转子叶片组件

摘要

一种用于风机的转子叶片组件，其包括转子叶片，所述转子叶片具有在叶尖与叶根之间延伸的压力侧部件、吸入侧部件、前缘和后缘。导电带在所述压力侧部件和所述吸入侧部件中的一者或两者上沿所述后缘纵向延伸。多个导电降噪部件从所述后缘延伸并配置成单独的雷电接收器。所述降噪部件配置成与所述导电带导电连通。

权利要求

1.一种用于风机的转子叶片组件，其包括：

转子叶片，其具有在叶尖与叶根之间延伸的压力侧部件、吸入侧部件、前缘和后缘；

导电带，其在所述压力侧部件和所述吸入侧部件中的一者或两者上沿所述后缘纵向延伸；

从所述后缘延伸的多个降噪部件，所述降噪部件可导电并配置成单独的雷电接收器；

以及

所述降噪部件配置成与所述导电带导电连通。

2.根据权利要求1所述的转子叶片组件，其中所述导电带包括采用类似套筒配置的导电材料，所述导电材料围绕所述后缘缠绕到所述转子叶片的所述压力侧部件和所述吸入侧部件上。

3.根据权利要求2所述的转子叶片组件，其中所述压力侧部件和所述吸入侧部件包括层压式壳部件，所述导电带包括嵌入所述壳部件中的导电材料。

4.根据权利要求1所述的转子叶片组件，其中所述导电带延伸所述后缘的长度的至少百分之五十。

5.根据权利要求1所述的转子叶片组件，其中所述降噪部件包括锯齿状突起，每个所述锯齿状突起与所述导电带导电连通。

6.根据权利要求5所述的转子叶片组件，其中所述锯齿状突起独立地电连接到所述导电带。

7.根据权利要求5所述的转子叶片组件，其中多个所述锯齿状突起连接到一个或多个公用母线，所述公用母线连接到所述导电带。

8.根据权利要求5所述的转子叶片组件，其中所述锯齿状突起由导电材料形成。

9.根据权利要求5所述的转子叶片组件，其中所述锯齿状突起包括配置有非导电基材的导电部件。

10.根据权利要求9所述的转子叶片组件，其中所述导电部件嵌入所述基材中。

11.根据权利要求9所述的转子叶片组件，其中所述导电部件从外部配置在所述基材上。

12.根据权利要求1所述的转子叶片组件，其中所述降噪部件包括从带状部件延伸的多个单独的锯齿状突起，所述带状部件安装成与所述导电带电连通或电流连通。

13.根据权利要求12所述的转子叶片组件，其中所述带状部件从外部安装到所述导电带。

14.根据权利要求12所述的转子叶片组件，其中所述压力侧部件和所述吸入侧部件包括层压式壳部件，所述带状部件沿所述后缘安装在所述导电带与压力侧的壳部件或吸入侧的壳部件之间。

15.根据权利要求12所述的转子叶片组件，其包括沿所述后缘延伸的多个所述带状部件及相关所述锯齿状突起。

16.根据权利要求1所述的转子叶片组件，其进一步包括多个未接地导电区域，所述区域设于所述转子叶片的所述压力侧部件和所述吸入侧部件中的一者或两者上，所述未接地导电区域具有与所述导电带间隔一定距离的边界使得在所述转子叶片周围的电场活动增加期间所述导电带与所述未接地导电区域之间的空气被电离，从而与所述叶片的其他区域相比，增大所述导电降噪部件中的一个或多个导电降噪部件遭受雷击的可能性。

17.根据权利要求16所述的转子叶片组件，其中所述导电带包括导电材料，所述导电材料围绕所述叶片的所述后缘缠绕到所述叶片的所述压力侧部件和所述吸入侧部件上，所述未接地导电区域设置成环绕所述前缘横向延伸的带条，其中所述带条具有与所述导电带间隔开的吸入侧端和压力侧端。

18.一种用于风机的转子叶片组件，其包括：

转子叶片，其具有在叶尖与叶根之间延伸的压力侧部件、吸入侧部件、前缘和后缘，所述压力侧部件和所述吸入侧部件包括层压式壳部件；

导电带，其围绕所述后缘缠绕到所述叶片的所述压力侧部件和所述吸入侧部件上，所述导电带包括嵌入所述壳部件中的导电材料；

从所述后缘延伸的多个降噪部件，所述降噪部件可导电并配置成单独的雷电接收器；

所述降噪部件配置成与所述导电带导电连通；以及

多个未接地导电区域，其设于所述叶片的所述压力侧部件和所述吸入侧部件中的一者或两者上，所述未接地导电区域具有与所述导电带间隔一定距离的边界以使在所述叶片周围的电场活动增加期间，所述导电带与所述未接地导电区域之间的空气被电离，从而与所述叶片其他区域相比，增大所述导电降噪部件中的一个或多个导电降噪部件遭受雷击的可能性。

