專利名稱：制造風(fēng)輪機(jī)葉片的方法以及包括分段導(dǎo)體裝置的葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造風(fēng)能設(shè)備的纖維加強(qiáng)葉片的方法，所述葉片至少構(gòu)造有葉片外殼和導(dǎo)體裝置，該導(dǎo)體裝置適于將雷電電流傳導(dǎo)給接地連接件。本發(fā)明還涉及一種風(fēng)能設(shè)備的葉片。
背景技術(shù)：
在風(fēng)能設(shè)備領(lǐng)域越來越多的改進(jìn)都朝著越來越大單元的方向前進(jìn)，這些單元具有越來越高的塔和越來越長的葉片，因而被雷電擊中的風(fēng)險(xiǎn)也增加了。這些設(shè)備在防雷擊方面典型地按以下方式進(jìn)行保護(hù)，即以可控制的方式捕捉雷電電流，如果有的話，并將其引導(dǎo)到地面，從而避免對(duì)風(fēng)能設(shè)備的敏感元件造成損害。一種最廣為使用的防雷方法是安裝一個(gè)或多個(gè)為導(dǎo)電元件的所謂雷電接受器，它們?cè)O(shè)置在例如葉片的尖端，并且連接到葉片中的內(nèi)部雷電導(dǎo)體。例如，這可以從EP0783629中查到。US6457943中公開了一種相似的方法，其中風(fēng)輪機(jī)葉片貫穿其整個(gè)長度構(gòu)造有較長的碳纖維材料部分。該碳纖維是導(dǎo)電的從而用作雷電接受器，于是雷電電流通過該材料被引導(dǎo)向下進(jìn)入內(nèi)部設(shè)置的雷電導(dǎo)體。因而，該方法涉及整個(gè)葉片結(jié)構(gòu)，并且一方面需要在葉片的整個(gè)主要部分使用碳纖維，而這通常是不希望的，另一方面需要碳纖維部分具有一定厚度，這樣才能使該材料可以引導(dǎo)雷電電流而不會(huì)隨之受到損害。
典型地，葉片是風(fēng)能設(shè)備伸入空中最遠(yuǎn)的部分，因而遭受雷擊的風(fēng)險(xiǎn)也較大。風(fēng)能設(shè)備以風(fēng)力農(nóng)場的形式大量設(shè)置在例如海上的地方，這樣由于天氣條件和不易到達(dá)的原因必然帶來保養(yǎng)和維護(hù)相當(dāng)昂貴和麻煩的缺陷。而且海上空氣中的鹽分會(huì)沉淀在例如葉片上，并且使它們成為導(dǎo)電的，從而增加遭受雷擊的風(fēng)險(xiǎn)。
在WO01/77527中提出了這樣的建議，即將銅帶條粘附到葉片上，并且將這些條連接到接受器上。這些條可以用來將雷電電流傳導(dǎo)給接受器，然后雷電電流從這里通過纜線輸送給大地。這種方法要求這些條必須具有足夠的導(dǎo)電率以能夠輸送可能超過50KA的雷電電流。由于雷電電流強(qiáng)加熱引起的損傷，因而在雷擊之后有可能需要替換這些條，這樣就帶來需要監(jiān)視風(fēng)能設(shè)備、在替換期間停工以及高成本的問題。而且，還存在這些條松落從而對(duì)葉片的空氣動(dòng)力屬性造成不利影響的風(fēng)險(xiǎn)。作為另一種選擇，這些條必須具有非常重的構(gòu)造，這樣就給葉片增加了不期望的附加重量。當(dāng)要制造較長的葉片時(shí)，在設(shè)計(jì)上存在的一個(gè)問題是如何準(zhǔn)確地減少這種重量，因?yàn)樗粌H在葉片上構(gòu)成了負(fù)荷，而且在輪轂、吊艙和塔上都構(gòu)成了負(fù)荷。
飛機(jī)也會(huì)被雷擊，因而它們也必須進(jìn)行防雷。飛機(jī)設(shè)置有用于航行目的的雷達(dá)設(shè)備，該設(shè)備典型地設(shè)置在飛機(jī)的機(jī)頭中以可以觀察前方。當(dāng)雷達(dá)設(shè)備設(shè)置在機(jī)頭中時(shí)，該機(jī)頭不能與飛機(jī)剩余部分相同地由鋁構(gòu)成，而是由塑料材料構(gòu)成，因?yàn)槿绻贿@樣，則雷達(dá)不能透視機(jī)頭。同樣存在飛機(jī)機(jī)頭或經(jīng)由該機(jī)頭受到雷擊的風(fēng)險(xiǎn)，它必須進(jìn)行防雷；然而其防雷方式必須不會(huì)干擾到雷達(dá)。