Pala de rotor para una instalación de energía eólica.

Pala de rotor para una instalación de energía eólica con un eje longitudinal

(60), una punta de pala (10), una raíz de pala (12), un canto anterior (16), un canto posterior (18), un lado de presión (32), un lado de aspiración (30) y una sección dispuesta ortogonalmente con respecto al eje longitudinal (60) que varía desde la raíz de la pala (12) hacia la punta de la pala (10), que en la raíz de pala (12) es sustancialmente circular y que en el centro (14) de la pala de rotor está formada por un perfil aerodinámico, y un plano de referencia imaginario dispuesto de forma fija con respecto a la pala de rotor, que comprende el eje longitudinal (60) de la pala de rotor, en donde en una sección está definido un ángulo α3 entre el plano de referencia y una recta (62), que une el eje longitudinal (60) con el canto posterior (18), y describe la posición del canto posterior (18), en donde el ángulo α3 aumenta en una primera sección longitudinal de la pala de rotor a medida que se reduce la distancia de separación con respecto a la raíz de pala (12) y en una segunda sección longitudinal, que está dispuesta más próxima a la raíz de pala (12) que la primera sección longitudinal, se reduce a medida que se reduce la distancia de separación con respecto a la raíz de pala (12), en donde la primera sección longitudinal comienza en una primera sección y se extiende a lo largo de una mayor parte de la longitud de pala de rotor hasta una segunda sección (52), que está separada de la pala de rotor (12) menos que el 25 % de la longitud de la pala de rotor, y una sección posterior del lado de presión (32) en la segunda sección longitudinal presenta una primera curvatura cóncava en un plano de sección a través de la pala de rotor, caracterizada porque la sección posterior del lado de presión (32) está curvada dos veces en la segunda sección longitudinal con una segunda curvatura cóncava en un plano de corte, que está dispuesto perpendicular con respecto al plano del rotor (60) y paralelo al eje longitudinal (60).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10002872.

Solicitante: NORDEX ENERGY GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Langenhorner Chaussee 600 22419 Hamburg ALEMANIA.

Inventor/es: FISCHER, GUNTER.

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)

PDF original: ES-2516742_T3.pdf

 

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Ilustración 1 de Pala de rotor para una instalación de energía eólica.
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Pala de rotor para una instalación de energía eólica.

Fragmento de la descripción:

Pala de rotor para una instalación de energía eólica.

La Invención se refiere a una pala de rotor para una instalación de energía eólica con un eje longitudinal, una punta de pala, una raíz de pala, un canto anterior, un canto posterior, un lado de presión, un lado de aspiración y una sección dispuesta ortogonalmente con respecto al eje longitudinal que varía desde la raíz de la pala hacia la punta de la pala, que en la raíz de pala es sustancialmente circular y que en el centro de la pala de rotor está formada por un perfil aerodinámico. Este tipo de palas de rotor se utilizan particularmente para instalaciones de energía eólica 10 con un rotor de dos o tres palas con eje horizontal. Éstas están unidas en su raíz de pala mediante un buje del rotor. Para ello, en la raíz de pala de la pala del rotor puede estar conformada una brida de fijación y el ángulo de paso de la pala puede estar realizado de forma ajustable con la ayuda de un accionamiento de paso.

Las palas de rotor conocidas representan un compromiso entre la forma aerodinámica óptima, los requisitos al 15 dimensionamiento de su resistencia y el afán por una técnica racional de fabricación. Particularmente, el grosor relativo de los perfiles aerodinámicos empleados se tiene que elegir desde puntos de vista de resistencia. Para ello, en la zona exterior especialmente importante aerodinámicamente de las palas de rotor se tiene que trabajar con un grosor de pala relativamente pequeño, menor que el 30 % de la profundidad de perfil, a menudo entre un 18 y un 15 % de la misma. La zona Interior de las palas de rotor que se encuentra más próxima hacia el buje tiene un papel 20 aerodinámico menos decisivo, de tal forma que para lograr una resistencia suficiente se puede desviar en mayor medida del óptimo aerodinámico e ¡mplementar un grosor de pala relativamente grande. Por lo tanto, el perfil aerodinámico se transforma hacia la raíz de pala en una sección sustancialmente circular. Para mejorar la capacidad aerodinámica de las palas de rotor en la zona interior, en el estado de la técnica son conocidos diferentes suplementos.

Del documento W002/08600A1 se conoce el uso de una pieza montada de forma nervada que se extiende en dirección longitudinal a lo largo del canto posterior de la pala de rotor. La pieza montada se encuentra principalmente en una zona cilindrica de unión de la pala de rotor, que une una sección de pala de rotor dispuesta más hacia afuera provista de un perfil aerodinámico, con el buje. De este modo la zona de unión en otro caso aerodinámicamente no 30 eficaz también contribuye a la capacidad productiva del rotor.

