BR102013007948A2

BR102013007948A2 - disposição de flape flexível para uma pá de rotor de turbina eólica

Info

Publication number: BR102013007948A2
Application number: BR102013007948A
Authority: BR
Inventors: Peder Bay Enevoldsen
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 2012-04-04
Filing date: 2013-04-02
Publication date: 2015-11-17
Also published as: KR20130112787A; ES2609240T3; US20130266441A1; IN2013DE00233A; CN103362757A; US9945357B2; EP2647835B1; EP2647835A1; JP2013217372A; CN103362757B; CA2811574A1; DK2647835T3

Abstract

disposição de flape flexível para uma pá de rotor de turbina eólica. a presente invenção refere-se a uma disposição de flape (20) para uma pá do rotor da turbina eólica (5). ela compreende uma borda dianteira (109), uma borda posterior (111) e uma linha da corda (101) entre a borda dianteira (109) e a borda posterior (111). a disposição de flape (20) compreende uma parte de suporte (21) e uma parte de flape (22) que é passivamente móvel com relação a um ângulo (<225>) entre uma superfície normal (34) de uma superfície (41) da parte de flape (22) e a linha da corda (101). a parte de suporte (21) e a parte de flape (22) são posicionadas uma com relação à outra, tal que a parte de suporte (21) fornece um limite para o movimento da parte de flape (22).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSIÇÃO DE FLAPE FLEXÍVEL PARA UMA PÁ DE ROTOR DE TURBINA EÓLICA".

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a uma disposição de flape para uma pá de rotor de turbina eólica, a uma pá de rotor de turbina eólica e a um método para intensificar o desempenho aerodinâmico de uma pá de rotor de turbina eólica, por exemplo, em baixas velocidades do vento.

ANTECEDENTE DA TÉCNICA

As pás da turbina eólica são um meio de converter energia do vento em energia mecânica para impulsionar um gerador de uma turbina eólica. O projeto da pá da turbina eólica é principalmente conduzido sob consideração das considerações aerodinâmica e mecânica, isto é, o formato ou perfil do aerofólio é projetado como uma concessão entre a otimização aerodinâmica e as características mecânicas, por exemplo, resistência, para várias condições do vento. Uma pá ótima de uma turbina eólica exibe um corte baixo na velocidade do vento, desempenho aerodinâmico bom e eficaz para várias velocidades do vento, que significa para baixa a alta velocidade do vento, cargas mínimas na pá e na estrutura da turbina eólica, isto é, em condições turbulentas e de alta velocidade do vento, e baixo ruído acústico.

Por exemplo, é importante que a pá possa resistir altas forças e tensões perto do cubo. As pás são, portanto, espessas e largas na região de uma seção da raiz perto do cubo. Na raiz, a pá é usualmente estreita e tubular para se encaixar no cubo e para fornecer resistência suficiente. O perfil da pá se torna cada vez mais fino de modo a obter propriedades aerodinâmicas aceitáveis. A força de ascensão irá aumentar à medida que a velocidade aumenta em direção a uma ponta da pá, causada por um diâmetro maior na mesma frequência rotacional em direção à ponta. Diminuir a largura da corda em direção à ponta irá contribuir para neutralizar esse efeito. A pá afunila de um ponto em algum lugar próximo da raiz em direção à ponta. Ademais, a pá é torcida ao longo de seu eixo geométrico para explicar uma alteração na direção do fluxo de ar para o vento resultante da rotação. A velocidade de uma seção da pá aumenta quanto mais distante ela se localizar no sentido da ponta da pá. Não obstante, as pás convencionais das turbinas eólicas têm um aerofólio estático e, então, exibe possibilidades limitadas para se ajustar para as condições do vento. O único meio possível de ajuste e otimização das propriedades aerodinâmicas para uma velocidade do vento e turbulência é o ajuste de um ângulo de arfagem para toda a pá. De um ponto de vista da aerodinâmica, uma pá ótima de uma turbina eólica não apenas compreende um ângulo de arfagem variável para cada seção da pá, como também compreende um aerofólio ajustável para ser responsável por diferentes condições do vento e de turbulência. É comumente conhecido intensificar e otimizar o desempenho das pás da turbina eólica com dispositivos adicionados na pá da turbina eólica. Tais dispositivos são, dentre outros, componentes ativos ou passivos como os flapes, geradores de vértice ou faixas de estol. O acionamento dos flapes pode, por exemplo, ser conduzido com eletricidade, meios hidráulicos ou piezos elétricos. O dobramento de uma pá é considerado para estar relacionado com o carregamento da pá e as condições do vento. Conhece-se uma solução passiva, em que um formato e/ou um ângulo de um flape com relação a uma linha da corda das pás muda dependendo do dobramento de uma pá da turbina eólica.

