CN217440222U - 一种风力发电叶片空心接闪器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种风力发电叶片空心接闪器，包括：PS面叶尖接闪器壳体，所述PS面叶尖接闪器壳体由铜制柸材通过冲压制备成型，在所述PS面叶尖接闪器壳体上设置第一连接部；SS面叶尖接闪器壳体，所述SS面叶尖接闪器壳体由铜制柸材通过冲压制备成型，在所述SS面叶尖接闪器壳体上设置第二连接部；垫块，所述垫块设置在所述第一连接部与所述第二连接部之间，在所述垫块上设置紧固螺母孔，所述紧固螺母孔用于连接避雷铜鼻子；所述PS面叶尖接闪器壳体与所述SS面叶尖接闪器壳体拼接为一体后在二者之间形成空心结构。本实用新型所述的风力发电叶片空心接闪器，结构简单，易于加工生产和装配，大大提升了叶尖避雷系统的安全性。

Description

一种风力发电叶片空心接闪器

技术领域

本实用新型涉及风力发电机组叶片防雷击技术领域，特别涉及一种风力发电叶片空心接闪器。

背景技术

风电叶片普遍采实心铝块或铜块做叶尖接闪器，实心铜材质的叶尖接闪器重量约4KG，铝制叶尖接闪器重量约2KG。

根据叶片防雷设计的滚球法可以得知风电叶片部位很容易遭受雷击，所以叶片尖部的避雷配件必不可少，叶片尖部位置因避雷需求导致材质突变(由玻璃钢变为金属件)，致使叶片叶尖部位的重量非线性过度，对叶片运行造成一定影响。另外，叶片在运行过程中叶尖线速度较大，根据离心力计算公式F＝mω2r可以得知，在线速度和叶片长度一定的情况下，叶尖接闪器质量越大，叶尖离心力越大，对叶尖接闪器的强度要求越大，为避免叶尖接闪器因离心力脱落，对叶片尖部固定叶尖接闪器的材质强度要求越大。叶片运行过程中遭受雷击后叶尖接闪器松动，离心力不变的情况下叶尖接闪器容易甩离叶尖，严重时迫使风电机组停机，甚至造成安全事故，推高了风力发电的运行成本。

因此，叶片在满足避雷要求的前提下，如何减轻叶尖接闪器重量，或如在不改变叶尖接闪器材质且能满足叶片叶尖接闪器避雷要求的前提下对避雷接闪器进行减重成为了一个有待解决的问题。

目前常见的加工方法有铸造和切削加工法，接闪器铸造法是指将熔融态金属浇入铸型后，冷却凝固成为具有一定形状铸件的工艺方法，使用铸造工艺制造的叶尖接闪器只能为实心体，重量方面非但没有优势，还可能大概率的存在铸造缺陷。铸造缺陷问题解决不好将影响铸件的质量。铸造的叶尖接闪器在生产过程中出现各种铸造缺陷问题如磨损、划伤、砂眼、针孔、裂纹、缺损变形、硬度降低、损伤。由于制造缺陷的存在导致叶尖接闪器在使用过程中很容易出现断裂，存在重大的安全隐患。接闪器切削加工法是指利用切削刀具在切削机床上(或用手工)将金属工件的多余部分切去，以达到规定的形状、尺寸和表面质量的工艺过程。切削加工的叶尖接闪器表面粗糙度不符合工艺图纸或设计图纸要求。使用中降低疲劳性能和零件使用寿命。切削刀刃不光洁不仅会增大切削变形，而且使刃口锯齿状缺陷全部复印到已加工表面，降低加工表面粗糙度。叶片叶尖接闪器经切削加工后在形状突变位置存在深沟痕，在叶尖接闪器形变位置存在的深沟痕将成为应急集中的根源，导致疲劳断裂，铜制铝尖硬度低，塑性大、切削速度较小或者切削厚度较大等情况很容易导致叶尖接闪器表面留下纵向不规则的沟痕。叶尖接闪器由于装配等技术要求横截面存在急剧性变化，切削过程中在横截面急剧变化的位置产生微裂纹并扩展成疲劳裂纹导致疲劳断裂，安全性低。

