风力涡轮机叶片和风力涡轮机制造技术

本发明专利技术涉及一种用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片，该风力涡轮机叶片包括根部、尖端、后缘、前缘和至少两个包括碳纤维增强塑料并且彼此间隔开的梁，由此风力涡轮机叶片具有在从后缘到前缘的宽度方向上测量的宽度，其中至少两个梁在后缘处在风力涡轮机叶片的纵向方向上布置在风力涡轮机叶片中或距后缘的距离在宽度的25%内，由此至少两个梁借助于至少一个导电构件彼此电连接，并且至少两个梁中的至少一个和/或至少一个导电构件中的至少一个被配置成连接到风力涡轮机的引下线。

【技术实现步骤摘要】
风力涡轮机叶片和风力涡轮机
本专利技术涉及一种风力涡轮机叶片。此外，本专利技术涉及一种包括至少两个风力涡轮机叶片的风力涡轮机。
技术介绍
风力涡轮机叶片必须能够有效地将风转换成风力涡轮机叶片的旋转运动，使得风能可以转换成附接有风力涡轮机叶片的转子的旋转机械运动。优选使用具有高比模量的材料，也称为刚度与重量比，以最小化风力涡轮机叶片和随后受其影响的系统的重量。因此，在风力涡轮机叶片中通常使用诸如具有高比模量的碳纤维增强塑料的复合材料。然而，例如应用于风力涡轮机叶片的主翼梁中的碳纤维增强塑料可以最小化风力涡轮机叶片的翼向偏转。通常，主翼梁帽由碳材料制成，并设有雷系统防护，使得避免因雷击造成的损坏。在本文中，提议的风力涡轮机叶片的设计考虑在后缘处放置碳。与主翼梁帽相比，后缘处的雷系统防护受到几何形状的限制。该几何形状可能会因预期的材料放置或靠近压力侧和吸入侧翼梁帽（其增加了产生电弧的风险）而具有挑战性。因此，仍然需要比模量高并且由于雷击引起结构失效的风险低的风力涡轮机叶片。
技术实现思路
该问题通过权利要求的主题解决。因此，该目的通过根据独立权利要求1的风力涡轮机叶片和根据从属权利要求15的风力涡轮机解决。本专利技术的其它细节从其它权利要求以及说明书和附图中得以展现。根据本专利技术的第一方面，存在一种用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片，该风力涡轮机叶片包括根部、尖端、后缘、前缘和至少两个包括碳纤维增强塑料的梁，该至少两个梁彼此间隔开，由此风力涡轮机叶片具有在从后缘到前缘的宽度方向上测量的宽度，其中至少两个梁在后缘处在风力涡轮机叶片的纵向方向上布置在风力涡轮机叶片中或距后缘的距离在宽度的25%内，特别是20%，优选为15%，并且更优选为10%，由此至少两个梁借助于至少一个导电构件彼此电连接，并且至少两个梁中的至少一个和/或至少一个导电构件中的至少一个被配置成连接到风力涡轮机的引下线（downconductor）。借助于至少一个导电构件，大大减小在电分离的梁（其间具有很小的距离）之间产生电弧的风险，并且简化雷电概念。此外，由于梁彼此间隔开，因此存在高的设计自由度。至少两个梁彼此间隔开特别是意味着它们在物理上不直接彼此连接。因此，没有电流可以直接从梁中的一个运载到梁中的另一个。然而，梁通常布置在壳体处，但是壳体是由非导电材料、诸如玻璃纤维增强塑料或具有很少导电性的材料制成的。由此，至少两个梁通常借助于壳体间接地彼此物理连接。由此，特别地，梁的间隔意味着梁彼此电分离。优选地，梁仅借助于至少一个导电构件彼此电连接。风力涡轮机叶片特别地包括壳体和具有至少一个翼梁帽的至少一个翼梁。通常，壳体具有或形成风力涡轮机叶片的根部、尖端、后缘和前缘。翼梁通常布置成向风力涡轮机叶片内部的中间部分提供最佳刚度。引下线可为风力涡轮机叶片的引下线，或至少部分地布置在风力涡轮机叶片处。至少两个梁中的至少一个和/或至少一个导电构件中的至少一个可连接到风力涡轮机叶片的引下线。通常，风力涡轮机叶片具有这样的形状，其中风力涡轮机叶片的宽度沿着在从根部到尖端的纵向方向上测量的风力涡轮机叶片的长度而变化。在这种情况下，至少两个电分离的梁在后缘处在风力涡轮机叶片的纵向方向上布置在风力涡轮机叶片中或距后缘的距离在变化的宽度的至少一个的25%内，特别是20%，优选为15%，并且更优选为10%。然而，至少两个电分离的梁也可在后缘处在风力涡轮机叶片的纵向方向上布置在风力涡轮机叶片中，或沿风力涡轮机叶片的长度的至少30%，优选为至少50%，并且更优选为至少80%、距后缘的距离在变化的宽度的25%内，特别是20%，优选为15%，并且更优选为10%。