Uma outra dificuldade com as pás da turbina eólica é a ocorrência de ruído acústico quando em operação. A velocidade da ponta de uma pá em operação é, por exemplo, 80 m/seg. Um meio para reduzir o ruído é a fixação de uma placa serrilhada na região da borda posterior que se projeta sobre a borda posterior. O documento EP 1314885 revela informação valiosa quanto à tecnologia e o desempenho das pás da turbina eólica.

Geralmente, é desejável melhorar o desempenho e a eficiência aerodinâmica das pás da turbina eólica, isto é, em condições de baixa velocidade do vento. Além do mais, o carregamento mecânico da pá deve preferivelmente ser minimizado. Um fator secundário é a redução do ruído acústico das pás das turbinas eólicas quando em operação.

Ademais, o estado relevante da técnica é revelado em EP 1623111 Β1, US 2011/0116927 Α1, WO 2004/088130 A1 e EP 2034178 A2. O documento EP 1314885 revela um aparelho que melhora a eficiência de uma turbina eólica com um painel conectado à borda posterior da pá da turbina eólica. O documento EP 2034178 A2 revela uma placa de carenagem para evitar uma lacuna de ar quando o flape é desviado, mas que não tem função mecânica.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO É um objetivo da presente invenção fornecer uma disposição de flape vantajosa, uma pá de rotor de turbina eólica vantajosa e uma turbina eólica com as mesmas vantagens. Ademais, é um objetivo da presente invenção fornecer um método para intensificar o desempenho aerodinâmico de uma pá do rotor da turbina eólica.

Esses objetivos são solucionados por uma disposição de flape de acordo com a reivindicação 1, uma pá de rotor da turbina eólica de acordo com a reivindicação 10, uma turbina eólica de acordo com a reivindicação 14 e por um método para intensificar o desempenho aerodinâmico de uma pá do rotor da turbina eólica de acordo com a reivindicação 15. As reivindicações dependentes definem mais desenvolvimentos da presente invenção. A disposição de flape inventiva pode ser usada para uma pá do rotor da turbina eólica que compreende uma borda dianteira, uma borda posterior e uma linha da corda entre a borda dianteira e a borda posterior. A disposição de flape compreende uma parte de suporte e uma parte de flape. A parte de flape é passivamente móvel com relação a um ângulo entre uma superfície normal de uma superfície da parte do flape e a linha da corda. A parte de suporte e a parte de flape são posicionadas uma com relação à outra tal que a estrutura de suporte fornece um limite para o movimento da parte do flape. Especialmente, o movimento da parte do flape em direção ao lado de sucção da pá é limitado. Preferivelmente, a parte de suporte é rígida.

No contexto da presente invenção, a linha da corda de uma seção da pá do rotor da turbina eólica em particular é definida como a linha entre a borda dianteira e a borda posterior. A linha da corda inclui um ângulo de 90° com a linha da extensão. A linha da extensão é definida como a linha entre a ponta da pá e o ponto central de uma área de base da raiz da pá.

Vantajosamente, a parte de suporte é conectada ou conectável a uma pá do rotor da turbina eólica de um modo não móvel e tal que ela se projeta sobre a borda posterior da pá.

Geralmente, a parte de suporte pode ser uma estrutura de suspensão ou elemento de suporte e a parte de flape pode ser uma estrutura de flape ou elemento de flape. O termo passivamente móvel significa, no contexto da presente invenção, que o movimento ocorre sem qualquer influência de direção ou pretendida ou ativação de uma pessoa ou uma máquina. Por exemplo, o movimento passivo pode ser causado pelo vento sozinho ou as condições de fluxo em particular em volta da parte de flape. O movimento passivo da parte de flape é predominantemente causado por uma diferença de pressão entre o lado de sucção e o lado de pressão da pá.

