BR102013030756B1

BR102013030756B1 - Junta para conectar um primeiro segmento de pá a um segundo segmento de pá de uma pá de rotor de turbina eólica e método para conectar um primeiro segmento de pá a um segundo segmento de pá de uma pá de rotor de turbina eólica em uma junta

Info

Publication number: BR102013030756B1
Application number: BR102013030756-4A
Authority: BR
Inventors: Biju Nanukuttan; Afroz Akhtar; Charles Erklin Seeley; Daniel Alan Hynum; Santhosha Yelwal Srikanta; Srikanth Samudrala; Srinath Bonala; Vamsi Krishna Kanchumarthy
Original assignee: General Electric Company
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2021-09-21
Also published as: US20140178205A1; BR102013030756A8; BR102013030756A2; EP2746574A2; EP2746574A3; EP2746574B1

Abstract

junta e método para conectar um primeiro segmento de pá a um segundo segmento de pá de uma pá de rotor de turbina eólica. trata-se de juntas para conectar um primeiro segmento de pá a um segundo segmento de pá de uma pá de rotor de turbina eólica que incluem um primeiro parafuso que compreende uma primeira extremidade proximal conectada ao primeiro segmento de pá e uma primeira extremidade distal conectada ao segundo segmento de pá, sendo que um segundo parafuso compreende uma segunda extremidade proximal conectada ao primeiro segmento de pá e uma segunda extremidade distal conectada ao segundo segmento de pá e um terceiro parafuso compreende uma terceira extremidade proximal conectada ao primeiro segmento de pá e uma terceira extremidade distal conectada ao terceiro segmento de pá. pelo menos dois dentre o primeiro parafuso, o segundo parafuso e o terceiro parafuso se diferem em tamanho e uma primeira distância entre o primeiro parafuso e o segundo parafuso é diferente de uma segunda distância entre o segundo parafuso e o terceiro parafuso.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a pás de rotor de turbina eólica e, mais especificamente, a juntas para conectar segmentos de pá de pás de rotor de turbina eólica.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] A potência eólica é considerada uma das fontes de energia mais limpas e mais ecologicamente corretas atualmente disponíveis e as turbinas eólicas vêm obtendo atenção crescente nesse aspecto. Uma turbina eólica moderna inclui, tipicamente, uma torre, gerador, caixa de engrenagens, nacela e uma ou mais pás de rotor. As pás de rotor capturam a energia cinética dos ventos usando princípios de folha metálica conhecidos. As pás de rotor transmitem a energia cinética na forma de energia rotacional, de modo a girar uma haste que acopla as pás de rotor a uma caixa de engrenagens ou, se uma caixa de engrenagens não for usada, diretamente ao gerador. O gerador, então, converte a energia mecânica em energia elétrica que pode ser implantada em uma rede elétrica.

[003] O tamanho, formato e altura de pás de rotor são fatores que contribuem para as eficiências energéticas das turbinas eólicas. Um aumento no tamanho da pá de rotor aumenta a produção de energia de uma turbina eólica, enquanto que uma diminuição na altura também promove a eficiência de uma turbina eólica. Adicionalmente, à medida que os tamanhos de pá de rotor aumentam, é necessário dar atenção extra à integridade estrutural das pás de rotor. Atualmente, grandes turbinas eólicas comerciais existentes e em desenvolvimento são capazes de gerar cerca de 1,5 a cerca de 12,5 megawatts de potência. Essas turbinas eólicas maiores podem ter conjuntos de pá de rotor maiores que 90 metros em diâmetro. Ainda, avanços no formato de pá de rotor encorajam a fabricação de uma pá de rotor conformada inclinada para frente que tem um contorno arqueado geral desde a raiz até a ponta da pá, fornecendo aerodinâmica aprimorada. Consequentemente, esforços para aumentar o tamanho de pá de rotor, diminuir a altura de pá de rotor e aumentar a resistência da pá de rotor, enquanto também aprimora a aerodinâmica da pá de rotor, auxiliam no crescimento contínuo da tecnologia de turbina eólica e na adoção de energia eólica como uma fonte de energia alternativa.

