Útil para la fabricación de componentes de aerodinos y aerogeneradores y proceso de fabricación de estos componentes,

comprendiendo el útil una bancada (10), sobre la cual va dispuesta en el borde superior de, al menos, uno de los laterales, al menos, una pieza rígida (7) a modo de aleta, la cual va unida a la bancada (10) a través de una bisagra elástica (8), pudiendo ser accionada en basculamiento entre una posición elevada de cierre y una posición bajada de apertura, para el moldeo y desmoldeo de los componentes a fabricar mediante la incorporación de capas de tiras de fibra sobre la superficie que determinan entre la bancada (10) y la aleta o aletas (7).

Útil para la fabricación de componentes de aerodinos y aerogeneradores y proceso de fabricación de estos componentes.

Estado de la técnica

Los materiales compuestos, formados por dos o más materiales y basados en la utilización de fibras de carbono, de vidrio, etc., aportan una serie de ventajas, entre las que se encuentra la de aportar una gran resistencia con un mínimo peso, por lo que cada día son más utilizados en diferentes sectores industriales, tales como el aeronáutico, el naval, el de las energías renovables, el de la construcción civil, etc.

En el sector de la aeronáutica, se emplean tales materias compuestos para conformar los perfiles aerodinámicos de las alas y de los estabilizadores de los aerodinos; mientras que en el sector de las energías renovables, tales materiales compuestos son utilizados para la fabricación de las palas, bujes, ejes y torres de los aerogeneradores, todo ello, como aplicaciones más comunes, pero no limitativas.

Objeto de la invención

El objeto de la presente invención está especialmente concebido para su aplicación en la fabricación de componentes de aerodinos y aerogeneradores, pero esto tampoco debe de entenderse en sentido limitativo, ya que como se verá más adelante, tanto el útil, como el proceso de fabricación objeto de la presente invención, son válidos para la formación de grandes estructuras de materiales compuestos utilizables en cualquier sector.

En efecto, para poder fabricar grandes estructuras en materias compuestos, formados a base de fibras y de resinas, es necesario desarrollar nuevos conceptos estructurales, nuevos bienes de equipo, herramientas, moldes y procesos de fabricación de forma simultánea y con ingenierías concurrentes, como única forma de garantizar la repetitividad en todo el proceso productivo y la homogeneidad del mismo, garantizando así la obtención de productos de una adecuada y uniforme calidad, a unos precios competitivos.

Centrándonos en la fabricación de los perfiles aerodinámicos de las alas y de los estabilizadores de los aerodinos y en la fabricación de las palas de los aerogeneradores eólicos, se conoce ya una realización de los mismos que parte, en esencia, de un cajón de torsión, compuesto por uno o más largueros, unidos al intradós, al extrados y al borde de ataque del perfil alar.

Los precitados largueros, parten básicamente de una configuración en "U" que cambia de altura en los diferentes tramos longitudinales de dichos largueros, a la vez que presentan variaciones de los ángulos que forman el perfil; todo lo cual, unido a los efectos de torsión que soportar estos largueros por su propia conformación, se traduce en unas ciertas complejidades en el diseño y en la fabricación de los mismos.

De acuerdo con la presente invención, se propone un útil para la fabricación de este tipo de componentes, así como un proceso de fabricación mediante la utilización de dicho útil, todo lo cual permite simplificar la fabricación de estos componentes, permitiendo la automatización y el desmoldeo de componentes aerodinámicos de geometría compleja, según procesos de fabricación repetitivos que permiten conseguir unas adecuadas y constantes condiciones de calidad en el producto finalmente obtenido.

Para ello, la invención preconiza un útil que presenta unas partes abatibles a través de medios de abisagrado elásticos; partes estas que son regulables en su posicionamiento, por medio de actuadores de posicionamiento, lo que le dota al útil de un carácter flexible que permite la automatización del proceso de fabricación y el desmoldeo de componentes aerodinámicos de geometría compleja. Además estos medios de abisagrado elástico se determinan por un material elastomérico que le confiere a esa zona de unas adecuadas condiciones de estanqueidad, para que se pueda efectuar un vacío durante el proceso de fabricación e inyectar la correspondiente resina sin fugas, y todo ello con una continuidad superficial que permite la correcta disposición sobre estos medios de abisagrado de la parte que quede sobre ellos de las tiras de fibra que han de conformar el componente a fabricar.

Asimismo y de acuerdo con la presente invención, se propone un proceso de fabricación mediante el empleo de dicho útil flexible, que permite la fabricación de estructuras complejas, tanto a través de procesos automáticos, como manuales.

Descripción de las figuras

La figura 1 muestra en perspectiva y esquemáticamente a una pala de un aerogenerador.

La figura 1A es una vista en perspectiva y explosionada de los componentes esenciales de la pala de aerogenerador representada en la figura 1.

La figura 2 muestra una sección transversal de una pala de un aerogenerador, compuesta por dos largueros (4), dos pieles (3) y el borde de ataque (1), todo ello según un ejemplo no limitativo de realización práctica en el que los largueros (4) y las pieles (3) presentan una realización en sándwich para evitar su pandeo.

La figura 3 muestra una perspectiva de un larguero (4).

Las figuras 4, 5 y 6 corresponden a las secciones transversales del larguero (4) identificados respectivamente como IV-IV, V-V y VI-VI en la figura 3, para poder observar el grado de torsión y la variación de los ángulos de las solapas (4.1) y (4.2) del larguero (4).

La figura 7 es una perspectiva que muestra, según un ejemplo de realización práctica no limitativa, la realización del útil flexible objeto de la presente invención.

La figura 8 muestra una sección transversal de la figura 7.

La figura 8A muestra ampliado el detalle indicado en la figura 8, para poder apreciar como se determinan unas bisagras elásticas (8) mediante un elastómero (8.1).

Las figuras 9 y 10 son unas vistas como las precedentes figuras 7 y 8, con una primera capa de fibra (11) en forma de tiras que pueden ser depositadas a mano o, preferentemente, de forma automática.

Las figuras 11 y 12 son unas figuras como las precedentes figuras 9 y 10, pero ahora con todas las capas (11.1) de fibra depositadas sobre el útil.

Las figuras 13 y 14 son unas figuras como las precedentes 11 y 12, pero que muestran la fase del proceso en la que se cubren las capas de fibra (12) con una manta de plástico (13) que permite efectuar un vacío para compactar el tejido y proceder después a inyectar la resina sobre las fibras del tejido.

La figura 14A muestra ampliado el detalle indicado en la figura 14, para poder apreciar la franja de auto-adhesivo (12) que permite fijar de manera estanca a la manta (13) sobre el útil.

Las figuras 15 y 16 son unas vistas como las precedentes figuras 13 y 14, pero que muestran ahora a las aletas (7) del útil flexible en posición de levantadas, configurando la geometría adecuada para iniciar el curado o polimerización de la resina.

Las figuras 17 y 18 son una vista en perspectiva y en sección transversal del útil flexible, correspondientes a la fase en la que las aletas (7) ocupan una posición de descendido o de apertura, con el larguero (4) después de haber pasado ya la polimerización y listo para iniciar el desmoldeo.

Las figuras 19 y 20 son unas vistas como las precedentes figuras 17 y 18 pero que muestran la fase de desmoldeo del larguero (4) que se ha representado retirándose del útil flexible.

Descripción detallada de la invención

La presente invención hace referencia a un útil diseñado para la fabricación de componentes, preferentemente, de aerodinos y aerogeneradores y al propio proceso de fabricación de tales componentes, que se desarrolla mediante el empleo de dicho útil.

En la figura 1 se representa, según un posible ejemplo no limitativo de realización práctica, la pala de un aerogenerador, como un posible ejemplo no limitativo de componentes de aerodinos y aerogeneradores.

En el caso de las alas y de los estabilizadores de los aviones, en su raíz, el cajón de torsión es paralelepipédico y permite la unión sobre el cajón central del fuselaje del avión. En el caso de las palas de los aerogeneradores, tal y como se aprecia en las figuras 1 y 1A, la raíz de las palas es cilíndrica, permitiendo una unión sobre el rodamiento circular del "pitch" del aerogenerador.

Existen diferentes métodos y formas de fabricación de estas palas sobre lo cual el solicitante tiene diversas Patentes....

1. Útil para la fabricación de componentes de aerodinos y aerogeneradores, del tipo de los que se componen por una bancada sobre cuya superficie superior se disponen, de forma manual o automática, las tiras de fibra que han de conformar el componente a fabricar, caracterizado por qué, en relación con el borde superior de, al menos, uno de los laterales de la bancada (10), se sitúa una o unas piezas rígidas (7), a modo de aletas, que quedan unidas a la bancada (10) a través de una bisagra elástica (8), presentando la bisagra elástica (8) un carácter estanco, a la vez que define una superficie sin solución de continuidad desde la parte superior de la bancada (10) y la aleta o aletas (7); y porque la aleta o aletas (7) pueden bascular mediante la bisagra elástica (8) por el accionamiento de unos medios actuadores (9), para ocupar así sendas posiciones estables, una de elevación o cierre, durante el moldeo del componente y la otra de bajada o apertura durante su desmoldeo.

2. Útil para la fabricación de componentes de aerodinos y aerogeneradores, en todo de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado por qué la bisagra elástica (8) se constituye, preferentemente, por un elastómero (8.1), tal como una silicona, sobre la que van solidarizadas o integradas las piezas que conforman las aletas (7).

3. Útil para la fabricación de componentes de aerodinos y aerogeneradores, en todo de acuerdo con la primera y segunda reivindicaciones, caracterizado por que, según una realización preferente, las aletas (7) van dispuestas según sendas correlaciones que siguen los bordes superiores de los dos laterales mayores de la bancada (10).

4. Útil para la fabricación de componentes de aerodinos y aerogeneradores, en todo de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado por qué las aletas (7) de cada lateral de la bancada (10) son iguales entre sí.

5. Útil para la fabricación de componentes de aerodinos y aerogeneradores, en todo de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado por qué las aletas (7) de cada lateral de la bancada (10) son, al menos, en una de ellas, diferentes entre sí.

6. Útil para la fabricación de componentes de aerodinos y aerogeneradores, en todo acuerdo con la primera y segunda reivindicaciones caracterizado porque cada aleta (7) se constituye por una monopieza rígida, solidarizada o integrada en el elastómero (8.1) que conforma la bisagra elástica (8).

7. Útil para la fabricación de componentes de aerodinos y aerogeneradores, en todo de acuerdo con la primera y segunda reivindicaciones, caracterizado porque cada aleta (7) se constituye por la asociación de un conjunto de piezas rígidas solidarizadas o integradas en el elastómero (8.1) que conforma la bisagra elástica (8).

8. Proceso de fabricación de componentes de aerodinos y aerogeneradores, del tipo de proceso según el cual, sobre la parte superior de una bancada se dispone, de forma manual o automática, un conjunto de tiras de fibra, con la orientación y el espesor adecuados a los esfuerzos a soportar por el componente a fabricar, para posteriormente inyectar resina y proceder al curado o polimerización del componente que finalmente es desmoldeado; caracterizado porque sobre una bancada (10), provista en, al menos, uno de sus laterales, de una o unas aletas (7) con unas bisagras elásticas (8), se disponen las tiras de fibra (11), con las aletas (7) dispuestas en una posición estable de bajada o apertura, para seguidamente proceder a realizar un vacío de compactación de las tiras de fibra (11) y el inyectado de la corresponde resina; porque en una fase posterior se levantan las aletas (7) hasta una posición estable de cierre, para definir entre ellas y la bancada (10) la configuración del componente a moldear y una vez realizado el proceso de curado de este componente, se procede de nuevo al desplazamiento de las aletas (7), mediante sus bisagras elásticas (8), hasta la posición inicial de bajada o apertura, para proceder al desmoldeo de dicho componente.

9. Proceso de fabricación de componentes de aerodinos y aerogeneradores, en todo de acuerdo con la octava reivindicación, caracterizado por qué, una vez que se ha dispuesto sobre la bancada (10) y sobre la zona de las aletas (7), las correspondientes tiras de fibra (11), hasta alcanzar todas las capas (11.1) precisas, se sitúa sobre estas capas (11.1) una manta de plástico (13), provista en su contorno de un autoadhesivo (12), mediante el cual se procede a fijar la manta de plástico (13) sobre la bancada (10) y sobre la zona de las aletas (7), para posteriormente generar un vacío de compactación de las tiras de fibra (11) y el posterior inyectado de resina; este vacío y el inyectado de la resina se pueden llevar a cabo en virtud de la estanqueidad que aportan las bisagras elásticas (8) de las aletas (7).