Preferivelmente, a estrutura de suporte pode compreender uma superfície do lado de pressão e uma superfície do lado de sucção. A superfície do lado de sucção pode formar ou prolongar um lado de sucção de uma pá do rotor da turbina eólica. A parte de flape pode compreender uma superfície do lado de sucção e uma superfície do lado de pressão. A superfície do lado de pressão da parte de flape pode prolongar um lado de pressão de uma pá do rotor da turbina eólica. A superfície do lado de sucção da parte de flape e a superfície do lado de pressão da parte de suporte podem, vantajosamente, ser uma voltada para a outra. Por exemplo, a superfície do lado de sucção da parte de flape e a superfície do lado de pressão da parte de suporte podem se localizar uma oposta à outra. A ideia por trás de usar uma estrutura de suporte ou parte de suporte e uma estrutura de flape ou parte de flape é fornecer ascensão aumentada para a pá em velocidade de vento baixa enquanto são evitados os efeitos negativos indesejados na pá, por exemplo, carregamento extensivo e baixo desempenho em velocidades do vento mais altas. A parte de flape móvel ou flexível em combinação com a parte de suporte ou a estrutura de suspensão fornece uma solução passiva e confiável para alcançar um desempenho da pá vantajoso desejado. O aerofólio estendido toma efeito em velocidades de vento baixas quando o ângulo de ataque da pá é alto. O ângulo de ataque é o ângulo entre a linha da corda e a direção do fluxo de ar. O aerofólio estendido resulta em ascensão aumentada nessas velocidades de vento baixas. Assim, uma curva de potência é movida para a esquerda (vide Figura 13) em velocidades de vento baixas e um corte inferior na velocidade do vento é alcançado.

Se a borda dianteira das pás for inclinada ou direcionada para o vento em velocidade de vento mais alta, então, o ângulo de ataque é diminuído ou é relativamente baixo. Como um resultado, a parte de flape não está mais completamente em contato com a parte de suporte. O aerofólio efetivo é reduzido. Esta redução leva ao carregamento mecânico inferior da pá o-posta a um flape estático ou aerofólio. Ademais, as cargas das rajadas e do vento são reduzidas. A parte de suporte e/ou a parte de flape pode ser conectável a uma pá do rotor da turbina eólica na borda posterior da pá ou em uma parte da pá próxima da borda posterior. Ademais, a pá pode compreender uma ponta, uma raiz e um comprimento de envergadura da ponta até a raiz da pá. Preferivelmente, a parte de suporte e a parte de flape são conectáveis a uma pá do rotor da turbina eólica em uma posição entre a ponta da pá e uma metade, preferivelmente um terço, do comprimento de envergadura da pá medido a partir da ponta. Isso significa que a disposição de flape está preferivelmente localizada na parte externa da pá, por exemplo, na última metade ou terço do comprimento das pás em direção à região da ponta. A parte de flape pode compreender uma conexão de flape flexível ou articulada para conectar a parte de flape a uma pá do rotor da turbina eólica. Além do mais, a parte de flape pode compreender uma lâmina flexível, por exemplo, uma lâmina flexível fina que forma um flape. Ademais, a parte de flape e/ou a parte de suporte pode compreender uma borda posterior serrilhada ou uma borda posterior em zigue-zague. Isso tem a vantagem de que o ruído é reduzido.

Geralmente, a parte de flape e a parte de suporte podem ser feitas como uma peça ou como diversas peças. A parte de flape e a parte de suporte podem, por exemplo, ser um conjunto melhorado de uma ou de várias peças capaz de ser fixado à pá de uma pá da turbina eólica, por exemplo, com um adesivo. A parte de suporte pode compreender pelo menos um gerador de vértice ou outros meios para intensificar o desempenho ao melhorar o formato aerodinâmico. Além do mais, a parte de suporte pode ter um formato curvado para fornecer um formato de aerofólio vantajoso. Por exemplo, a parte de suporte pode compreender uma curvatura em uma vista seccional ao longo da linha da corda.

