Pala de rotor que consta de un ala cuya anchura va disminuyendo en sentido longitudinal, procedimiento de fabricación de la pala del rotor y dispositivo de ayuda para la colocación de las tiras de fijación del ala.

Pala de rotor para un sistema de energía eólica con al menos un ala (4, 5) que transcurre en una dirección longitudinal

(L) de la pala del rotor, donde un ancho (B) del ala (4, 5) disminuye a lo largo de la dirección longitudinal (L), que se caracteriza por que al menos un ala (4, 5) tiene unas tiras de o fijación superpuestas y de diferente anchura (20, 21, 22, 26, 27, 28) con distintas longitudes en el sentido longitudinal (L) y por que las tiras de fijación (20, 21, 22, 26, 27, 28) tienen un diseño tal que se van estrechando a medida que se alejan del arranque del ala del rotor (11) y por que las tiras de fijación externas (20, 21, 26, 27) de al menos un ala (4, 5) son más cortas que las tiras de fijación (21, 22, 27, 28) del ala (4, 5) que están dispuestas por el lado interior de las tiras de fijación externas (20, 21, 26, 27), y por que las tiras de fijación (21, 22, 27, 28) dispuestas en el interior de una tira de fijación externa (20, 21, 26, 27) de al menos un ala (4, 5) son más estrechas, preferiblemente en toda la sección o básicamente en toda su extensión en la dirección longitudinal (L) que la tira de fijación externa (20, 21, 26, 27) del ala (4, 5) .

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DE2009/001271.

Solicitante: Senvion SE.

Inventor/es: SCHUBERT,MATTHIAS.

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)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Conformación de materiales compuestos, es decir,... > B29C70/30 (Conformación por apilado (lay-up), es decir, aplicando fibras, bandas o grandes hojas en un molde, una plantilla o un núcleo; Conformación por pulverización, es decir, pulverizando las fibras sobre un molde, una plantilla o un núcleo)

PDF original: ES-2462755_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Pala de rotor que consta de un ala cuya anchura va disminuyendo en sentido longitudinal, procedimiento de fabricación de la pala del rotor y dispositivo de ayuda para la colocación de las tiras de fijación del ala La presente invención hace referencia a una pala de rotor para una instalación de energía eólica con al menos un ala que discurre en una dirección longitudinal desde el arranque de la pala del rotor hasta una punta de la pala del rotor y a un procedimiento para la fabricación de la pala del rotor.

A nivel técnico se conocen bastante bien las palas de rotor con bordes. Las palas de rotor de las instalaciones más modernas de energía eólica presentan longitudes de 60 metros y más. Las palas de rotor pueden tener diámetros de varios metros en particular en la zona de arranque de la pala del rotor. El problema en el caso de palas de rotor largas y básicamente huecas es la obtención de una suficiente resistencia a la abolladura. Para incrementar la resistencia a la abolladura de las palas del rotor se colocan alas en la dirección longitudinal dentro y a lo largo de la pared interior de la pala del rotor de la cubierta superior e inferior. Además se montan unos bordes o perfiles que sobresalen perpendicularmente a la dirección longitudinal de las alas. Tanto las alas como los bordes están en peligro de ser abolladas.

Las alas se fabrican en un proceso de laminado normalmente a base de unas tiras de fijación o posicionamiento de un ancho constante. Las alas se pueden configurar desde el arranque de la pala del rotor hasta la punta de la pala del rotor cada vez más delgadas y con una terminación gradual de las tiras de fijación. En el arranque de la pala del rotor las alas tienen un grosor importante y una elevada resistencia al abollamiento y a medida que nos acercamos a la punta de la pala del rotor el grosor de las alas disminuye de forma constante, por lo que su resistencia al abollamiento también desciende.

Para lograr una efectividad elevada las alas deben tener una forma ancha. Sin embargo, esto hace que las alas por un lado no se puedan prorrogar o sea no puedan alcanzar la punta de la pala del rotor más externa y por otro lado se requiera mucho material para la fabricación de las tiras para las alas.

De la documentación técnica recientemente publicada WO 2009/095175 A2 se conoce una pala de rotor para instalaciones de energía eólica, en la que un ala está formada por varias tiras o cintas de fibra situadas unas junto a las otras, de manera que cada una de las tiras de fibra presenta una longitud distinta en la dirección longitudinal de la pala del rotor.

En la US 4.137.007 se informa sobre una pala de rotor con un ala que se va haciendo más delgada a medida que se avanza hacia la punta de la pala del rotor.

De la US 2007/0189902 A1 se conoce una pala de rotor con un ala, cuya anchura va disminuyendo en la dirección longitudinal de la pala del rotor. El ala es de fibras de carbono y de filamentos de vidrio E con resina infundida.

