BRPI1103847A2 - Arranjo para proteção de raio - Google Patents

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Abstract

ARRANJO PARA PROTEÇÃO DE RAIO A presente invenção refere-se a um arranjo para uma proteção de raio de uma lâmina de turbina de vento. De acordo com a invenção, a lâmina da turbina de vento é estendida por uma álula conformada. A lâmina contém um receptor de raios, o qual é disposto na região de extremidade de ponta da lâmina. A álula contém um receptor de raios adicional.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ARRANJO PARA PROTEÇÃO DE RAIO".
A presente invenção refere-se a um arranjo para proteção de raio de uma lâmina de turbina de vento.
O documento US 7540716 B2 descreve uma lâmina de rotor, a
qual é conformada de uma forma específica para a redução de emissões de som. O formato da extremidade de ponta da lâmina é curvado ou inclinado na direção do lado de pressão da lâmina. Para esta finalidade, um assim denominado componente de "arco de borda" é usado. O componente é dis- 10 posto na extremidade de ponta da lâmina. A ponta conformada poderia compreender metal e, assim, poderia ser usada como um condutor de raio também.
A configuração descrita acima é dispendiosa, se a extremidade de ponta for feita de metal, ao invés de fibra de vidro, o que é comumente usado para lâminas de turbina de vento.
Mesmo quando a extremidade de ponta é projetada como um condutor de raio, a extensão de lâmina feita de metal poderia não evitar que outras partes da lâmina fossem atingidas pelas descargas elétricas de raios.
Portanto, é o objetivo da invenção prover um arranjo melhorado para uma proteção de raio de uma lâmina de turbina de vento.
Este objetivo é alcançado pelos recursos da reivindicação 1. As configurações preferidas da invenção são o objeto das reivindicações de- pendentes.
De acordo com a invenção, a lâmina da turbina de vento é es- tendida por uma álula conformada. A lâmina contém um receptor de raios, o qual é disposto na região de extremidade de ponta da lâmina. A álula con- tém um receptor de raio adicional.
Preferencialmente, a álula é disposta em ou mesmo perto da re- gião de extremidade de ponta da lâmina.
Preferencialmente, a álula é conformada de modo que uma rela-
ção de sustentação/arrasto da lâmina seja otimizada. Devido à álula, a lâmi- na girando mostra menos resistência, tendo em vista seu momento de giro, assim a eficiência da turbina de vento sendo aumentada.
De acordo com a invenção, um receptor de raios ou vários re- ceptores de raios é/são posicionado(s) na região de extremidade de ponta da lâmina. Esta região é a parte mais relevante da lâmina tendo em vista as descargas elétricas de raios.
De acordo com a invenção, um receptor de raios adicional ou vá- rios receptores de raios é/são posicionado(s) ao lado da álula, de modo que a álula afete a região de extremidade de ponta da lâmina também.
Preferencialmente, o receptor de raios é posicionado na álula em uma região específica, onde os assim denominados "vórtices de pressão negativa" são gerados.
Os "vórtices de pressão negativa" são vórtices que são gerados ao lado do lado de sucção da álula ou lâmina, por exemplo.
Preferencialmente, a posição dos receptores de raios da lâmina e a posição dos receptores de raios da álula são otimizadas de forma con- junta.
Por exemplo, os receptores de raios de uma primeira lâmina, a qual é projetada para uso sem uma álula, são dispostos na mesma posição que os receptores de raios de uma segunda lâmina, a qual é projetada para uso com uma álula.
Assim, as lâminas já montadas podem ser retroadaptadas por álulas, se isto for emitido pela situação específica do local da turbina de vento.
Os receptores de raios asseguram que a corrente de raio, que é emitida pela descarga elétrica de raio, seja influenciada sem danificar a parte circundante da lâmina.
Preferencialmente, os receptores de raios são afixados a um condutor de raio, o qual leva a corrente de raio para o aterramento.
As posições dos receptores de raio, especialmente a posição dos receptores de raios da parte de álula, são otimizadas pela ajuda de si- mulações em computador bem conhecidas. Estas simulações são com base em condições de pressão, as quais resultam ao longo da lâmina devido à álula conformada e devido à lâmina conformada em si.
Tem que ser notado que, para esta invenção, cada receptor de raios pode ser posicionado preferencialmente em uma abertura da álu- la/lâmina.
A abertura pode ser introduzida na lâmina/álula após o processo
de fabricação da lâmina. Assim, a álula/lâmina pode ser retroadaptada com o receptor, se necessário, na abertura apropriada.
A abertura em si também pode ser disposta ou provida ao lado da lâmina/álula durante o processo de fabricação.
Também é possível que cada receptor de raios possa ser fundi-
do na álula/lâmina durante a fabricação da lâmina/álula. Assim, o receptor é uma parte integrada da turbina de vento, após a fabricação da lâmina/álula.
Mesmo combinações destes dois arranjos estão no escopo da
invenção.