Por meio da combinação da parte de suporte, que fornece um limite para a parte de flape, e a parte de flape que é passivamente móvel com relação à parte de suporte, em condições de fluxo de entrada de ar em particular, fornece-se um efeito aerodinâmico adicional. Por exemplo, a parte de flape pode agir como um aerofólio adicional ou estendido, que em velocidades de vento baixas aumenta a ascensão e que em velocidades de vento altas reduz as cargas. A pá do rotor da turbina eólica inventiva compreende uma disposição de flape conforme previamente descrita. A pá do rotor da turbina eólica inventiva geralmente tem as mesmas vantagens que a disposição de flape inventiva. A pá do rotor da turbina eólica pode compreender um lado de sucção e um lado de pressão. A parte de suporte e/ou a parte de flape podem ser conectadas ao lado de sucção e//ou ao lado de pressão da pá. Além do mais, inúmeras disposições de flape podem ser montadas uma próxima da outra ao longo da borda posterior da pá, por exemplo, como segmentos da disposição de flape. Isso tem a vantagem de que os segmentos da disposição de flape podem ser facilmente montados na pá e desmontados dela.

Em uma variante adicional a parte de suporte pode ser uma parte integral da pá. Por exemplo, a parte de suporte pode ser fundida na pá, por exemplo, durante a fabricação da pá. Neste caso, a pá do rotor da turbina eólica compreende um lado de pressão e uma parte de flape, conforme previamente descrito, que é conectada ao lado de pressão da pá. A parte entre a conexão da parte de flape no lado da pressão e a borda posterior da pá fornece um limite para o movimento da parte de flape. Em outras palavras, a parte da pá perto da borda posterior age como a parte de suporte, conforme descrito no contexto da disposição de flape inventiva. A turbina eólica inventiva compreende uma pá do rotor da turbina eólica conforme previamente descrita. A turbina eólica inventiva tem as mesmas vantagens que a pá do rotor da turbina eólica previamente descrita e a disposição de flape previamente descrita. Geralmente, a turbina eólica inventiva pode compreender um sistema para o controle de arfagem de velocidade variável. A turbina eólica pode compreender um sistema de arfagem para ajustar o ângulo de arfagem das pás. O método inventivo para intensificar o desempenho aerodinâmico de uma pá do rotor da turbina eólica que compreende uma borda posterior é caracterizado pelo fato de que conecta uma disposição de flape conforme previamente descrito à borda posterior da pá. Ao conectar uma disposição de flape previamente descrita à pá do rotor da turbina eólica uma força aumentada, por exemplo, em velocidades de vento baixas, pode ser obtida a partir de uma turbina eólica. Isso aumenta a eficácia da turbina eólica.

Além do mais, o ângulo de arfagem das pás pode ser ajustado, por exemplo, por meio de um sistema de controle de arfagem de velocidade variável.

Geralmente, a presente invenção tem as seguintes vantagens: um corte inferior na velocidade do vento e mais força obtida de uma turbina eólica pode ser alcançada, assim como maior desempenho em velocidades de vento baixa e média. Ao mesmo tempo, nenhum carregamento mecânico adicional das pás é gerado. A presente invenção fornece uma solução passiva muito simples, por meio do que nenhuma manutenção é necessária. Ademais, a disposição de flape inventiva é possível melhorar e uma substituição é facilmente realizável. Um formato de borda posterior serrilhado da disposição de flape reduz o som emitido de uma turbina eólica.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

