用于维修风力涡轮机转子叶片的雷电保护系统的方法和风力涡轮机转子叶片与流程

1.本公开大体上涉及风力涡轮机转子叶片，并且更特别地涉及用于维修或改进风力涡轮机转子叶片的雷电保护系统的方法。


背景技术：

2.风力被认为是目前可用的最清洁、对环境最友好的能源之一，并且，在这点上，风力涡轮机已得到越来越多的关注。现代的风力涡轮机典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱以及一个或多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼型原理来捕获来自风的动能，并且通过旋转能传送动能，以使将转子叶片联接到齿轮箱或如果未使用齿轮箱的话将转子叶片直接地联接到发电机的轴转动。然后，发电机使机械能转换成可以部署到公用电网的电能。
3.风力涡轮机转子叶片大体上包括由复合层压材料形成的主体壳。大体上，主体壳是相对轻质的，并且具有并非构造成承受在操作期间施加于转子叶片上的弯曲力矩和其它载荷的结构性质(例如，刚度、抗屈曲性以及强度)。为了提高转子叶片的刚度、抗屈曲性以及强度，典型地使用接合壳的内表面的翼梁帽来增强主体壳。翼梁帽可以由包括但不限于玻璃纤维层压复合物和/或碳纤维层压复合物的各种材料构成。
4.在风力涡轮机的寿命期间，转子叶片特别地容易受到雷电袭击。特别地，当在主体壳中使用碳纤维时，雷电可能附接到这些纤维，由此引起通过主体壳的潜在电弧。因而，雷电保护系统由于其尖锐边缘和绝缘能力而对于保护风力涡轮机叶片为必不可少的。现代的雷电保护系统典型地包括：一个或多个雷电接收器，其设置于转子叶片的外部上；和雷电导体或线缆线，其联接到(一个或多个)雷电接收器，并且从叶片末梢通过主体壳延伸到叶片根部，并且延伸通过其它部件，直到通过塔架向下接地到地位置。因此，雷电袭击转子叶片时，电学电流流过(一个或多个)雷电接收器，并且通过雷电系统传导到地。然而，在发生雷电袭击时，可能从翼梁帽到主体壳出现不希望的放电，这可能引起对转子叶片的显著损坏。
5.此外，在风力涡轮机的寿命期间，雷电保护系统可能被损坏。由于维护操作的雷电保护系统的重要性，需要维修这样的损坏。然而，在维修对于这样的雷电保护系统为传导性的时候，存在多个传导性和连接性问题。例如，典型的雷电保护系统在转子叶片的前缘和后缘处不包括雷电保护，然而，由于尖锐边缘，雷电电流附接到前缘和后缘，这可能引起转子叶片在这样的位置处分裂。此类型的损坏是特别难以维修的损坏。此外，末梢维修的根部侧上(例如，翼梁帽上)的接触表面接触面积是有限且困难的。在不存在大的表面接触面积的情况下，电流通过最小路径行进，并且在强度上不会通过平行的路径分散。常规维修方法利用不锈钢抽芯铆钉(pop rivet)，然而，这样的方法的有效性受到铆钉的接触表面面积的限制。另外，如果这样的铆钉接收雷电的全部电流，则铆钉增加脱离/损坏的风险。与常规雷电保护系统相关联的更进一步的挑战包括与大体上腐蚀性非常强并且因此随时间退化的多种传导材料的附接(例如，诸如铜与铝之间的附接)相关联的问题。因此，使两种传导材料联结的常规方法还包括使用不锈钢抽芯铆钉。但是，再者，如果铆钉接收雷电的全部电流，则
这样的方法的有效性受到铆钉的接触表面面积和脱离/损坏的风险的限制。而且，不锈钢不在与铜和铝两者相同的电化区中，因此，不锈钢可能产生电化腐蚀以及联结的传导材料的可能的断开。
6.因此，需要解决前面提到的问题的用于维修和/或改进风力涡轮机转子叶片的雷电保护系统的改进的方法。


技术实现要素：

7.本发明的方面和优点将在以下的描述中部分地阐明，或可以从本描述显而易见，或可以通过实践本发明而得知。
8.在一个方面，本公开涉及一种用于维修或改进风力涡轮机的转子叶片的雷电保护系统的方法。转子叶片具有叶片根部和叶片末梢。该方法包括在转子叶片的雷电保护系统中识别维修或改进位置。该方法还包括在维修或改进位置处将形成转子叶片的壳的部分的一个或多个材料层移除，以便使转子叶片中的存有的传导材料暴露。此外，该方法包括：将传导材料层放置于维修或改进位置顶部上，使得传导材料层的根部侧边缘与存有的传导材料重叠。此外，该方法包括：使传导材料层的根部侧边缘与存有的传导材料电连接，并且使传导材料层的末梢侧边缘与叶片末梢电连接。另外，该方法包括利用外覆盖件来覆盖传导层。关于叶片末梢优选意指转子叶片的最外面的位置，并且，关于使传导材料层的根部侧边缘与存有的传导材料电连接并且使传导材料层的末梢侧边缘与叶片末梢电连接优选意指物理连接在叶片末梢处。因此，看到的是，传导材料层优选地延伸到叶片末梢，以便提供物理连接。
9.在实施例中，存有的传导材料是转子叶片的翼梁帽或抗剪腹板中的至少一个的部分。