[004] À medida que o tamanho de turbinas eólicas aumenta, particularmente, o tamanho das pás de rotor, também aumentam os custos respectivos de fabricação, transporte e instalação das turbinas eólicas. Os benefícios econômicos de tamanhos de turbina eólica devem ser pesados contra esses fatores. Por exemplo, os custos de pré-formação, transporte e montagem de uma turbina eólica que tem pás de rotor na faixa de 90 metros podem ter impacto de forma significativa sobre a vantagem econômica de uma turbina eólica maior.

[005] Uma estratégia conhecida para reduzir os custos de pré- formação, transporte e instalação de turbinas eólicas que têm pás de rotor de tamanhos aumentados é fabricar as pás de rotor em segmentos de pá. Os segmentos de pá podem ser montados para formar a pá de rotor posteriormente, por exemplo, os segmentos de pá individuais são transportados para um local de instalação. Entretanto, dispositivos e aparelhos conhecidos para conectar os segmentos de pá uns aos outros podem ter uma variedade de desvantagens. Por exemplo, o uso de peças de conexão padronizadas (por exemplo, parafusos uniformemente dimensionados ou similares) pode utilizar material desnecessário e comprometer a estrutura da pá de rotor através da remoção de material compósito para acomodar parafusos superdimensionados. Adicionalmente, a aplicação de, por exemplo, um material de ligação em dispositivos conhecidos pode ser difícil. Por exemplo, dispositivos conhecidos podem causar dificuldades na observação e inspeção da injeção ou infusão de material de ligação entre segmentos de pá adjacentes. Ainda, dispositivos de conexão conhecidos, em geral, não permitem a desmontagem após a pá de rotor ser formada, dessa forma, impossibilitando a remoção de segmentos de pá individuais para inspeção, manutenção, substituição ou renovação.

[006] Consequentemente, juntas alternativas para conectar segmentos de pás de pás de rotor de turbina eólica seria providencial no estado da técnica.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[007] Em uma realização, uma junta é revelada para conectar um primeiro segmento de pá a um segundo segmento de pá de uma pá de rotor de turbina eólica. A junta inclui um primeiro parafuso que compreende uma primeira extremidade proximal conectada ao primeiro segmento de pá e uma primeira extremidade distal conectada ao segundo segmento de pá. A junta também inclui um segundo parafuso que compreende uma segunda extremidade proximal conectada ao primeiro segmento de pá e uma segunda extremidade distal conectada ao segundo segmento de pá. A junta também inclui um terceiro parafuso que compreende uma terceira extremidade proximal conectada ao primeiro segmento de pá e uma terceira extremidade distal conectada ao terceiro segmento de pá. O primeiro parafuso, o segundo parafuso e o terceiro parafuso se diferem em tamanho, e uma primeira distância entre o primeiro parafuso e o segundo parafuso é diferente de uma segunda distância entre o segundo parafuso e o terceiro parafuso.

[008] Em outra realização, uma junta é revelada para conectar um primeiro segmento de pá a um segundo segmento de pá de uma pá de rotor de turbina eólica. A junta inclui uma área central entre uma borda anterior e uma borda posterior, e uma pluralidade de parafusos que conectam o primeiro segmento de pá ao segundo segmento de pá. Pelo menos dois dentre a pluralidade de parafusos mudam em tamanho em direção à área central, e a pluralidade de parafusos é separada entre si por distâncias diferentes em direção à área central.

[009] Em ainda outra realização, um método é revelado para conectar um primeiro segmento de pá a um segundo segmento de pá de uma pá de rotor de turbina eólica em uma junta. O método inclui conectar extremidades proximais de uma pluralidade de parafusos a um primeiro segmento de pá, e conectar extremidades distais da pluralidade de parafusos a um segundo segmento de pá. O primeiro segmento de pá e o segundo segmento de pá formam uma área central entre uma borda anterior e uma borda posterior na junta, um parâmetro de tamanho da pluralidade de parafusos muda em direção à área central, e a pluralidade de parafusos é separada entre si por distâncias diferentes em direção à área central.

