背景技术：
1、风力涡轮机的转子叶片是最暴露的部分，并且每年都可能会接收到多次雷击。因此，有必要提供一种可靠地将非常高的闪电电流引导到地面的防雷系统(lps)。风力涡轮机转子叶片lps的引下线(down-conductor)的接闪器(air-termination)一般被实现为位于转子叶片外表面处的接收器，其通常位于更外侧端或“末梢区域”中。接收器的目的在于故意吸引雷击，以便降低闪电将击中转子叶片本身上的其他地方的可能性。雷击被理解为当向上延伸的前端(leader)成功地与向下延伸的相反电荷的前端汇合时产生。
2、这种类型的转子叶片接收器被电连接到布置在转子叶片内部中的相对大的金属块或“接收器基部”。这可通过从接收器延伸到接收器基部中的螺纹金属紧固件来完成，而在接收器和基部之间具有垫圈。接收器基部又被电连接到转子叶片的内部中的引下线。该引下线一般延伸到轮毂中。借助于进一步的避雷导体以及轮毂与机舱之间和机舱与塔架之间的合适的接口，为闪电电流提供了到地面的不间断的安全路径。
3、接收器本身通常略高于转子叶片表面，从而使得它高效地吸引雷击，因为与积聚在转子叶片的平坦表面上相比，电荷更容易积聚在凸起的金属体上。该类型的接收器组件适用于主要由玻璃纤维构成的转子叶片。然而，为了减轻长转子叶片的重量，同时满足其结构强度要求，碳增强元件的使用正变得越来越广泛。例如翼梁帽的碳纤维增强聚合物(cfrp)部件可被嵌入转子叶片的主体中，以代替例如由玻璃纤维增强聚合物(gfrp)制成的翼梁帽，并且可延续转子叶片的长度延伸到末梢区域中。然而，由于碳导电，因此在暴风雨期间，电荷可能会积聚在cfrp部件上。由于翼梁帽非常靠近转子叶片的表面，因此靠近叶片末梢的cfrp部件的存在可能会导致雷暴期间的闪电拦截，从而可能导致转子叶片的严重损伤，并且需要关闭风力涡轮机。修理成本和收入损失可能会相当大。因此，已经提出通过绕转子叶片的外侧布置导电带并将该带连接到接收器组件来增加雷击的吸引面积。该带可被实现为金属条、金属网、金属编织物等。在已知方法中，在接收器带中形成孔，并且接收器组件的螺纹螺栓穿过该孔，以将接收器带牢固地夹持在外部处的凸起的接收器和转子叶片内部中的接收器块之间。当在转子叶片的制造阶段期间执行时，这是相对简单的过程。然而，转子叶片lps的接闪器是磨损部件，并且必须以适当频繁的间隔替换或更换，以确保lps的可靠性。因此，接收器带必须以适当频繁的间隔更换。已知的设计需要首先分离接收器以便移除旧的接收器带，并且随后，必须在绕转子叶片布置替换接收器带之后重新附接接收器。对于从安全带悬挂的技术人员来说，为了到达长转子叶片的末梢端部，处理诸如螺纹螺栓、垫圈等相对小的零件可能是非常困难的。掉落和丢失零件的风险相当大。从如此高的高度掉落的零件可能会导致转子叶片下方的人员严重受伤。另外，如果掉落的部件撞击其表面，预计也可能会损伤叶片。此外，根据制造接收器部件的材料，任何丢失的零件也可能成为环境污染物。
4、本发明的目的在于提供一种避免上述问题的转子叶片lps接收器组件。
5、该目的通过所要求保护的闪电接收器组件、所要求保护的风力涡轮机以及所要求保护的对风力涡轮机转子叶片的闪电接收器组件执行维护过程的方法来实现。
技术实现思路
1、根据本发明，风力涡轮机转子叶片闪电接收器组件包括：接收器单元，其包括用于安装在转子叶片内部中的接收器基部和用于放置在转子叶片的外表面处的接收器；连接器，其在接收器和接收器基部之间形成机械连接；以及导电带，其适于位于转子叶片的外表面上，并且与接收器单元形成电连接，而无需从接收器基部移除接收器。为此，导电带包括从导电带的边缘向内延伸的切口。该切口成形为侧向接收螺纹连接器的轴，即该切口的形状允许导电带部分地包围螺纹连接器的轴。该切口可被视为盲通道，一端处开放以接收螺纹连接器，并且另一端处封闭。应当理解，闪电接收器组件的所有部件都是导电的，即接收器单元、连接器和接收器基部都由金属制成，例如铜或铜合金、不锈钢等，所述金属具有良好的导电性能，以及反复承载高闪电电流的能力，而不会出现材料损伤。
2、由于导电带被连接到接收器并有助于接收器的功能，因此在下文中也可将其称为接收器带。闪电接收器组件的导电带用于增加吸引器的表面积，并有效地促使闪电击向接收器。
