Una pala modular de rotor para una turbina generadora de energía,

que comprende al menos dos secciones (10, 11) de pala de rotor, en donde cada sección (10, 11) de pala de rotor comprende al menos una pieza conectora (14, 16) que tiene al menos una abertura cónica (41, 42), las piezas conectoras (14, 16) de secciones (10, 11) de pala de rotor adyacentes se apoyan una en otra de manera que las aberturas cónicas (41, 42) de las piezas conectoras (14, 16) están mutuamente alineadas y forman una abertura conectora cónica continua, están dispuestos medios receptores (18) para recibir medios tensores (28) en el extremo de menor diámetro de la abertura conectora cónica, un perno cónico (30) correspondiente a la abertura conectora cónica continua está dispuesto dentro de la misma, y al menos un medio tensor (28) que pasa a través del perno cónico (30) y tensiona el perno cónico (30) contra los medios receptores (18)

Una pala modular de rotor para una turbina generadora de energia y un metodo para ensamblar una turbina generadora de energia con palas modulares de rotor

Antecedentes de la invencian Campo de la invenci6n Esta invenci6n se refiere a dispositivos generadores de energia electrica, tales como turbinas e6licas y turbinas de corrientes marinas, y mas particularmente a una pala modular de rotor para una turbina generadora de energia, que tiene una o mas secciones de pala desmontables, que se pueden desmontar para su transporte y ensamblarse in situ. La invenci6n se refiere ademas a un metodo para ensamblar una turbina generadora de energia con palas modulares de rotor.

Descripci6n de la tecnica anterior Los rotores de turbinas e6licas convencionales utilizan palas fabricadas como palas de una pieza, de longitud fija, unidas a un cubo giratorio. Estas palas pueden ser de paso variable (que pueden girar de manera selectiva en torno a su eje longitudinal) a fin de modificar el angulo de ataque con respecto al flujo de fluido entrante, principalmente para disipar energia en caso de altas velocidades de flujo.

Como alternativa, estas palas pueden ser de paso fijo o reguladas por perdida aerodinamica, en las cuales la sustentaci6n de la pala y por lo tanto la captura de energia desciende drasticamente cuando la velocidad del viento sobrepasa cierto valor nominal. Tanto las palas de rotor con paso variable como las reguladas por perdida aerodinamica con diametros fijos son bien conocidas en la tecnica. El documento de patente de EE.UU. 6, 726, 439 20 B2 describe un convertidor de energia e6lica o de corriente de agua que comprende un conjunto de rotor accionado por el viento o una corriente de agua. El rotor del documento de patente de EE.UU. 6, 726, 439 B2 comprende una pluralidad de palas, en donde las palas son de longitud variable con el fin de proporcionar un rotor de diametro variable. El diametro del rotor se controla con el fin de extender por completo el rotor cuando la velocidad de flujo es baja y retraer el rotor cuando la velocidad de flujo aumenta de manera tal que las cargas aportadas por el rotor o ejercidas sobre el mismo no superen limites establecidos.

Un dispositivo generador de energia e6lica incluye un generador electrico alojado en una g6ndola de turbina, que esta montada en lo alto de una estructura de torre alta anclada al suelo. La turbina puede girar libremente en el plano horizontal de manera que tiende a permanecer en la direcci6n de la corriente de viento prevaleciente. La turbina tiene un rotor con palas de paso variable, que giran en respuesta a la corriente de viento. Cada una de las 30 palas tiene una secci6n de base de pala, denominada raiz de pala, unida a un cubo del rotor, y una extensi6n de pala, denominada prolongador de pala, que tiene longitud variable para proporcionar un rotor de diametro variable. El diametro del rotor se controla con el fin de extender por completo el rotor cuando la velocidad de flujo es baja y retraer el rotor cuando la velocidad del flujo aumenta de manera tal que las cargas aportadas por el rotor o ejercidas sobre el mismo no superen limites establecidos. El dispositivo generador de energia es sostenido mediante la estructura de torre en la trayectoria de la corriente de viento de manera que el dispositivo generador de energia se mantiene horizontalmente alineado con la corriente de viento. Un generador electrico es accionado por la turbina con el fin de producir electricidad y esta conectado a cables de transporte de energia que interconectan el generador con otras unidades y/o a una red electrica.

Las palas de turbina e6lica de longitud superior a 50 metros no se pueden transportar por tierra mediante equipos y tecnologias convencionales. La solicitud de patente de EE.UU. 2007/0253824 A1 describe una pala modular de rotor para una turbina e6lica, en la cual la pala de rotor comprende al menos una primera secci6n de pala de rotor y una segunda secci6n de pala de rotor. La primera y segunda secciones de pala de rotor se fijan rigidamente una con otra para proporcionar la pala de rotor completa una vez que se han transportado las secciones hasta el lugar de instalaci6n de la turbina e6lica. Las secciones de pala de rotor de esta pala modular de rotor de la tecnica anterior se 45 fijan una con otra rigidamente, es decir, una vez conectadas las secciones de pala de rotor ya no se pueden volver a separar. En caso de averia o deterioro, por ejemplo, en la secci6n exterior de pala de rotor de una pala de rotor, hay que reemplazar la pala de rotor completa.

Tambien el documento EP 1 584 817 A1 describe una pala modular de turbina e6lica. La pala esta subdividida transversalmente en dos o mas m6dulos independientes constituidos por cubiertas o paredes aerodinamicas 50 externas y una estructura de refuerzo longitudinal interna. Los m6dulos estan provistos de medios conectores situados en coincidencia con las secciones terminales de la estructura de refuerzo longitudinal y estan constituidos por orejetas, que se proyectan en partes coincidentes que cuentan con orificios enfrentables destinados a recibir los elementos de uni6n. Una vez conectados, el desmontaje de los m6dulos separados conlleva mucho tiempo y por lo tanto es bastante caro.

Por tanto, es un objeto de la presente invenci6n proporcionar una pala modular de rotor para una turbina generadora de energia que permita el reemplazo simple de secciones de pala de rotor individuales en caso de deterioro o averia de una secci6n. Ademas es un objeto de la presente invenci6n proporcionar un metodo de ensamblaje de una turbina generadora de energia con dichas palas de rotor modulares.

Compendio de la invencian El primer objeto de la invenci6n se resuelve mediante una pala modular de rotor para una turbina generadora de energia, que comprende al menos dos secciones de pala de rotor, en donde cada secci6n de pala de rotor comprende al menos una pieza conectora que tiene al menos una abertura c6nica, las piezas conectoras de secciones de pala de rotor adyacentes se apoyan una en otra de manera que las aberturas c6nicas de las piezas conectoras estan mutuamente alineadas y forman una abertura conectora c6nica continua.

Se debe senalar que la expresi6n "abertura" es un termino generico para expresar un orificio pasante haciendo referencia a que el orificio ha sido escariado, taladrado, fresado, etc., por completo a traves del sustrato, mientras que un "rebaje" hace referencia a un hueco que no es pasante a traves de todo el sustrato (es decir, esta escariado, taladrado, o fresado hasta una profundidad determinada) .

Una de las piezas conectoras puede estar conformada, por ejemplo, como una viga o viga en caj6n que sobresale de la cara terminal de una de las secciones de pala de rotor adyacentes, y la pieza conectora de la otra secci6n de pala de rotor puede estar conformada como un receptaculo, en donde la viga (en caj6n) esta adaptada para encajar en el receptaculo conforme al tipo de uni6n de lengOeta y horquilla. Como alternativa, cada pieza conectora de dos secciones de pala de rotor adyacentes puede estar procurada tambien como una simple barra conectora, en donde una barra conectora sobresale de la cara terminal de una primera secci6n de pala de rotor y la otra barra conectora de una segunda secci6n de pala de rotor adyacente a la primera secci6n de pala de rotor esta dispuesta en el interior de la otra secci6n de pala de rotor. Tipicamente, la forma de las piezas conectoras se puede ajustar a la zona donde se usen en la pala de rotor y no esta predeterminada ninguna forma especifica. Sin embargo, es esencial que las piezas conectoras comprendan al menos una abertura c6nica y que las piezas conectoras de secciones de pala de rotor adyacentes se apoyen una en otra de manera que las aberturas c6nicas de las piezas conectoras esten mutuamente alineadas y formen una abertura conectora c6nica continua.

La pala modular de rotor de acuerdo con la presente invenci6n comprende ademas medios receptores para recibir medios tensores, en donde los medios receptores estan dispuestos en el extremo de menor diametro de la abertura conectora c6nica continua, en donde la abertura conectora c6nica continua esta proporcionada por las aberturas c6nicas alineadas de las piezas conectoras. Un perno c6nico correspondiente a la abertura conectora c6nica esta dispuesto dentro de la abertura conectora c6nica continua, y al menos un medio tensor pasa a traves del perno c6nico y tensiona el perno c6nico contra los medios receptores.

Dado que el perno y la abertura conectora c6nica continua comprenden una forma c6nica o ahusada concordante, el tensionamiento... [Seguir leyendo]

1. Una pala modular de rotor para una turbina generadora de energia, que comprende al menos dos secciones (10, 11) de pala de rotor, en donde cada secci6n (10, 11) de pala de rotor comprende al menos una pieza conectora (14, 16) que tiene al menos una abertura c6nica (41, 42) , las piezas conectoras (14, 16) de secciones (10, 11) de pala de rotor adyacentes se apoyan una en otra de manera que las aberturas c6nicas (41, 42) de las piezas conectoras (14, 16) estan mutuamente alineadas y forman una abertura conectora c6nica continua, estan dispuestos medios receptores (18) para recibir medios tensores (28) en el extremo de menor diametro de la abertura conectora c6nica, un perno c6nico (30) correspondiente a la abertura conectora c6nica continua esta dispuesto dentro de la misma, y al menos un medio tensor (28) que pasa a traves del perno c6nico (30) y tensiona el perno c6nico (30) contra los medios receptores (18) .

2. La pala modular de rotor segun la reivindicaci6n 1, en donde esta definido un intersticio (26) entre el medio receptor (18) y la cara terminal del perno c6nico (30) que tiene el menor diametro.

3. La pala modular de rotor segun la reivindicaci6n 1, en donde el menor diametro externo del perno c6nico (30) es mayor que el menor diametro interno de la abertura conectora c6nica continua.

4. La pala modular de rotor segun una de las reivindicaciones 1 -3, en donde el medio receptor (18) esta conformado de manera integral con la pieza conectora (14) relevante.

5. La pala modular de rotor segun una de las reivindicaciones 1 -4, en donde cada una de las aberturas c6nicas (41, 42) esta dotada de un casquillo (14a, 16a) dispuesto en una abertura respectiva en una pieza conectora (14, 16) correspondiente.

6. La pala modular de rotor segun una de las reivindicaciones 1 -5, en donde el perno c6nico (30) esta hueco.

7. La pala modular de rotor segun una de las reivindicaciones 1 -6, en donde esta procurada una puerta de acceso (32) en al menos una de secciones (10, 11) de pala de rotor adyacentes.

8. Una pala modular de rotor para una turbina generadora de energia, que comprende al menos dos secciones (10, 11) de pala de rotor, en donde cada secci6n (10, 11) de pala de rotor comprende al menos una pieza conectora (14, 16) , una pieza conectora (16) encierra la pieza conectora (14) de una secci6n (11) de pala de rotor adyacente, la pieza conectora encerradora (16) comprende al menos dos orificios pasantes c6nicos y la pieza conectora encerrada (14) comprende al menos un orificio pasante, los orificios pasantes estan dispuestos en el mismo eje longitudinal, en donde las piezas conectoras (14, 16) de secciones (10, 11) de pala de rotor adyacentes se apoyan una en otra de manera que los orificios pasantes c6nicos de la pieza conectora encerradora (16) estan alineados con el al menos un orificio pasante de la pieza conectora encerrada (14) , definiendo de este modo al menos un orificio pasante conector c6nico, estan dispuestos al menos dos pernos c6nicos (30) dentro de los orificios pasantes de la pieza encerradora (16) que llegan hasta el al menos un orificio pasante de la pieza conectora encerrada (14) , al menos un medio tensor (28) pasa a traves de los al menos dos pernos c6nicos (30) y tensiona los pernos c6nicos (30) .

9. La pala modular de rotor segun la reivindicaci6n 8, en donde esta procurado un intersticio (26) entre caras terminales enfrentadas de los pernos c6nicos (30) .

10. La pala modular de rotor segun la reivindicaci6n 8 o 9, en donde cada una de los orificios pasantes c6nicos esta dotado de un casquillo (14a, 16a) dispuesto en una abertura respectiva en las piezas conectoras (14, 16) .

11. La pala modular de rotor segun una de las reivindicacione.

8. 10, en donde los pernos c6nicos (30) estan huecos.

12. La pala modular de rotor segun una de las reivindicacione.

8. 11, en donde esta procurada una puerta de acceso (32) en al menos una de secciones (10, 11) de pala de rotor adyacentes.

13. Un metodo para metodo para ensamblar una turbina generadora de energia con palas modulares de rotor (10, 11) , que comprende pasos de:

A. fabricar palas de rotor en el menos dos secciones (10, 11) de pala de rotor, en donde secciones (10, 11) de pala de rotor adyacentes tienen piezas conectoras (14, 16) para montar juntas dichas secciones (10, 11) de pala de rotor adyacentes;

B. transportar dichas secciones (10, 11) de pala de rotor a un lugar;

C. procurar, en dicho lugar, una turbina (3) sobre una estructura (4) que es mantenida estacionaria con respecto a dicho flujo de fluido, en donde dicha turbina (3) incluye un cubo de rotor (9) y un rotor (2) que tiene disposiciones para montar primeras secciones (10) de pala de rotor a dicho cubo de rotor (9) ;

D. conectar dichas primeras secciones (10) de pala de rotor a dicho cubo de rotor (9) ; y E. unir segundas secciones (11) de pala de rotor a primeras secciones de pala montando juntas las piezas conectoras (14, 16) de secciones (10, 11) de pala de rotor adyacentes por medio de al menos un perno c6nico (30) que esta siendo tensionado por al menos un medio tensor (28) que pasa a traves del perno c6nico (30) .

14. El metodo segun la reivindicaci6n 13, en donde las segundas secciones (11) de pala de rotor son izadas mediante una grua dentro de una g6ndola antes de unir las segundas secciones (11) de pala de rotor a las primeras secciones (10) de pala de rotor.

15. El metodo segun la reivindicaci6n 13 o 14, que comprende ademas el paso de:

F. unir una punta (1) de pala de rotor a dicha segunda secci6n (11) de pala de rotor.

Fig. 1

Fig. 2

Fig. º

Fig. 4

Fig. º

Fig. º

Fig. º

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