[010] Esses e recursos adicionais fornecidos pelas realizações discutidas no presente documento serão mais completamente compreendidos em vista da descrição detalhada a seguir, em conjunto com os desenhos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[011] As realizações apresentadas nos desenhos são ilustrativas e exemplares na natureza e não pretendem limitar as invenções definidas pelas reivindicações. A descrição detalhada a seguir das realizações ilustrativas pode ser compreendida quando lida em conjunto com os desenhos a seguir, onde estrutura similar é indicada com numerais de referência similares e em que:- a Figura 1 é uma turbina eólica de acordo com uma ou mais realizações mostradas ou descritas no presente documento;- a Figura 2 é uma pá de rotor para uma turbina eólica de acordo com uma ou mais realizações mostradas ou descritas no presente documento;- a Figura 3 é uma vista transversal de um segmento de pá em uma junta de acordo com uma ou mais realizações mostradas ou descritas no presente documento;- a Figura 4 é uma ilustração esquemática de orientações de parafuso em uma junta de acordo com uma ou mais realizações mostradas ou descritas no presente documento;- a Figura 5 é uma ilustração esquemática de uma junta de acordo com uma ou mais realizações mostradas ou descritas no presente documento;- a Figura 6 é uma ilustração esquemática de outra junta de acordo com uma ou mais realizações mostradas ou descritas no presente documento;- a Figura 7 é uma vista de topo de um inserto rosqueado de acordo com uma ou mais realizações mostradas ou descritas no presente documento; e,- a Figura 8 é uma vista em perspectiva de um inserto rosqueado de acordo com uma ou mais realizações mostradas ou descritas no presente documento.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[012] Uma ou mais realizações específicas da presente invenção serão descritas abaixo. Em um esforço para fornecer uma descrição concisa dessas realizações, todos os recursos de uma implantação real podem não ser descritos no relatório descritivo. Deve ser apreciado que no desenvolvimento de qualquer tal implantação real, como em qualquer projeto de engenharia ou design, inúmeras decisões especificas de implantação devem ser tomadas para alcançar os objetivos específicos dos desenvolvedores, como conformidade com as restrições relacionadas a sistemas e relacionadas a negócios, que podem variar de uma implantação para outra. Além disso, deve ser apreciado que tal esforço de desenvolvimento deve ser complexo e demorado, mas, no entanto, seria uma tarefa rotineira de design, fabricação e manufatura para aqueles indivíduos de habilidade comum que têm o benefício dessa invenção.

[013] Ao introduzir elementos de várias realizações da presente invenção, os artigos “um”, “uma”, “o(a)”, e “dito(a)” pretendem significar que existem um ou mais dos elementos. Os termos “que compreende”, “que inclui”, e “que tem” pretendem ser inclusivos e significam que pode haver elementos adicionais diferentes dos elementos listados.

[014] A Figura 1 ilustra uma turbina eólica 10 de construção convencional. A turbina eólica 10 inclui uma torre 12 com uma nacela 14 montada na mesma. Uma pluralidade de pás de rotor 16 é montada em uma parte central do rotor 18 que, por sua vez, está conectada a um flange principal que gira uma haste de rotor principal, conforme discutido abaixo. Os componentes de controle e geração de potência de turbina eólica são alojados dentro da nacela 14. A vista da Figura 1 é fornecida para propósitos ilustrativos apenas para posicionar a presente invenção em um campo de uso. Deve ser apreciado que a invenção não se limita a nenhum tipo particular de configuração de turbina eólica.

[015] Referindo-se à Figura 2, uma realização de uma pá de rotor 16 de acordo com a presente invenção é mostrada. A pá de rotor 16 pode incluir uma pluralidade de segmentos de pá individuais 20 alinhados em uma ordem de extremidade a extremidade a partir de uma ponta de pá 22 até uma raiz de pá 24. Cada um dos segmentos de pá individuais 20 pode ser exclusivamente configurado, de modo que a pluralidade de segmentos de pá 20 defina uma pá de rotor completa 16 que tem um perfil aerodinâmico projetado, comprimento e outras características desejadas. Por exemplo, cada um dos segmentos de pá 20 pode ter um contorno aerodinâmico que corresponde ao contorno aerodinâmico de segmentos de pá adjacentes 20. Dessa forma, os contornos aerodinâmicos dos segmentos de pá 20 podem formar um contorno aerodinâmico contínuo da pá de rotor 16.