包括碳纤维增强塑料的梁可由碳纤维增强塑料或包括碳纤维增强塑料的混合纤维增强塑料制成。混合纤维增强的塑料可包括按体积计至少30%，优选地至少50%并且更优选地至少70%的碳纤维增强塑料作为纤维增强塑料。梁可由预浸料制成。可以将梁定义为具有高拉伸强度的细长结构。例如，该梁可另选地被称为条、带、层压体或杆。此梁或条可以彼此堆叠在顶部上，以进一步提高拉伸强度并使梁或条对扭转载荷具有柔性。在本专利技术的优选实施例中，至少一个导电构件中的至少一个是柔性导电条。这特别是为了易于放置材料。柔性导电条可容易地弯曲而不断裂，使得有利于电分离的梁之间的电连接。特别地，可以容易地在具有复杂几何形状的风力涡轮机叶片的后缘的位置处提供柔性导电条。此外，风力涡轮机叶片的后缘通常承受高的扭转载荷，并且因此柔性导电条对此载荷具有高的抵抗力并且不太可能断裂。在本专利技术的另一优选实施例中，至少一个导电构件中的至少一个布置在后缘的外周处。为此目的的导电构件可布置在风力涡轮机叶片内或外部。特别地，导电构件可至少部分或全部布置在风力涡轮机叶片的壳体内。然而，导电构件的形状由此遵循风力涡轮机叶片的后缘或内部的形状。由此，可以沿着后缘引导导电构件。由此，可以容易地将导电构件固定在风力涡轮机叶片内或外部，这实际上简化风力涡轮机叶片的制造。此外，增加导电构件本身拦截雷击的机会，从而进一步降低产生电弧的风险。在本专利技术的另一优选实施例中，至少一个导电构件中的至少一个是碳纤维粗纱或铜网。由此，提供导电构件的高导电性，从而降低产生电弧的可能性，因为来自雷击的电流更可能以最低电阻的方式行进。特别地，导电构件可具有比梁的导电率更高的导电率。在本专利技术的又一优选实施例中，至少一个导电构件中的至少一个在纵向方向上测量的长度为风力涡轮机叶片的长度的至少3%，优选地至少5%，并且优选地至少10%，并且更优选地至少20%。由此，提供了导电构件的更大的表面，其转化为更好的载流能力。在本专利技术的又一优选实施例中，风力涡轮机叶片包括若干导电构件，并且相邻的导电构件彼此以风力涡轮机叶片长度的0.1%至5%，优选0.3%至4%，并且更优选地0.5%到3%的距离布置。由此，可以沿着整个风力涡轮机叶片节省导电构件的材料，而不会显着降低梁之间的载流能力。在本专利技术的另一优选实施例中，至少两个梁中的至少一个布置在后缘处或距后缘的距离在风力涡轮机叶片的宽度的3%，优选地为2%，并且更优选地为1%内。由此，由于风力涡轮机叶片的刚度根据距风力涡轮机叶片的中性轴线的距离以立方倍率增加，风力涡轮机叶片的刚度显着增加。在本专利技术的又一优选实施例中，布置在后缘处或距后缘的距离在风力涡轮机叶片的宽度的3%内的至少两个梁中的至少一个距至少两个梁中的任何其它梁的距离在风力涡轮机叶片的宽度的3%至15%，优选为4%至13%，并且更优选为5%至10%。因此，可以在后缘处或靠近后缘的不同位置处提供高的刚度，同时有效减小梁之间产生电弧的可能性。在本专利技术的另一优选实施例中，至少两个梁中的至少两个彼此相对布置。特别地，梁在风力涡轮机叶片的厚度方向上彼此相对地布置，其中，厚度方向与风力涡轮机叶片的纵向方向正交并且与风力涡轮机叶片的宽度方向正交。因此，在风力涡轮机叶片的两个叶片板上都促进了借助于梁的刚度增加。在本专利技术的另一个优选实施例中，风力涡轮机叶片包括至少三个电分离的梁，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于风力涡轮机（1）的风力涡轮机叶片（10），所述风力涡轮机叶片（10）包括根部（11）、尖端（12）、后缘（13）、前缘（14）和至少两个包括碳纤维增强塑料并且彼此间隔开的梁（40.1、40.2、40.3），由此所述风力涡轮机叶片（10）具有在从所述后缘（13）到所述前缘（14）的宽度方向（W）上测量的宽度，其中至少两个梁（40.1、40.2、40.3）在所述后缘（11）处在所述风力涡轮机叶片（10）的所述纵向方向上布置在所述风力涡轮机叶片（10）中或距所述后缘（13）的距离在所述宽度的25%内，由此所述至少两个梁（40.1、40.2、40.3）借助于至少一个导电构件（41）彼此电连接，并且所述至少两个梁（40.1、40.2、40.3）中的至少一个和/或所述至少一个导电构件（41.1、41.2）中的至少一个被配置成连接到所述风力涡轮机（1）的引下线。/n