说明书

转子叶片组件

技术领域

[0001] 本发明大体涉及风机转子叶片等气动机翼，且确切地说，涉及一种转子叶片组件，其包括用于设于风机叶片中的集成式防雷和降噪器系统。

背景技术

[0002] 风能被认为是目前可用的最清洁、最环保的能源之一，在这一方面，风机已获得广泛关注。现代风机通常包括塔筒、发电机、齿轮箱、机舱以及一片或多片转子叶片。转子叶片使用已知的翼片原理来捕获风的动能。转子叶片以转动能的形式传输动能，以使轴转动，所述轴将转子叶片连接到齿轮箱，或者，如果未使用齿轮箱，则直接连接到发电机。之后，发电机将机械能转化成电能，从而输送到公用设施电网中。

[0003] 风机，尤其是叶片，易遭受雷击。当前的防雷系统通常包括主要的内部引下线，所述引下线配置在叶片中且连接到风机的接地通路。多个单独的接闪器(直径通常小于50mm)放置在叶片外表面(压力侧表面或吸入侧表面)上，并通过电线或电缆连接到引下线。然而，采用这种设计时，与叶片的整体区域相比，叶片的“保护”区域(接收器区域)相对较小，从而使叶片的大部分易遭受未接地的雷击。此外，接收器遭受雷击可能会导致环绕该接收器的主叶片结构严重损坏，从而涉及大量的检修作业程序，需要关闭风机以拆卸、检修或替换叶片。

[0004] 因此，一种用于风机转子叶片的改良防雷电系统将非常有益，尤其是一种提供增大的表面区域范围，但不会显著增加叶片的整体重量和复杂性，同时使成本相对较低且使叶片遭受实际雷击后进行的检修程序更为简单的系统。

发明内容

[0005] 以下说明书将部分阐明本发明的各方面和优点，或者，这些方面和优点在说明书中可能是显而易见的，或者通过实践本发明能够推导出。

[0006] 根据本发明的各方面，提供一种用于风机的转子叶片组件，且所述转子叶片组件包括转子叶片，所述转子叶片具有在所述叶片的叶尖与叶根之间延伸的压力侧部件、吸入侧部件、前缘和后缘。导电带在所述压力侧部件和所述吸入侧部件中的一者或两者上沿所述后缘纵向延伸。在某些实施例中，此带从所述叶片的所述叶尖延伸到所述叶根(包括在与所述后缘平行的方向上沿所述叶片延伸)，或者在其他实施例中，可延伸所述后缘的纵向长度的至少百分之五十，或者在其他实施例中，可延伸所述后缘的所述纵向长度的百分之五十以下。所述带可连续或不连续。多个降噪部件从所述后缘延伸，且可导电并配置成单独的雷电接收器。所述降噪部件配置成与所述导电带导电连通。

[0007] 所述导电带可以不同方式进行配置。例如，在一项实施例中，所述带为导电材料，其缠绕所述叶片的所述后缘，并以类似套筒的配置缠绕到所述压力侧部件和吸入侧部件上。该导电材料可为，例如，形成于所述后缘周围的导电金属(例如，铜)网或箔材。在一项特定实施例中，所述压力侧部件和吸入侧部件为层压式壳部件，且金属箔或网状材料嵌入所述壳部件的层中。在另一项实施例中，所述金属网状材料可粘接到所述壳部件的外或内表面。

[0008] 降噪部件可以不同方式配置成从叶片后缘延伸的任意样式的合适突出部。在一项特定实施例中，所述降噪部件为大体成V形或U形的锯齿状突起，其中每个锯齿状突起均与所述导电带导电连通。例如，在一项实施例中，所述锯齿状突起经由电线、电缆或其他导电通路独立电连接到所述导电带。在另一项实施例中，多个锯齿状突起电连接到公用母线，所述公用母线可为导电的带状部件等。所述公用母线转而电连接到所述导电带。多个这些带状部件及相关锯齿状突起可沿叶片的后缘对齐。