[016] Em geral, a pá de rotor 16 e, dessa forma, cada segmento de pá 20, podem incluir um lado de pressão 32 e um lado de sucção 34 que se estende entre uma borda anterior 36 e uma borda posterior 38. Adicionalmente, a pá de rotor 16 pode ter uma amplitude 42 e uma corda 44. A corda 44 pode mudar por toda a amplitude 42 da pá de rotor 16. Dessa forma, uma corda local 46 pode ser definida em qualquer localização do tipo amplitude na pá de rotor 16 ou qualquer segmento de pá 20 da mesma.

[017] A pá de rotor 16 pode, em realizações, ser curvada. A curvatura da pá de rotor 16 pode conferir inclinação à pá de rotor 16 em uma direção, em geral, da raiz da pá (flapwise) e/ou em uma direção, em geral, da ponta da pá (edgewise). A direção da raiz da pá é uma direção substancialmente perpendicular a um eixo geométrico transversal através de uma seção transversal do lado mais largo da pá de rotor 16. Alternativamente, a direção da raiz da pá pode ser interpretada como a direção (ou a direção oposta) na qual o levantamento aerodinâmico atua na pá de rotor 16. A direção da ponta da pá é perpendicular à direção da raiz da pá. A curvatura da raiz da pá da pá de rotor 16 também é conhecida como pré-inclinação, enquanto que a curvatura da ponta da pá é também conhecida como varredura. Dessa forma, uma pá de rotor curvada 16 pode ser pré-inclinada e/ou varrida. A curvatura pode permitir que a pá de rotor 16 suporte satisfatoriamente cargas na direção da raiz da pá e na direção da ponta da pá durante a operação da turbina eólica 10 e pode fornecer adicionalmente uma folga para a pá de rotor 16 a partir da torre 12 durante a operação da turbina eólica 10.

[018] Ainda se referindo à Figura 2, a pá de rotor 16 compreende adicionalmente uma junta 100. A junta 100 conecta um primeiro segmento de pá 101 a um segundo segmento de pá 102 em alguma seção transversal ao longo do comprimento da amplitude 42. Deve ser apreciado que o primeiro segmento de pá 101 e o segundo segmento de pá 102 podem ser quaisquer segmentos de pá adjacentes adequados 20. Por exemplo, em algumas realizações, como aquelas ilustradas na Figura 2, o primeiro segmento de pá 101 pode se estender a partir da ponta da pá 22 e o segundo segmento de pá 102 pode se estender a partir da raiz da pá 24. Em outras realizações, o primeiro segmento de pá 101 pode se estender a partir da ponta da pá 22 e o segundo segmento de pá 102 pode ser um segmento de pá intermediário 20 ou o primeiro segmento de pá 101 pode ser um segmento de pá intermediário 20 e o segundo segmento de pá 102 pode se estender a partir da raiz da pá 24 ou tanto o primeiro segmento de pá 101 quanto o segundo segmento de pá 102 podem ser segmentos de pá intermediários 20.

[019] As juntas 100, de acordo com a presente invenção, podem permitir uma conexão local e mais eficiente de segmentos de pá adjacentes 20. Por exemplo, uma junta 100 pode permitir acesso a e conexão de segmentos de pá 20 desde a parte externa até a junta 100 e segmentos de pá 20. Adicionalmente, a junta 100 pode utilizar fechos mecânicos para a conexão de pelo menos um dos segmentos de pá adjacentes 20, dessa forma, possibilitando uma inspeção e conexão mais fácil dos mesmos. Tais juntas 100 podem possibilitar adicionalmente a desmontagem dos vários segmentos de pá adjacentes 20 após a pá de rotor 16 ser formada, dessa forma, permitindo a remoção de segmentos de pá individuais 20 para inspeção, manutenção, substituição e/ou renovação.