Del documento DE102006017897B4 se conoce una pala de rotor para una instalación de energía eólica con un dispositivo sobrepuesto sobre el lado de presión, próximo a la raíz de pala. El dispositivo sobrepuesto conocido se extiende sustancialmente en dirección longitudinal de la pala de rotor. Una denominada superficie de soplado 35 sobrepuesta del dispositivo sobrepuesto conocido comienza en el lado de presión en un punto del perfil, en el que una tangente apoyada sobre el perfil discurre en un intervalo de ángulo comprendido entre -20° y +20° con respecto a la dirección de soplado sobrepuesta. La superficie de soplado sobrepuesta discurre aproximadamente en el ángulo de esta tangente hasta un canto posterior del dispositivo sobrepuesto diferente del canto posterior de la pala de rotor, a continuación del cual se sitúa la superficie posterior del dispositivo sobrepuesto, que lleva de nuevo al lado 40 de presión del perfil. De los documentos EP2138714A1 y EP2141358A1 también se conocen dispositivos sobrepuestos comparables.

Del documento W02004/097215A1 se conoce una pala de rotor para una instalación de energía eólica, que está especialmente concebida para una instalación de energía eólica sin engranajes. Este tipo de instalaciones de 45 energía eólica presentan un buje con un diámetro relativamente grande. En esta pala de rotor conocida el perfil aerodinámico de la pala de rotor se prolonga sustancialmente hasta el buje, lo que, debido al gran grosor de perfil próximo al buje requerido por motivos de resistencia, da lugar a una profundidad de perfil muy grande. Una recirculación de la sección de perfil posterior orientada hacia el buje se evita haciendo que el perfil esté guiado muy próximo al buje a lo largo de toda su profundidad.

A través del documento W02009/130500A2 se ha dado a conocer una pala de rotor para una Instalación de energía eólica, que presenta dos secciones a lo largo de su dirección longitudinal, que actúan de forma diferente. Se distingue entre un perfil principal y un perfil auxiliar, que presentan diferentes ángulos de paso. El perfil auxiliarse encuentra próximo a la punta de la pala y presenta un ángulo de paso, que para determinadas condiciones de 55 viento, da lugar a un frenado del rotor. Él ángulo de paso se reduce hacia la raíz de la pala en una sección longitudinal, que está dispuesto en la zona de transición entre el perfil principal y el perfil auxiliar. En una sección longitudinal Interior, el ángulo de paso crece hacia la raíz de la pala.

El documento W02010/013024A2 muestra una pala de rotor para una instalación de energía eólica con una pieza

montada, que presenta un bastidor y una envoltura. La pieza montada aumenta la profundidad de perfil en una sección longitudinal de la pala de rotor dispuesta próxima a la raíz de pala.

Partiendo de ello, el objeto de la invención es el de poner a disposición una pala de rotor para una instalación de 5 energía eólica, que presente una mejor capacidad productiva particularmente en la zona interior del rotor.

Este objetivo se resuelve mediante la pala de rotor para una instalación de energía eólica con las características de la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes situadas a continuación se indican conformaciones ventajosas.

La pala de rotor para una instalación de energía eólica de acuerdo con la invención tiene un eje longitudinal, una punta de pala, una raíz de pala, un canto anterior, un canto posterior, un lado de presión, un lado de aspiración y una sección dispuesta ortogonalmente con respecto al eje longitudinal que varía desde la raíz de la pala hacia la punta de la pala, que en la raíz de pala es sustancialmente circular y que en el centro de la pala de rotor está 15 formada por un perfil aerodinámico. Un plano de referencia imaginario dispuesto en posición fija con respecto a la pala de rotor contiene el eje longitudinal de la pala de rotor. En una o en cada sección está definido un ángulo 03 entre este plano de referencia y una recta, que une el eje longitudinal con el canto posterior, que describe la posición del canto posterior en la sección. El ángulo 03 aumenta en una primera sección longitudinal de la pala de rotor a medida que decrece la distancia de separación con respecto a la raíz de pala, y decrece en una segunda sección 20 longitudinal, que está dispuesta más próxima a la raíz de pala que la primera sección longitudinal, a medida que decrece la distancia de separación con respecto a la raíz de pala.