El cometido de la invención es por tanto poder disponer de una pala de rotor que presente suficiente resistencia al abollamiento y se pueda fabricar con poco gasto de material. En lo referente al procedimiento el cometido de la invención consiste en disponer de un procedimiento de fabricación para una pala de rotor de este tipo.

En lo que se refiere a la pala del rotor el cometido se resuelve mediante una pala de rotor como la mencionada al principio, con al menos un ala, cuya anchura disminuya a lo largo de la dirección longitudinal conforme a la invención. Debido a la reducción de la anchura conforme a la invención el ala se puede extender casi hasta la punta de la pala del rotor y se necesita menos material para su fabricación.

Las alas aumentan la resistencia al abollamiento de la pala del rotor. Preferiblemente en el espacio interior de la pala del rotor las alas opuestas están firmemente unidas por al menos un borde que sobresale de ambas alas.

Por dirección o sentido longitudinal se entiende aquí una dirección desde el arranque de la pala del rotor hasta la punta de la pala del rotor. Entre una dirección longitudinal del ala, de la semicubierta de la pala del rotor o de la pala del rotor no se establece ninguna diferencia. Aquí se entiende que coinciden.

Por el ancho del ala se entiende a continuación la extensión del ala que atraviesa la dirección longitudinal, preferiblemente perpendicular a la dirección longitudinal. Por dirección transversal se entiende asimismo una dirección transversal a la dirección longitudinal, preferiblemente perpendicular a la dirección longitudinal.

De acuerdo con la invención las palas de los rotores están expuestas a un gran peligro de abollamiento especialmente en la zona del arranque de la pala del rotor. Para incrementar la resistencia al abollamiento se necesitan por lo tanto unas alas especialmente anchas a lo largo del interior de la pala del rotor. Por “fuera” y “dentro” o “interior” y “exterior” se define aquí y a continuación la posición del segmento de la pala del rotor o bien del componente descrito respecto a la instalación de energía eólica en un estado montado. Es decir, los segmentos exteriores de la pala del rotor están dispuestos en la punta de la pala del rotor y los segmentos interiores están en la zona de la raíz o arranque de la pala del rotor.

Básicamente se puede pensar que el ancho del ala puede disminuir de forma distinta en la dirección de la punta del ala del rotor. Preferiblemente la anchura del ala va disminuyendo gradualmente o por etapas. Las etapas son preferiblemente etapas o escalones transversales. Estos escalones transversales se pueden distribuir en una dirección longitudinal sobre un segmento largo de la pala del rotor o sobre un segmento del ala. El segmento puede tener una longitud, que corresponda al menos a la mitad de la longitud de la pala del rotor. Los escalones transversales se pueden distribuir entre un 70%, 80% o más de la longitud de la pala del rotor.

Un ala se ha fabricado al menos preferiblemente a base de tiras de fijación superpuestas en un procedimiento de laminado. En la fabricación del ala se han dispuesto una multitud de tiras de fijación, unas sobre otras, a partir de la raíz o del arranque de la pala del rotor. Las tiras de fijación pueden adquirir una estructura distinta unas sobre otras. Puede tratarse de tiras de tejido, tiras de fibra de vidrio o bien tiras similares.

La longitud de las tiras de fijación puede ser distinta en la dirección longitudinal, de manera que en un mismo trozo o segmento transversal las tiras de fijación que empiezan en el arranque de la pala del rotor terminen en distintos segmentos en un sentido longitudinal de la pala del rotor. En los respectivos segmentos el ala es cada vez más delgada en función del grosor de la tira de fijación que termina en el segmento. El ala se puede ir reduciendo en varias etapas a lo largo de su dirección longitudinal en su grosor de ala. Preferiblemente todas las tiras de fijación empiezan en un mismo segmento en el arranque de la pala del rotor. De acuerdo con la invención, las tiras de fijación deberían ser tanto más pequeñas en su anchura cuanto más alejadas están del arranque o raíz de la pala del rotor. Fundamentalmente distintas tiras de fijación pueden empezar a distancias diferentes del arranque de la pala del rotor y desde allí seguir en la dirección longitudinal.