10.在另一实施例中，传导材料层可以包括第一连续材料条带(a first strip of continuous material)和第二连续材料条带，第一连续材料条带和第二连续材料条带从传导材料层的根部侧边缘延伸到传导材料层的末梢侧边缘。在这样的实施例中，第一材料条带和第二材料条带具有比传导材料层的其余部分的厚度更大的厚度。在特定实施例中，作为示例，第一连续材料条带和第二连续材料条带可以分别包括第一镀锡编织线缆和第二镀锡编织线缆。在另外的实施例中，第一连续材料条带可以定位成与转子叶片的前缘相邻，并且，第二连续材料条带可以定位成与转子叶片的后缘相邻。
11.在附加实施例中，传导材料层可以进一步包括固定于其末梢侧边缘处的传导板。因而，在实施例中，使传导材料层的根部侧边缘与存有的传导材料电连接并且使传导材料层的末梢侧边缘与转子叶片的叶片末梢电连接可以包括：经由传导粘附材料使传导材料层的根部侧边缘电连接到存有的传导材料；和通过传导板使传导材料层的末梢侧边缘电连接到叶片末梢。
12.在另外的实施例中，该方法可以包括经由一个或多个紧固件或焊接件中的至少一个通过传导板使传导材料层的末梢侧边缘固定到叶片末梢。
13.在特定实施例中，传导板可以焊接到传导材料层以及第一连续材料条带和第二连续材料条带。在再另外的实施例中，传导材料层可以是实心片、线网、织带、结网、织片或类似物。
14.在实施例中，利用外覆盖件来覆盖传导层可以包括：使叶片衬套滑动到转子叶片上，以便覆盖传导材料层；和使叶片衬套固定到转子叶片。在这样的实施例中，叶片衬套可以是具有压力侧、吸力侧、第一开放展向端部、与第一开放展向端部相对的第二开放展向端部、封闭前缘以及可以延伸经过转子叶片的后缘的开放后缘的整体式部件。在另外的实施例中，转子叶片可以构造成延伸通过叶片衬套的第一开放展向端部和第二开放展向端部。因此，在实施例中，使叶片衬套滑动到转子叶片上以便覆盖传导材料层可以包括：在开放后缘处使压力侧和吸力侧分离；使叶片衬套的开放后缘在转子叶片之上滑动；以及一旦传导材料层被覆盖，就使压力侧和吸力侧固定回到一起。
15.在若干实施例中，叶片衬套可以由热塑性材料构成。此外，在另一实施例中，该方法可以包括在叶片衬套的后缘处和/或沿着叶片衬套的后缘修整叶片衬套。在这样的实施例中，在叶片衬套的后缘处修整叶片衬套可以包括对叶片衬套的根部侧边缘和叶片衬套的末梢侧边缘进行倒角。
16.在另外的实施例中，该方法还可以包括：一旦安装于转子叶片上，就向叶片衬套提供一个或多个完工(finishing)部件。例如，在实施例中，(一个或多个)完工部件可以包括：在叶片衬套中形成至少一个排放孔，将涂层涂抹或提供到叶片衬套上，将填料材料放置于叶片衬套内，或将叶片衬套设定轮廓成对应于转子叶片的外表面。
17.在另一方面，本公开涉及一种转子叶片组件。该转子叶片组件包括在叶片根部与叶片末梢之间延伸的转子叶片。转子叶片还具有压力侧、吸力侧、前缘以及后缘。此外，转子叶片组件包括：至少一个传导结构部件，其布置于转子叶片的内腔内；和传导材料层，其在叶片末梢处与转子叶片的压力侧或吸力侧中的至少一个相邻。传导材料层包括根部侧边缘和末梢侧边缘。根部侧边缘在接口处与(一个或多个)结构部件的部分重叠。传导材料层还包括具有比传导材料层的其余部分更大的厚度的相对的边缘和在末梢侧边缘处的传导板。此外，转子叶片组件包括在接口处在传导材料层的根部侧边缘与至少一个结构部件之间的第一电连接件和在传导材料层的末梢侧边缘、传导板以及转子叶片的叶片末梢之间的第二电连接件。另外，第一电连接件包括传导粘附材料。应当理解到，转子叶片组件可以包括在上文中讨论或在下文中更详细地描述的特征中的任何特征。
18.参考以下的描述和所附权利要求，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入于本说明书中并组成其部分的附图说明本发明的实施例，并与本描述一起用来解释本发明的原理。
附图说明
19.在参考附图的说明书中针对本领域普通技术人员阐述本发明的充分且能够实现的公开，包括其最佳模式，在附图中：图1说明根据本公开的风力涡轮机的一个实施例的透视图；图2说明根据本公开的风力涡轮机的转子叶片的一个实施例的透视图；图3说明根据本公开的转子叶片的一个实施例的局部透视图，该转子叶片具有固定于转子叶片的叶片末梢之上的叶片衬套；图4说明根据本公开的具有雷电保护系统的风力涡轮机的转子叶片的一个实施例的示意性视图；
