Dispositivo generador de torbellinos con secciones ahusadas para una turbina eólica.

Dispositivo (70) generador de torbellinos para su montaje sobre una pala (10) de turbina eólica que comprende:

- una base

(71) que, cuando está montada sobre una parte exterior de la pala (10) de turbina eólica, tiene

- un lado (72) interno para su acoplamiento sobre una superficie, tal como la parte exterior de la pala (10) de turbina eólica, y

- un lado (73) externo dirigido en sentido opuesto a la parte exterior de la pala (10) de turbina eólica,

- estando dotado el dispositivo (70) generador de torbellinos de al menos una primera paleta (79, 80) que sobresale sustancialmente perpendicular a la base (71) del lado (73) externo, en el que

- la paleta (79, 80) comprende un lado (78) de borde de ataque para disponer más cerca un borde de ataque de la pala (10) de turbina eólica, y un lado (77) de borde de salida para disponer más cerca un borde de salida de la pala (10) de turbina eólica, y en el que

- la paleta (79, 80) comprende un tramo (83) de borde de ataque ubicado más cerca del lado (78) de borde de ataque de la paleta (79, 80), que está ahusado hacia el lado (78) de borde de ataque de la paleta (79, 80), en el que

- la paleta (79, 80) comprende además un tramo (85) de borde de salida ubicado más cerca del lado (77) de borde de salida de la paleta (79, 80), que está ahusado hacia el lado (77) de borde de salida de la paleta (79, 80), y caracterizado porque

- la paleta (79, 80) está ahusada en su grosor hacia una parte superior de la paleta (79, 80) en relación con la base.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11153354.

Solicitante: LM WP Patent Holding A/S.

Inventor/es: JENSEN,LARS ERIK, KNUDSEN,HANS TOMMERUP, MADSEN,JESPER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > Motores de viento con el eje de rotación dispuesto... > F03D1/06 (Rotores)

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Fragmento de la descripción:

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DESCRIPCIÓN

Dispositivo generador de torbellinos con secciones ahusadas para una turbina eólica La presente invención se refiere a un dispositivo generador de torbellinos, para su montaje sobre una pala de turbina eólica que comprende una base que, cuando está montada sobre una parte exterior de la pala de turbina eólica, tiene un lado interno para su acoplamiento sobre una superficie, tal como la parte exterior de la pala de turbina eólica, y un lado externo dirigido en sentido opuesto a la parte exterior de la pala de turbina eólica, estando dotado el dispositivo generador de torbellinos de al menos una primera paleta que sobresale sustancialmente perpendicular a la base del lado externo, en el que la paleta comprende un lado de borde de ataque para disponer más cerca un borde de ataque de la pala de turbina eólica, y un lado de borde de salida para disponer más cerca un borde de salida de la pala de turbina eólica, y en el que la paleta comprende un tramo de borde de ataque ubicado más cerca del lado de borde de ataque de la paleta, que está ahusado hacia el lado de borde de ataque de la paleta. La invención se refiere además a una pala de turbina eólica dotada de tales dispositivos generadores de torbellinos así como a un método para instalar posteriormente tales dispositivos generadores de torbellinos sobre la superficie de una pala de turbina eólica.

Normalmente, cuando se instalan dispositivos generadores de torbellinos (VG) , tales como bandas de VG, véase el documento WO 2008/113350, sobre una pala de turbina eólica, se fresa o corta de otro modo un rebaje en la pala, en el que se inserta la placa de base de la banda de generadores de torbellinos de modo que la superficie superior de la placa de base está sustancialmente a nivel con la superficie de la pala. Por consiguiente, la placa de base de la banda no sobresale de la superficie de la pala, con lo cual se reduce el riesgo de que la banda se desgarre durante el uso normal de la pala de turbina eólica. También se reduce el riesgo de que la placa de base contribuya a efectos no deseados para el flujo o provoque ruido. Sin embargo, el método de acoplamiento es tedioso y por razones estructurales puede no ser deseable fresar un rebaje en la superficie de la pala. Por consiguiente, en muchos aspectos, es deseable montar la banda de generadores de torbellinos directamente sobre la superficie de la pala de turbina eólica.

Tales paletas, por ejemplo, del documento WO 2007/140771, están formadas normalmente con una paleta con forma de triángulo recto con un borde de salida que se extiende perpendicularmente a una base o pie y que tiene además un grosor uniforme. Sin embargo, los dispositivos generadores de torbellinos con paletas de este tipo pueden ser difíciles de fabricar como un elemento unitario.