[020] Conforme mais bem ilustrado nas Figuras 2 a 6, a junta 100 compreende uma área central 37 entre a borda anterior 36 e a borda posterior 38 e compreende uma pluralidade de parafusos 120 que conectam o primeiro segmento de pá 101 ao segundo segmento de pá 102. Conforme usado no presente documento, “parafusos” se refere a qualquer estrutura rígida que possa se prender tanto ao primeiro segmento de pá 101 quanto ao segundo segmento de pá 102 e suportar a estrutura conectada quando a pá de rotor 16 é usada em operação. Por exemplo, em algumas realizações, os parafusos 120 podem compreender uma primeira extremidade que compreende uma cabeça (como aquela que pode ser girada por meio de chave inglesa, alicates, encaixe ou similares) e uma segunda extremidade que compreende roscas. Em algumas realizações, os parafusos 120 podem compreender roscas em ambas as extremidades. Em ainda algumas realizações, os parafusos 120 podem compreender uma superfície relativamente lisa ou afunilada. De modo semelhante, os parafusos 120 podem compreender qualquer material que possua as características exigidas para suportar a junta 100 como um ou mais metais, ligas metálicas ou outros materiais adequados.

[021] Os parafusos 120 utilizados na junta 100 compreendem tamanhos não uniformes através da junta. O “tamanho” do parafuso pode se referir a qualquer medição dimensional (isto é, parâmetro de tamanho) como seu comprimento, área transversal, altura ou outra dimensão que teria um efeito sobre suas capacidades de suporte na junta. Adicionalmente, o tamanho do parafuso 120 utilizado na junta 100 pode depender de sua localização dentro da junta 100 em relação à borda anterior 36, área central 37 e borda posterior 38. Particularmente, parafusos maiores e mais resistentes 120 podem ser dispostos mais próximos da área central 37, visto que a área central 37 pode sustentar forças relativamente maiores durante a operação da pá de rotor 16. De modo semelhante, parafusos menores 120 podem ser dispostos mais próximos da borda anterior 37 e borda posterior 38, visto que essas localizações sustentam forças relativamente menores durante a operação da pá de rotor 16.

[022] Por exemplo, referindo-se às Figuras 3 a 6, em algumas realizações, a pluralidade de parafusos 120 pode incluir um primeiro parafuso 121, um segundo parafuso 122 e um terceiro parafuso 123. O primeiro parafuso 121, segundo parafuso 122 e terceiro parafuso 123 podem compreender comprimentos diferentes, de modo que pelo menos um dentre os três parafusos 121, 122 e 123 seja maior que os outros dois. Em algumas realizações, todos os três parafusos 121, 122 e 123 podem ter comprimentos diferentes. Em outras realizações, dois dos parafusos (por exemplo, o primeiro parafuso 121 e o segundo parafuso 122) podem ter, cada um, um primeiro comprimento e o outro parafuso (por exemplo, o terceiro parafuso 123) pode ter um segundo comprimento diferente do primeiro comprimento.

[023] O comprimento de cada parafuso particular 120 pode ser selecionado com base em sua localização dentro da junta 100. Por exemplo, se o primeiro parafuso 121 estiver mais próximo da área central 37 que o segundo parafuso 122, então, o primeiro parafuso 121 pode ser maior que o segundo parafuso 122. De modo semelhante, se o terceiro parafuso 123 estiver ainda mais distante da área central 37 que o segundo parafuso 122 (de modo que esteja mais próximo da borda anterior 36 ou borda posterior 38), então, o terceiro parafuso 123 pode ser mais curto que o segundo parafuso 122. Os comprimentos afunilados do primeiro parafuso 121, segundo parafuso 122 e terceiro parafuso 123 podem fornecer a quantidade necessária de resistência para aquela localização específica na junta 100 sem usar material em excesso onde não for necessário (por exemplo, na borda anterior 36 e/ou borda posterior 38).