图5说明根据本公开的具有雷电保护系统的风力涡轮机的转子叶片的另一实施例的示意性视图；图6说明用于维修和/或改进根据本公开的风力涡轮机的转子叶片的雷电保护系统的方法的一个实施例的流程图；图7说明根据本公开的转子叶片的叶片末梢的一个实施例的局部透视图，其特别地说明转子叶片的层在其雷电保护系统的维修过程期间被移除；图8说明图7的叶片末梢的局部透视图，其特别地说明放置于维修或改进位置顶部上的传导层；图9说明根据本公开的用于用于转子叶片的雷电保护系统的维修系统的传导层的镀锡编织线缆的一个实施例的局部透视图；图10说明图8的叶片末梢的局部透视图，其特别地说明电连接到转子叶片的叶片末梢的传导层；图11说明传导层的传导板与转子叶片的叶片末梢之间的电连接件的一个实施例的横截面视图；图12说明图10的叶片末梢的局部透视图，其特别地说明放置于传导层顶部上以使叶片衬套固定到其的粘附材料；图13说明图12的叶片末梢的局部透视图，其特别地说明在维修或改进位置处固定到叶片末梢的叶片衬套；图14说明根据本公开的转子叶片的叶片末梢的局部透视图，其特别地说明在维修或改进位置处固定到叶片末梢的叶片衬套；图15-19说明转子叶片的叶片末梢的示意图，其特别地说明将转子叶片的叶片衬套安装到其的步骤；图20说明图13的叶片末梢的局部透视图，其特别地说明在安装之后对叶片衬套执行的修整过程；以及图21说明图20的叶片末梢的局部透视图，其特别地说明形成到叶片衬套中的至少一个附加特征。
具体实施方式
20.现在将详细地参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中说明。每个示例通过本发明的解释而非本发明的限制的方式提供。实际上，对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，能够在本发明中作出各种修改和变型。例如，作为一个实施例的部分而说明或描述的特征能够与另一实施例一起使用以产生再另外的实施例。因而，意图的是，本发明涵盖如归入所附权利要求及其等同体的范围内的这样的修改和变型。
21.大体上，本公开涉及一种用于维修或改进风力涡轮机的转子叶片的雷电保护系统的方法。一旦转子叶片的层已被移除以使存有的传导材料暴露，该方法就包括将传导材料层放置于维修或改进位置顶部上，使得传导材料层的根部侧边缘与存有的传导材料(诸如，转子叶片的翼梁帽)重叠。作为示例，传导层可以是包括其前缘和后缘上的镀锡编织线缆的网，以将附接在这些边缘处的雷电电流指引到网中或直接到末梢导体。在某些实施例中，传
导层可以经由手工铺叠连接件来电连接到翼梁帽以使网的接触表面面积最大化。另外，该方法包括例如通过经由镀锡板使网和编织线缆电连接到传导末梢来使传导材料层的末梢侧边缘与叶片末梢电连接。在这样的实施例中，两种传导材料之间的镀锡板有助于减轻连接件处的电化腐蚀效应。而且，连接件中所使用的铆钉也有助于减轻电化腐蚀效应。此外，在实施例中，该方法可以包括利用外覆盖件(诸如，叶片衬套)来覆盖传导层。
22.现在参考附图，图1说明常规构成的风力涡轮机10。风力涡轮机10包括塔架12，塔架12具有装配于其上的机舱14。多个叶片16装配到转子毂18，转子毂18进而连接到使主转子轴转动的主凸缘。风力涡轮机发电和控制部件容纳于机舱14内。图1的视图仅出于说明性目的而提供，以将本发明置于示例性的使用领域中。应当意识到，本发明不限于任何特定类型的风力涡轮机构造。
23.现在参考图2，说明根据本公开的风力涡轮机10的转子叶片16。如所示出的，转子叶片16具有压力侧22和吸力侧24，压力侧22和吸力侧24在前缘26与后缘28之间延伸，前缘26和后缘28从叶片末梢32延伸到叶片根部34。转子叶片16进一步限定相对于转子毂18(图1)的俯仰(pitch)轴线40，俯仰轴线40典型地与转子毂18和叶片根部34垂直地延伸通过叶片根部34的中心。转子叶片16的俯仰角或叶片俯仰(即，确定转子叶片16相对于经过风力涡轮机10的空气流的透视的角度)可以由转子叶片16围绕俯仰轴线40的旋转限定。另外，转子叶片16进一步限定翼弦42和翼展44。更具体地，如图2中所示出的，翼弦42可以遍及整个转子叶片16的翼展44变化。因而，局部翼弦可以在叶片16上沿着翼展44在任何点处针对转子叶片16而限定。
24.现在参考图3，说明图2的转子叶片16的叶片末梢32的一个实施例的透视图。特别地，叶片末梢32包括根据本公开的雷电保护系统50的一个实施例的至少部分。雷电保护系统50容易地适于已经安装的转子叶片，或可以在安装之前安装到转子叶片上。如所示出的，雷电保护系统50包括设置于叶片末梢32处的传导元件52，传导元件52可以是导电或半传导材料的基本上平坦的片、网或箔。此外，如所示出的，传导元件52的外周界54可以具有与转子叶片16的叶片末梢32基本上相同的空气动力学形式。此外，在实施例中，转子叶片16可以由玻璃增强纤维或碳增强材料构成。因而，传导元件52形成电场控制区域，该电场控制区域在雷电袭击期间引起雷电放电附接到转子叶片16的叶片末梢32。此外，传导元件52与传导路径(诸如但不限于图4中所描绘的下导体66)电连通。因此，下导体66和传导元件52配置成用来控制由转子叶片16的叶片末梢32中的雷电袭击引起的电场。
25.此外，传导元件52可以构造成围绕转子叶片16的叶片末梢32形成一种类型的法拉第笼。在某些实施例中，如果针对特定应用而要求，则此类型的法拉第笼能够沿着整个转子叶片表面延伸。