Adicionalmente, tem que ser notado que, para esta invenção, o
receptor de raios penetra na lâmina/álula. Assim, o receptor de álula da lâ- mina/álula contém uma primeira superfície e uma segunda superfície, en- quanto a primeira superfície do receptor de raios é disposta em uma primeira superfície da lâmina ou álula e enquanto a segunda superfície do receptor de raios é disposta em uma segunda superfície da lâmina ou álula.
Ambas as superfícies do receptor de raios são projetadas e dis- postas de forma tal que cada superfície seja capaz de suportar uma descar- ga elétrica de raio chegando e passe adiante a energia de raio resultante para um aterramento elétrico da turbina de vento.
A invenção é descrita em maiores detalhes, agora, com a ajuda
de algumas figuras.
As figuras mostram configurações preferidas e não são preten- didas para limitação do escopo da invenção.
A figura 1 mostra uma proteção de raio de acordo com a inven- ção para um primeiro tipo de álula,
a figura 2 mostra uma proteção de raio de acordo com a inven- ção para um segundo tipo de álula, a figura 3 mostra uma proteção de raio de acordo com a inven- ção para um terceiro tipo de álula,
a figura 4 mostra uma seção transversal de uma extremidade de ponta de uma lâmina, a qual é conectada a uma álula de um lado, enquanto a álula é orientada em uma direção a montante da lâmina,
a figura 5 mostra uma seção transversal de uma extremidade de ponta de uma lâmina, a qual é conectada a uma álula de dois lados, enquan- to a álula é assimétrica e é orientada em uma direção a montante da lâmina, a figura 6 mostra uma seção transversal de uma extremidade de ponta de uma lâmina, a qual é conectada a uma álula de um lado, enquanto a álula é orientada em uma direção a jusante da lâmina,
a figura 7 mostra uma seção transversal de uma extremidade de ponta de uma lâmina, a qual é conectada a uma álula de dois lados, enquan- to a álula é simétrica e é orientada em uma direção a montante da lâmina, e a figura 8 mostra uma seção transversal de uma extremidade de
ponta de uma lâmina, a qual é conectada a uma álula de dois lados, enquan- to a álula é assimétrica e é orientada em uma direção a jusante da lâmina.
Para as figuras, a frase "a montante" ou "vento de proa" se refe- re à direção do vento chegando. Assim, um ponteiro desta direção apontaria contra o vento chegando.
Para as figuras, a frase "a jusante" ou "vento de cauda" se refere à direção do vento, passando pela lâmina. Assim, um ponteiro nesta direção apontaria ao longo e em linha com o vento passando pela lâmina.
A figura 1 mostra uma proteção de raio de acordo com a inven- ção para um primeiro tipo de álula.
A lâmina BL se curva em torno do cubo HB da turbina de vento
WT.
A lâmina BL é estendida por uma álula WL1 a qual é disposta perto da região de extremidade de ponta TER da lâmina BL.
A álula WL1 é conformada como uma álula de um lado.
A álula WL1 é orientada para direção de vento chegando da terminal, assim a álula WL1 sendo denominada "álula de montante de um lado".
Um receptor de raio LR11 é disposto perto da região de extremi- dade de ponta TER da lâmina BL.
Um receptor de raios adicional LR12 é disposto ao lado da álula
WL1.
A posição deste receptor de raios LR12 pode ser ainda próxima à região de extremidade de ponta TER da álula WL1.
Os receptores de raios LR11 e LR12 são conectados com um condutor de raio, o qual leva a corrente de raio para o aterramento.
A referência 1 mostra seção transversal da Lâmina BL.
A figura 2 mostra uma proteção de raio de acordo com a inven- ção para um segundo tipo de álula.
A lâmina BL se curva em torno do cubo HB da turbina de vento
WT.
A lâmina BL é estendida por uma álula WL2 a qual é disposta
perto da região de extremidade de ponta TER da lâmina BL.
A álula WL2 é conformada como uma assim denominada "álula de dois lados". A álula WL2 é orientada, assim, em duas direções: para mon- tante (isto é, a direção do vento chegando) e para jusante (isto é, a direção
do vento após ter passado pela lâmina).
A álula WL2 poderia ser conformada de forma assimétrica ou simétrica. A figura 2 mostra a versão simétrica.
Um receptor de raios LR21 é disposto perto da região de extre- midade de ponta TER da lâmina BL.
Dois receptores de raios adicionais LR22 e LR23 são dispostos
ao lado da álula WL2.
A posição dos receptores de raios LR22 e LR23 poderia ser mesmo perto das regiões de extremidade de ponta TER1 e TER2 da extre- midade de ponta.
Os receptores de raios LR21, LR22 e LR23 são conectados a
um condutor de raio, o qual leva a corrente de raio para o aterramento.
A figura 3 mostra uma proteção de raio de acordo com a inven- ção para um terceiro tipo de álula.
A lâmina BL se curva em torno do cubo HB da turbina de vento
WT.
A lâmina BL é estendida por uma álula WL3 a qual é disposta perto da região de extremidade de ponta TER da lâmina BL.
A álula WL3 é conformada como uma álula de um lado.
A álula WL3 é orientada na direção de vento de cauda da turbina de vento WT1 assim a álula WL3 sendo denominada uma "álula de jusante de um lado".