自從1960年以來，人們已經(jīng)知道通過可有各種構(gòu)造的所謂雷電分流器條來防雷。US4237514公開了一個(gè)例子，其中具有鋁粉的原料以條的形式粘附到尤其是飛機(jī)的機(jī)頭。鋁粉沒有構(gòu)成連續(xù)的導(dǎo)體，而是構(gòu)成了中斷的或分段的導(dǎo)電顆粒。當(dāng)這些金屬的彼此分離的導(dǎo)電顆粒由于雷擊而暴露于較大的電壓場中時(shí)，這些顆粒就會(huì)短路并且在這些顆粒之上空氣中形成導(dǎo)電的電離通道，雷電電流可以在該通道中被導(dǎo)給例如飛機(jī)的金屬外殼。作為鋁粉的替代物，US4506311指出可以將鈕扣或棒形的金屬片分離地包括在形成帶狀的原料中。帶狀物和條狀物用來安裝在飛機(jī)機(jī)頭的外面，在這里它們被設(shè)置成從機(jī)頭的尖端對(duì)稱地伸出。這種設(shè)置可以帶來良好的保護(hù)，但還是會(huì)產(chǎn)生一些程度的空氣動(dòng)力干擾。在風(fēng)輪機(jī)設(shè)備的葉片上，在葉片空氣動(dòng)力外形的頂部設(shè)置條和帶會(huì)給設(shè)備的效率和性能帶來不期望的不利影響。這種方式設(shè)置的條或帶還將成為噪音的來源，這就限制了設(shè)備可以設(shè)置的地點(diǎn)和接近程度。此外，金屬的帶或條或金屬格架與通常使用的用來對(duì)葉片外殼進(jìn)行纖維加強(qiáng)的纖維相比具有更為顯著不同的彈性。它們要硬得多，因而由于在使用中葉片受到非常高的應(yīng)力變形，它們承受著較大的張力，因此這種條或帶由于疲勞而容易形成裂紋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種葉片和制造風(fēng)能設(shè)備葉片的方法，其中通過使用導(dǎo)體裝置，葉片上的雷擊可以以安全的方式傳導(dǎo)給大地，這種導(dǎo)體裝置可以被構(gòu)造成使雷擊不需要進(jìn)行交換，而且對(duì)葉片的重量和空氣動(dòng)力屬性的影響最小。
其它的目的可以從描述部分中看出來。
本發(fā)明方法的新穎方面在于該方法包括葉片設(shè)置有分段導(dǎo)體裝置，該分段導(dǎo)體裝置構(gòu)造用來將葉片外的雷電電流導(dǎo)給與地導(dǎo)通的裝置，并且其中該導(dǎo)體裝置分布和固定在葉片外殼的外表面，并使該導(dǎo)體裝置基本上與葉片外殼的外表面齊平。導(dǎo)體裝置基本上與葉片外殼外表面齊平意味著對(duì)葉片空氣動(dòng)力屬性產(chǎn)生的影響最小。當(dāng)分段導(dǎo)體裝置分布和固定在葉片外殼的外表面上時(shí)，雷電電流將不需要通過導(dǎo)體裝置進(jìn)行傳導(dǎo)，而是在導(dǎo)體裝置上方空氣中的電流通道中進(jìn)行傳導(dǎo)。因而導(dǎo)體裝置可以實(shí)現(xiàn)具有非常小的重量，因?yàn)樗鼈儾恍枰梢猿惺芾纂婋娏?。從而葉片重量所受的影響也最小。由于導(dǎo)體裝置不需要承受雷電電流，因此產(chǎn)生的加熱也是有限的，并因而對(duì)導(dǎo)體裝置造成的損害也最小。由于導(dǎo)體裝置可以構(gòu)成具有很小的重量，因此它們還可以以例如成雙的方式構(gòu)造而不會(huì)產(chǎn)重量問題，由此就有可能產(chǎn)生多余的容量，從而得到令人滿意的較長壽命。導(dǎo)體裝置被分段，它們的硬度受到限制。由于導(dǎo)體裝置被準(zhǔn)確地進(jìn)行分段，因此它們不容易破裂；相反它們可以承受較大的應(yīng)力變形。
該方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括以下步驟a)在模型上設(shè)置分段導(dǎo)體裝置；b)在模型上包括導(dǎo)體裝置的頂部上放置纖維；c)用樹脂連接纖維和導(dǎo)體裝置。
因此，就可以實(shí)現(xiàn)將導(dǎo)體裝置與葉片鑄造成一體，因而不會(huì)受天氣條件的影響而脫離。而且，導(dǎo)體裝置可以準(zhǔn)確地設(shè)置成與葉片外殼的外表面齊平，從而將對(duì)葉片空氣動(dòng)力屬性的影響減至最小。