26.现在参考图5，传导元件52还可以连接到转子叶片16的外部或集成结构特征56、58。例如，如图3和图5中所示出的，一个或多个传导或半传导翼梁帽56可以设置于吸力侧22和压力侧24中的一侧或两者的(一个或多个)内部部分上，并且紧密接近于转子叶片16的前缘26和后缘28中的一个或两者，但从其移位。类似地，如所示出的，一个或多个传导或半传导抗剪腹板58可以设置于相对的翼梁帽56之间。由于与其(与离散接收器相比的)大尺寸组合的翼梁帽56和抗剪腹板58的传导特性，跨过转子叶片16(即，纤维或碳增强)的击穿放电被最小化。这通过下者来实现：与复合材料的阻抗相比的减小表面阻抗，使得在出现高值电
流闪络之前，将雷电先导引导到最近的传导附接点。由于大尺寸的传导或半传导材料，由雷电袭击引起的在转子叶片16上的电流密度将减小，从而导致最小化的热负荷。因此，抗剪腹板58产生的横向应力释放传导路径，能够有助于使由沿着两个平行导体流动的雷电电流引起的力最小化。
27.如所提到的，在一些实例中，雷电保护系统50在风力涡轮机10的操作期间可能出于各种原因而被损坏。因而，本公开涉及用于维修或改进雷电保护系统50的改进的方法。应当理解到，本文中所描述的雷电保护系统50仅作为示例提供，并且不意指是限制性的。因此，本领域普通技术人员将认识到，本公开的维修方法也可以应用于在本领域中现在已知或稍后开发的任何雷电保护系统。
28.现在参考图6，根据本主题的方面而说明用于维修或改进风力涡轮机的转子叶片的雷电保护系统(诸如，雷电保护系统50)的方法100方法的一个实施例的流程图。大体上，方法100将在本文中被描述为使用风力涡轮机(诸如，本文中所描述的风力涡轮机10)来实现。然而，应当意识到，所公开的方法100可以使用具有任何雷电保护系统的任何其它风力涡轮机来实现。另外，尽管图6出于说明和讨论的目的而描绘按特定顺序执行的步骤，但本文中所描述的方法不限于任何特定顺序或布置。使用本文中所提供的公开内容，本领域技术人员将意识到，所述方法的各种步骤能够以各种方式被省略、重排、组合和/或修改。
29.如在(102)示出的，方法100包括在转子叶片16的雷电保护系统50中识别维修或改进位置150。如大体上理解到的，维修或改进位置能够例如通过现场失效、附加测试、研究等来识别，使得位置保证有必要增强和/或维修。因而，在某些实施例中，维修或改进位置150可以具有需要维修和/或置换的至少一个缺陷。因而，如在(104)示出的，方法100包括在维修或改进位置处将形成转子叶片16的壳的部分的一个或多个材料层移除，以便使转子叶片16中的存有的传导材料154暴露。例如，如图7中所示出的，说明转子叶片16的叶片末梢32的一个实施例的透视图，其中，损坏的材料层被移除。特别地，如所示出的，存有的网(诸如，传导元件52)也已被移除。另外，如所示出的，方法100还可以包括在维修或改进位置处将所有存有的树脂都移除，由此使存有的传导材料154(例如，存有的碳层)暴露。在这样的实施例中，作为示例，存有的传导材料154可以是转子叶片16的(一个或多个)翼梁帽56和/或抗剪腹板58的部分。
30.因此，返回参考图6，如在(106)示出的，方法100包括将传导材料层156放置于维修或改进位置150顶部上，使得传导材料层156的根部侧边缘158与存有的传导材料154重叠。例如，如图8中所示出的，说明转子叶片16的叶片末梢32的一个实施例的另一透视图，其中，传导材料层156放置于维修或改进位置顶部上。在某些实施例中，传导材料层156可以是实心片、线网、织带、结网、织片或类似物。
31.此外，如图8和图10中所示出的，在实施例中，传导材料层156还可以包括从传导材料层156的根部侧边缘158延伸到传导材料层156的末梢侧边缘160的第一连续材料条带162和第二连续材料条带164。在这样的实施例中，如所示出的，第一材料条带162和第二材料条带164具有比传导材料层的其余部分的厚度更大的厚度。在特定实施例中，作为示例，如图8和图9中所示出的，第一连续材料条带162和第二连续材料条带164可以分别包括第一镀锡编织线缆和第二镀锡编织线缆。另外，如图8和图10中所示出的，第一连续材料条带162可以定位成与转子叶片16的前缘26相邻，并且，第二连续材料条带164可以定位成与转子叶片16
的后缘28相邻。在这样的实施例中，第一连续材料条带162和第二连续材料条带164可以是任何合适的传导材料，例如，诸如铜，并且期望地延及传导材料层156的全长。此外，第一连续材料条带162和第二连续材料条带164可以根据需要而具有不同厚度以帮助雷电电流，即，由于前缘26和后缘28的吸引性的尖锐边缘。在又一实施例中，第一连续材料条带162和第二连续材料条带164可以使用任何合适的方式(例如，诸如焊接件、机械紧固件、粘附剂或两者的组合)来固定到传导材料层156。
32.仍然参考图8和图10，传导材料层156可以进一步包括固定于其末梢侧边缘160处的传导板166。在这样的实施例中，传导板166可以是镀锡板、铜、钛、的传导板166。在这样的实施例中，传导板166可以是镀锡板、铜、钛、或任何其它合适的传导材料。此外，在某些实施例中，传导板166可以取决于叶片应用而具有任何合适的尺寸和/或厚度。因此，在实施例中，传导板166保护下导体免受与传导材料层156的电化腐蚀的侵害。此外，在特定实施例中，传导板166可以焊接到传导材料层156和/或第一连续材料条带162和第二连续材料条带164。在这样的实施例中，传导板166增大电连接件的表面面积(其在现有技术的系统中仅限于铆钉的表面面积)。
33.返回参考图6，如在(108)示出的，方法100包括使传导材料层156的根部侧边缘158与存有的传导材料154(例如，来自翼梁帽58中的一个)电连接并且也使传导材料层156的末梢侧边缘160与叶片末梢32电连接。例如，如图8和图10中所示出的，传导材料层156的根部侧边缘158可以经由第一电连接件168电连接到存有的传导材料154，而传导材料层156的末梢侧边缘160可以经由第二电连接件170电连接到叶片末梢32。
34.在一个实施例中，作为示例，传导材料层156的根部侧边缘158可以经由传导粘附材料172(如图8和图10中所示出)(诸如，任何合适的传导树脂材料)与存有的传导材料154电连接。在实施例中，例如，传导粘附材料172可以包括碳双轴。在实施例中，作为示例，传导粘附材料172的手工铺叠部分可以由碳或某其他传导纤维构成以确保以最大化的接触表面面积在传导层156与存有的传导材料154之间传递电流。因而，附接件的表面接触面积越大，通过小面积的电流就越低，由此降低对转子叶片16的损坏的风险。
35.另外，如图10中所示出的，传导材料层156的末梢侧边缘160可以通过传导板166与转子叶片16的叶片末梢32电连接。在特定实施例中，例如，方法100可以包括经由一个或多个紧固件或焊接件中的至少一个通过传导板166使传导材料层156的末梢侧边缘160固定到叶片末梢32。更具体地，如图10和图11中所示出的，传导材料层156使用至少一个铆钉174来通过传导板166电连接到叶片末梢32。
36.如在(110)示出的，方法100包括利用外覆盖件176来覆盖传导层156。例如，如图12和图13中所示出的，利用外覆盖件176来覆盖传导层可以包括在维修或改进位置150处提供粘附剂180并且使叶片衬套178滑动到转子叶片16上以便覆盖传导材料层156。因而，粘附剂180构造成使叶片衬套178固定就位。在一个实施例中，作为示例，粘附剂180可以是甲基丙烯酸甲酯(mma)，然而，还可以使用任何其它合适的粘附剂来使衬套178固定就位。
37.在这样的实施例中，如特别地在图13和图14中示出的，叶片衬套178可以是具有压力侧182、吸力侧184、第一开放展向端部186、与第一开放展向端部186相对的第二开放展向端部188、封闭前缘190以及开放后缘192的整体式部件。在另外的实施例中，如所示出的，转子叶片16可以构造成延伸通过叶片衬套178的第一开放展向端部186和第二开放展向端部188。因而，如所示出的，转子叶片16的叶片末梢32可以至少部分地延伸通过叶片衬套178的
第二开放展向端部188。因此，叶片末梢32可以包括能够经由第二开放展向端部188暴露的附加雷电接收器194。应当理解到，具有两个开放展向端部186、188的叶片衬套178的实施例可以位于转子叶片16的任何合适的展向位置(包括叶片末梢32附近以及更向内的位置，例如朝向翼展中间)处。
38.因此，在实施例中，使叶片衬套178滑动到转子叶片16上以便覆盖传导材料层156可以包括：使压力侧182和吸力侧184在开放后缘192处分离；使叶片衬套178的开放后缘192在转子叶片16之上滑动；以及一旦传导材料层156被覆盖，就使压力侧182和吸力侧184固定回到一起。
39.在特定实施例中，如图15-19中所示出的，叶片衬套178可滑动到转子叶片16的叶片末梢32上。更具体地，如所示出的，叶片衬套178的后缘192可以分离，因为，吸力侧184和压力侧182并非沿着后缘192的长度的至少部分结合或密封在一起，这允许叶片衬套178的压力侧182和吸力侧184被拉开到对于使叶片衬套178滑动到叶片末梢32上所必需的程度。在如图中所描绘的某些实施例中，后缘192沿着后缘的基本上整个长度分离，然而，这并非是对于所有实施例的要求。在这样的实施例中，分离的后缘192还能够用于排放积聚于叶片衬套178中的水，从而潜在地从转子叶片16的包封排放孔向外逸出。
40.尽管图15描绘(通过箭头)叶片衬套178沿展向方向线性地滑动到转子叶片16上，但应当意识到，该滑动运动可以包括由后缘192的分离性质辅助的弦向方向分量。在再一实施例中，后缘192可以不分离。