Al igual que cualquier pala de rotor para una instalación de energía eólica, la pala de rotor de acuerdo con la invención está dimensionada de tal forma que para una determinada relación entre velocidad periférica en la punta 25 de la pala y velocidad del viento, es decir, para la denominada velocidad específica nominal, y un ángulo de paso predeterminado, se hace posible una extracción óptima de potencia del viento. Cuando se hace funcionar la pala de rotor a la velocidad específica nominal, el aire circula en cada posición longitudinal de la pala de rotor en una dirección de soplado definida. Ésta se... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Pala de rotor para una instalación de energía eólica con un eje longitudinal (60) , una punta de pala (10) , una raíz de pala (12) , un canto anterior (16) , un canto posterior (18) , un lado de presión (32) , un lado de 5 aspiración (30) y una sección dispuesta ortogonalmente con respecto al eje longitudinal (60) que varía desde la raíz de la pala (12) hacia la punta de la pala (10) , que en la raíz de pala (12) es sustancialmente circular y que en el centro (14) de la pala de rotor está formada por un perfil aerodinámico, y un plano de referencia imaginario dispuesto de forma fija con respecto a la pala de rotor, que comprende el eje longitudinal (60) de la pala de rotor, en donde en una sección está definido un ángulo α3 entre el plano de referencia y una recta (62) , que une el eje longitudinal (60) 10 con el canto posterior (18) , y describe la posición del canto posterior (18) , en donde el ángulo α3 aumenta en una primera sección longitudinal de la pala de rotor a medida que se reduce la distancia de separación con respecto a la raíz de pala (12) y en una segunda sección longitudinal, que está dispuesta más próxima a la raíz de pala (12) que la primera sección longitudinal, se reduce a medida que se reduce la distancia de separación con respecto a la raíz de pala (12) , en donde la primera sección longitudinal comienza en una primera sección y se extiende a lo largo de una mayor parte de la longitud de pala de rotor hasta una segunda sección (52) , que está separada de la pala de rotor (12) menos que el 25 % de la longitud de la pala de rotor, y una sección posterior del lado de presión (32) en la segunda sección longitudinal presenta una primera curvatura cóncava en un plano de sección a través de la pala de rotor, caracterizada porque la sección posterior del lado de presión (32) está curvada dos veces en la segunda sección longitudinal con una segunda curvatura cóncava en un plano de corte, que está dispuesto perpendicular con respecto al plano del rotor (60) y paralelo al eje longitudinal (60) .

2. Pala de rotor para una instalación de energía eólica según la reivindicación 1, caracterizada porque la segunda sección longitudinal delimita directamente con la primera sección longitudinal en la segunda sección (52) , en donde el ángulo α3 presenta un máximo en la segunda sección (52) .

3. Pala de rotor para una instalación de energía eólica según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque la segunda sección longitudinal se extiende en dirección hacia la raíz de pala (12) hasta una tercera sección (24) , que está dispuesta en una posición longitudinal de la pala de rotor, en la que finaliza el perfil aerodinámicamente efectivo de la pala de rotor.

4. Pala de rotor para una instalación de energía eólica según la reivindicación 3, caracterizada porque la tercera sección (24) está dispuesta a una distancia de separación de 0, 5 m o más de la raíz de pala (12) .

5. Pala de rotor para una instalación de energía eólica según la reivindicación 3 o 4, caracterizada

porque la pala de rotor para una instalación de energía eólica presenta una velocidad específica nominal y se hace funcionar preferentemente en un modo de funcionamiento a carga parcial con un ángulo de paso óptimo predeterminado, que para la velocidad específica nominal da lugar a una extracción óptima de potencia del viento, y porque en la tercera sección (24) está definido un ángulo α1 en un plano dispuesto perpendicular al plano del rotor y paralelo al eje longitudinal (60) de la pala de rotor entre el plano del rotor (48) y un plano tangencial (50) en el lado de presión (32) en el canto posterior (18) , cuando la pala de rotor presenta el ángulo de paso optimizado para el modo de funcionamiento a carga parcial, y porque el ángulo α1 está comprendido en el intervalo entre 30º y 90º .

6. Pala de rotor para una instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizada porque la pala de rotor para una instalación de energía eólica presenta una velocidad específica 45 nominal y se hace funcionar preferentemente en un modo de funcionamiento a carga parcial con un ángulo de paso óptimo predeterminado, que para la velocidad específica nominal da lugar a una extracción óptima de potencia del viento, y porque en la tercera sección (24) está definido un ángulo α2 en el plano del rotor entre el eje longitudinal (60) de la pala de rotor y la proyección sobre el plano de rotor de una tangente (58) en el canto posterior (18) de la pala de rotor, cuando la pala de rotor presenta el ángulo de paso optimizado para el modo de funcionamiento a 50 carga parcial, y porque el ángulo α2 está comprendido en el intervalo entre 25º y 90º .

7. Pala de rotor para una instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizada porque está conformado un ángulo agudo entre un plano tangencial en el lado de presión (32) en el canto posterior (18) en la tercera sección (24) y un plano tangencial en el lado de aspiración (30) en el canto 55 posterior (18) en la tercera sección (24) .

8. Pala de rotor para una instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque una sección posterior del lado de aspiración (30) en la segunda sección longitudinal, que está enfrentada a la sección con doble curvatura cóncava del lado de presión (32) , discurre aproximadamente de forma 11

rectilínea en la dirección de la sección de la pala de rotor.