3、闪电接收器组件的导电带优选地位于转子叶片的表面上。这可通过将导电带成形为具有与转子叶片翼型基本上相同的曲率来实现。可替代地，导电带可以是柔性的，使得它能够符合转子叶片翼型的曲率。
4、导电带可部分或全部涂覆有保护层，例如其可包裹在玻璃纤维材料层中。该带的下侧可视情况涂覆有粘合剂，以最小化该带与转子叶片表面之间的间隙。
5、对风力涡轮机转子叶片的接收器组件的修理或维护过程通常在“现场”或原地进行，即操作者或技术人员在安全带中从轮毂向下朝向转子叶片末梢下降，以到达接收器组件。本发明的闪电接收器组件的一个优点在于，它允许直接且安全地原地更换导电带，而零件掉落并造成伤害或丢失的风险最小。因此，本发明的闪电接收器组件使得更易于确保修理或维护过程符合任何相关的环境、健康和安全(ehs)法规。
6、根据本发明，风力涡轮机包括多个转子叶片，并且其中，转子叶片配备有本发明的闪电接收器组件的至少一个实施例。
7、根据本发明，对这种风力涡轮机的转子叶片上的闪电接收器组件执行维护过程的方法包括以下步骤：放松接收器单元的连接器，同时使接收器仍然通过放松的连接器附接到接收器基部；从该接收器单元的接收器下方移除导电带；在该接收器单元的接收器下方插入替换导电带；并且最后，重新紧固接收器单元的连接器。这些方法步骤适用于其中导电带终止于接收器处的闪电接收器组件。
8、本发明的特别有利的实施例和特征通过从属权利要求给出，如在以下描述中揭示的。视情况可结合不同权利要求类别的特征，以给出本文未描述的另外的实施例。
9、表述“接收器基部”、“基部”、“接收器块”和“块”是同义词，并且在本文中可互换使用。
10、如上面提到的，接收器可通过从接收器延伸到接收器基部中的螺纹金属紧固件来连接到接收器基部。该螺纹紧固件和接收器可形成为单个部件。本发明的闪电接收器组件的导电带可替代现有接收器组件的垫圈。
11、优选地，该导电带包括合适的传导金属。例如，导电带可由铜或铜合金制成。可制造导电带的其他合适的材料可为金属涂覆的碳纤维或金属涂覆的玻璃纤维等。导电带的任何金属都可暴露在表面处，或者隐藏在保护层下方。
12、导电带的剖面面积被选择成能够在雷击的情况下传导非常高的闪电电流。例如，铜导电带可具有大约50mm2的剖面面积。实际的剖面面积将取决于各种因素，例如材料的选择、闪电接收器组件在转子叶片上的位置等，并且导电带可具有如下尺寸，诸如10mm–500mm的宽度、0.1mm–5mm的厚度以及大约250mm–5000mm的长度。
13、在一种可能的构造中，闪电接收器组件包括处于转子叶片的相同侧上的两个相邻的接收器单元，并且该闪电接收器组件的导电带在这些接收器单元之间延伸。在另一种可能的构造中，闪电接收器组件包括处于转子叶片的压力侧上的第一接收器单元和处于吸力侧上的第二接收器单元，并且该闪电接收器组件的导电带在这些接收器单元之间延伸。在这样的实施例中，导电带弯曲或成形为绕转子叶片的翼型装配，从而有效地在后缘或前缘处改变方向。当然，转子叶片可配备有如上所述的闪电接收器组件的任何组合。
14、导电带可按照多种方式连接到接收器。在本发明的一个优选实施例中，导电带被楔入在两个接收器之间延伸的侧向“夹板”下方。该夹板可只安装一次，并且当接收器被安装到转子叶片时，可被固定到接这些收器。该夹板优选地成形为使得导电带当放置在该夹板下方时压靠转子叶片的表面。更换这种类型的导电带有利地简单。
15、优选地，该夹板在其两个外端中的每一个处包括通孔，以接收每个接收器单元的螺纹连接器。在其中夹板在两个相邻的接收器组件之间延伸的闪电接收器组件的情况下，执行维护过程的方法包括以下步骤：放松接收器单元的连接器，同时使接收器附接到相应的块；从夹板下方移除导电带；将替换导电带插入夹板下方；并且随后，再次紧固接收器单元的连接器。
16、在本发明的另一优选实施例中，导电带通过如下方式来安装，即：将其插入接收器和接收器块之间，使得当螺纹连接器拧紧时，导电带被夹持或楔入接收器和块之间。本发明的闪电接收器组件的导电带成形为使得不需要移除接收器以便安装导电带。例如，在本发明的一个特别优选的实施例中，导电带在外端处包括切口或缝隙，并且该切口成形为绕接收器和接收器基部之间的螺纹连接器的轴装配。在本发明的另一优选实施例中，导电带可沿一个长边缘在中间具有切口，其同样成形为绕接收器和接收器基部之间的螺纹连接器的轴装配。