[0009] 可通过各种方式使锯齿状突起导电。在一项实施例中，所述锯齿状突起可由金属或金属复合物、导电聚合物等导电材料形成。在另一项实施例中，所述锯齿状突起可由不导电的基础部件形成，且包括嵌入或连接到所述基础部件的导电部件(例如，电线、网、箔或其他金属导体)。

[0010] 转子叶片组件的替代实施例可包括多个未接地导电区域，所述区域设于叶片的压力侧部件和吸入侧部件中的一者或两者上，以便根据需要沿所述叶片控制电场分配。这些未接地导电区域具有与所述导电带间隔一定距离的边界(例如，边缘)，这样，在所述叶片周围的电场活动增加期间，导电带与所述未接地导电区域之间的空间中的空气被电离。与叶片的其他区域相比，这种现象会增大电连接到所述导电带的一个或多个导电降噪部件遭受雷击的可能性。在一项特定实施例中，所述未接地导电区域设置成环绕前缘端横向延伸的带条，所述前缘端与所述压力侧部件和吸入侧部件上的所述导电带间隔开。

[0011] 参考以下具体实施方式和所附权利要求书可以更好地理解本发明的这些以及其他特征、方面和优点。附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分，说明了本发明的各实施例，并与具体实施方式一起解释本发明的原理。

附图说明

[0012] 本说明书参考附图，针对所属领域的一般技术人员，完整且可实现地揭示了本发明，包括其最佳模式，其中：

[0013] 图1为传统风机的一项实施例的透视图；

[0014] 图2为根据本发明各方面的转子叶片组件的一项实施例的透视图；

[0015] 图3为沿本发明的转子叶片组件的一项实施例的后缘的截面图；

[0016] 图4为沿本发明的转子叶片组件的另一项实施例的后缘的截面图；

[0017] 图5为沿本发明的转子叶片组件的又一项实施例的后缘的截面图；

[0018] 图6a、6b和6c为降噪部件的各项实施例的俯视图，所述降噪部件配有位于本发明的转子叶片组件的压力侧部件或吸入侧部件上的导电带；以及

[0019] 图7为根据本发明各方面的风机叶片组件的替代实施例的透视图。

[0020] 部件标号列表：

[0021]  标号   部件   标号   部件
  10   风机   12   塔筒
  14   机舱   16   叶片
  18   轮毂   22   压力侧部件
  24   吸入侧部件   26   前缘
  28   后缘   32   叶尖
  34   叶根   100   转子叶片组件
  102   导电带   104   网状材料
  106   公用母线   112   降噪部件
  114   锯齿状突起   116   部分
  118   带状部件   120   母线连接器
  122   锯齿状突起导体部件   124   基材
  126   机械紧固件   128   粘接材料
  130   未接地导电区域   132   吸入端
  134   压力侧端   136   带条

具体实施方式

[0022] 现在将详细参考本发明的各实施例，附图中图示了本发明实施例的一个或多个实例。各个实例用以解释本发明而非限制本发明。事实上，对于所属领域的技术人员明显的是，在不脱离本发明的范围或精神的前提下，可对本发明做出各种修改和变化。例如，作为一项实施例的一部分进行图示或描述的特征可用于其他实施例中，从而得到另一项实施例。因此，本发明应涵盖所有属于所附权利要求书及其等效物的范围内的修改和变化。

[0023] 图1所示为采用传统结构的风机10。风机10包括塔筒12，所述塔筒上安装有机舱14。多片转子叶片16安装到转子轮毂18，所述转子轮毂依次连接到转动主转子轴的主法兰。
风机发电和控制部件安置在机舱14内。仅以解释说明的目的提供的图1解释了本发明一种示例性使用领域。应了解，本发明并不限于任意特定类型的风机配置。

[0024] 参考图2，根据本发明各方面的转子叶片组件100的一项实施例包括叶片16，所述叶片16由在前缘26与后缘28之间横向延伸的压力侧部件22和吸入侧部件24界定。转子叶片16可从叶尖32延伸到叶根34。如所属领域熟知，压力侧部件22和吸入侧部件24可为在前缘
26和后缘28处接合的层压式壳部件。