Um receptor de raios LR31 é disposto perto da região de extre-
midade de ponta TER da lâmina BL.
Um receptor de raios adicional LR32 é disposto ao lado da álula
WL3.
A posição deste receptor de raios LR32 poderia ser mesmo per- to da região de extremidade de ponta TER da álula WL3.
Os receptores de raios LR31 e LR32 são conectados a um con- dutor de raio, o qual leva a corrente de raio para o aterramento.
A figura 4 mostra uma seção transversal CS de uma extremida- de de ponta de uma lâmina BL1 a qual é conectada uma álula de um lado WL4.
A álula WL4 é orientada em uma direção para montante da lâmi- na BL, assim, para a figura 4, uma referência à figura 1 é feita.
Preferencialmente, a álula WL4 mostra um receptor de raios de- dicado LR.
A figura 5 mostra uma seção transversal CS de uma extremida-
de de ponta de uma lâmina BL, a qual é conectada uma álula de dois lados WL5.
A álula WL5 é assimétrica e é orientada devido ao seu formato mais para a direção para montante do que para a direção para jusante da lâmina BL.
Assim, para a figura 5, uma referência pode ser feita à figura 2 de modo correspondente. Preferencialmente, cada porção (lado) da álula WL5 mostra um receptor de raios dedicado LR. Assim, um número de dois receptores de rai- os LR é usado e eles são dispostos ao lado da álula WL5.
A figura 6 mostra uma seção transversal CS de uma extremida- de de ponta de uma lâmina BL, a qual é conectada uma álula de um lado WL6.
A álula WL6 é orientada em uma direção para jusante da lâmina
BL
Assim, para a figura 6, uma referência é feita à figura 3.
Preferencialmente, a álula WL6 mostra um receptor de raios de-
dicado LR.
A figura 7 mostra uma seção transversal CS de uma extremida- de de ponta de uma lâmina BL, a qual é conectada uma álula de dois lados WL7.
A álula WL7 é simétrica e é orientada devido ao seu formato na
direção para montante, bem como na direção para jusante da lâmina BL.
Assim, para a figura 7, uma referência é feita à figura 2.
Preferencialmente, cada porção (lado) da álula WL7 mostra um receptor de raios dedicado LR. Assim, um número de dois receptores de rai- os LR é usado e eles são dispostos ao lado da álula WL7.
A figura 8 mostra uma seção transversal CS de uma extremida- de de ponta de uma lâmina BL, a qual é conectada uma álula de dois lados WL8.
A álula WL8 é assimétrica e é orientada devido ao seu formato mais para a direção para jusante da lâmina BL do que para a direção para montante da lâmina BL.
Assim, para a figura 8, uma referência pode ser feita à figura 2 de forma correspondente.
Preferencialmente, cada porção (lado) da álula WL8 mostra um receptor de raios dedicado LR. Assim, um número de dois receptores de rai- os LR é usado e eles são dispostos ao lado da álula WL8.

Claims (10)

1. Arranjo para proteção de raio de uma lâmina de turbina de vento, - onde a lâmina da turbina de vento é estendida por uma álula conformada, - onde a lâmina contém um receptor de raios, o qual é disposto na região de extremidade de ponta da lâmina, - onde a álula contém um receptor de raios adicional.
2. Arranjo, de acordo com a reivindicação 1, onde os receptores de raios são posicionados na álula e/ou na lâmina nas regiões em que vórti- ces de pressão negativa são gerados.
3. Arranjo, de acordo com a reivindicação 1 ou com a reivindica- ção 2, onde os receptores de raios são posicionados na região de extremi- dade de ponta da álula e/ou da lâmina.
4. Arranjo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, onde os receptores de raios são posicionados em uma abertura da álula e/ou da lâ- mina.
5. Arranjo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, onde os receptores de raios são uma parte integrada da álula e/ou da lâmina, onde a álula/lâmina é fabricada.
6. Arranjo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, onde a álula é disposta em uma região de extremidade de ponta da lâmina.
7. Arranjo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, onde a álula é conectada à lâmina de uma maneira fixa, mas removível.
8. Arranjo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, onde os receptores de raios são conectados a um condutor de raio, o qual leva a cor- rente de raio para o aterramento elétrico da turbina de vento.
9. Arranjo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, onde a álula é conformada e disposta: - como uma álula de um lado, a qual é orientada para montante ou para jusante da lâmina, ou - como uma álula de dois lados, a qual é orientada para montan- te e para jusante da lâmina, enquanto a álula de dois lados é conformada como uma álula simétrica ou assimétrica.
10. Arranjo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, - onde o receptor de raios da lâmina ou da álula contém uma primeira superfície e uma segunda superfície, - onde a primeira superfície do receptor de raios é disposta em uma primeira superfície da lâmina ou da álula, - onde a segunda superfície do receptor de raios é disposta em uma segunda superfície da lâmina ou álula, - onde as primeira e segunda superfícies do receptor de raios são projetadas e dispostas de forma tal que cada superfície seja capaz de receber uma descarga elétrica de raio.
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