Pala de turbina eólica en secciones.

Una pala en secciones (100) para una turbina eólica, comprendiendo la pala por lo menos una primera sección de pala

(101) y una segunda sección de pala (102) que se extienden en sentidos opuestos desde un empalme de pala, (103),

• en la que cada sección de pala comprende una sección de larguero que forma un elemento estructural de la pala y que se extiende en el sentido longitudinal de la pala,

• estando conectadas la primera y la segunda secciones de pala (101, 102) mediante medios de fijación dispuestos para restringir el movimiento de la primera sección de pala con respecto a la segunda sección de pala (102) en el sentido longitudinal de la pala,

• estando conectadas estructuralmente la primera sección de pala y la segunda sección de pala mediante un puente de larguero (104) que sobresale de una de las secciones de pala y que termina axialmente en una parte terminal que es recibida en la sección de larguero de la otra sección de pala,

• teniendo el puente de larguero y la sección de larguero formas que encajan por medio de las cuales se evita el giro del puente de larguero en la sección de larguero, evitando así el giro de una de las secciones de pala con relación a la otra sección de pala,

• comprendiendo la sección de larguero (205) de la otra sección de pala una sección de recepción que se extiende desde el empalme de pala y hacia adentro hacia la sección de larguero de esa pala,

• estando caracterizada la sección de pala por

• la sección de recepción que sostiene el puente de larguero (104) de tal modo que se permite el movimiento en el sentido longitudinal de la parte terminal del puente de larguero con relación a la sección de recepción.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/068712.

Solicitante: VESTAS WIND SYSTEMS A/S.

Inventor/es: HANCOCK, MARK, HIBBARD,PAUL.

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-2536290_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Pala de turbina eólica en secciones Campo de la invención La presente invención se refiere a una pala en secciones para una turbina eólica, comprendiendo la pala por lo menos una primera y una segunda sección de pala que se extienden en sentidos opuestos a partir de un empalme de pala y que están conectadas estructuralmente mediante un puente de larguero.

Antecedentes Las turbinas eólicas modernas comprenden una pluralidad de palas de rotor de la turbina eólica, típicamente tres palas, teniendo cada pala un peso de hasta 15 t y una longitud de hasta 55 m o más.

Tradicionalmente, una pala comprende dos partes de envolvente, una que define una parte de envolvente del lado de barlovento y otra que define una parte de envolvente del lado de sotavento. Cada una de las partes de envolvente se fabrica tradicionalmente en una pieza. Para reforzar tal pala, un elemento tubular y longitudinal en forma de viga o caja, esto es, un larguero, puede actuar como viga de refuerzo que discurre a lo largo, es decir, en el sentido longitudinal de la pala. El larguero se sitúa en la cavidad entre las dos partes de envolvente de la turbina eólica y se extiende sustancialmente a lo largo de la longitud de la cavidad de la envolvente con el fin de aumentar la resistencia y rigidez de la pala de la turbina eólica. Una pala puede estar reforzada además mediante dos o más largueros situados lado con lado en sentido longitudinal.

Durante el funcionamiento de la turbina eólica, cada pala de la turbina eólica se ve expuesta a cargas y momentos considerables tanto en el sentido longitudinal de la pala como resultado principalmente de las fuerzas centrífugas, en el sentido de batimiento dominado por momentos de curvatura en el sentido de batimiento debidos a cargas de empuje aerodinámico, y en el sentido de arrastre principalmente debido a cargas en el sentido de arrastre dominadas por gravedad que actúan sobre la pala.

Como el tamaño de las turbinas eólicas y por tanto de las palas de las turbinas eólicas continúa creciendo, los emplazamientos de fabricación y los medios de transporte deben aumentarse para manejar palas del tamaño requerido. Esto aumenta asimismo las exigencias logísticas y aumenta los costes asociados.

Son conocidas palas de turbina eólica fabricadas en partes para un empalme posterior, sin embargo con problemas importantes para obtener la resistencia necesaria en los empalmes entre las partes de pala conectadas y para la transferencia segura de las cargas y momentos a través del empalme. Además, pueden surgir dificultades en el diseño y fabricación de los empalmes de pala sin poner en peligro la rigidez y consideraciones de peso de las palas.

El documento WO 2009/135902 muestra una pala en secciones de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Descripción de la invención Es un objeto de modos de realización de la presente invención proporcionar una pala de turbina eólica mejorada que comprende por lo menos dos secciones de pala y proporcionar un procedimiento mejorado de fabricación de tal pala.

En un primer aspecto, la invención proporciona una pala en secciones para una turbina eólica, comprendiendo la pala por lo menos una primera sección de pala y una segunda sección de pala que se extienden en sentidos opuestos a partir de un empalme de pala, donde cada sección de pala comprende una sección de larguero que forma un elemento estructural de la pala y que se extiende en el sentido longitudinal de la pala, estando conectadas la primera y la segunda secciones de pala mediante medios de fijación dispuestos para restringir el movimiento de la primera sección de pala con respecto a la segunda sección de pala en el sentido longitudinal de la pala. La primera sección de pala y la segunda sección de pala están conectadas estructuralmente además mediante un puente de larguero que sobresale de una de las secciones de pala y termina axialmente en una parte terminal que es recibida en la sección de larguero de la otra sección de pala, teniendo el puente de larguero y la sección de larguero formas que encajan por medio de las cuales se evita el giro del puente de larguero en la sección de larguero, evitando así el giro de una de las secciones de pala con relación a la otra sección de pala. Además, la sección de larguero de la otra sección de pala comprende una sección de recepción que se extiende desde el empalme de pala y hacia adentro hacia la sección de larguero de esa pala, y la sección de recepción sostiene el puente de larguero de tal modo que se permite el movimiento en el sentido longitudinal de la parte terminal del puente de larguero con relación a la sección de recepción.

En el contexto de la presente invención, el término "puente de larguero" se debe entender como un elemento que se extiende entre dos secciones de pala vecinas, elemento que sirve para la función de interconectar las dos secciones de pala y que sirve a los efectos de unir las dos secciones. El puente de larguero puede formar parte de la resistencia longitudinal y rigidez de curvando de la pala de la turbina eólica, siendo así parte del refuerzo de la pala.

El puente de larguero puede ser un elemento longitudinal o eje que puede tener forma de caja, cilíndrica, o cualquier otra forma tal como, por ejemplo, una forma de viga en I o cuadrangular adecuada para encajar con la sección del larguero de recepción. La forma en sección transversal del puente de larguero en una sentido transversal al puente de larguero y/o a la pala en secciones puede ser no uniforme, por ejemplo definiendo solo una o incluso ninguna línea de simetría y puede ser de cualquier forma no circular tal como oval, elíptica, o poligonal, por ejemplo triangular o cuadrangular. Además, el puente de larguero puede ser un elemento macizo, parcialmente macizo, o tubular. En el contexto de la presente invención, el término "elemento tubular" se debe entender como un elemento hueco con una forma alargada. En el caso de un elemento tubular, la geometría interna puede ser diferente de la forma externa, por ejemplo definiendo un elemento tubular en forma de un anillo alargado no circular de una forma arbitraria.

Cada sección de pala puede comprender dos o más partes de envolvente, que definen una parte de envolvente del lado de barlovento y de sotavento. Estas partes de envolvente se pueden montar antes de unir las secciones de pala primera y segunda. Una vez montadas, la primera sección de pala y la segunda sección de pala están conectadas estructuralmente por el puente de larguero que se extiende dentro de ambas partes de pala para facilitar el empalme de las secciones de pala y mediante los elementos de fijación que restringen el movimiento de la primera sección de pala con relación a la segunda sección de pala en el sentido longitudinal de la pala, por ejemplo, soportando fuerzas centrífugas en las palas durante el funcionamiento de la turbina eólica.

La pala puede comprender más de un empalme y así pues comprender más de dos secciones de pala y más de un puente de larguero por cada empalme.

Las secciones de larguero pueden tener una forma alargada y pueden ser huecas. Las secciones de larguero se pueden optimizar tanto para un momento de curvado en el sentido de batimiento dominante proveniente de cargas de empuje aerodinámico y para las menores cargas en el sentido de arrastre dominadas por gravedad.

Como las secciones de pala pueden ser menores que las envolventes de pala normales, la secciones de pala pueden ser más fáciles de transportar desde un emplazamiento de fabricación hasta un emplazamiento de montaje para su ensamblaje, en comparación con palas en una pieza. Además, el emplazamiento de montaje se puede situar cerca del lugar donde se va a utilizar la turbina eólica. Al fabricar... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una pala en secciones (100) para una turbina eólica, comprendiendo la pala por lo menos una primera sección de pala (101) y una segunda sección de pala (102) que se extienden en sentidos opuestos desde un empalme de pala, (103) , en la que cada sección de pala comprende una sección de larguero que forma un elemento estructural de la pala y que se extiende en el sentido longitudinal de la pala, estando conectadas la primera y la segunda secciones de pala (101, 102) mediante medios de fijación dispuestos para restringir el movimiento de la primera sección de pala con respecto a la segunda sección de pala (102) en el sentido longitudinal de la pala, estando conectadas estructuralmente la primera sección de pala y la segunda sección de pala mediante un puente de larguero (104) que sobresale de una de las secciones de pala y que termina axialmente en una parte terminal que es recibida en la sección de larguero de la otra sección de pala, teniendo el puente de larguero y la sección de larguero formas que encajan por medio de las cuales se evita el giro del puente de larguero en la sección de larguero, evitando así el giro de una de las secciones 15 de pala con relación a la otra sección de pala, comprendiendo la sección de larguero (205) de la otra sección de pala una sección de recepción que se extiende desde el empalme de pala y hacia adentro hacia la sección de larguero de esa pala,

estando caracterizada la sección de pala por la sección de recepción que sostiene el puente de larguero (104) de tal modo que se permite el movimiento en el sentido longitudinal de la parte terminal del puente de larguero con relación a la sección de recepción.

2. Una pala en secciones de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la sección de recepción forma un contacto con el puente de larguero a lo largo de una primera sección de contacto y forma una distancia al puente de larguero a lo largo de una segunda sección sin contacto.

3. Una pala en secciones de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la sección de recepción sostiene el puente de larguero por medio de por lo menos un elemento de cojinete.

4. Una pala en secciones de acuerdo con la reivindicación 3, en la que por lo menos un elemento de cojinete se dispone en la cercanía de un extremo del puente de larguero.

5. Una pala en secciones de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3-4, en la que por lo menos un 30 elemento de cojinete se dispone en la cercanía del empalme de pala.

6. Una pala en secciones de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3-5, en la que la sección de recepción sostiene el puente de larguero por medio de varios elementos de cojinete dispuestos a intervalos hacia dentro hacia la sección de larguero de esa pala.

7. Una pala en secciones de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3-6, en la que dicho por lo menos un 35 elemento de cojinete comprende un material de revestimiento tal como, por ejemplo, Ekonol, PTFE, o polietileno.

8. Una pala en secciones de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3-6, en la que por lo menos un elemento de cojinete comprende un material elástico tal como, por ejemplo, un elastómero, poliuretano, o goma natural.

9. Una pala en secciones de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el puente de 40 larguero comprende por lo menos un eje de sección transversal en forma oval.

10. Una pala en secciones de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el puente de larguero comprende en la porción ahusada de área en sección trasversal decreciente hacia un extremo del puente de larguero.

11. Una pala en secciones de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el puente de 45 larguero comprende por lo menos dos ejes sustancialmente alineados.

12. Una pala en secciones de acuerdo con la reivindicación 11, que comprende además un elemento de conexión dispuesto al menos parcialmente entre dos de dichos ejes y adaptado para asumir fuerzas de cizalla y/o compresión entre los ejes.

13. Una pala en secciones de acuerdo con la reivindicación 12, en la que el elemento de conexión se sitúa a lo largo entre el empalme de pala y la parte terminal del puente de larguero.

14. Una pala en secciones de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además una espita que se extiende a través del empalme de pala y dispuesta para restringir movimientos en un plano transversal al sentido longitudinal de la pala, y del borde de salida de la primera sección de pala con relación al borde de salida de la segunda sección de pala.

15. Una pala en secciones de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichos medios de fijación comprenden pernos, remaches o similares dispuestos a lo largo del empalme de pala.

16. Una pala en secciones de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichos medios de fijación comprenden un elemento tensor dispuesto para proporcionar tensión en el sentido longitudinal de la pala entre la primera sección de pala y la segunda sección de pala para establecer una conexión pretensada entre las secciones de pala.

17. Una pala en secciones de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el puente de larguero forma una parte integral de la primera sección de pala.

18. Una pala en secciones de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-16, en la que el puente de larguero forma un elemento separado, y cada una de las secciones de pala primera y segunda está adaptada para recibir el puente de larguero de modo que sostenga el puente de larguero.

19. Una pala en secciones de acuerdo con la reivindicación 18, en la que la secciones de larguero de las secciones de pala primera y segunda comprenden ambas secciones de recepción que se extienden desde el empalme de pala y hacia dentro hacia cada una de las secciones de larguero, sosteniendo ambas de las secciones de recepción el puente de larguero de modo que se permite el movimiento en el sentido longitudinal de cada una de las partes terminales del puente de larguero con respecto a la sección de recepción correspondiente.

20. Una pala en secciones de acuerdo con la reivindicación 18, en la que el puente de larguero que sobresale desde una de las secciones de pala se une a la sección de larguero en dicha una sección de pala.

21. Una pala en secciones de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el empalme de pala facilitan el desmontaje mutuo de las secciones de pala.

22. Una pala en secciones de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha segunda sección de pala forma una aleta.

23. Un procedimiento de fabricación de una pala en secciones de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 122, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

proporcionar una primera sección de pala y una segunda sección de pala;

disponer las secciones de pala de modo que se extiendan en sentidos opuestas desde un empalme; y conectar estructuralmente las secciones de pala mediante el uso de un puente de larguero.

24. Una turbina eólica que comprende una pala en secciones de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1

22.