41.还应当理解到，除了图12和图13中所说明的粘附剂180之外，叶片衬套178可以使用任何其它合适的附接方法来附接到转子叶片16。例如，如图15-19中所示出的，双面粘附带子181的条带可以以任何期望的样式或构造在任一表面上(包括转子叶片16的压力侧和/或吸力侧)粘附到叶片末梢32上。应当意识到，还能够利用带子181的单个更大条带，代替多个条带。如图15中所描绘的，带子条带181的样式可以展向地取向并间隔开。应当意识到，带子条带181可以应用于叶片表面22、24中的任一个或两者。带子条带181还可以具有释放衬垫183，释放衬垫183附接到带子181的暴露侧以保护下面的粘附层185。
42.在图15的实施例中，带子条带181最初粘附到叶片表面，其中，叶片衬套178随后保持或以其它方式维持于转子叶片16上的期望的位置中(例如，通过被抵靠带子条带181按压)，以便随后将释放衬垫183从叶片衬套178的下侧与带子181之间移除。应当意识到，当释放衬垫183被移除时，可能在叶片16上的期望的位置处存在叶片衬套178的某种程度的固有的“游动(play)”或移动。
43.在备选实施例中，带子条带181可以以上文中所讨论的相同样式应用于叶片衬套178的内表面，其然后抵靠(一个或多个)叶片表面被按压，以便随后将释放衬垫183从带子181的相对侧移除(如在下文中更全面地解释)。
44.如所提到并且在图15中进一步说明的，还可以期望在将带子条带181定位于叶片表面上之前涂覆转子叶片16的表面，其中，叶片衬套178将放置有液体或浆糊粘附剂(例如，以及环氧树脂)180，例如以补偿例如由于机加工公差而导致的在叶片表面与叶片衬套178之间的任何表面不规则性或失配。带子条带181和叶片衬套178然后能够在粘附剂180固化之前被附接，这由于粘附剂180仍然呈液体或浆糊形式的事实而提供叶片衬套178的一定程度的定位调整。备选地，可以允许粘附剂180(具有附接到粘附剂180的带子条带)在放置叶
片衬套178之前固化。在任一种情况下，该特定实施例还赋予由粘附剂180提供的强结合与由带子条带181提供的剪切应力减小组合的优点。应当进一步理解到，例如，如图12和图13中所示出的，可以在不具有带子条带的情况下使用粘附剂180。
45.特别地参考图16-18，带子条带181中的每个可以具有一长度，以便限定越过叶片衬套178的展向端部186展向地延伸的延伸尾部187。延伸尾部187的长度可以变化。例如，与最靠近后缘192的带子条带181相比，离后缘192最远的条带181可以具有更长的延伸尾部187，以便于拉动延伸尾部通过后缘192。备选地，延伸尾部187可以包含附接到带子条带的任何其它材料或部件，诸如线、绳子、丝带等。关于所说明的实施例，如图16中所描绘的，由于延伸尾部187包括释放衬垫183和下面的粘附剂，因而在移除释放衬垫183之后，如图17中所描绘的，带子条带粘附剂185的其余的粘附层保留，并且可能需要修整。
46.参考图16-19，在叶片衬套178保持于叶片末梢32上的期望的位置处的情况下，从离分离的后缘192最远的带子条带181开始，相应的带子条带181的延伸尾部187和释放衬垫183被拉动通过分离的后缘192并且以一角度被拉动远离叶片衬套178，使得整个释放衬垫183沿着带子条带181的长度被移除，同时维持叶片衬套178抵靠叶片表面的位置，以使释放衬垫183下方的暴露的粘附剂185附接到转子叶片16的表面或叶片衬套178的内表面(取决于带子条带181在叶片表面上或在叶片衬套178的内表面上的初始放置)。在已按从最远离分离的后缘192到最靠近分离的后缘192的循序顺序将所有释放衬垫183移除之后，能够修整其余的粘附层185以提供图19中所描绘的完工的叶片。
47.仍然参考图15-19，在具有分离的后缘192的实施例中，分离的后缘192的压力侧182和吸力侧184可以延伸经过转子叶片16的后缘28以向叶片衬套178提供弦向延伸方面。然后，在以上文中所讨论的方式使叶片衬套178附接到转子叶片16之后，这些边缘能够结合在一起。侧部182、184可以经过叶片后缘28延伸相等的弦向距离，或侧部182、184可以偏移，因为，侧部182、184中的一个延伸经过另一个。指示吸力侧184的虚线意指描绘这两种构造。在备选实施例中，吸力侧表面边缘182和压力侧表面边缘184越过转子叶片16的后缘28同等地延伸。
48.应当意识到，本文中所描述的方法可以利用许多不同的可在市场上获得的双面粘附带子来实现。例如，带子条带181可以是在其相对的接口侧上具有粘附剂的泡沫基条带构件，诸如非常高结合(vhbtm)或saft(太阳能丙烯酸泡沫带子)泡沫基条带材料。
