
按照本發(fā)明，將適量的碳素纖維物質(zhì)附加葉片上，結(jié)果，使葉片本身能用作避雷器。作用避雷器的碳素纖維物質(zhì)，按照本發(fā)明是由一條或多條碳素纖維增強(qiáng)塑料帶1、2、3構(gòu)成的，它們最好構(gòu)成葉片層壓材料的一部分。而且，在各葉片內(nèi)部可設(shè)置一碳棒，而將扁長條1、2、3連接于所述內(nèi)部碳棒。該葉片可設(shè)置內(nèi)部增強(qiáng)件4。如果希望，可在該內(nèi)部碳素導(dǎo)體上或在該內(nèi)部增強(qiáng)件4之一上設(shè)置一普通的避雷器鋼絞線5。該普通的避雷器鋼絞線5可如圖5所示構(gòu)造。然而，該末端是一特殊的構(gòu)件。圖2表示這些扁長的導(dǎo)電帶是如何通過導(dǎo)體6能連接于該內(nèi)部碳導(dǎo)體或內(nèi)部避雷器鋼絞線5的。圖1還表示葉端處的受體7。
該葉片用兩半部制成隨后將它們沿邊緣粘結(jié)在一起。每個(gè)葉片半部采用玻璃材料、鑄造的方法碳素纖維層壓材料等在模具中來制造。該模子事先已涂以適當(dāng)?shù)拿撃?，結(jié)果，在鑄造完成后很容易取出該鑄造制品。
按照本發(fā)明，可將該葉片的形狀制成這樣，使所述葉片的幾部分由扁長的碳素纖維增強(qiáng)塑料帶構(gòu)成。
這些碳素纖維，例如可從挪威DeVold AMT A/S,6030 LangeVag買到，它們的特點(diǎn)是具有規(guī)定的導(dǎo)電率，很細(xì)并表現(xiàn)出高的抗拉強(qiáng)度。
由于碳素纖維的抗拉強(qiáng)度高，并高出玻璃纖維抗拉強(qiáng)度許多，因此，常常用預(yù)定量的碳素纖維來增強(qiáng)玻璃纖維構(gòu)件，以提高其抗拉強(qiáng)度，如果希望，還可提高其剛度。
從結(jié)構(gòu)上講，碳素纖維的導(dǎo)電性能可表現(xiàn)出其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)兩個(gè)方面。換句話說，當(dāng)希望獲得，例如抗靜電的導(dǎo)電環(huán)氧樹脂鋪面板時(shí)，可能在該產(chǎn)品中摻混碳素纖維件，以獲得所述性能。另一方面，當(dāng)希望增強(qiáng)一個(gè)要裝到戶外的大玻璃纖維構(gòu)件因而包含雷電危險(xiǎn)時(shí)，這些導(dǎo)電的碳素纖維能構(gòu)成雷電分流的活躍部分。然而，后者包含局部加熱的危險(xiǎn)。但當(dāng)在該結(jié)構(gòu)中采用足夠量纖維時(shí)，所述纖維能被積極的利用。然而必須知道這些碳素纖維的電特性。材料的電阻率通常系指具有1平方毫米橫截面積的1米材料在20℃時(shí)歐阻。
但是，不可能獲得1平方毫米橫截面的碳素纖維，因此選擇描述某些實(shí)際試驗(yàn)的結(jié)果。將用人造樹脂粘接的厚度為1厘米的碳素纖維板切成各種寬度，此后測量這些電阻。長度為1米的材料在20℃1平方厘米的電阻率R被測定為300歐。
當(dāng)材料的寬度大于上述時(shí)，電阻小于上述數(shù)字。該電阻與材料的橫截面積成反比，這由圖4中的曲線表示。圖4中的該曲線表明電阻R對1厘米恒定厚度和1米恒定長度的材料的各種寬度的關(guān)系。如該曲線表示的，電阻R相對于大橫截面是相當(dāng)?shù)偷?。然而，大區(qū)間適合于金屬的導(dǎo)電率。
一些纖維適用于各種纖維涂有金屬膜如鎳膜的場合，因此電阻顯著降低，使所述纖維有趣味。換言之，能以普通纖維和防雷金屬涂層纖維兩種形式來有效地利用這些纖維。即或者當(dāng)纖維量足夠多而厚度和寬度足以保證低的總電阻時(shí)作為一直活躍的下導(dǎo)體(downconductor)，或者作為一并聯(lián)的下導(dǎo)體。這種并聯(lián)下導(dǎo)體的有效和成體系的等電位結(jié)構(gòu)使它能利用它的下導(dǎo)體功能和它的與雷電電流有關(guān)的反射阻尼功能。
附加的避雷器鋼絞線為，例如，圖5中所示的形式。該主導(dǎo)體12包圍一內(nèi)填充物(11)，所述主導(dǎo)體12包括若干并置的紫銅線。這樣布線這些紫銅線使其圍繞填充物(11)稍微扭歪。半導(dǎo)體層13包圍導(dǎo)體層12，聚乙烯絕緣層14包圍所述半導(dǎo)體層13。另一半導(dǎo)體層15包圍該聚乙烯層14，一紫銅屏蔽物16包圍所述附加的半導(dǎo)體層15。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是每單位長度的電感被降至最小?？缭戒摻g線的最終電壓降被降至最小，從而使雷擊中損壞風(fēng)力渦輪機(jī)其它部件避免到某種程度。該屏蔽物的末端與由spc SCANPOCON ENERGI提供的引線相符合。這些引線被分別稱作關(guān)于避雷鋼絞線上端的“三芯上端指示”("Tricore Upper Termination Instruction")和關(guān)于避雷鋼絞線下端的“三芯下端指示”。此外，“cold shrinkTMand siliconcRubbcr Termination"引線用于鋼絞線的最上端。
圖3圖示了整個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)。該三葉片固定于一可旋轉(zhuǎn)輪轂。該輪轂經(jīng)一軸和一齒輪箱連于一發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)被容納在風(fēng)力渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)殼體內(nèi)。
參照優(yōu)先實(shí)施例已說明了本發(fā)明。然后，可以用許多方法來修改本發(fā)明，而不偏離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1．一種包括一避雷器的玻璃纖維和/或碳素纖維風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其特征在于該避雷器由一條或多條可選擇地構(gòu)成部分玻璃纖維葉片的扁長的碳素纖維增強(qiáng)塑料帶(1、2、3)構(gòu)成。
2．按權(quán)利要求1的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其特征在于至少一些內(nèi)部增強(qiáng)件(4)由碳素增強(qiáng)塑料制成。
3．按權(quán)利要求2的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其特征在于至少一些扁長的碳素纖維增強(qiáng)塑料帶被此連接。
4．按權(quán)利要求2或3的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其特征在于將普通的避雷器鋼絞線(5)固定于內(nèi)部增強(qiáng)件(4)中的至少一個(gè)。
5．按權(quán)利要求4的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其特征在于將避雷器鋼絞線(5)的形狀制成能使每單位長度的電感減至最小。
全文摘要
一種帶有避雷器的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，所述避雷器由一條或多條扁長的碳素纖維增強(qiáng)塑料帶(1,2,3)制成，這些纖維帶最好構(gòu)成風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的一部分。扁長的碳素纖維增強(qiáng)塑料帶(1,2,3)以此方式增強(qiáng)了葉片并使雷電分流。
文檔編號F03D11/00GK1317072SQ99810500
公開日2001年10月10日 申請日期1999年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月9日
發(fā)明者K·奧爾森, P·格拉保, F·莫勒拉森 申請人:Lm玻璃纖維制品有限公司