El documento WO2007/140771 describe una solución en la que una banda de generadores de torbellinos se monta directamente sobre la superficie de una pala de turbina eólica, por ejemplo mediante el uso de una película adhesiva. Una zona de unión de la banda de generadores de torbellinos se cubre completa o parcialmente mediante medios de sellado con el fin de impedir que la banda de generadores de torbellinos se desgarre de la pala durante su uso. En el documento, se define una zona de unión como la zona en la que el perímetro de la banda se encuentra con la superficie y en la que se forma un hueco más o menos visible entre la banda y la superficie de pala y los alrededores. Se reconoce que esta solución implica una etapa adicional de sellar el perímetro de la banda de generadores de torbellinos después de que la banda se haya montado sobre la superficie de la pala. Es deseable omitir esta etapa cuando se instalan posteriormente dispositivos generadores de torbellinos en la superficie de la pala de turbina eólica.

Es un objetivo de la invención obtener un dispositivo generador de torbellinos y una nueva pala de turbina eólica, que superen o mejoren al menos una de las desventajas de la técnica anterior o que proporcionen una alternativa útil.

Según un primer aspecto, la invención proporciona un dispositivo generador de torbellinos, en el que la paleta comprende además un tramo de borde de salida ubicado más cerca del lado de borde de salida de la paleta, que está ahusado hacia el lado de borde de salida de la paleta, y la paleta está ahusada hacia una parte superior de la paleta.

Por tanto, resulta evidente que la paleta tiene una parte de borde de salida, en la cual la altura de la paleta disminuye hacia el lado de borde de salida, y que el grosor de la paleta, es decir la distancia entre un primer lado y un segundo lado de la paleta, disminuye hacia un tramo superior de la paleta. De ese modo, es posible fabricar el dispositivo generador de torbellinos por moldeo y garantizar que el dispositivo generador de torbellinos moldeado pueda liberarse del molde sin que se rompan partes del dispositivo generador de torbellinos. Al mismo tiempo, la funcionalidad del dispositivo generador de torbellinos no se ve perjudicada en comparación con los dispositivos generadores de torbellinos convencionales que tienen una paleta de forma triangular con un borde de salida no ahusado y un grosor no ahusado.

Por consiguiente, según una realización ventajosa el dispositivo generador de torbellinos puede estar moldeado.

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Según una realización ventajosa, el dispositivo generador de torbellinos está hecho de un metal, tal como aluminio o acero inoxidable, o un material de polímero, tal como TPU, PBT, PET o LDPE, policarbonato (PC) , o una combinación de PBT y PC.

Según otra realización ventajosa, el tramo de borde de salida forma un ángulo de ahusamiento de borde de salida promedio con una superficie normal a la base en un intervalo entre 1 y 20 grados, o entre 1 y 15 grados, o entre 1 y 10 grados. Ventajosamente, el ángulo de ahusamiento de borde de salida promedio está entre 4 y 8 grados, por ejemplo es de aproximadamente 6 grados. Evidentemente, el tramo de borde de salida también debe formar el mismo ángulo con una superficie normal a la pala de turbina eólica, cuando está montada sobre una superficie de la pala de turbina eólica. Se usa el término â??ángulo promedioâ?? debido a que el tramo de borde de salida puede ser ligeramente curvado.

Según una realización, el tramo de borde de salida es sustancialmente recto. Por tanto, toda la parte de borde de salida está ahusada con un ángulo de ahusamiento que forma el ángulo de ahusamiento de borde de salida con una superficie normal.

Según otra realización ventajosa, los lados de la paleta forman un ángulo de ahusamiento de grosor de entre 0, 5 y 5 grados, o entre 0, 5 y 3, 5 grados, o entre 0, 5 y 2 grados. Por tanto, la paleta está sustancialmente ahusada hacia un tramo superior de la paleta.

Según aún otra realización , el dispositivo generador de torbellinos comprende una segunda paleta. Ventajosamente, la primera paleta y la segunda paleta pueden estar orientadas de modo que forman un ángulo entre sí de 10 a 70 grados, o 15 a 60 grados, o 20 a 50 grados, En aún otra realización ventajosa, la primera paleta y la segunda paleta están inclinadas una hacia la otra, formando cada una un ángulo de inclinación con una superficie normal que está entre 0, 5 y 3 grados. Por tanto, la primera paleta y la segunda paleta están ligeramente inclinadas una hacia la otra.

Ventajosamente, el tramo de borde de ataque se extiende a lo largo de al menos un 50%, o al menos un 60%, o al menos un 70%, o al menos un 75% de una longitud total de la paleta. El tramo de borde de ataque puede extenderse... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

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1. Dispositivo (70) generador de torbellinos para su montaje sobre una pala (10) de turbina eólica que comprende:

- una base (71) que, cuando está montada sobre una parte exterior de la pala (10) de turbina eólica, tiene -un lado (72) interno para su acoplamiento sobre una superficie, tal como la parte exterior de la pala (10) de turbina eólica, y -un lado (73) externo dirigido en sentido opuesto a la parte exterior de la pala (10) de turbina eólica, -estando dotado el dispositivo (70) generador de torbellinos de al menos una primera paleta (79, 80) que sobresale sustancialmente perpendicular a la base (71) del lado (73) externo, en el que -la paleta (79, 80) comprende un lado (78) de borde de ataque para disponer más cerca un borde de ataque de la pala (10) de turbina eólica, y un lado (77) de borde de salida para disponer más cerca un borde de salida de la pala (10) de turbina eólica, y en el que -la paleta (79, 80) comprende un tramo (83) de borde de ataque ubicado más cerca del lado (78) de borde de ataque de la paleta (79, 80) , que está ahusado hacia el lado (78) de borde de ataque de la paleta (79, 80) , en el que -la paleta (79, 80) comprende además un tramo (85) de borde de salida ubicado más cerca del lado (77) de borde de salida de la paleta (79, 80) , que está ahusado hacia el lado (77) de borde de salida de la paleta (79, 80) , y caracterizado porque -la paleta (79, 80) está ahusada en su grosor hacia una parte superior de la paleta (79, 80) en relación con la base.

2. Generador de torbellinos según la reivindicación 1, en el que el dispositivo generador de torbellinos está moldeado.

3. Generador de torbellinos según las reivindicaciones 1 ó 2, en el que el dispositivo generador de torbellinos está hecho de un metal, tal como aluminio o acero inoxidable, o un material de polímero, tal como TPU, PBT, PET o LDPE, policarbonato (PC) , o una combinación de PBT y PC.

4. Dispositivo generador de torbellinos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tramo (85) de borde de salida forma un ángulo de ahusamiento de borde de salida promedio (α) con una superficie normal a la base en un intervalo entre 1 y 20 grados, o entre 1 y 15 grados, o entre 1 y 10 grados.

5. Dispositivo generador de torbellinos según la reivindicación 4, en el que el ángulo de ahusamiento de borde de salida promedio (α) está entre 4 y 8 grados.

6. Dispositivo generador de torbellinos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tramo (85) de borde de salida es sustancialmente recto.

7. Dispositivo generador de torbellinos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los lados (88, 89) de la paleta forman un ángulo de ahusamiento de grosor entre 0, 5 y 5 grados, o entre 0, 5 y 3, 5 grados, o entre 0, 5 y 2, 5 grados.

8. Dispositivo generador de torbellinos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo generador de torbellinos comprende además una segunda paleta.

9. Dispositivo generador de torbellinos según la reivindicación 8, en el que la primera paleta y la segunda paleta están orientadas de modo que forman un ángulo entre sí de 10 a 70 grados, o 15 a 60 grados, o 20 a 50 grados.

10. Dispositivo generador de torbellinos según las reivindicaciones 8 ó 9, en el que la primera paleta y la segunda paleta están inclinadas una hacia la otra, formando cada una un ángulo de inclinación con una superficie normal que está entre 0, 5 y 3 grados.

11. Dispositivo generador de torbellinos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tramo de borde de ataque se extiende a lo largo de al menos un 50%, o al menos un 60%, o al menos un 70%, o al menos un 75% de una longitud total de la paleta.

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12. Generador de torbellinos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la paleta comprende un tramo (84) superior aplanado.

13. Pala (10) para un rotor de una turbina (2) eólica que tiene un eje de rotor sustancialmente horizontal, comprendiendo dicho rotor un buje (8) , desde el que la pala (10) se extiende sustancialmente en una dirección radial

cuando está montada en el buje (8) , teniendo la pala una dirección longitudinal (r) con un extremo (16) de punta y un extremo (14) de raíz y una dirección transversal, comprendiendo la pala además:

- un contorno (40, 42, 50) perfilado que incluye un lado de presión y un lado de succión así como un borde (18) de ataque y un borde (20) de salida con una cuerda que tiene una longitud de cuerda que se extiende entre los mismos, generando el contorno perfilado, cuando impacta sobre el mismo un flujo de aire incidente, una sustentación, en la que el contorno perfilado está dividido en:

- una región (30) de raíz, más próxima al buje, que tiene un perfil sustancialmente circular o elíptico, -una región (34) de plano aerodinámico, más alejada del buje, que tiene un perfil de generación de sustentación, y opcionalmente -una región (32) de transición entre la región (30) de raíz y la región (34) de plano aerodinámico, teniendo la región 15 (32) de transición un perfil que cambia gradualmente en la dirección radial del perfil circular o elíptico de la región de raíz al perfil de generación de sustentación de la región de plano aerodinámico, y en la que -la pala está dotada de un generador de torbellinos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, y en la que el lado interno de la base del generador de torbellinos está acoplado a una superficie de la pala de turbina eólica.

14. Turbina eólica que comprende varias palas, preferiblemente dos o tres, según la reivindicación 13.

15. Método para instalar posteriormente un dispositivo generador de torbellinos según cualquiera de las reivindicaciones 1-11 en una superficie de una pala de turbina eólica.