Pala de rotor de planta de energía eólica.

Pala de rotor de planta de energía eólica con una punta de pala (10), una raíz de pala

(12), un borde de ataque (16), un borde de salida (18), un lado de presión (32), un lado de succión (30) y una sección transversal que varía desde la punta de pala (10) hacia la raíz de pala (12), presentando la pala de rotor de planta de energía eólica una velocidad específica de diseño y operándose en un funcionamiento a carga parcial preferentemente con un ángulo de paso óptimo predefinido que posibilita un consumo de potencia óptimo a partir del viento a la velocidad específica de diseño, estando formada la sección transversal por un perfil aerodinámico en el centro (14) de la pala de rotor y presentando una forma circular en la raíz de pala (12) y comprendiendo la sección transversal en una sección longitudinal de la pala de rotor, que está dispuesta entre la raíz de pala (12) y el centro (14) de la pala de rotor y que se extiende en dirección al centro (14) de la pala de rotor como máximo hasta una distancia de la raíz de pala (12), en la que el espesor de perfil relativo es de 40%, lo siguiente:

- una sección de lado de presión convexa (78) que se extiende desde el borde de ataque (16) hasta un punto de inflexión (80) situado en el lado de presión,

- una sección complementaria de lado de presión cóncava (82) que se conecta al punto de inflexión (80) situado en el lado de presión con una curvatura continua y se extiende hasta el borde de salida (18),

- una sección de lado de succión convexa (72) que se extiende desde el borde de ataque (16) hasta un punto de doblado o inflexión (74) situado en el lado de succión, y

- una sección complementaria de lado de succión (76) que se extiende desde el punto de doblado o inflexión (74) situado en el lado de succión hasta el borde de salida (18), caracterizada porque

- una tangente está situada en la sección complementaria de lado de presión (82) en el borde de salida (18) y una tangente está situada en la sección complementaria de lado de succión (76) en el borde de salida (18) en la dirección del plano de rotor, si la pala de rotor presenta el ángulo de paso optimizado para el funcionamiento a carga parcial.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10002871.

Solicitante: NORDEX ENERGY GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Langenhorner Chaussee 600 22419 Hamburg ALEMANIA.

Inventor/es: FISCHER, GUNTER, ROCHHOLZ,HERMANN.

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-2513396_T3.pdf

 

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Ilustración 1 de Pala de rotor de planta de energía eólica.
Ilustración 2 de Pala de rotor de planta de energía eólica.
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Pala de rotor de planta de energía eólica.

Fragmento de la descripción:

Pala de rotor de planta de energía eóllca.

La invención se refiere a una pala de rotor de planta de energía eólica con una punta de pala, una raíz de pala, un borde de ataque, un borde de salida, un lado de presión, un lado de succión y una sección transversal que varía desde la punta de pala hacia la raíz de pala, estando formada la sección transversal por un perfil aerodinámico en el centro de la pala de rotor y presentando una forma esencialmente circular en la raíz de pala. Este tipo de palas de rotor se utiliza en particular en plantas de energía eóllca con un rotor de dos o tres palas de eje horizontal. Las 10 mismas están unidas en su raíz de pala con un buje del rotor. A este respecto, en la raíz de pala de la pala de rotor puede estar configurada una brida de fijación y el ángulo de paso de la pala puede estar diseñado de manera ajustable con ayuda de un accionamiento de paso.

Las palas de rotor conocidas representan un compromiso entre la forma aerodinámica óptima, los requisitos del 15 diseño de resistencia y la Intención de desarrollar una técnica de fabricación racional. En particular, el espesor relativo de los perfiles aerodinámicos utilizados se ha de seleccionar teniendo en cuenta los criterios de resistencia. En este caso, en la zona exterior de las palas de rotor, que resulta particularmente Importante desde el punto de vista aerodinámico, se puede utilizar un espesor de pala relativamente pequeño con menos de 30% de la profundidad de perfil, con frecuencia entre 18% y 15% de la misma. La zona interior, más cercana al buje, de las 20 palas de rotor desempeña un papel menos decisivo desde el punto de vista aerodinámico, de modo que es posible desviarse en gran medida de un resultado aerodinámico óptimo e implementar un espesor de pala relativamente grande a fin de conseguir una resistencia suficiente. El perfil aerodinámico se transforma en la sección transversal esencialmente circular hacia la raíz de pala. Por el estado de la técnica son conocidos diferentes enfoques para mejorar el rendimiento aerodinámico de las palas de rotor en la zona interior 25

Por el documento W002/08600A1 es conocido utilizar una pieza de montaje de forma nervada que se extiende en dirección longitudinal a lo largo del borde de salida de la pala de rotor. La pieza de montaje se encuentra principalmente en una zona de unión cilindrica de la pala de rotor que une una sección de pala de rotor más externa, provista de un perfil aerodinámico, con el buje. De este modo, la zona de unión ineficaz en cambio 30 aerodinámicamente contribuye también al rendimiento del rotor.