随着叶片长度的增加，叶片叶尖接闪器材质、体积要求不断更新换代，叶片叶尖离心力不断增加，故对于大型风电叶片而言以上叶尖接闪器制造工艺制造的接闪器无论从重量还是从接闪器质量考虑更为不理想。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种风力发电叶片空心接闪器，在保证叶尖接闪器满足导雷要求的前提下，减少接闪器材质内部和表面的制造缺陷，同时减轻接闪器本身重量从而减少接闪器运行过程中的离心力，提升叶尖避雷系统的安全性。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种风力发电叶片空心接闪器，包括：

PS面叶尖接闪器壳体，所述PS面叶尖接闪器壳体由铜制柸材通过冲压制备成型，在所述PS面叶尖接闪器壳体上设置第一连接部；

SS面叶尖接闪器壳体，所述SS面叶尖接闪器壳体由铜制柸材通过冲压制备成型，在所述SS面叶尖接闪器壳体上设置第二连接部；

垫块，所述垫块设置在所述第一连接部与所述第二连接部之间，在所述垫块上设置紧固螺母孔，所述紧固螺母孔用于连接避雷铜鼻子；

所述PS面叶尖接闪器壳体与所述SS面叶尖接闪器壳体拼接为一体后在二者之间形成空心结构。

进一步的，所述PS面叶尖接闪器壳体与所述SS面叶尖接闪器壳体拼接后在对接位置形成V型坡口，所述V型坡口通过手工氩弧焊焊接连为一体。

进一步的，在所述垫块与所述PS面叶尖接闪器壳体和/或SS面叶尖接闪器壳体之间设置过渡板。

进一步的，所述过渡板设置两块，其中一块设置在所述垫块与第一连接部之间，另外一块设置在所述垫块与第二连接部之间。

进一步的，所述垫块为铝制垫块，所述过渡板为锡制铜铝过渡板，所述过渡板在所述垫块上的投影面积与所述垫块用于接触过渡板的表面相等。

进一步的，所述PS面叶尖接闪器壳体和/或SS面叶尖接闪器壳体的铜制柸材的厚度为3mm～8mm。

进一步的，所述第一连接部为在所述PS面叶尖接闪器壳体上冲压时形成的凹槽，所述第一连接部靠近所述垫块的平面呈水平状设置。

进一步的，所述第二连接部为在SS面叶尖接闪器壳体上冲压时形成的凹槽，所述第二连接部靠近所述垫块的平面呈水平状设置。

进一步的，所述空心接闪器包括接闪部和粘接部，所述接闪部与所述粘接部在连接处呈截面突变状布置，所述接闪部的连接截面大于所述粘接部的连接截面，所述紧固螺母孔设置在所述粘接部上。

进一步的，所述粘接部从靠近所述接闪部的头部向远离所述接闪部的尾部截面呈逐渐增大状设置，所述紧固螺母孔设置在所述粘接部的尾端。

相对于现有技术，本实用新型所述的风力发电叶片空心接闪器具有以下优势：

(1)本实用新型所述的风力发电叶片空心接闪器，通过铜制柸材冲压提高了综合力学性能，将接闪器制成壳体结构不仅能满足接闪器的强度要求，还能在产品提高寿命的基础上节省原材料，降低了产品重量，同时，铜制柸材加热后在冲压过程中使金属的晶粒细化，可以压合组织内部的气孔等缺陷，从而使铜制接闪器更为致密，工件的综合力学性能增强不易断裂，提升叶尖避雷系统的安全性。

(2)本实用新型所述的风力发电叶片空心接闪器，结构简单，易于加工生产和装配，大大提升了叶尖避雷系统的安全性。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述风力发电叶片空心接闪器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述风力发电叶片空心接闪器避雷线连接处的剖视结构示意图；

图3为本实用新型实施例所述风力发电叶片空心接闪器中PS面叶尖接闪器壳体与SS面叶尖接闪器壳体焊接连接处的结构示意图；

图4为本实用新型实施例所述风力发电叶片空心接闪器中柸材冲压成型的结构示意图；

附图标记说明：

空心接闪器100，接闪部100a，粘接部100b，PS面叶尖接闪器壳体1，第一连接部101，SS面叶尖接闪器壳体2，第二连接部201，垫块3，过渡板4，紧固螺母孔5，V型坡口6，阳模7，阴膜8，铜制柸材9。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术手段及达到目的与功效易于理解，下面结合具体图示对本实用新型的实施例进行详细说明。