Conforme a la invención las tiras de fijación exteriores de un ala son más cortas que las tiras de fijación interiores del ala. Por “exterior” e “interior” se entienden aquí y seguidamente las direcciones a lo largo del segmento transversal de la pala del rotor. “Exterior”... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Pala de rotor para un sistema de energía eólica con al menos un ala (4, 5) que transcurre en una dirección longitudinal (L) de la pala del rotor, donde un ancho (B) del ala (4, 5) disminuye a lo largo de la dirección longitudinal (L) , que se caracteriza por que al menos un ala (4, 5) tiene unas tiras de o fijación superpuestas y de diferente anchura (20, 21, 22, 26, 27, 28) con distintas longitudes en el sentido longitudinal (L) y por que las tiras de fijación (20, 21, 22, 26, 27, 28) tienen un diseño tal que se van estrechando a medida que se alejan del arranque del ala del rotor (11) y por que las tiras de fijación externas (20, 21, 26, 27) de al menos un ala (4, 5) son más cortas que las tiras de fijación (21, 22, 27, 28) del ala (4, 5) que están dispuestas por el lado interior de las tiras de fijación externas (20, 21, 26, 27) , y por que las tiras de fijación (21, 22, 27, 28) dispuestas en el interior de una tira de fijación externa (20, 21, 26, 27) de al menos un ala (4, 5) son más estrechas, preferiblemente en toda la sección o básicamente en toda su extensión en la dirección longitudinal (L) que la tira de fijación externa (20, 21, 26, 27) del ala (4, 5) .

2. Pala del rotor conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza por que el ancho de al menos un ala disminuye gradualmente en la dirección longitudinal (L) .

3. Pala del rotor conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza por que cada tira de fijación (21, 22, 27, 28) adyacente por el interior a una tira de fijación exterior (20, 21, 26, 27) es más larga que la tira de fijación exterior (20, 21, 26, 27) .

4. Pala de rotor conforme al menos a una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por que un extremo de una tira de fijación (20, 21, 22, 26, 27, 28) que transcurre en dirección transversal termina en una dirección longitudinal (L) y forma un escalón transversal (41, 42) en el que se forma un cierre a modo de cuña preferiblemente, liso, y que transcurre en dirección transversal (51, 52) que corresponde a la altura y/o anchura de la tira de fijación terminada (20, 21, 22, 26, 27, 28) .

5. Pala del rotor conforme al menos a una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por que un extremo que transcurre en dirección longitudinal (L) de una tira de fijación terminada en sentido transversal (20, 21, 22, 26, 27, 28) forma un escalón longitudinal (23, 29) , en el que se forma un cierre a modo de cuña preferiblemente, liso, y que transcurre en dirección transversal (24, 30) , que corresponde preferiblemente a la altura y/o anchura de la tira de fijación terminada (20, 21, 22, 26, 27, 28) .

6. Pala del rotor conforme al menos a una de las reivindicaciones 4 ó 5, que se caracteriza por que el cierre (24, 30) que transcurre en sentido longitudinal (L) y/o el cierre (51, 52) que transcurre transversalmente presenta madera de balsa.

7. Pala del rotor conforme al menos a una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por que cada tira de fijación (20, 21, 27, 28) adyacente por el exterior a una tira de fijación interior (21, 22, 27, 28) es más ancha y más corta que la tira de fijación interior (21, 22, 27, 28) .

8. Procedimiento para fabricar una pala de rotor (1) conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos un ala (4, 5) con su anchura (B) que decrece en la dirección longitudinal (L) se aplica a una pared interior de una pala de rotor, que se caracteriza por que las tiras de fijación (20, 21, 22, 26, 27, 28) con diferentes anchuras (B) y/0 diferentes longitudes se superponen una sobre otra y se seleccionan de manera que cuanto se extienden las tiras de fijación (20, 21, 22, 26, 27, 28) en la dirección longitudinal (L) más estrechas se vuelven las tiras de fijación (20, 21, 22, 26, 27, 28) .

9. Procedimiento conforme a la reivindicación 8, que se caracteriza por que los extremos de las tiras de fijación (20, 21, 22, 26, 27, 28) terminadas en dirección longitudinal (L) forman unos escalones transversales (41, 42) , a los que se añaden o adjuntan cierres (51, 52) que van en sentido transversal y se alisan y/o los extremos de las tiras de fijación terminadas en dirección transversal (20, 21, 22, 26, 27) forman unos escalones longitudinales (23, 29) , a los que se añaden unos cierres (24, 30) que van en sentido longitudinal (L) y que son alisados, en particular sobrelaminados y para los que se emplean cuñas de madera de balsa (24, 30, 51, 52) como cierres (24, 30, 51, 52) .

10. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 8 ó 9, que se caracteriza por que las tiras de fijación interiores (21, 22, 27, 28) se eligen más pequeñas que las tiras de fijación exteriores colindantes (20, 21, 26, 27) y la disminución de la anchura se determina de manera que se tiene en cuenta una contracción de la pared interior de la pala del rotor formándose una superficie de ala interior lisa.