As características, propriedades e vantagens adicionais da presente invenção se tornarão mais evidentes a partir da descrição seguinte das modalidades em conjunto com os desenhos em anexo. As modalidades não limitam o escopo da presente invenção que é determinado pelas reivindicações em anexo. Todas as características descritas são vantajosas como características separadas ou em qualquer combinação entre si. A Figura 1 mostra esquematicamente uma turbina eólica. A Figura 2 mostra uma pá do rotor em uma vista plana no plano definido pela envergadura da pá e a corda da pá. A Figura 3 mostra uma seção com relação à corda através da parte do aerofólio da pá mostrada na Figura 2. A Figura 4 mostra esquematicamente uma turbina eólica inventiva. A Figura 5 mostra esquematicamente uma das pás do rotor inventivas 5. A Figura 6 mostra esquematicamente uma disposição de flape inventiva que mostra explicitamente o lado superior da parte de suporte. A Figura 7 mostra esquematicamente uma vista seccional de uma pá do rotor da turbina eólica inventiva em velocidade do vento baixa. A Figura 8 mostra esquematicamente uma pá do rotor da turbina eólica inventiva em velocidade do vento alta. A Figura 9 mostra esquematicamente quatro variantes das pás do rotor da turbina eólica inventivas em vistas seccionais. A Figura 10 mostra quatro variantes para as disposições de flape inventivas conectadas à borda posterior de uma pá em uma vista seccional. A Figura 11 mostra esquematicamente uma variante adicional de parte de uma pá do rotor da turbina eólica inventiva em uma vista seccional e em perspectiva em velocidade do vento baixa. A Figura 12 mostra esquematicamente uma variante adicional de parte de uma pá do rotor da turbina eólica inventiva em uma vista seccional e em perspectiva em velocidade do vento alta. A Figura 13 mostra esquematicamente as curvas de força de uma turbina eólica inventiva em comparação com a turbina eólica convencional. A Figura 1 mostra esquematicamente uma turbina eólica 1. A turbina eólica 1 compreende uma torre 2, uma nacela 3 e um cubo 4. A na-cela 3 se localiza no topo da torre 2. O cubo 4 compreende inúmeras pás da turbina eólica 5. O cubo 4 é montado na nacela 3. Além do mais, o cubo 4 é montado articulado tal que ele é capaz de girar ao redor de um eixo geométrico de rotação 9. Um gerador 6 se localiza dentro da nacela 3. A turbina eólica 1 é uma turbina eólica de acionamento direto. A Figura 2 mostra uma pá do rotor em uma vista plana no plano definido pela envergadura da pá e pela corda da pá. A Figura 2 mostra uma pá da turbina eólica 5 como ela é usualmente usada em um rotor de três pás. No entanto, a presente invenção não deve ser limitada pelas pás para os rotores de três pás. De fato, ela pode ser implementada em outros rotores, por exemplo, rotores de uma pá ou rotores de duas pás. A pá do rotor 5 mostrada na Figura 2 compreende uma parte de raiz 103 com um perfil cilíndrico e uma ponta 102. A ponta forma a parte mais externa da pá. O perfil cilíndrico da parte de raiz 103 serve para fixar a pá a um mancai de um cubo do rotor. A pá do rotor 5 compreende adicío-nalmente um denominado ressalto 104 que é definido como a localização de sua profundidade de perfil máxima, isto é, o comprimento da corda máximo da pá. Entre o ressalto 104 e a ponta 102 uma parte do aerofólio 105 se estende, a qual tem um perfil moldado de maneira aerodinâmica. Entre o ressalto 104 e a parte de raiz cilíndrica 103, uma parte de transição 107 se estende, na qual ocorre uma transição do perfil aerodinâmico da parte do aerofólio 105 para o perfil cilíndrico da parte de raiz 103. A linha de envergadura é indicada pela referência numérica 100.