需要说明，本实用新型中所有进行方向性和位置性指示的术语，诸如：“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“低”、“横向”、“纵向”、“中心”等，仅用于解释在某一特定状态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、连接情况等，仅为了便于描述本实用新型，而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

实施例1

如图1～3所示，本实用新型公开了一种风力发电叶片空心接闪器，包括：

PS面叶尖接闪器壳体1，所述PS面叶尖接闪器壳体1由铜制柸材9通过冲压制备成型，在所述PS面叶尖接闪器壳体1上设置第一连接部101；

SS面叶尖接闪器壳体2，所述SS面叶尖接闪器壳体2由铜制柸材9通过冲压制备成型，在所述SS面叶尖接闪器壳体2上设置第二连接部201；

垫块3，所述垫块3设置在所述第一连接部101与所述第二连接部201之间，在所述垫块3上设置紧固螺母孔5，所述紧固螺母孔5用于连接避雷铜鼻子；

所述PS面叶尖接闪器壳体1与所述SS面叶尖接闪器壳体2拼接为一体后在二者之间形成空心结构。

本实用新型所述的风力发电叶片空心接闪器，通过设置冲压成型的PS面叶尖接闪器壳体1、SS面叶尖接闪器壳体2，使得铜制柸材9加热后在冲压过程中使金属的晶粒细化，可以压合组织内部的气孔等缺陷，从而使铜制接闪器更为致密，从而提高工件的综合力学性能，而在PS面叶尖接闪器壳体1与SS面叶尖接闪器壳体2拼接后在叶尖接闪器的头部形成空心结构，降低了接闪器的整体重量，从而减少接闪器运行过程中的离心力。

本实用新型所述的风力发电叶片空心接闪器，通过铜制柸材9冲压提高了综合力学性能，将接闪器制成壳体结构不仅能满足接闪器的强度要求，还能在产品提高寿命的基础上节省原材料，降低了产品重量，同时，铜制柸材9加热后在冲压过程中使金属的晶粒细化，可以压合组织内部的气孔等缺陷，从而使铜制接闪器更为致密，工件的综合力学性能增强不易断裂，提升叶尖避雷系统的安全性。

作为本实用新型的较佳示例，所述PS面叶尖接闪器壳体1与所述SS面叶尖接闪器壳体2拼接后在对接位置形成V型坡口6，所述V型坡口6通过手工氩弧焊焊接连为一体。

在安装时，将PS面叶尖接闪器壳体1与所述SS面叶尖接闪器壳体2扣合，扣合时由定位块保证两个半壳体不错位，在两个半壳体的对接位置形成V型坡口6，通过手工氩弧焊工艺进行两半片接闪器焊接，保证焊接连接后的空心接闪器100强度高，形变小。

本申请所述的风力发电叶片空心接闪器，在拼接处通过氩弧焊焊接技术进行连接，焊接速度快、成本低、强度高、变形小，进一步降低了叶尖铜制空心接闪器整体制造成本。

作为本实用新型的较佳示例，在所述垫块3与所述PS面叶尖接闪器壳体1和/或SS面叶尖接闪器壳体2之间设置过渡板4。作为本实用新型的示例，所述过渡板4设置两块，其中一块设置在所述垫块3与第一连接部101之间，另外一块设置在所述垫块3与第二连接部201之间。

作为本实用新型的具体示例，所述垫块3为铝制垫块，所述过渡板4为锡制铜铝过渡板，所述过渡板4在所述垫块3上的投影面积与所述垫块3用于接触过渡板4的表面相等。该设置避免铜铝直接接触。

作为本实用新型的较佳示例，所述PS面叶尖接闪器壳体1和/或SS面叶尖接闪器壳体2的铜制柸材9的厚度为3mm～8mm。作为优选，所述铜制柸材9的厚度为5mm。

该设值保证铜制柸材9在加热冲压后形成PS面叶尖接闪器壳体1的SS面叶尖接闪器壳体2面积和强度，保证接闪器的性能强度，进一步提高叶尖避雷系统的安全性。具体的，随着叶片长度的增加，叶片叶尖接闪器强度要求不断增加，导致接闪器体积增大，塑性成型的叶尖接闪器有可塑造的优点，通过改变接闪器壁厚可改变接闪器本身质量，不受接闪器体积影响，换而言之，接闪器体积增大其质量不一定会增大。