49.现在参考图20-21，一旦叶片衬套178被安装，在实施例中，方法100就可以包括在叶片衬套178的后缘处修整叶片衬套178。在这样的实施例中，如所示出的，在叶片衬套178的后缘处修整叶片衬套178可以包括对叶片衬套178的根部侧边缘(例如，在第一开放展向端部186处)和叶片衬套178的末梢侧边缘(例如，在第二开放展向端部188处)进行倒角。
50.此外，如图20-21中所示出的，方法100还可以包括一旦安装于转子叶片16上，就向叶片衬套178提供一个或多个完工部件。例如，在实施例中，(一个或多个)完工部件可以包括：在叶片衬套178中形成至少一个排放孔191，将涂层涂抹或提供到叶片衬套上，将填料材料放置于叶片衬套178内，或将叶片衬套178设定轮廓成对应于转子叶片16的外表面。
51.在另外的实施例中，本文中所描述的叶片衬套178可以由热塑性材料构成。如本文中所描述的热塑性材料大体上可以包含在性质上可逆的塑性材料或聚合物。例如，热塑性材料典型地在被加热到某一温度时变得柔韧或可模制，并且在冷却时返回到刚性更大的状
态。此外，热塑性材料可以包括无定形热塑性材料和/或半结晶热塑性材料。例如，一些无定形热塑性材料大体上可以包括但不限于苯乙烯、乙烯基、纤维素、聚酯、丙烯酸、聚砜和/或酰亚胺。更具体地，示例性无定形热塑性材料可以包括聚苯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、乙二醇化聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet-g)、聚碳酸酯、聚乙酸乙烯酯、无定形聚酰胺、聚氯乙烯(pvc)、聚偏二氯乙烯、聚氨酯或任何其它合适的无定形热塑性材料。另外，示例性半结晶热塑性材料大体上可以包括但不限于聚烯烃、聚酰胺、含氟聚合物、甲基丙烯酸乙酯、聚酯、聚碳酸酯和/或乙缩醛。更具体地，示例性半结晶热塑性材料可以包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚丙烯、聚苯硫醚、聚乙烯、聚酰胺(尼龙)、聚醚酮或任何其它合适的半结晶热塑性材料。
52.本书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域中的任何技术人员能够实践本发明(包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法)。本发明的可专利性范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括不异于权利要求的字面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等同结构元件，则这样的其它示例旨在处于权利要求的范围内。

技术特征：
1.一种用于维修或改进风力涡轮机的转子叶片的雷电保护系统的方法，所述转子叶片具有叶片根部和叶片末梢，所述方法包括：在所述转子叶片的所述雷电保护系统中识别维修或改进位置；在所述维修或改进位置处将形成所述转子叶片的壳的部分的一个或多个材料层移除，以便使所述转子叶片中的存有的传导材料暴露；将传导材料层放置于所述维修或改进位置顶部上，使得所述传导材料层的根部侧边缘与所述存有的传导材料重叠；使所述传导材料层的所述根部侧边缘与所述存有的传导材料电连接，并且使所述传导材料层的末梢侧边缘与所述叶片末梢电连接；以及利用外覆盖件来覆盖所述传导层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述存有的传导材料是所述转子叶片的翼梁帽或抗剪腹板中的至少一个的部分。3.根据权利要求1-2所述的方法，其中，所述传导材料层进一步包括第一连续材料条带和第二连续材料条带，所述第一连续材料条带和所述第二连续材料条带从所述传导材料层的所述根部侧边缘延伸到所述传导材料层的所述末梢侧边缘，所述第一材料条带和所述第二材料条带具有比所述传导材料层的其余部分的厚度更大的厚度。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一连续材料条带和所述第二连续材料条带分别包括第一镀锡编织线缆和第二镀锡编织线缆。5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一连续材料条带定位成与所述转子叶片的前缘相邻，并且，所述第二连续材料条带定位成与所述转子叶片的后缘相邻。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述传导材料层进一步包括固定于其所述末梢侧边缘处的传导板。7.根据权利要求6所述的方法，其中，使所述传导材料层的所述根部侧边缘与所述存有的传导材料电连接并且使所述传导材料层的所述末梢侧边缘与所述转子叶片的所述叶片末梢电连接进一步包括：经由传导粘附材料使所述传导材料层的所述根部侧边缘电连接到所述存有的传导材料；以及通过所述传导板使所述传导材料层的所述末梢侧边缘电连接到所述叶片末梢。