Uma seção transversal no sentido da corda através da seção de aerofólio 105 da pá do rotor é mostrada na Figura 3. Seu perfil aerodinâmico mostrado na Figura 3 compreende um lado de sucção convexo 113 e um lado de pressão menos convexo 115. A linha tracejada e pontilhada que se estende da borda dianteira 109 da pá até sua borda posterior 111 mostra a linha da corda do perfil. Muito embora o lado de pressão 115 compreenda uma seção convexa 117 e uma seção côncava 119 na Figura 3, ele também pode ser implementado sem qualquer seção côncava, contanto que o lado de sucção 113 seja mais convexo do que o lado de pressão 115. A linha da corda é indicada pela referência numérica 101. O lado de sucção 113 e o lado de pressão 115 na parte do aero-fólio 105 também serão referidos como o lado de sucção e o lado de pressão da pá do rotor 5, respectivamente, embora estritamente falado, a parte cilíndrica 103 da pá 5 não mostre um lado de pressão ou de sucção. A Figura 4 mostra esquematicamente uma turbina eólica, em que as pás do rotor 5 são equipadas com disposições de flape inventivas 20. A turbina eólica é vista na Figura 4 de um lado de enrolamento para baixo. A Figura 5 mostra esquematicamente uma das pás do rotor 5. As disposições de flape inventivas 20 são conectadas às bordas posteriores 111 das pás 5 nas Figuras 4 e 5 próximas da ponta 102. As disposições de flape 20 são localizadas ao longo da borda posterior 111 em uma posição na direção da envergadura 100 entre a ponta da pá 102 e 50%, preferivelmente 30% do comprimento da pá na direção da envergadura 100 no sentido da raiz da pá 103. Na Figura 5, a disposição de flape 20 compreende três segmentos, um segmento de disposição de flape radialmente externo 20a, um segmento de disposição de flape intermediário 20b e um segmento de disposição de flape radialmente interno 20c. Os segmentos 20a, 20b e 20c são localizados próximos entre si ao longo da borda posterior 111 da pá 5. A Figura 6 mostra esquematicamente uma disposição de flape inventiva que mostra explicitamente o lado superior da parte de suporte 21. A parte de suporte 21 compreende uma borda posterior serrilhada 23. A parte 26 se projeta sobre a borda posterior 111 da pá do rotor. Uma superfície 24, que não se prolonga sobre a borda posterior 111 da pá 5, é usada para conectar a parte de suporte 21 ao lado de sucção 113 de uma pá 5, por e-xemplo, por meio de um adesivo. Para aumentar a rigidez e a estabilidade da parte de suporte 21, inúmeras nervuras 25 se localizam entre a parte 26, que se projeta sobre a borda posterior 111, e a parte 24 que é diretamente conectada à pá 5. A Figura 7 mostra esquematicamente uma vista seccional de uma pá do rotor da turbina eólica inventiva em velocidade do vento baixa. A Figura 8 mostra esquematicamente uma pá do rotor da turbina eólica inventiva em velocidade de vento alta. Uma seta 27 indica a direção do vento relativo, que é a direção do ar do fluxo de entrada. Na Figura 7, o ângulo de ataque ai, que é o ângulo entre a linha da corda 101 e a direção do vento relativa 27 (direção do ar do fluxo de entrada), é relativamente grande. Na Figura 8, o ângulo de ataque a2 é relativamente pequeno.

Nas Figuras 7 e 8, a pá do rotor da turbina eólica 5 compreende uma disposição de flape localizada na borda posterior 111. A disposição de flape compreende uma parte de suporte 21, que será conectada ao lado de sucção 113 da pá, e uma parte de flape 22, que será conectada ao lado de pressão 115 da pá. A parte de suporte 21 compreende uma superfície do lado de sucção 51 e uma superfície do lado de pressão 52. A parte de flape 22 também compreende uma superfície do lado de sucção 41 e uma superfície do lado de pressão 42. A superfície do lado de sucção 51 da parte de suporte 21 prolonga o lado de sucção 113 da pá. A superfície do lado de pressão 42 da parte de flape prolonga o lado de pressão 115 da pá. A superfície do lado de pressão 52 da parte de suporte 21 e a superfície do lado de sucção 41 da parte de flape 22 são voltadas uma para a outra ou se localizam uma oposta a outra.

Em velocidade do vento baixa e um ângulo de ataque cti grande, conforme mostrado na Figura 7, a parte de suporte 21 e a parte de flape 22 estão em contato direto entre si. A parte de suporte 21 fornece um limite para o movimento da parte de flape 22. Nesta situação, a disposição de flape fornece uma extensão do aerofólio efetivo que aumenta a ascensão da pá.

Em velocidade do vento alta e um ângulo de ataque a2 pequeno, conforme mostrado na Figura 8, a parte de flape 22 se move para longe da parte de suporte 21 e ocorre uma lacuna entre a superfície do lado de pressão 52 da parte de suporte 21 e a superfície do lado de sucção 41 da parte de flape 22. Nesta situação, a disposição de flape é ineficiente e ela, consequentemente, reduz as cargas que agem na pá. A superfície normal da parte da superfície do lado de sucção 41 da parte de flape 22 é indicada por uma seta 34. O ângulo β! entre a superfície normal 34 e a linha da corda 101 na Figura 7 difere do ângulo β2 entre a superfície normal 34 e a linha da corda 101 na Figura 8 e descreve o movimento da parte de flape 22. Geralmente, a parte de suporte 21 é rígida e não móvel com relação à linha da corda 101. A parte de flape 22 é pelo menos parcialmente móvel com relação à linha da corda 101 como, por exemplo, mostrado nas Figuras 7 e 8. A Figura 9 mostra esquematicamente quatro variantes das pás do rotor da turbina eólica em vistas seccionais. O lado esquerdo das Figuras mostra a respectiva disposição de flape em uma posição que age como o aerofólio ineficiente e no lado direito age como o aerofólio eficiente.