17、然后，该螺纹连接器被拧紧，使得导电带压配合在接收器块的上部面和接收器的下侧之间。优选地，该切口成形为使得当导电带就位时，该切口的侧面与连接器接触。换句话说，该切口刚好与其绕螺纹轴装配所需的大小一样大。这种形状使接收器块的上部面和接收器的下侧之间的表面积最大化。
18、该切口可形成为夹板的主体中的直缝隙，例如足够宽以绕螺纹连接器的轴装配的u形细长缝隙。可通过从金属板冲压出期望的形状来制造导电带。可替代地，可“现场”在导电带中形成切口，即技术人员可首先测量待由导电带覆盖的距离，并且随后，可使用合适的工具形成该切口。例如，可通过在各种位置处打几个圆孔来制备导电带。每个圆孔具有的直径足够大，以容纳螺纹连接器。在维护步骤期间，技术人员识别出最适当的圆孔，并且使用合适的金属切割工具从导电带的边缘到选定的圆孔切割出缝隙。
19、在下一步骤中，技术人员将连接器放松与导电带的厚度相对应的量，并且随后，将导电带插入接收器和基部之间。一旦导电带就位，就再次拧紧螺纹连接器。
20、在本发明的另一优选实施例中，切口形成为导电带的主体中的成角度缝隙。这种形状可有助于快速和简单地更换导电带，因为技术人员更易于将导电带操纵到位，特别是在该导电带的另一端已经被固定到另一接收器单元的情况下。
1.一种用于风力涡轮机转子叶片(20)的闪电接收器组件(1)，包括：
2.根据前一权利要求所述的闪电接收器组件，其中，所述切口(12u)成形为在所述接收器(10r)和所述接收器基部(10b)之间绕所述螺纹连接器(11)的轴(11s)装配就位。
3.根据前述权利要求中任一项所述的闪电接收器组件，其中，所述切口(12u)的内端形成为邻接所述螺纹连接器(11)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的闪电接收器组件，其中，所述切口(12u)形成为所述导电带(12)的主体中的细长缝隙。
5.根据前述权利要求中任一项所述的闪电接收器组件，其中，所述切口(12u)形成为所述导电带(12)的主体中的成角度缝隙。
6.根据前述权利要求中任一项所述的闪电接收器组件，其中，所述切口(12u)形成在所述导电带(12)的外端处。
7.根据前述权利要求中任一项所述的闪电接收器组件，其中，所述切口(12u)沿所述导电带(12)的一个长边缘在中间形成。
8.根据前述权利要求中任一项所述的闪电接收器组件，其中，所述导电带(12)包括以下任何一者：金属带、开槽金属带、分段金属带、金属编织物、金属涂覆或金属编织碳纤维带、金属涂覆或金属编织玻璃纤维带。
9.根据前述权利要求中任一项所述的闪电接收器组件，其中，所述导电带(12)具有大约50mm2的剖面面积。
10.一种风力涡轮机(2)，包括多个转子叶片(20)，并且其中，转子叶片(20)配备有根据权利要求1至9中任一项所述的闪电接收器组件(1)。
11.根据权利要求10所述的风力涡轮机，其中，转子叶片(20)的闪电接收器组件(1)包括两个相邻的接收器单元(10r、10b)，并且其中，所述闪电接收器组件(1)的导电带(12)在这些接收器单元(10r、10b)之间延伸。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的风力涡轮机，转子叶片(20)的闪电接收器组件(1)包括压力侧上的第一接收器单元(10r、10b)和吸力侧上的第二接收器单元(10r、10b)，并且其中，所述闪电接收器组件(1)的导电带(12)在这些接收器单元(10r、10b)之间延伸。
13.一种对根据权利要求10至12中任一项所述的风力涡轮机(2)的转子叶片(20)的闪电接收器组件(1)执行维护过程的方法，所述方法包括以下步骤：
14.根据前一权利要求所述的方法，包括以下步骤：紧接在将所述替换导电带(12)插入所述接收器单元(10r、10b)的所述接收器(10r)下方之前，在所述替换导电带(12)中形成切口(12u)。
15.根据前述方法权利要求中任一项所述的方法，包括在所述替换导电带(12)插入所述接收器单元(10r、10b)下方之前将临时保持装置(40、41)附接到所述替换导电带(12)的准备步骤，以及将所述临时保持装置(40、41)从所述替换导电带(12)分离的最后步骤。