一個(gè)方便的實(shí)施例包括在模型上涂敷物質(zhì)，包括凝膠涂料、樹脂、聚合物或脫模劑。這可以在步驟a)之前或之后完成。從而尤其有可能使導(dǎo)體裝置結(jié)合到導(dǎo)體裝置表面中達(dá)到一特殊的程度。風(fēng)能設(shè)備的葉片經(jīng)常通過傳統(tǒng)的手動(dòng)敷設(shè)或VARTM方法(真空輔助樹脂轉(zhuǎn)移模制)或其它合適的方法進(jìn)行模制。使用陰模是該方法的共同特征，在該陰模中葉片的最外層是第一個(gè)形成有凝膠涂料層或樹脂層的，它們像這樣被參入到葉片中。作為另一種選擇，最先涂敷到模型上的物質(zhì)是聚合物或脫模劑。
另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例可以包括對(duì)葉片進(jìn)行砂磨或拋光以露出導(dǎo)體裝置。由于導(dǎo)體裝置需要暴露于環(huán)境空氣中的自由表面，因此這樣可以確保導(dǎo)體裝置的性能。
根據(jù)又另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，導(dǎo)體裝置可以設(shè)置在預(yù)先制造的帶中，該帶由不導(dǎo)電的材料制成，包括熱塑性材料。因而導(dǎo)體裝置可以在使用前完成和測試，這樣可以確保一致性和防止缺陷，并且它還簡化了處理。
根據(jù)一個(gè)可選實(shí)施例，導(dǎo)體裝置可以設(shè)置在細(xì)長的包狀帶中，所述帶構(gòu)造成由樹脂滲透。然后具有導(dǎo)體裝置的帶可以與葉片外殼鑄造成一體，以使導(dǎo)體裝置可以通過樹脂固定。在模制以后必須將導(dǎo)體裝置暴露出來，例如可以通過砂磨。
另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例可以包括在步驟b)之前，在進(jìn)行模制時(shí)，分段導(dǎo)體裝置和/或帶通過粘性裝置固定在模型上，該粘性裝置包括雙面膠帶。在這種方式中，導(dǎo)體裝置在模制過程中可以固定在精確的位置，甚至固定在傾斜或彎曲表面上。
根據(jù)又另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，導(dǎo)體裝置可以是導(dǎo)電顆粒，該導(dǎo)電顆粒的擴(kuò)展距離在0.05和10mm之間，優(yōu)選在1和8mm之間。這些尺寸給導(dǎo)體裝置帶來了良好的性能，并同時(shí)使導(dǎo)體裝置具有較小的重量。
根據(jù)另一個(gè)可選實(shí)施例，該方法可以包括在模型上設(shè)置至少一個(gè)罩，然后將凝膠涂料和導(dǎo)電顆粒的混合物設(shè)置在罩中。這個(gè)實(shí)施例在導(dǎo)電顆粒的定位方面是非常靈活的，并且同樣地這些顆?？梢院芎玫亟Y(jié)合在葉片外殼表面中。這樣提供了一種令人視覺愉悅的葉片構(gòu)造，這對(duì)于空氣動(dòng)力并因而對(duì)風(fēng)能設(shè)備的效率和性能來說同樣是一個(gè)產(chǎn)生積極作用的特征。
根據(jù)又另一個(gè)可選實(shí)施例，導(dǎo)電顆粒與不導(dǎo)電顆?；旌系揭黄穑缣沾深w粒、色素等。這樣可以有利地在導(dǎo)電顆粒之間產(chǎn)生合適的距離，即為了實(shí)現(xiàn)和保證合適的分段以避免產(chǎn)生連續(xù)的導(dǎo)體。這種使用還帶來了視覺效果，例如指示葉片上何處設(shè)置了導(dǎo)電顆粒，如果例如在風(fēng)能設(shè)備運(yùn)行時(shí)想從地面觀察的話。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，顆粒是扁平的和細(xì)長的，并且長度在2和10mm之間，橫向擴(kuò)展距離在1和5mm之間。根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，顆粒可以是扁平的并基本上是圓的，并且直徑在2和10mm之間，厚度在0.1和1mm之間。在這兩種情況中，對(duì)于在顆粒上方空氣中產(chǎn)生電離通道來引導(dǎo)雷電電流可以產(chǎn)生有益的效果。