Na Figura 9(a), mostra-se uma estrutura de suporte de sucção de uma peça 21a com uma parte de flape flexível 22a. Na Figura 9(b), um flape articulado ou inclinável 22b é montado no lado de pressão 115 da pá, em que a pá age como a estrutura de suporte. Na Figura 9(c), mostra-se um lado de sucção 113 montado na estrutura de suporte 21c e um flape rígido articulado ou inclinável 22c montado no lado de pressão 115 da pá. Na Figura 9(d), mostra-se um lado de sucção 113 montado na estrutura de suporte 21 d e um flape flexível 22d montado no lado de pressão da pá. A Figura 10 mostra quatro variantes para as disposições de flape inventivas conectadas à borda posterior de uma pá em uma vista seccional. Em todas as variantes mostradas na Figura 10, o movimento da parte de flape 32 é indicado pelas setas 28. Em todas as quatro variantes mostradas na Figura 10, três posições diferentes da parte de flape 32 com relação à parte de suporte 31 são mostradas, em que a imagem esquerda mostra a situação em uma velocidade de vento alta e um pequeno ângulo de ataque e a imagem direita mostra a situação em uma velocidade de vento baixa e um ângulo de ataque grande.

Na Figura 10(a), a parte de suporte 31a é conectada ao lado de sucção 113 da pá. A parte de suporte 31a tem um formato curvado. Ela se projeta sobre a borda posterior 111 da pá. A parte de flape 32a é conectada ao lado de pressão 115 da pá e compreende material flexível.

Na variante mostrada na Figura 10(b), a parte de suporte 31b é conectada ao lado de sucção 113 da pá e a parte de flape 32b é conectada ao lado de pressão 115 da pá. Nesta variante, a parte de flape compreende material rígido e uma dobradiça 33, que é preferivelmente localizada na borda posterior 111 da pá. A dobradiça 33 fornece uma mobilidade da parte de flape 32b com relação à parte de suporte 31b.

Na Figura 10(c), a parte de suporte 31c e a parte de flape 32c são ambas conectadas ao lado de sucção 113 da pá. A parte de suporte 31c consiste em material rígido e a parte de flape 32c consiste em material flexível.

Na Figura 10(d), a parte da borda posterior da pá age como a parte de suporte 31 d. A parte de flape 32d é conectada ao lado de pressão 115 da pá e tem as mesmas características e propriedades que a parte de flape 32b na Figura 10(b). A diferença entre a parte de flape 32b e a parte de flape 32d é que na Figura 10(d) a parte de flape 32d é conectada ao lado de pressão 115 da pá, tal que a dobradiça 33 não é diretamente localizada na borda posterior 111 da pá. Em vez disso, a dobradiça 33 se localiza em uma posição no lado de pressão 115 da pá.

As Figuras 11 e 12 mostram esquematicamente uma variante adicional de parte de uma pá do rotor da turbina eólica inventiva em uma vista seccional e em perspectiva. A Figura 11 mostra a situação na velocidade de vento baixa, em que a parte de flape e a parte de suporte estão em contato uma com a outra. A Figura 12 mostra a situação na velocidade de vento alta, em que a parte de flape 22e se moveu para longe da parte de suporte 21e. Na variante mostrada nas Figuras 11 e 12, a parte de suporte 21e tem o formato alongado. A Figura 13 mostra esquematicamente as curvas da força de uma turbina eólica inventiva em comparação com uma turbina eólica convencional. O eixo geométrico x mostra a velocidade do vento em m/seg. O eixo geométrico y mostra a força obtida da turbina eólica em W. A curva de força 29 de uma turbina eólica com uma pá convencional é comparada com uma curva de força 30 para uma turbina eólica com uma disposição de flape inventiva. A curva de força 30 da turbina eólica inventiva mostra um corte inferior na velocidade de vento e geralmente mais força nas velocidades de vento baixas em comparação com a curva de força 29 da pá da turbina eólica convencional. Isso significa que a turbina eólica inventiva pode operar em velocidade de vento mais baixa do que as turbinas eólicas convencionais e produz mais força em velocidades de vento baixas do que as turbinas eólicas convencionais.