【技术特征摘要】
20190403 EP 19167131.21.一种用于风力涡轮机（1）的风力涡轮机叶片（10），所述风力涡轮机叶片（10）包括根部（11）、尖端（12）、后缘（13）、前缘（14）和至少两个包括碳纤维增强塑料并且彼此间隔开的梁（40.1、40.2、40.3），由此所述风力涡轮机叶片（10）具有在从所述后缘（13）到所述前缘（14）的宽度方向（W）上测量的宽度，其中至少两个梁（40.1、40.2、40.3）在所述后缘（11）处在所述风力涡轮机叶片（10）的所述纵向方向上布置在所述风力涡轮机叶片（10）中或距所述后缘（13）的距离在所述宽度的25%内，由此所述至少两个梁（40.1、40.2、40.3）借助于至少一个导电构件（41）彼此电连接，并且所述至少两个梁（40.1、40.2、40.3）中的至少一个和/或所述至少一个导电构件（41.1、41.2）中的至少一个被配置成连接到所述风力涡轮机（1）的引下线。


2.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片（10），其特征在于，所述至少一个导电构件（41.1、41.2）中的至少一个是柔性导电条。


3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机叶片（10），其特征在于，所述至少一个导电构件（41.1、41.2）中的至少一个布置在所述后缘（13）的外周处。


4.根据任一前述权利要求所述的风力涡轮机叶片（10），其特征在于，所述至少一个导电构件（41.1、41.2）中的至少一个是碳纤维粗纱或铜网。


5.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片（10），其特征在于，所述至少一个导电构件（41.1、41.2）中的至少一个具有在所述纵向方向上测量的长度（L41），所述长度（L41）为所述风力涡轮机叶片的所述长度的至少1%。


6.根据任一前述权利要求所述的风力涡轮机叶片（10），其特征在于，所述风力涡轮机叶片（10）包括若干导电构件（41.1、41.2），并且相邻的导电构件（41.1、41.2）彼此以距离（S41）布置，所述距离（S41）为所述风力涡轮机叶片（10）的所述长度的0.1%至5%。


7.根据任一前述权利要求所述的风力涡轮机叶片（10），其特征在于，所述至少两个梁（40.1、40.2、40.3）中的至少一个布置在所述后缘（13）处或距所述后缘（13）的距离在所述风力涡轮机叶片（10）的所述宽度的3%内。


8.根据权利要求7所述的风力涡轮机叶片（10），其特征在于，布置在所述后缘（13）处或距所述后缘（13）的距离在所述风力涡轮机...

【专利技术属性】
技术研发人员：C布尔夏特，SRD亨利希森，A帕瓦尔，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK