PROCEDIMIENTO PARA FABRICAR UNA PALA DE AEROGENERADOR Y USO DE UNA ESTERILLA ESTRUCTURAL PARA REFORZAR UNA ESTRUCTURA DE PALA DE AEROGENERADOR.

Un procedimiento para reforzar una estructura de pala de aerogenerador,

en el que dicho procedimiento comprende las etapas de

- formar al menos una parte de dicha estructura de pala por una o más capas de material de la pala (23),

- reforzar dicha estructura de pala añadiendo una o más esterillas estructurales (6) a dicha estructura de pala en el que dichas esterillas estructurales (6) comprenden dos o más grupos (7) de fibras adheridas (21),

- añadir opcionalmente más material de la pala (23) a dicha estructura de pala,

- infundir una resina en al menos una parte de dicho material de la pala (23) y dichas esterillas estructurales (6) y

- curar dicha resina infundida para conectar firmemente dichas esterillas estructurales (6) a dicho material de la pala (23). caracterizado por estar dichas fibras (21) unidas por una matriz (8) evitando sustancialmente el movimiento relativo de dichas fibras (21) y en el que dichos grupos (7) están conectados entre sí mediante medios de conexión (9) limitando el movimiento relativo de dichos grupos (7) y en el que dicha esterilla estructural (6) está sustancialmente seca,

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DK2008/000392.

Solicitante: VESTAS WIND SYSTEMS A/S.

Nacionalidad solicitante: Dinamarca.

Dirección: Hedeager 44 8200 Aarhus N DINAMARCA.

Inventor/es: VRONSKY, TOMAS, HEDGES,Andrew.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 7 de Noviembre de 2008.

Clasificación PCT:

  • B29C70/08 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B29 TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL.B29C CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION O UNION DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL; POSTRATAMIENTO DE PRODUCTOS CONFORMADOS, p. ej. REPARACION (trabajo análogo a trabajo de metales con máquinas herramientas B23; trabajo con muela o pulido B24; corte B26D, B26F; fabricación de preformas B29B 11/00;  fabricación de productos estratificados combinando capas previamente no unidas para convertirse en un producto cuyas capas permanecerán unidas B32B 37/00 - B32B 41/00). › B29C 70/00 Conformación de materiales compuestos, es decir, materiales plásticos con refuerzos, cargas o partes preformadas, p. ej. inserciones (aspectos químicos C08, p. ej. C08J 5/00). › con combinaciones de distintos tipos de refuerzos fibrosos incorporados en una matriz, formando una o más capas, con o sin capas no reforzadas.
  • B29C70/34 B29C 70/00 […] › conformación o impregnación por compresión.
  • D03D15/02 SECCION D — TEXTILES; PAPEL.D03 TEJIDO.D03D TEJIDOS; METODOS DE TEJIDO; MAQUINAS PARA TEJER.D03D 15/00 Tejidos caracterizados por la materia o la estructura del hilo o de otros elementos utilizados en urdimbre o en trama. › los elementos de la urdimbre o de la trama son de materiales rígidos, p. ej. hilo metálico, varilla redonda o plana.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2372440_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento para fabricar una pala de aerogenerador y uso de una esterilla estructural para reforzar una estructura de pala de aerogenerador Antecedentes de la invención La invención se refiere a una esterilla estructural para reforzar una estructura de pala de aerogenerador, una pala de aerogenerador y un procedimiento para fabricar una pala de aerogenerador. Descripción de la técnica relacionada Un aerogenerador conocido en la técnica típicamente comprende una torre de aerogenerador y una góndola de aerogenerador situada en la parte superior de la torre. Un rotor de aerogenerador, que comprende tres palas de aerogenerador, está conectado a la góndola a través de un eje de baja velocidad, que se extiende hacia fuera de la parte frontal de la góndola como se ilustra en la Fig. 1. En los últimos años, el desarrollo de aerogeneradores producidos en serie se ha desplazado haciéndolos más y más grandes, tanto en producción como en tamaño. Este proceso requiere componentes y procedimientos de fabricación mejores y más rentables, y particularmente en el campo de las palas de aerogenerador producidas en serie, este desarrollo ha sido profundo, el promedio de palas de aerogenerador producidas en serie durante los últimos años ha doblado su cantidad. Las palas de aerogenerador conocidas en la técnica típicamente están hechas de fibra de vidrio reforzada con metal, 25 madera o fibras de carbono. Típicamente, las palas se fabrican moldeando dos mitades de palas en dos moldeos independientes y cuando las mitades de las palas se endurecen, las dos se conectan para formar la pala de aerogenerador. Para garantizar las propiedades aerodinámicas de una pala de aerogenerador operativa es importante que la pala 30 sea sustancialmente rígida y no cambie sustancialmente de forma, por ejemplo, cuando es objeto de una alta carga de viento, fuerza centrifuga, gravedad y otros. Sin embargo, también es importante que la pala sea algo flexible para que la pala pueda doblarse un poco cuando sea objeto de una repentina ráfaga de viento u otros. Las fibras que transcurren en la longitud longitudinal de la pala es una manera muy eficaz de proporcionar a la pala las calidades deseadas con respecto a la tenacidad y flexión pero para que una fibra sea capaz de afectar a la rigidez de las palas de forma notable, en primer lugar tiene que conectarse firmemente a o integrarse en la pala y en segundo lugar ha de transcurrir continua y sustancialmente recta (es decir, sin pliegues ni arrugas) en toda la longitud de la fibra, especialmente si tiene que extenderse sustancialmente en toda la longitud longitudinal de la pala de aerogenerador. Sin embargo, una sola fibra es tan flexible que será virtualmente imposible garantizar que no haya pliegues o arrugas aunque la fibra se una al resto de la pala. Por lo tanto, por ejemplo a partir del documento de Patente de Estados Unidos Nº 2007/0140861 A1 se conoce formar un tablero rígido de fibras que se extiende longitudinalmente y después coloca este tablero adaptado especialmente en el armazón de la pala para reforzar la pala. 50 Sin embargo, este tablero ha de estar hecho con una baja tolerancia para ajustar el armazón y este sólo se ajustará a un tipo específico de pala. La Patente de Estados Unidos Nº US-A-5716686 describe los respectivos preámbulos de las reivindicaciones 1 y 19. 55 Por lo tanto, un objeto de la invención es proporcionar una técnica ventajosa para reforzar una pala de aerogenerador. La invención 60 La invención proporciona un procedimiento para reforzar una pala de aerogenerador usando una esterilla estructural como se define en la reivindicación 1.   Es ventajoso formar grupos de las fibras usando una matriz, en los que por la presente la posición y dirección de la fibra individual se garanticen. Pero para los grupos que se van a conectar firmemente a la estructura de palas el tamaño de los grupos es limitado 2 por el hecho de que la resina de impulsión de las palas debe ser capaz de rodear completamente cada grupo y también de tener suficiente flujo para humedecer los tejidos de las palas convencionales (es decir, serán desventajosas esterillas sólidas y similares) y el tamaño en sección transversal de estos grupos también se limita por el hecho de que cada grupo ha de ser capaz de adaptarse a la geometría compleja de la pala, y si se necesita más tenacidad de la que un grupo puede proporcionar - aunque siendo todavía lo suficientemente flexible para adaptarse a la geometría de la pala - por lo tanto, es ventajoso conectar los grupos entre sí por medios de conexión para simplificar el procedimiento de fabricación de la pala y para hacer que los grupos se fijen entre sí y de esta manera reducir además el riesgo de que los grupos se desplacen o arruguen cuando la esterilla se está integrando o conectando a la pala, especialmente si esto se hace mediante una resina en un procedimiento de infusión. Además, es ventajoso que los grupos se conecten entre sí por medios de conexión, ya que esto garantiza que los huecos entre los grupos se mantienen sustancialmente en el tamaño deseado, por ejemplo, reduciendo por la presente la cantidad de resina necesaria para saturar completamente la esterilla y evitando de esta manera reacciones de exotermia excesivas de la resina de infusión de la pala. Cabe destacar que por el término "esterilla" se entenderá cualquier tipo de configuración que comprende dos o más elementos adyacentes que forman cualquier tipo de estructura similar a una esterilla, incluyendo cualquier tipo de bandas, cordeles, alfombras, almohadillas o cualquier tipo de estructura similar. 20 También cabe destacar que por el término "grupo" se entenderá cualquier tipo de fibras para hilar, fardo, manojo o recolección de elementos. Además, cabe destacar que por el término "fibra" se entenderá cualquier tipo de material filamentario o similar a hilos incluyendo cualquier tipo de fibras naturales, fibras metálicas o fibras minerales, tales como fibras basadas en celulosa, fibras poliméricas, vidrio, aramida o fibras de carbono. También cabe destacar que en este contexto el término "matriz" se entenderá como el material en el que los refuerzos de fibra del grupo compuesto se encastran. Por ejemplo, pueden usarse sistemas de resinas termoplásticas y termoestables, así como metal y cerámica, como matriz. Incluso además, cabe destacar que por el término "estructura de pala de aerogenerador" se entenderá cualquier parte de, en o adjunta firmemente al armazón de la pala que forma el contorno exterior de pala, incluyendo miembros de refuerzo separados en forma de una red de pala, un haz o un larguero que se extiende en la pala y que forma una parte más o menos integrada de toda la estructura de la pala. En un aspecto de la invención, dicha matriz es resina. La resina es un material fuerte y duradero lo que la hace muy adecuada para la unión de fibras para formar un grupo. Cabe destacar que por el término "resina" se entenderá cualquier tipo de resinas naturales o sintéticas, tales como resina epoxi, resina termoestable, resina de poliéster insaturado, resina de intercambio iónico, resina de melamina y más. En resumen, el término "resina" se refiere a cualquier líquido viscoso capaz de endurecerse. En un aspecto de la invención, dichas fibras adheridas en cada grupo son sustancialmente unidireccionales. Cuanto más paralelas son las fibras en cada grupo más inflexible es el grupo en la dirección longitudinal de los grupos. Por lo tanto, la unión de las fibras en capa grupo para que sean sustancialmente unidireccionales es ventajosa en que proporciona un grupo fuerte y rígido adecuado para su uso en una esterilla para reforzar una pala de aerogenerador. En un aspecto de la invención, dichos dos o más grupos se disponen sustancialmente paralelos en dicha esterilla. Hacer que los grupos transcurran sustancialmente paralelos en la esterilla es ventajoso en que aumenta la 55 resistencia y rigidez de las esterillas en la extensión longitudinal de la esterilla, lo que es ventajoso cuando se usa para reforzar las palas de aerogenerador. Además, una esterilla que comprende grupos unidireccionales es fácil de fabricar y por lo tanto más económica. 60 En un aspecto de la invención, al menos uno de dichos grupos se cura previamente o se cura previamente sustancialmente.   