[024] De modo similar, o primeiro parafuso 121, segundo parafuso 122 e terceiro parafuso 123 podem compreender áreas transversais diferentes (por exemplo, espessura), de modo que pelo menos um dos três parafusos 121, 122 e 123 tenha uma área transversal maior que as outras duas. Em algumas realizações, todos os três parafusos 121, 122 e 123 podem ter áreas transversais diferentes. Em outras realizações, dois dos parafusos (por exemplo, o primeiro parafuso 121 e o segundo parafuso 122) podem ter, cada um, uma primeira área transversal e o outro parafuso (por exemplo, o terceiro parafuso 123) pode ter uma segunda área transversal diferente da primeira área transversal.

[025] A área transversal de cada parafuso particular 120 pode ser selecionada com base em sua localização dentro da junta 100. Por exemplo, se o primeiro parafuso 121 estiver mais próximo da área central 37 que o segundo parafuso 122, então, o primeiro parafuso 121 pode ter uma área transversal maior que o segundo parafuso 122. De modo semelhante, se o terceiro parafuso 123 estiver ainda mais distante da área central 37 que o segundo parafuso 122 (de modo que esteja mais perto da borda anterior 36 ou borda posterior 38), então, o terceiro parafuso 123 pode ter uma área transversal menor que o segundo parafuso 122. Os tamanhos afunilados das áreas transversais do primeiro parafuso 121, segundo parafuso 122 e terceiro parafuso 123 podem fornecer a quantidade necessária de resistência para aquela localização específica na junta 100 sem usar material em excesso onde não for necessário (por exemplo, na borda anterior 36 e/ou borda posterior 38).

[026] Ainda se referindo às Figuras 3 a 6, os parafusos 120 utilizados na junta 100 também são separados por distâncias diferentes. Por exemplo, o primeiro parafuso 121 e o segundo parafuso 122 podem ser separados por uma primeira distância e o segundo parafuso 122 e o terceiro parafuso 123 podem ser separados por uma segunda distância. A primeira distância pode ser mais longa ou mais curta que a segunda distância e, de modo similar ao citado acima, pode depender das localizações específicas do primeiro parafuso 121, segundo parafuso 122 e terceiro parafuso 123 em relação à borda anterior 36, área central 37 e borda posterior 38.

[027] Em algumas realizações, as distâncias que separam os parafusos 120 podem ser mais curtas em direção à área central 37 da junta 100. Especificamente, conforme mais bem ilustrado nas Figuras 3 e 4, parafusos 120 localizados em direção à área central 37 podem ser separados uns dos outros por uma distância de separação central DC. De modo semelhante, parafusos 120 localizados em direção à borda anterior 36 ou borda posterior 38 podem ser separados por uma distância de separação de borda DE. Em tais realizações, a distância de separação central DC pode ser menor que a distância de separação de borda DE, de modo que os parafusos 120 estejam mais juntos em direção à área central 37 do que os mesmos estão em direção à borda anterior 36 ou borda posterior 38. Os parafusos compactados mais próximos 120 em direção à área central 37 podem, assim, fornecer suporte estrutural maior para a junta 100 onde necessário, enquanto que os custos e recursos de material podem ser preservados em direção às áreas de menor tensão através da borda anterior 36 e borda posterior 38.

[028] Referindo-se agora às Figuras 2 a 8, os parafusos 120 podem ser conectados ao primeiro segmento de pá 101 e ao segundo segmento de pá 102 em uma variedade de modos. Por exemplo, conforme ilustrado nas Figuras 2 a 4, um ou ambos os segmentos de pá 20 podem conter furos 110 que podem receber e prender pelo menos uma porção do parafuso 120. Em algumas realizações, os furos 110 podem ser perfurados nos segmentos de pá 20. Em algumas realizações, os furos 110 podem ser trabalhados nos segmentos de pá 20 durante a fabricação (como ao deixar um espaço vazio ou receptáculo aberto na junta durante o carregamento com material compósito). Em outras realizações, os parafusos 120 podem ser presos a um dos segmentos de pá 20 durante a fabricação. Por exemplo, uma porção dos parafusos 120 pode ser disposta em um dos segmentos de pá 20 quando os segmentos de pá 20 são carregados com um material compósito ou similar. Os parafusos 120 podem, assim, ser presos a um dos segmentos de pá sem a necessidade de um furo 110.

