Pala de rotor para una instalación de energía eólica.

Pala de rotor (10) de instalación de energía eólica con una superficie que está expuesta al viento durante elfuncionamiento de la pala de rotor,

una base (12) de la pala de rotor medios (14) para la modificación del tamaño de lasuperficie de la pala de rotor, caracterizada por

una caja posterior (14) de la pala de rotor en la zona de la mayor profundidad de pala de la pala de rotor, y porqueen la zona de la caja posterior (14) de la pala de rotor se varía la sección transversal de la pala de rotor con una velocidaddel viento de >20 m/s y/o durante el transporte de la pala de rotor,

en la que los medios para la modificación del tamaño de la superficie se forman por una parte deformable de la superficieen la zona de la caja posterior de la pala de rotor, representando la parte deformable un recipiente cerrado.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2001/015106.

Solicitante: WOBBEN, ALOYS.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: ARGESTRASSE 19 26607 AURICH ALEMANIA.

Inventor/es: WOBBEN, ALOYS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B64C3/30 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B64 AERONAVES; AVIACION; ASTRONAUTICA.B64C AEROPLANOS; HELICOPTEROS (vehículos de colchón de aire B60V). › B64C 3/00 Alas (superficies estabilizadoras B64C 5/00; alas de ornitópteros B64C 33/02). › que comprenden componentes estructurales hinchables (conexión de válvulas a cuerpos elásticos hinchables B60C 29/00).
  • B64C9/00 B64C […] › Miembros o superficies de control ajustables, p. ej. timones de dirección (compensación de superficies estabilizadoras B64C 5/10; sistemas para accionar las superficies de control de vuelo B64C 13/00).
  • B64C9/16 B64C […] › B64C 9/00 Miembros o superficies de control ajustables, p. ej. timones de dirección (compensación de superficies estabilizadoras B64C 5/10; sistemas para accionar las superficies de control de vuelo B64C 13/00). › en la parte trasera del ala.
  • F03D1/06 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F03 MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO, DE RESORTES, O DE PESOS; PRODUCCION DE ENERGIA MECANICA O DE EMPUJE PROPULSIVO O POR REACCION, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR.F03D MOTORES DE VIENTO.F03D 1/00 Motores de viento con el eje de rotación dispuesto sustancialmente paralelo al flujo de aire que entra al rotor (su control F03D 7/00). › Rotores.
  • F03D3/06 F03D […] › F03D 3/00 Motores de viento con un eje de rotación dispuesto sustancialmente perpendicular al flujo de aire que entra al rotor (su control F03D 7/00). › Rotores.
  • F03D7/02 F03D […] › F03D 7/00 Control de los motores de viento (alimentación o distribución de energía eléctrica H02J, p.ej. disposiciones para ajustar, eliminar o compensar la potencia reactiva en las redes H02J 3/18; control de generadores eléctricos H02P, p.ej. disposiciones para el control de generadores eléctricos con el propósito de obtener las características deseadas en la salida H02P 9/00). › teniendo los motores de viento el eje de rotación dispuesto sustancialmente paralelo al flujo de aire que entra al rotor.

PDF original: ES-2397263_T3.pdf

 

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Pala de rotor para una instalación de energía eólica.

Fragmento de la descripción:

Pala de rotor para una instalación de energía eólica La presente invención se refiere a una pala de rotor para una instalación de energía eólica, así como una instalación de energía eólica con al menos una pala de rotor según la invención.

En general se conocen palas de rotor para instalaciones de energía eólica y además se pueden ver en cada instalación de energía eólica. Estas palas de rotor presentan una forma exterior que considera los requerimientos aerodinámicos especiales. Para ahorrar material y peso estas palas de rotor se componen en general de una primera estructura portante interior y una superficie que envuelve esta primera estructura portante, configurada favorablemente aerodinámicamente. Los documentos FR 2290 585, FR 2587675 dan a conocer palas de rotor con una superficie deformable.

En el caso de grandes instalaciones de energía eólica las palas de rotor adquieren dimensiones considerables por razones de la aerodinámica. Esto repercute por un lado sobre la fabricación y el transporte, y por otro lado sobre las cargas que actúan sobre la instalación de energía eólica durante el funcionamiento. Estas se producen en particular por la superficie de pala que crece automáticamente con tamaño creciente, como también de la superficie ampliada barrida por las palas de rotor.

Las instalaciones de energía eólica se deben diseñar según las directivas predeterminadas para casos de cargas determinadas. Estas son por un lado las cargas que se presentan durante el funcionamiento (así denominadas cargas de funcionamiento) y por otro lado los así denominados casos de cargas extremas. Estos casos de cargas extremas se derivan de situaciones determinadas o averías, como por ejemplo una caída de la red, una avería del ajuste de pala, una racha de viento extraordinariamente intensa (racha de 50 años, etc.) .

En este caso se entiende que las cargas transferidas por las palas de rotor a la instalación dependen esencialmente de la superficie de la pala de rotor expuesta al viento. Para el cálculo de la carga extrema se asume que toda la superficie de rotor está expuesta a un viento máximo. Todos los componentes siguientes, como ramal de accionamiento, soporte de máquina, torre, cimentación, etc. se deben diseñar correspondientemente.

De ello se produce que cuanto menor es la superficie de ataque del viento, así en particular la superficie de la pala de rotor, tanto menor es el nivel de carga para el que se debe diseñar la instalación. Esto significa también un menor gasto de material y por consiguiente menores costes.

Frente a eso se encuentra además un tamaño de superficie mínimo necesario por motivos aerodinámicos para poder aplicar las fuerzas necesarias para el funcionamiento de la instalación de energía eólica, la rotación del generador. En este caso es desventajoso en el caso de las palas de rotor conocidas que en particular en la zona próxima a la base de la pala se necesita una profundidad de la pala de rotor que crece igualmente con dimensión creciente de la pala de rotor. Esta profundidad se vuelve tan grande que ya no es posible un transporte por carretera de una pala de rotor semejante o sólo con un gasto desproporcionadamente elevado.

El objetivo de la presente invención es por ello especificar una pala de rotor con la que se eviten las desventajas descritas y que presente la superficie necesaria aerodinámicamente.

El objetivo se resuelve según la invención con una pala de rotor con las características según la reivindicación 1. Variantes ventajosas se describen en las otras reivindicaciones.

La invención se basa en el conocimiento de que durante el funcionamiento normal de la instalación de energía eólica es necesaria una superficie de la pala de rotor determinada (superficie nominal) , mientras que esta es demasiado grande en el caso de viento extremo y, por ejemplo, en determinadas circunstancias en una situación de transporte.

Según la invención se propone por ello perfeccionar una pala de rotor del tipo mencionado al inicio de manera que una parte de la superficie se pueda deformar activamente o se pueda mover.

En una forma de realización preferida de la invención una parte de la superficie se forma de un material deformable que es parte de un recipiente cerrado. Este recipiente cerrado se puede llenar, por ejemplo, con un medio gaseoso, aplicándole una presión predeterminable a este medio gaseoso. De este modo se produce una superficie parcialmente hinchable de la pala de rotor que se puede desinflar durante el transporte o al aparecer el viento extremo y por consiguiente requiere menos espacio o cede bajo la presión del viento. De este modo se vuelve menor la superficie eficaz de la pala de rotor y por consiguiente la superficie de ataque para el viento. Al mismo tiempo cae la carga de los componentes siguientes inclusive la torre.

En una forma de realización especialmente preferida la pala de rotor presenta una segunda estructura portante móvil en sí y/o dentro de sí.

En este caso el material deformable puede estar fijado en puntos predeterminados de esta segunda estructura portante. Además, el material deformable puede estar fijado con un lado en un núcleo de carrete rotativo.

Durante el funcionamiento normal de la instalación de energía eólica se puede desplegar ahora la segunda estructura portante, es decir, los brazos plegables se pueden extender completamente o los brazos telescópicos se pueden desplegar completamente. El material deformable puede ser fijado con un lado en un núcleo de carrete rotativo. Si se debe reducir la superficie de la pala de rotor se gira el núcleo de carrete, análogamente a un toldo, de modo que enrolla el material deformable. Al mismo tiempo se pliegan los brazos plegables y reducen la segunda estructura portante en la zona de la superficie reducible de modo que se disminuye correspondientemente la superficie de la pala de rotor.