Curando previamente o curando previamente sustancialmente los grupos en la esterilla, la estabilidad y rigidez de los grupos aumentan por la presente eliminando o reduciendo el riesgo de que los grupos se plieguen o se arruguen durante la fabricación de la pala. 3 Además, los grupos curados previamente son mucho más simples de manejar que los fardos de resina pegajosa saturada de fibras. En un aspecto de la invención, dicha esterilla estructural está sustancialmente seca. Una esterilla seca no es pegajosa ni está en riesgo de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento para reforzar una estructura de pala de aerogenerador, en el que dicho procedimiento comprende las etapas de formar al menos una parte de dicha estructura de pala por una o más capas de material de la pala (23), reforzar dicha estructura de pala añadiendo una o más esterillas estructurales (6) a dicha estructura de pala en el que dichas esterillas estructurales (6) comprenden dos o más grupos (7) de fibras adheridas (21), añadir opcionalmente más material de la pala (23) a dicha estructura de pala, infundir una resina en al menos una parte de dicho material de la pala (23) y dichas esterillas estructurales (6) y curar dicha resina infundida para conectar firmemente dichas esterillas estructurales (6) a dicho material de la pala (23). caracterizado por estar dichas fibras (21) unidas por una matriz (8) evitando sustancialmente el movimiento relativo 15 de dichas fibras (21) y en el que dichos grupos (7) están conectados entre sí mediante medios de conexión (9) limitando el movimiento relativo de dichos grupos (7) y en el que dicha esterilla estructural (6) está sustancialmente seca, 2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha matriz (8) es resina. 3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que dichas fibras adheridas (21) en cada grupo (7) son sustancialmente unidireccionales. 4. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos dos o más grupos (7) están dispuestos sustancialmente paralelos en dicha esterilla (6). 5. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos uno de dichos grupos (7) están curados previamente o sustancialmente curados previamente. 30 6. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha esterilla estructural (6) comprende dos o más capas (10) de dichos grupos (7). 7. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, en el que los grupos (7) de una o más de dichas dos o más capas (10) forman un ángulo con respecto a los grupos (7) de una o más capas (10) adicionales de dichas dos o más capas (10). 8. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6 ó 7, en el que dichas dos o más capas (10) de dichos grupos (7) están conectados por medios de conexión de capas (9) limitando el movimiento relativo de dichas capas (10). 9. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha esterilla estructural (6) comprende una región final en forma de cuña (11). 10. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha esterilla estructural (6) comprende una región lateral en forma de cuña (12). 11. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichas fibras (21) son fibras de carbono y/o fibras de vidrio. 50 12. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que uno o más de dichos grupos (7) se forman con una forma en sección transversal que comprende tres o más ejes diferentes de simetría (13). 13. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos grupos (7) comprenden un área en sección transversal de entre 1 y 100 mm 2 , preferiblemente entre 3 y 40 mm 2 55 y mucho más preferiblemente entre 6 y 25 mm 2 .   14. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos grupos (7) se forman con una forma en sección transversal sustancialmente uniforme a lo largo de toda la extensión longitudinal de dichos grupos (7). 15. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que uno o más de dichos grupos (7) en dicha esterilla (6) se forman con una forma en sección transversal sustancialmente poligonal y en el que uno o más lados de dicho grupo (7) son convexos. 16. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho medio 12   de conexión (9) es un medio de cosido (14) que comprende uno o más hilos (22) que cosen dichos grupos (7) juntos. 17. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha estructura de pala de generador, reforzada por dicha esterilla estructural (6), es una estructura transportadora de carga de dicha pala (5), tal como la estructura de pala a lo largo de un borde de arrastre (18), un borde de ataque (17) o un borde de refuerzo (16) de dicha pala (5). 18. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos grupos (7) de fibras adheridas (7) tienen una tenacidad EI entre 0,01 y 420 Nm 2 , preferiblemente entre 0,03 y 35 Nm 2 y mucho más preferiblemente entre 0,15 y 1,6 Nm 2 , en el que EI es el producto del módulo elástico E y el segundo momento de inercia I de dichos grupos (7). 19. Uso de una o más esterillas estructurales (6) para reforzar una estructura de pala de aerogenerador en el que dichas esterillas estructurales (6) comprenden dos o más grupos (7) de fibras adheridas (21), caracterizado por estar dichas fibras (21) unidas por una matriz (8) evitando sustancialmente el movimiento relativo de dichas fibras (21) y en el que dichos grupos (7) están conectados entre sí por medios de conexión (9) limitando el movimiento relativo de dichos grupos (7) y en el que dicha esterilla estructural (6) está sustancialmente seca. 13   14     16   17   18   19  

 

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