根據(jù)又另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，導(dǎo)體裝置是金屬削片，該金屬削片優(yōu)選通過刨削、碾磨或車削制成。金屬削片可以制成非常一致并且可以按合適的尺寸以低成本制成。
根據(jù)一個(gè)可選實(shí)施例，該方法可以包括葉片外殼構(gòu)造有許多凹槽，導(dǎo)體裝置固定在這些凹槽中。在這種方式中，這種構(gòu)造使導(dǎo)體裝置在偶爾發(fā)生的需要替換的情況中可以容易地進(jìn)行替換。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，導(dǎo)體裝置分布在至少一個(gè)路徑上，所述路徑的寬度在3和50mm之間，包括5和20mm之間，優(yōu)選為8和12mm之間。這種尺寸意味著導(dǎo)體裝置可以被雷電電流接通許多次。
至少一個(gè)路徑優(yōu)選基本上與葉片縱向擴(kuò)展部分橫向地設(shè)置，并且基本上從葉片的前邊緣延伸到葉片的后邊緣。作為另一種選擇，導(dǎo)體裝置可以設(shè)置成星形，其中接受器設(shè)置在中心并連接到與地導(dǎo)通的裝置。其它的圖案也同樣是可選的。
根據(jù)又另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，導(dǎo)體裝置分布在至少一個(gè)路徑上，該路徑基本上與葉片縱向擴(kuò)展部分橫向地布置，并且跨越葉片外殼中的至少一個(gè)主薄片，該主薄片包括導(dǎo)電纖維。這樣可以實(shí)現(xiàn)由導(dǎo)體裝置保護(hù)導(dǎo)電纖維，從而減少雷電擊入其中的風(fēng)險(xiǎn)。
根據(jù)又另一個(gè)可選實(shí)施例，導(dǎo)體裝置是金屬絲，其基本上布置在相同的方向上，并且按預(yù)定的間隔隔開。這種導(dǎo)體裝置可以以較高的精度和相對(duì)較低的成本進(jìn)行制造。
導(dǎo)體裝置可以優(yōu)選由金屬制成，包括黃銅、鎳、紫銅、涂有鎳的黃銅或涂漆的紫銅。優(yōu)選使用在與環(huán)境空氣接觸時(shí)氧化趨勢有限的金屬。而且，金屬可以抵抗葉片在使用時(shí)受到的磨損。
根據(jù)又另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，與地導(dǎo)通的裝置包括至少一個(gè)設(shè)置在葉片表面的接受器。該接受器適于在葉片表面收集雷電電流，并在葉片內(nèi)部將其輸送給例如與接地連接件導(dǎo)通的纜線。接受器還可以設(shè)置在遭受雷擊風(fēng)險(xiǎn)較高的葉片尖端，因?yàn)榻邮芷骺梢猿惺芟喈?dāng)多次的雷擊。
接受器還可以設(shè)置在葉片中的凹槽內(nèi)，所述凹槽基本上被導(dǎo)體裝置包圍。因而雷電電流被傳遞給接受器，然后可以從這里傳導(dǎo)給接地連接件。
本發(fā)明還包括一種風(fēng)能設(shè)備的葉片，所述葉片包括纖維加強(qiáng)葉片外殼和與地導(dǎo)通的裝置，該裝置適于將雷電電流導(dǎo)給接地連接件。該葉片的新穎方面在于葉片設(shè)置有分段導(dǎo)體裝置，該分段導(dǎo)體裝置構(gòu)造用來將葉片外的雷電電流導(dǎo)向與地導(dǎo)通的裝置，并且其中導(dǎo)體裝置優(yōu)選分布和固定在葉片外殼的外表面，并且該導(dǎo)體裝置基本上與葉片外殼的外表面對(duì)齊。
因而，可以得到這樣一種葉片，該葉片具有與上面概述的在本發(fā)明方法基礎(chǔ)上制造的葉片相同的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)包括葉片可以承受許多次雷擊，雷擊電流在導(dǎo)體裝置上方空氣中的電離通道中進(jìn)行傳導(dǎo)；以及導(dǎo)體裝置可以具有較小的重量；導(dǎo)體裝置不會(huì)破裂等等。