8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括经由一个或多个紧固件或焊接件中的至少一个通过所述传导板使所述传导材料层的所述末梢侧边缘固定到所述叶片末梢。9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述传导板焊接到所述传导材料层以及所述第一连续材料条带和所述第二连续材料条带。10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述传导材料层包括实心片、线网、织带、结网或织片中的至少一个。11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，利用所述外覆盖件来覆盖所述传导层进一步包括：使叶片衬套滑动到所述转子叶片上，以便覆盖所述传导材料层；以及使所述叶片衬套固定到所述转子叶片。12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述叶片衬套是包括压力侧、吸力侧、第一开放
展向端部、与所述第一开放展向端部相对的第二开放展向端部、封闭前缘以及开放后缘的整体式部件，所述转子叶片构造成延伸通过所述第一开放展向端部和所述第二开放展向端部，其中，使所述叶片衬套滑动到所述转子叶片上以便覆盖所述传导材料层进一步包括：在所述开放后缘处使所述压力侧和所述吸力侧分离；使所述叶片衬套的所述开放后缘在所述转子叶片之上滑动；以及一旦所述传导材料层被覆盖，就使所述压力侧和所述吸力侧固定回到一起。13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述叶片衬套由热塑性材料构成。14.根据权利要求12所述的方法，进一步包括在所述叶片衬套的所述后缘处修整所述叶片衬套。15.根据权利要求14所述的方法，其中，在所述叶片衬套的所述后缘处修整所述叶片衬套进一步包括对所述叶片衬套的根部侧边缘和所述叶片衬套的末梢侧边缘进行倒角。16.根据权利要求11所述的方法，进一步包括一旦安装于所述转子叶片上，就向所述叶片衬套提供一个或多个完工部件，所述一个或多个完工部件包括下者中的至少一个：在所述叶片衬套中形成至少一个排放孔，将涂层涂抹或提供到所述叶片衬套上，将填料材料放置于所述叶片衬套内，或将所述叶片衬套设定轮廓成对应于所述转子叶片的外表面。17.一种转子叶片组件，包括：转子叶片，其在叶片根部与叶片末梢之间延伸，所述转子叶片具有压力侧、吸力侧、前缘以及后缘；至少一个传导结构部件，其布置于所述转子叶片的内腔内；传导材料层，其在所述叶片末梢处与所述转子叶片的所述压力侧或所述吸力侧中的至少一个相邻，所述传导材料层包括根部侧边缘和末梢侧边缘，所述根部侧边缘在接口处与所述至少一个传导结构部件的部分重叠，所述传导材料层进一步包括具有比所述传导材料层的其余部分更大的厚度的相对的边缘和在所述末梢侧边缘处的传导板；在所述接口处在所述传导材料层的所述根部侧边缘与所述至少一个结构部件之间的第一电连接件，所述第一电连接件包括传导粘附材料；以及在所述传导材料层的所述末梢侧边缘、所述传导板以及所述转子叶片的叶片末梢之间的第二电连接件。18.根据权利要求17所述的转子叶片组件，其中，所述相对的边缘的所述厚度分别由第一镀锡编织线缆和第二镀锡编织线缆产生，所述第一镀锡编织线缆定位成与所述转子叶片的所述前缘相邻，并且，所述第二镀锡编织线缆定位成与所述转子叶片的所述后缘相邻。19.根据权利要求17-18所述的转子叶片组件，其中，所述第二电连接件经由焊接件或一个或多个紧固件中的至少一个形成。20.根据权利要求17-19所述的转子叶片组件，进一步包括固定于所述传导材料层之上的叶片衬套，所述叶片衬套包括压力侧、吸力侧、第一开放展向端部、与所述第一开放展向端部相对的第二开放展向端部、封闭前缘以及开放后缘，所述转子叶片构造成延伸通过所述第一开放展向端部和所述第二开放展向端部。

技术总结
一种用于维修或改进具有叶片根部和叶片末梢的风力涡轮机的转子叶片的雷电保护系统的方法包括在转子叶片的雷电保护系统中识别维修或改进位置。该方法包括：在维修或改进位置处将形成转子叶片的壳的部分的一个或多个材料层移除，以便使转子叶片中的存有的传导材料暴露。该方法还包括：将传导材料层放置于维修或改进位置顶部上，使得传导层的根部侧边缘与存有的传导材料重叠。此外，该方法包括使传导层的根部侧边缘与存有的传导材料电连接并且使传导材料层的末梢侧边缘与叶片末梢电连接。该方法进一步包括利用外覆盖件来覆盖传导层。层。层。


技术研发人员：J
受保护的技术使用者：LM风力发电公司
技术研发日：2021.08.27
技术公布日：2023/6/7