[0025] 在某些实施例中，转子叶片16可包括从叶尖32到叶根34以端对端的次序对齐的多个单独叶片段。每个单独叶片段可采用独特配置，以便多个叶片段构成一个具有设计好的气动廓线、长度和其他所需特性的完整转子叶片16。例如，每个叶片段的气动廓线可对应于相邻叶片段的气动廓线。因此，叶片段的气动廓线可形成转子叶片16的连续气动廓线。或者，可将转子叶片16形成为具有设计好的气动廓线、长度和其他所需特性的单个整体叶片。

[0026] 在各示例性实施例中，转子叶片16可以弯曲。转子叶片16弯曲可使转子叶片16在大体拍打方向和/或在大体沿边方向上弯曲。拍打方向通常可解释为气动升力作用于转子叶片16上的方向(或相反方向)。沿边方向通常垂直于拍打方向。转子叶片16在拍打方向上的弯曲也称为预弯曲，而在沿边方向上的弯曲也称为扫掠。因此，弯曲的转子叶片16可能是预弯曲和/或扫掠的。弯曲可使得转子叶片16在风机10运行期间更能承受拍打方向负载和沿边负载，且可在风机10运行期间进一步使转子叶片16远离塔筒12。

[0027] 参考图2，描绘了转子叶片组件100的一项实施例。导电带102沿叶片16的后缘28纵向延伸。导电带102可仅沿压力侧部件22或吸入侧部件24中的一者延伸，或缠绕后缘28同时在部件22、24上延伸。导电带102可沿后缘28部分或完全延伸。在所示实施例中，导电带102基本从叶根34到叶尖32延伸了叶片16的全长。在其他实施例中，导电带102可沿后缘28的至少百分之五十延伸。在其他实施例中，导电带102可延伸所述后缘的长度的百分之五十以下。导电带102可集成、层压或从外部胶合到后缘28中。

[0028] 导电带102可由各种导电材料形成。在所示实施例中，导电带102由金属丝网104等柔韧的导电材料形成，所述导电材料可为铜丝网、箔或布料。网状材料104可缠绕后缘28，从而以类似套筒的方式延伸到吸入侧部件24和压力侧部件22上。其他导电材料，例如箔、磁带、布料、导电涂料等均可用作导电带102，且本发明不限于任意特定类型的导电材料。

[0029] 导电带102通过任意合适的方法“连接”到风机的接地系统，以将雷电引导到该接地系统。此连接可为，例如，电流连接、硬线连接等。因此，本专利申请文件中使用术语“连接”以涵盖用于将雷电从导电带102引导到接地系统的所有此类方式。例如，可使用普通的电线或电缆来将导电带102邻近叶根34的那端连接到轮毂18、机舱14等中的任意接地通路部件。导电带102可沿后缘28连续，如图2所示，其中只需对风机的接地系统进行单个连接。在各替代实施例中，导电带102可沿所述后缘不连续，其中导电带102的每部分均连接到风机的接地系统。

[0030] 多个降噪部件112沿后缘进行配置。所属领域已知此类装置112用于降低叶片16生成的气动噪声并提高叶片的效率，因此本专利申请文件无需进行详细描述。应理解，根据本发明的降噪部件112可具有任意合适的特性，例如，宽度、长度、形状或方向，具体取决于所需的降噪特性。此外，单独的降噪部件112可具有单独的特性，或者不同组的降噪部件112可具有类似特性，或者所有降噪部件112可具有类似特性，具体取决于所述特征所需的降噪特性。在所示实施例中，降噪部件112被描绘为大体成V形或U形的锯齿状突起114。这只是为了说明，而且应理解，降噪部件112的任意其他合适的配置均在本发明的范围和精神内。

[0031] 降噪部件112，尤其是锯齿状突起114，可导电且配置成与导电带102导电连通和/或电流连接。采用此配置时，降噪部件112，尤其是单独的锯齿状突起114，提供沿后缘28的单独雷电接收器的双重功能。例如，参考图2，每个单独的锯齿状突起114可看作或视为雷电接收器，且沿后缘28的锯齿状突起114中任一锯齿状突起上的雷电均被引导到导电带102和涡轮机的接地系统。

[0032] 导电带102可以不同方式配置在压力侧部件22和吸入侧部件24上。例如，参考图3所示的实施例，压力侧部件22和吸入侧部件24中的每者均可为在前缘26和后缘28处接合的多层层压式壳部件，如所属领域已知。导电带102，例如铜线网状材料104，可在制造壳部件的过程中嵌入所述壳部件中。即使雷电损坏了锯齿状突起114和导电带102(或壳部件)，切去并替换壳(以及所嵌入的导电带102)的受损部分并连接新的锯齿状突起114(或降噪部件112的各部分)的修理过程也相对简单。在各替代实施例中，导电带102可通过任意合适的方式连接到所述壳部件的外或内表面。