一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括導(dǎo)體裝置設(shè)置在多個(gè)從接受器延伸的路徑中，該接受器設(shè)置在葉片的表面，并且連接到與地導(dǎo)通的裝置。因而雷擊被導(dǎo)體裝置捕捉到的可能性很高，雷電電流可以安全地從該導(dǎo)體裝置傳導(dǎo)給接受器然后繼續(xù)傳導(dǎo)給接地連接件。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，導(dǎo)體裝置可以固定在葉片外殼的表面中的凹槽中。這樣，導(dǎo)體裝置可以從外面安裝，但應(yīng)使其與葉片外殼的外表面對(duì)齊，由此對(duì)葉片空氣動(dòng)力屬性的影響最小。
根據(jù)又另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，導(dǎo)體裝置可以與葉片外殼的表面鑄造成一體。因而，可以實(shí)現(xiàn)安全的連接，這樣還可以對(duì)葉片的空氣動(dòng)力屬性影響最小。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，導(dǎo)體裝置包括基本上均勻分布的金屬削片層。這樣可以得到較低的成本和較長的壽命。在一些削片會(huì)燃燒掉的情況中，短路路徑通過其它的削片可以有許多可選的選擇，這意味著導(dǎo)體裝置甚至在稍微損傷的狀態(tài)下仍然可起作用。
在下文中，通過附圖來描述本發(fā)明，這些附圖表示本發(fā)明的示例性實(shí)施例。


圖1a-b示出了包括導(dǎo)體裝置的風(fēng)能設(shè)備葉片的截面；圖2是設(shè)置有導(dǎo)體裝置的模型的截面圖；圖3示出了設(shè)置有導(dǎo)體裝置和凝膠涂層的模型的截面；圖4是設(shè)置有罩的模型的截面圖；圖5是具有預(yù)先制造的帶的模型的截面圖，該帶具有導(dǎo)體裝置；圖6是設(shè)置有導(dǎo)體裝置和凝膠涂層的模型的截面圖；圖7是設(shè)置有包狀帶的模型的截面圖，該包狀帶中容納有導(dǎo)體裝置；圖8是圖7所示模型的截面圖；圖9是包括導(dǎo)體裝置的風(fēng)能設(shè)備葉片的截面圖；圖10示出了分段導(dǎo)體裝置的制造；圖11示出了分段導(dǎo)體裝置帶。
具體實(shí)施例方式
圖1a和1b示出了風(fēng)能設(shè)備的葉片，該葉片包括具有加強(qiáng)件2的葉片外殼1。葉片外殼1包括設(shè)置有分段導(dǎo)體裝置4的外表面3。導(dǎo)體裝置4以一定路徑設(shè)置并且連接到與地導(dǎo)通的裝置。在圖1a和1b中，導(dǎo)體裝置4被設(shè)置成從接受器5伸出，該接受器連接到未示出的與地導(dǎo)通的裝置，該裝置可以連接到接地連接件上。在圖1a中，導(dǎo)體裝置4在葉片1的前后邊緣之間基本上與葉片1橫向地延伸。在圖1b中，導(dǎo)體裝置4設(shè)置成星形排列。在圖1a和1b所示的實(shí)施例中，導(dǎo)體裝置4對(duì)于葉片外殼1中的任何導(dǎo)電纖維具有象天線一樣的作用。
圖2示出了具有內(nèi)側(cè)7的模型6，該內(nèi)側(cè)將形成葉片的空氣動(dòng)力外形。在其一側(cè)，一片雙面膠帶15設(shè)置有導(dǎo)電顆粒，這些顆粒分布組成分段導(dǎo)體裝置4。帶15粘附到內(nèi)側(cè)7上，然后可以以通常的方式來鑄造葉片外殼。模制過程的開始由圖3顯示，其中模型6的內(nèi)側(cè)7覆蓋有用來固定導(dǎo)體裝置4的帶15，該導(dǎo)體裝置為導(dǎo)電顆粒的形式，并且由凝膠涂層8覆蓋。在完成和固化以后，導(dǎo)體裝置4可以通過除掉帶15而暴露出來，該帶15在從模型中取出以后面向葉片的外表面。導(dǎo)電顆粒與葉片澆鑄成一體，因而在去掉帶15時(shí)已經(jīng)被固定。為了確保得到平滑的表面，可以對(duì)顆粒所處的區(qū)域進(jìn)行砂磨和拋光。
圖4示出了具有內(nèi)側(cè)7的模型6，在該內(nèi)側(cè)上設(shè)有自設(shè)置的罩9，該罩具有預(yù)先確定的寬度10和厚度11。原則上，罩9構(gòu)成了一個(gè)或多個(gè)具有較低高度的模型，例如凝膠涂料和導(dǎo)電顆粒的混合物16可以注入其中從而構(gòu)成導(dǎo)體裝置4。作為另一種選擇，還可能在罩9內(nèi)放上較薄的粘膠層，接著將導(dǎo)電顆粒灑在合適的層上，然后移除罩9，并且準(zhǔn)備將模型6涂上凝膠涂料。
圖5示出了具有內(nèi)側(cè)7的模型6，在該內(nèi)側(cè)上設(shè)置有預(yù)先制造的容納有導(dǎo)體裝置4的帶17。從圖6可看出帶17是如何設(shè)置在內(nèi)側(cè)7上并且被凝膠涂料8覆蓋的。在涂覆了凝膠涂料以后，就可以裝配未示出的纖維敷設(shè)層，然后注射樹脂。在完成和固化以后，帶17將與葉片外殼的外表面齊平。
圖7示出了具有內(nèi)側(cè)7的模型6，在該內(nèi)側(cè)上設(shè)置有包狀帶18，該帶可以被凝膠涂料、樹脂等滲透，并且其中容納了導(dǎo)體裝置4。帶18具有粘性側(cè)表面19，該表面可以將帶18穩(wěn)固地保持在模型6的內(nèi)側(cè)7上。圖8示出了具有側(cè)表面19的帶18是如何附著在內(nèi)側(cè)17上和被凝膠涂料8覆蓋的，該凝膠涂料滲入帶18并因而鑄成導(dǎo)體裝置4。在完成和固化以后，帶18將與葉片外殼的外表面齊平。例如，通過砂磨，被整體鑄造的導(dǎo)體裝置將暴露出來，并因而與葉片外殼的外表面在同一平面上。
圖9示出了風(fēng)能設(shè)備的葉片，該葉片包括具有加強(qiáng)件2的葉片外殼1。葉片外殼1包括設(shè)置有分段導(dǎo)體裝置4的外表面3。導(dǎo)體裝置4以一定路徑設(shè)置并且從接受器5伸出，該接受器連接到未示出的與地導(dǎo)通的裝置，該裝置可以連接到接地連接件上。在圖9中，導(dǎo)體裝置4在葉片1的前后邊緣之間基本上與葉片橫向地延伸。在該實(shí)施例中，葉片外殼1包括兩個(gè)容納導(dǎo)電纖維的主薄片20，例如碳纖維或鋼纖維。最上面的主薄片20具有橫向擴(kuò)展部分，該部分的定界由線21表示。如圖所示，導(dǎo)體裝置4從接受器5延伸并且橫向于主薄片20，由此保護(hù)它不受雷擊，因?yàn)閷?dǎo)體裝置的天線作用得到了實(shí)現(xiàn)。在所示的實(shí)施例中，接受器5設(shè)置在距離主薄片20一定距離的地方。
圖10示出了設(shè)置有多個(gè)凹槽23的金屬板22，這些凹槽以一定路徑設(shè)置。這些凹槽可以通過激光切削、鉆孔、沖孔等方式制成。在構(gòu)造完凹槽以后，就給它們填充例如聚合材料，然后將該板按照虛線24所示地切開。從而如圖11所示產(chǎn)生了帶27。從圖中可看出，帶由許多十字形的段25組成，這些段設(shè)置成彼此相距給定距離并且由聚合材料26保持在一起。因此，具有分段導(dǎo)體裝置的帶27以簡單的方式進(jìn)行制造。
通過導(dǎo)體裝置4的分段，在它們之間形成一定的間隔，該間隔的范圍包括在0.1到5mm，優(yōu)選地從0.3到1.5mm。
可以理解，本說明書中結(jié)合附圖所公開的發(fā)明可以進(jìn)行修改和改變，然而這些修改和改變也仍包括在后面權(quán)利要求授予的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)能設(shè)備的纖維加強(qiáng)葉片的制造方法，所述葉片至少構(gòu)造有葉片外殼和與地導(dǎo)通的裝置，該裝置適于將雷電電流導(dǎo)給接地連接件，其中該方法包括給葉片設(shè)置分段導(dǎo)體裝置，該分段導(dǎo)體裝置構(gòu)造用來將葉片外的雷電電流導(dǎo)向?qū)㈦娏鲗?dǎo)給大地的裝置；并且其中所述方法的特征在于，該導(dǎo)體裝置以使其基本上與葉片外殼的外表面齊平的方式分布和固定在葉片外殼的外表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟a)在模型上設(shè)置分段導(dǎo)體裝置；b)在模型上包括在導(dǎo)體裝置的頂部放置纖維；c)用樹脂連接纖維和導(dǎo)體裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述方法包括在模型上涂敷物質(zhì)，所述物質(zhì)包括凝膠涂料、樹脂、聚合物或脫模劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述方法包括對(duì)葉片進(jìn)行砂磨或拋光以露出導(dǎo)體裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述導(dǎo)體裝置設(shè)置在預(yù)先制造的帶中，該帶由不導(dǎo)電的材料制成，包括熱塑性材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述導(dǎo)體裝置設(shè)置在細(xì)長的包狀帶中，所述帶構(gòu)造成被包括樹脂和/或凝膠涂料的材料滲透。
7.根據(jù)權(quán)利要求2-6一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述方法包括在步驟b)之前，在進(jìn)行模制時(shí)，通過包括雙面膠帶的粘性裝置將分段導(dǎo)體裝置和/或帶固定在模型上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述導(dǎo)體裝置是導(dǎo)電顆粒，該導(dǎo)電顆粒的擴(kuò)展距離在0.05和10mm之間，優(yōu)選在1和8mm之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求2-8一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述方法包括在模型上設(shè)置至少一個(gè)罩，然后將包括凝膠涂料的聚合物材料和導(dǎo)電顆粒的混合物涂敷在罩中。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于所述導(dǎo)電顆粒與不導(dǎo)電顆?；旌系揭黄?，該不導(dǎo)電顆粒例如陶瓷顆粒、色素等。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述顆粒是扁平的和細(xì)長的，并且長度在2和10mm之間，橫向擴(kuò)展距離在1和5mm之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求8-10一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述顆粒是扁平的并基本上是圓的，并且長度在2和10mm之間，厚度在0.1和1mm之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述導(dǎo)體裝置是金屬削片，該金屬削片優(yōu)選通過刨削、碾磨或車削制成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述方法包括葉片外殼，該葉片外殼構(gòu)造有多個(gè)凹槽，所述導(dǎo)體裝置固定在這些凹槽中。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述導(dǎo)體裝置分布在至少一個(gè)路徑上，所述路徑的寬度在3和50mm之間，包括5和20mm之間，優(yōu)選為8和12mm之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述至少一個(gè)路徑基本上橫向于葉片的縱向設(shè)置，并且基本上從葉片的前邊緣延伸到葉片的后邊緣。