Por el documento DE102006017897B4 es conocida una pala de rotor para una planta de energía eólica con un dispositivo adicional en el lado de presión, cerca de la raíz de pala. El dispositivo adicional conocido se extiende esencialmente en dirección longitudinal de la pala de rotor. Una llamada superficie de incidencia adicional del 35 conocido dispositivo adicional comienza en el lado de presión en un punto del perfil, en el que una tangente situada en el perfil discurre en un intervalo angular de -20° a +20° respecto a la dirección de incidencia de diseño. La superficie de incidencia adicional discurre aproximadamente en el ángulo de esta tangente hasta un borde de salida del dispositivo adicional que se diferencia del borde de salida de la pala de rotor y al que se conecta una superficie trasera del dispositivo adicional que conduce nuevamente hacia el lado de presión del perfil. Por los documentos 40 EP2138714A1 y EP2141358A1 son conocidos dispositivos adicionales comparables.

Por el documento W02004/097215A1 es conocida una pala de rotor de una planta de energía eólica que está concebida especialmente para una planta de energía eólica sin engranaje. Este tipo de plantas de energía eólica presenta un buje con un diámetro relativamente grande. En el caso de esta conocida pala de rotor, el perfil 45 aerodinámico de la pala de rotor se prolonga esencialmente hasta el buje, lo que genera una profundidad de perfil muy grande debido al gran espesor de perfil cerca del buje que es necesario por razones de resistencia. Para conseguir esto, la zona trasera del perfil se forma aquí mediante una pieza de montaje.

Por el documento EP1845258A1 es conocida una pala de rotor de planta de energía eólica, cuya sección transversal 50 presenta una sección complementaria de lado de presión cóncava en una zona de transición entre una raíz de pala circular y un perfil aerodinámico. El extremo trasero de esta sección complementaria de lado de presión está unido al borde de salida mediante una sección recta que está alineada en perpendicular a la cuerda de perfil y pertenece asimismo al lado de presión. El lado de succión de la pala de rotor conocida se forma desde el borde de ataque hasta el borde de salida mediante una sección convexa que se transforma en la sección recta en el borde de salida 55 con la configuración de un doblez dirigido hacia afuera.

Por el documento W02010/013024A1 es conocida una pala de rotor para una planta de energía eólica con una pieza complementaria de pala de rotor. La pieza complementaria de pala de rotor está instalada en la zona del borde de salida de una sección de pala de rotor situada en el lado de la raíz de pala. Ésta presenta una construcción de

bastidor y una envoltura con dos superficies que prolongan un lado de succión y un lado de presión de la pieza principal de pala de rotor.

La patente US4,976,587 se refiere a una pala de rotor con un perfil NASA LS(1)-04xx. Estos perfiles presentan un 5 lado de succión curvado de manera completamente convexa.

Por documento W02007/071249A1 son conocidos otros perfiles de una pala de rotor.

Partiendo de esto, la invención tiene el objetivo de poner a disposición una pala de rotor de planta de energía eólica 10 que se pueda fabricar con facilidad y consiga un rendimiento mejorado en particular en la zona interior del rotor.

Este objetivo se consigue mediante la pala de rotor de planta de energía eólica con las características de la reivindicación 1. En las reivindicaciones secundarias subsiguientes aparecen configuraciones ventajosas.

La pala de rotor de planta de energía eólica, según la invención, presenta una punta de pala, una raíz de pala, un borde de ataque, un borde de salida, un lado de presión, un lado de succión y una sección transversal que varía desde la punta de pala hacia la raíz de pala, estando formada la sección transversal en el centro de la pala de rotor por un perfil aerodinámico y presentando una forma esencialmente circular en la raíz de pala. En una sección longitudinal de la pala de rotor dispuesta entre la raíz de pala y el centro de la pala de rotor, ésta tiene una sección 20 transversal que comprende lo siguiente:

- una sección de lado de presión convexa que se extiende desde el borde de ataque hasta un punto de inflexión situado en el lado de presión,

- una sección complementaria de lado de presión cóncava que se conecta al punto de inflexión situado en el lado de presión con una curvatura continua y se extiende hasta el borde de salida,

- una sección de lado de succión que está curvada de forma convexa y se extiende desde el borde de ataque hasta un punto de doblado o inflexión situado en el lado de succión, y

- una sección complementaria de lado de succión que se extiende desde el punto de doblado o inflexión situado en el lado de succión hasta el borde de salida.

Como todas las palas de rotor de planta de energía eólica, la pala de rotor según la invención está diseñada de 35 modo que posibilita un consumo de potencia óptimo a partir del viento en caso de una relación determinada entre la velocidad de rotación en... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Pala de rotor de planta de energía eóllca con una punta de pala (10), una raíz de pala (12), un borde de ataque (16), un borde de salida (18), un lado de presión (32), un lado de succión (30) y una sección transversal

que varía desde la punta de pala (10) hacia la raíz de pala (12), presentando la pala de rotor de planta de energía eólica una velocidad específica de diseño y operándose en un funcionamiento a carga parcial preferentemente con un ángulo de paso óptimo predefinido que posibilita un consumo de potencia óptimo a partir del viento a la velocidad específica de diseño, estando formada la sección transversal por un perfil aerodinámico en el centro (14) de la pala de rotor y presentando una forma circular en la raíz de pala (12) y comprendiendo la sección transversal en una 10 sección longitudinal de la pala de rotor, que está dispuesta entre la raíz de pala (12) y el centro (14) de la pala de rotor y que se extiende en dirección al centro (14) de la pala de rotor como máximo hasta una distancia de la raíz de pala (12), en la que el espesor de perfil relativo es de 40%, lo siguiente:

- una sección de lado de presión convexa (78) que se extiende desde el borde de ataque (16) hasta un punto de 15 inflexión (80) situado en el lado de presión,

- una sección complementaria de lado de presión cóncava (82) que se conecta al punto de inflexión (80) situado en el lado de presión con una curvatura continua y se extiende hasta el borde de salida (18),

- una sección de lado de succión convexa (72) que se extiende desde el borde de ataque (16) hasta un punto de doblado o inflexión (74) situado en el lado de succión, y

- una sección complementaria de lado de succión (76) que se extiende desde el punto de doblado o inflexión (74) situado en el lado de succión hasta el borde de salida (18), caracterizada porque

- una tangente está situada en la sección complementaria de lado de presión (82) en el borde de salida (18) y una tangente está situada en la sección complementaria de lado de succión (76) en el borde de salida (18) en la dirección del plano de rotor, si la pala de rotor presenta el ángulo de paso optimizado para el funcionamiento a carga parcial.

2. Pala de rotor de planta de energía eólica según la reivindicación 1, caracterizada porque la distancia, medida a lo largo de la cuerda de perfil (84), entre el punto de Inflexión (80) situado en el lado de presión y el borde de ataque (16) es superior a 60% de la profundidad de perfil

3. Pala de rotor de planta de energía eóllca según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la

sección complementaria de lado de succión (76) es esencialmente rectilínea.

4. Pala de rotor de planta de energía eóllca según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la sección longitudinal comienza a una distancia de la raíz de pala (12).

5. Pala de rotor de planta de energía eóllca según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la sección longitudinal se extiende en dirección al centro (14) de la pala de rotor hasta una distancia de la raíz de pala (12), en la que la sección transversal presenta un espesor de perfil relativo de 60% o menos.

6. Pala de rotor de planta de energía eóllca según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada

porque la sección longitudinal se extiende respecto a la raíz de pala (12) en dirección al centro (14) de la pala de rotor hasta una distancia de 10% o más de de la longitud de pala de rotor.

7. Pala de rotor de planta de energía eólica según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada 50 porque la pala de rotor presenta una profundidad de perfil constante entre una primera distancia de 10% de la

longitud de pala de rotor respecto a la raíz de pala (12) y una segunda distancia de 15% de la longitud de pala de rotor respecto a la raíz de pala (12).

8. Pala de rotor de planta de energía eólica según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada 55 porque la sección complementaria de lado de presión (82) y la sección complementaria de lado de succión (76)

están formadas por una pieza de montaje (20) unida a los demás componentes de la pala de rotor.

9. Pala de rotor de planta de energía eólica según la reivindicación 8, caracterizada porque los demás componentes de la pala de rotor presentan una profundidad de perfil máxima en una posición longitudinal (22) de la

pala de rotor, comenzando la pieza de montaje (20) en esta posición longitudinal (22) y extendiéndose desde aquí en dirección a la raíz de pala (12).

10. Pala de rotor de planta de energía eólica según la reivindicación 8, caracterizada porque los demás 5 componentes de la pala de rotor presentan una profundidad de perfil máxima en una posición longitudinal (22) de la

pala de rotor, comenzando la pieza de montaje (20) a una distancia de la raíz de pala (12) mayor que esta posición longitudinal (22) y extendiéndose desde aquí en dirección a la raíz de pala (12) y aumentándose la profundidad de perfil de la pala de rotor más allá de la profundidad de perfil máxima de los demás componentes mediante la pieza de montaje (20) al menos en una sección longitudinal.

11. Pala de rotor de planta de energía eólica según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizada porque la pieza de montaje (20) está subdividida en varios segmentos.

12. Pala de rotor de planta de energía eólica según una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizada 15 porque la pieza de montaje (20) presenta una forma de concha.