En forma de realización alternativa una parte de la superficie de la pala de rotor se compone de bandas de tipo lama que están dispuestas respectivamente en un carril portante pivotable alrededor del eje longitudinal propio. En este caso estás lamas están dirigidas durante el funcionamiento normal de modo que aumentan la superficie eficaz aerodinámicamente de la pala de rotor. Para el transporte y/o en el caso de cargas extremas se pueden pivotar los carriles portantes de modo que estas lamas llegan, por ejemplo, a sotavento de la pala de rotor restantes y de este modo se disminuye la superficie de la pala de rotor.

En una variante especialmente preferida una parte móvil de la superficie eficaz aerodinámicamente de la pala de rotor se compone de un único elemento de superficie que se puede desplazar en la dirección de la profundidad de la pala de rotor. Durante el funcionamiento normal este elemento de superficie prolonga la superficie de la pala de rotor, preferiblemente en el lado de aspiración, para crear una gran superficie eficaz aerodinámicamente.

Para la disminución de la superficie se puede desplazar este elemento de superficie, comparablemente con el sistema de flaps de una superficie portante de avión, de modo que se desplaza dentro de la pala de rotor y por consiguiente está recubierto por la superficie restante de la pala de rotor, o se desplaza sobre la superficie de la pala de rotor y recubre por su lado la superficie de la pala de rotor. En cada caso se produce de este modo una disminución de la superficie de la pala de rotor.

En una forma de realización alternativa este elemento de superficie puede estar articulado con un lado de forma pivotable en la primera estructura portante o el borde posterior de la pala de rotor. Para la modificación del tamaño de la superficie de la pala de rotor este elemento se puede pivotar alrededor de este eje de pivotación hacia el lado de aspiración o hacia el lado de presión de la pala de rotor.

Una pivotación de este elemento de superficie de aproximadamente 90º provoca en este caso que este elemento se encuentre esencialmente perpendicularmente a la dirección del flujo de aire en la pala de rotor y se desarrolla un efecto de frenado correspondiente ya que se forma un obstáculo para el aire que fluye a lo largo de la superficie de la pala de rotor.

A continuación se explican más en detalle varias formas de realización según la invención mediante los dibujos adjuntos. En este caso muestran:

Figura 1 una vista en planta de una pala de rotor completa según la invención;

Figura 2 una vista en planta de la parte frontal de una pala de rotor según la invención;

Figura 3 una representación en sección transversal simplificada de una forma de realización de una pala de rotor según... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Pala de rotor (10) de instalación de energía eólica con una superficie que está expuesta al viento durante el funcionamiento de la pala de rotor, una base (12) de la pala de rotor medios (14) para la modificación del tamaño de la superficie de la pala de rotor, caracterizada por

una caja posterior (14) de la pala de rotor en la zona de la mayor profundidad de pala de la pala de rotor, y porque en la zona de la caja posterior (14) de la pala de rotor se varía la sección transversal de la pala de rotor con una velocidad del viento de > 20 m/s y/o durante el transporte de la pala de rotor,

en la que los medios para la modificación del tamaño de la superficie se forman por una parte deformable de la superficie en la zona de la caja posterior de la pala de rotor, representando la parte deformable un recipiente cerrado.

2. Instalación de energía eólica con al menos una pala de rotor según una de las reivindicaciones precedentes.

3. Instalación de energía eólica según la reivindicación 2, caracterizada por una unidad de control para el ajuste de los medios para la modificación del tamaño de la superficie.

4. Instalación de energía eólica según la reivindicación 3, caracterizada por medios para la detección de una velocidad del viento, en la que estos medios están acoplados con la unidad de control y el tamaño de la superficie de la pala de rotor

o de las palas de rotor es menor con una intensidad del viento de más de 20 m/s que con una velocidad del viento por debajo de 20 m/s.


 

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