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述導(dǎo)體裝置分布在至少一個(gè)路徑上，該路徑基本上橫向于葉片的縱向布置，并且跨越葉片外殼中的至少一個(gè)主薄片，該主薄片包括導(dǎo)電纖維。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-7一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述導(dǎo)體裝置是基本上布置在相同方向上并按預(yù)定間隔分布的金屬絲。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-18一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述導(dǎo)體裝置優(yōu)選由金屬制成，包括黃銅、鎳、紫銅、涂有鎳的黃銅或涂漆的紫銅。
20.根據(jù)權(quán)利要求1-19一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述與地導(dǎo)通的裝置包括至少一個(gè)設(shè)置在葉片表面的接受器。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于所述接受器設(shè)置在葉片中的凹槽中，所述凹槽基本上由導(dǎo)體裝置包圍。
22.一種風(fēng)能設(shè)備的葉片，所述葉片包括纖維加強(qiáng)葉片外殼和與地導(dǎo)通的裝置，該裝置適于將雷電電流導(dǎo)向接地連接件，其中所述葉片設(shè)置有分段導(dǎo)體裝置，該分段導(dǎo)體裝置構(gòu)造用來將所述葉片外的雷電電流導(dǎo)向所述與地導(dǎo)通的裝置，其中所述葉片的特征在于，所述導(dǎo)體裝置以使其基本上與葉片外殼的外表面齊平的方式基本上分布和固定在葉片外殼的外表面。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的葉片，其特征在于所述導(dǎo)體裝置設(shè)置在多個(gè)從接受器延伸的路徑中，該接受器設(shè)置在葉片的表面，并且與所述與地導(dǎo)通的裝置連接。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的葉片，其特征在于所述導(dǎo)體裝置固定在葉片外殼表面上的凹槽中。
25.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的葉片，其特征在于所述導(dǎo)體裝置與葉片外殼的表面鑄造成一體。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的葉片，其特征在于所述導(dǎo)體裝置包括基本上均勻分布的金屬削片層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)能設(shè)備的纖維加強(qiáng)葉片的制造方法，該葉片至少構(gòu)造有一個(gè)葉片外殼和將雷電電流導(dǎo)向接地連接件的裝置。該方法的新穎方面包括，該葉片設(shè)置有分段的導(dǎo)體裝置，該導(dǎo)體裝置構(gòu)造用來將葉片外的雷電電流導(dǎo)向與地導(dǎo)通的裝置；并且其中導(dǎo)體裝置分布和固定在葉片外殼的外表面，并且使導(dǎo)體裝置基本上與葉片外殼的外表面齊平。當(dāng)分段導(dǎo)體裝置分布和連接在葉片外殼的外表面上時(shí)，雷電電流將不用通過導(dǎo)體裝置進(jìn)行傳導(dǎo)，而是在導(dǎo)體裝置上方空氣中的電離通道中進(jìn)行傳導(dǎo)。
文檔編號(hào)H01Q1/40GK1910366SQ200580002974
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2005年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月23日
發(fā)明者M·達(dá)爾, L·T·利勒赫登, L·B·漢森 申請(qǐng)人:Lm玻璃纖維有限公司