[0033] 图6a、6b、和6c描绘具有不同锯齿状突起114的降噪部件112的各项示例性实施例。在图6a中，降噪部件112包括从基础带状部件118延伸的多个锯齿状突起114，所述基础带状部件以导电方式连接(例如，以电流方式连接)到导电带102。带状部件118和锯齿状突起114由金属、金属合金等导电材料、嵌有金属丝网等导电材料的塑料或其他非导电材料，或者也用作有效降噪材料的任意其他合适的导电材料形成整体部件。

[0034] 在图6b和6c的实施例中，带状部件118和锯齿状突起114由共同的导电基材124形成。具有任意合适的大小、形状和配置的导电部件122沿每个锯齿状突起114嵌入或以其他方式连接到基材124，而且连接到一个或多个公用母线106，所述公用母线沿带状部件118嵌入或以其他方式连接。母线106转而通过能够承受雷电的电效应和热效应的合适母线120连接到导电带102。

[0035] 在图6c的实施例中，导电部件嵌入基材124中并单独连接到导电带102。

[0036] 应了解，在其他实施例中，锯齿状突起114可在不使用中间带状部件118的情况下单独设置并分开连接到导电带102。

[0037] 降噪部件112可以各种方式连接到导电带。例如，在图3的实施例中，带状部件118使用螺栓、铆钉、螺钉等机械紧固件126在导电带102上方机械紧固到吸入侧部件24。应了解，压力侧部件22上可采用相同配置。

[0038] 在另一项实施例中，降噪部件112可粘接或以其他方式粘附到相应的吸入侧部件22或压力侧部件24，如图4所示，其中降噪部件112的带状部件118部分通过粘接胶128粘接到导电带102(带状部件无需与导电带电隔离)。

[0039] 图5描绘导电带102为沿吸入侧部件24的后缘纵向延伸但不缠绕到压力侧部件22上的带的实施例。换言之，所述导电带仅沿后缘28贴合在压力侧部件22或吸入侧部件24中的一者上。降噪部件112的带状部件118夹在吸入侧部件24和导电带102之间，并可采用任意样式的合适机械紧固件进行固定。或者，导电带102和带状部件118可在形成吸入侧部件24的过程中与部件24的各层层压在一起或被注入所述各层。

[0040] 在将降噪部件112配置成具有多个锯齿状突起114延伸出的带状部件118的情况下，所述特征可制造成带状并沿叶片16的整个后缘28或后缘28的任意其他所需的长度进行连接。在图2和7所示的替代实施例中，降噪部件112成形为沿后缘28对齐的离散部分116。

[0041] 图7为转子叶片组件100的一项实施例，所述转子叶片组件包含设于叶片16的压力侧部件22和吸入侧部件24中一者或两者上的未接地导电区域130。未接地导电区域130具有边界，例如，边缘或端132(吸入侧端)和134(压力侧端)，所述边界与接地导电带102间隔规定的距离。区域130可在叶片表面上设置成任何式样、形状或配置。在所示实施例中，所述区域设置成带条136，所述带条缠绕叶片的前缘26并沿压力侧部件22和吸入侧部件24延伸，其中在特定实施例中，端134、132与导电带102间隔的距离小于十(10)厘米。该距离可因叶片类型、形状、配置等而变化，但可设置成在叶片16周围的电场活动增加期间，使导电带102与未接地导电区域130之间区域中的空气电离。与叶片16的其他区域相比，此效应会增大一个或多个导电降噪部件112遭受雷击的可能性。这种情况较为有利，因为与替换压力侧部件或吸入侧部件的整个部分相比，维修后缘材料(导电带102、降噪部件112、壳层压部分)相对较快且花费更少。带条136是叶片的可选特征，且即使提供所述带条，也可根据需要拆下。

[0042] 本说明书使用了各种实例来揭示本发明，包括最佳模式，同时也让所属领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造并使用任何装置或系统，以及实施所涵盖的任何方法。本发明的保护范围由权利要求书界定，并可包括所属领域的技术人员想出的其他实例。如果此类其他实例的结构要素与权利要求书的字面意义相同，或如果此类实例包括的等效结构要素与权利要求书的字面意义无实质差别，则此类实例也属于权利要求书的范围。