作为本实用新型的较佳示例，所述第一连接部101为在所述PS面叶尖接闪器壳体1上冲压时形成的凹槽，所述第一连接部101靠近所述垫块3的平面呈水平状设置。

作为本实用新型的较佳示例，所述第二连接部201为在SS面叶尖接闪器壳体2上冲压时形成的凹槽，所述第二连接部201靠近所述垫块3的平面呈水平状设置。

作为本实用新型的较佳示例，所述空心接闪器100包括接闪部100a和粘接部100b，所述接闪部100a与所述粘接部100b呈台阶状布置，所述接闪部100a的连接截面大于所述粘接部100b的连接截面，所述紧固螺母孔5设置在所述粘接部100b上。该设置公开了本实用新型所述的空心接闪器100为异型接闪器结构，空心接闪器100的粘接部100b粘接于叶片内部，所述接闪部100a伸出叶片的尖端，通过设置冲压的空心异型接闪器结构，避免接闪器在使用时容易在异型形变位置发生折断。

作为本实用新型的较佳示例，所述紧固螺母孔5设置在所述粘接部100b的尾端。

该设置便于接闪器与避雷线铜鼻子连接的便捷性。

作为本实用新型的较佳示例，所述粘接部100b从靠近所述接闪部100a的头部向远离所述接闪部100a的尾部截面呈逐渐增大状设置。该设置保证了空心接闪器与叶片连接的可靠性和稳定性。

本申请公开的风力发电叶片空心接闪器，安装于叶片尖部位置，所述空心接闪器100由叶片压力面(PS面)的PS面叶尖接闪器壳体1、叶片吸力面(SS面)的SS面叶尖接闪器壳体2、和铝制垫块3、锡制铜铝过渡板4组合而成，PS面叶尖接闪器壳体1、SS面叶尖接闪器壳体2由铜制柸材9经过加热后在金属冲压模中冲压而成，PS面叶尖接闪器壳体1、SS面叶尖接闪器壳体2对接位置开V型坡口6，采用手工氩弧焊焊接。在铜制叶尖接闪器的尾部壳体内塞入铝制垫块3，并用锡制铜铝过渡板4隔绝铜铝材质的直接接触，最后通过紧固件将避雷铜鼻子连接至垫块螺栓孔内。

本申请公开的风力发电叶片空心接闪器，其塑性成型(冲压)的特点包括：

1.铜柸加热后在冲压过程中使金属的晶粒细化，可以压合组织内部的气孔等缺陷，从而使铜制接闪器更为致密，从而提高工件的综合力学性能。

2.提高了铜的利用率，由于材料通过冲压提高了综合力学性能，将接闪器制成壳体结构不仅能满足接闪器的强度要求，还能在产品提高寿命的基础上节省原材料，不会因切削造成材料的浪费。

实施例2

本实用新型还公开了一种风力发电叶片空心接闪器的制作方法，包括如下步骤：

1)准备工作：准备5mm厚度的一定面积(根据单面接闪器面积计算)的铜柸。

2)将铜制柸材9加热后放置于SS面避雷接闪器冲压模具上，通过机床冲压制造出PS面叶尖接闪器壳体1。

3)将铜制柸材9加热后放置于PS面避雷接闪器冲压模具上，通过机床冲压制造出SS面叶尖接闪器壳体2。

4)将双面叶尖接闪器扣合，扣合时由定位块保证两个半壳体不错位，通过手工氩弧焊工艺进行两半片接闪器焊接。

5)装配时将铝制的垫块3塞入空心接闪器尾部，在垫块3接触铜制接闪器壳体的两侧装配同等大小的锡制铜铝过渡板4，最后对准紧固螺母孔5后与避雷铜线装配。

在本实用新型的示例中，在步骤2)和步骤3)加工叶尖接闪器壳体时，通过将铜制柸材9放置于阴膜8上，然后通过移动阳模7，实现铜制柸材9的冲压，并且最终形成PS面叶尖接闪器壳体1结构或者SS面叶尖接闪器壳体2结构。