Claims

1. Disposição de flape (20) para uma pá do rotor da turbina eólica (5), que compreende uma borda dianteira (109), uma borda posterior (111) e uma linha da corda (101) entre a borda dianteira (109) e a borda posterior (111), caracterizada pelo fato de que: a disposição de flape (20) compreende: - uma parte de suporte (21), e - uma parte de flape (22) que é passivamente móvel com relação a um ângulo (β) entre uma superfície normal (34) de uma superfície (41) da parte de flape (22) e a linha da corda (101), - sendo que a parte de suporte (21) e a parte de flape (22) são posicionadas uma com relação à outra, tal que a parte de suporte (21) fornece um limite para o movimento da parte de flape (22).

2. Disposição de flape (20), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que: a estrutura de suporte (21) compreende uma superfície do lado de pressão (52) e uma superfície do lado de sucção (51), que forma ou prolonga um lado de sucção (113) de uma pá do rotor da turbina eólica (5), a parte de flape (22) compreende uma superfície do lado de sucção (41) e uma superfície do lado de pressão (42), que prolonga um lado de pressão (115) de uma pá do rotor da turbina eólica (5), sendo que uma superfície do lado de sucção (41) da parte de flape (22) e a superfície do lado de pressão (52) da parte de suporte (21) são voltadas uma para a outra.

3. Disposição de flape (20), de acordo com a reivindicação 1 ou a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que: a parte de suporte (21) e/ou a parte de flape (22) é conectável a uma pá do rotor da turbina eólica (5) na borda posterior (111) da pá ou em uma parte da pá próxima da borda posterior (111), e/ou em uma posição entre a ponta (102) da pá e uma metade do comprimento de envergadura (100) da pá medida a partir da ponta (102).

4. Disposição de flape (20), de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que: a parte de flape (22) compreende uma conexão de flape flexível ou articulada para conectar a parte de flape a uma pá do rotor da turbina eólica (5).

5. Disposição de flape (20), de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que: a parte de flape (22) compreende uma lâmina flexível.

6. Disposição de flape (20), de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que: a parte de flape (21) e/ou a parte de suporte (21) compreende uma borda posterior serrilhada (23).

7. Disposição de flape (20), de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que: a parte de flape (22) e a parte de suporte (21) são feitas como uma peça ou diversas peças.

8. Disposição de flape (20), de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que: a parte de suporte (21) compreende pelo menos um gerador de vértice.

9. Disposição de flape (20), de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que: a parte de suporte (21) tem um formato curvado.

10. Pá do rotor da turbina eólica (5) que compreende uma disposição de flape (20), como definida em quaisquer das reivindicações 1 a 9.

11. Pá do rotor da turbina eólica (5), de acordo com a reivindica- ção 10, que compreende um lado de sucção (113) e um lado de pressão (115), caracterizada pelo fato de que: a parte de suporte (21) e/ou a parte de flape (22) são/é conecta-da(s) ao lado de sucção (113) e/ou ao lado de pressão (115) da pá (5).

12. Pá do rotor da turbina eólica (5), de acordo com a reivindicação 10 ou a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que: inúmeras disposições de flape (20) são montadas umas próximas das outras ao longo da borda posterior (111) da pá (5).

13. Pá do rotor da turbina eólica (5), de acordo com quaisquer das reivindicações 10 a 12, caracterizada pelo fato de que: a parte de suporte (21) é uma parte integral da pá (5).

14. Turbina eólica (1) que compreende uma pá do rotor da turbina eólica (5), de acordo com quaisquer das reivindicações 10 a 13.

15. Método para intensificar o desempenho aerodinâmico de uma pá do rotor da turbina eólica (5) que compreende uma borda posterior (111), caracterizado pelo fato de. conectar uma disposição de flape (20), de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 9, à borda posterior (111) da pá (5).