与现有叶尖接闪器相比，本实用新型的优点在于：

1)在保证叶尖接闪器满足导雷要求的前提下，减少接闪器材质内部和表面的制造缺陷，同时减轻接闪器本身重量从而减少接闪器运行过程中产生的离心力，提升叶尖避雷系统的安全性。

2)随着叶片长度的增加，叶片叶尖接闪器强度要求不断增加，导致接闪器体积增大，塑性成型的叶尖接闪器有可塑造的优点，通过改变接闪器壁厚可改变接闪器本身质量，不受接闪器体积影响，换而言之，接闪器体积增大其质量不一定会增大；

3)铜柸加热后在冲压过程中使金属的晶粒细化，可以压合组织内部的气孔等缺陷，从而使铜制接闪器更为致密，工件的综合力学性能增强不易断裂。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风力发电叶片空心接闪器，其特征在于，包括：

PS面叶尖接闪器壳体(1)，所述PS面叶尖接闪器壳体(1)由铜制柸材(9)通过冲压制备成型，在所述PS面叶尖接闪器壳体(1)上设置第一连接部(101)；

SS面叶尖接闪器壳体(2)，所述SS面叶尖接闪器壳体(2)由铜制柸材(9)通过冲压制备成型，在所述SS面叶尖接闪器壳体(2)上设置第二连接部(201)；

垫块(3)，所述垫块(3)设置在所述第一连接部(101)与所述第二连接部(201)之间，在所述垫块(3)上设置紧固螺母孔(5)，所述紧固螺母孔(5)用于连接避雷铜鼻子；

所述PS面叶尖接闪器壳体(1)与所述SS面叶尖接闪器壳体(2)拼接为一体后在二者之间形成空心结构。

2.根据权利要求1所述的风力发电叶片空心接闪器，其特征在于，所述PS面叶尖接闪器壳体(1)与所述SS面叶尖接闪器壳体(2)拼接后在对接位置形成V型坡口(6)，所述V型坡口(6)通过手工氩弧焊焊接连为一体。

3.根据权利要求2所述的风力发电叶片空心接闪器，其特征在于，在所述垫块(3)与所述PS面叶尖接闪器壳体(1)和/或SS面叶尖接闪器壳体(2)之间设置过渡板(4)。

4.根据权利要求3所述的风力发电叶片空心接闪器，其特征在于，所述过渡板(4)设置两块，其中一块设置在所述垫块(3)与第一连接部(101)之间，另外一块设置在所述垫块(3)与第二连接部(201)之间。

5.根据权利要求4所述的风力发电叶片空心接闪器，其特征在于，所述垫块(3)为铝制垫块，所述过渡板(4)为锡制铜铝过渡板，所述过渡板(4)在所述垫块(3)上的投影面积与所述垫块(3)用于接触过渡板(4)的表面相等。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的风力发电叶片空心接闪器，其特征在于，所述PS面叶尖接闪器壳体(1)和/或SS面叶尖接闪器壳体(2)的铜制柸材(9)的厚度为3mm～8mm。

7.根据权利要求6所述的风力发电叶片空心接闪器，其特征在于，所述第一连接部(101)为在所述PS面叶尖接闪器壳体(1)上冲压时形成的凹槽，所述第一连接部(101)靠近所述垫块(3)的平面呈水平状设置。

8.根据权利要求1或7所述的风力发电叶片空心接闪器，其特征在于，所述第二连接部(201)为在SS面叶尖接闪器壳体(2)上冲压时形成的凹槽，所述第二连接部(201)靠近所述垫块(3)的平面呈水平状设置。

9.根据权利要求8所述的风力发电叶片空心接闪器，其特征在于，所述空心接闪器(100)包括接闪部(100a)和粘接部(100b)，所述接闪部(100a)与所述粘接部(100b)在连接处呈截面突变状布置，所述接闪部(100a)的连接截面大于所述粘接部(100b)的连接截面，所述紧固螺母孔(5)设置在所述粘接部(100b)上。

10.根据权利要求9所述的风力发电叶片空心接闪器，其特征在于，所述粘接部(100b)从靠近所述接闪部(100a)的头部向远离所述接闪部(100a)的尾部截面呈逐渐增大状设置，所述紧固螺母孔(5)设置在所述粘接部(100b)的尾端。

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