[029] Referindo-se agora à Figura 5, em algumas realizações, uma extremidade de um parafuso 120 pode ser presa ao primeiro segmento de pá 101 por meio de uma porca cilíndrica 132, enquanto que a outra é presa ao segundo segmento de pá 102 por meio de um fecho removível 130 (por exemplo, porca, braçadeira ou similar). Em tais realizações, uma ou mais portas de acesso 135 podem ser dispostas ao redor do primeiro segmento de pá 101 e segundo segmento de pá 102, de modo que as ferramentas necessárias possam acessar a porca cilíndrica 132 e/ou fecho removível 130 para aperto.

[030] Referindo-se agora às Figuras 6 a 8, em outras realizações, um dos parafusos 120 pode ser preso ao primeiro segmento de pá 101 ou ao segundo segmento de pá 102 por meio de um inserto rosqueado 140. Os insertos rosqueados 140 podem, em geral, compreender um corpo 141 que tem uma porção oca 142 com uma seção rosqueada 143 na mesma para receber um parafuso rosqueado 120. Os insertos rosqueados 140 podem ser originalmente fabricados no primeiro segmento de pá 101 ou segundo segmento de pá 102 ou podem ser instalados durante a adaptação do primeiro segmento de pá 101 ou segundo segmento de pá 102. Além disso, os insertos rosqueados 140 podem ter uma variedade de formatos e configurações. Por exemplo, conforme ilustrado nas Figuras 7 e 8, em algumas realizações, os insertos rosqueados 140 podem compreender uma base superdimensionada 144 e um topo 145. A base superdimensionada 144 tem área de superfície maior que o topo 145 e pode permitir maior distribuição da força entre o inserto rosqueado 140 e a pá de rotor 16.

[031] Os insertos rosqueados 140 podem também variar em tamanho e distância para corresponder com seus parafusos respectivos 120. Por exemplo, insertos rosqueados 140 mais próximos da área central 37 podem ser maiores para acomodar parafusos maiores 120, enquanto que insertos rosqueados 140 mais próximos da borda anterior 36 ou borda posterior 38 podem ser menores para acomodar parafusos menores 120 sem desperdiçar material desnecessário. De modo semelhante, insertos rosqueados 140 mais próximos da área central 37 podem ter áreas transversais maiores para acomodar parafusos 120 com áreas transversais maiores e insertos rosqueados 140 mais próximos da borda anterior 36 ou borda posterior 38 podem ter áreas transversais menores para acomodar parafusos 120 com áreas transversais menores. Em ainda algumas realizações, os insertos rosqueados 140 podem ser separados uns dos outros por distâncias curtas em direção à área central 37 para espelhar parafusos 120 que são similarmente separados uns dos outros por distâncias curtas em direção à área central 37. Com variações de insertos rosqueados 140 apresentadas no presente documento, deve ser apreciado que realizações adicionais ou alternativas também podem ser realizadas para receber os parafusos 120 conectados entre o primeiro segmento de pá 101 e o segundo segmento de pá 102.

[032] Além disso, em algumas realizações, como aquelas ilustradas nas Figuras 4 a 6, os parafusos 120 podem estar conectados entre o primeiro segmento de pá 101 e o segundo segmento de pá 102 em direções alternadas. Conforme usado no presente documento, as direções alternadas se referem a um primeiro parafuso que está conectado ao primeiro segmento de pá 101 através de um primeiro tipo de conexão e ao segundo segmento de pá 102 através de um segundo tipo de conexão bem como um segundo parafuso que está conectado ao primeiro segmento de pá 101 através do segundo tipo de conexão e ao segundo segmento de pá 102 através do primeiro tipo de conexão. Por exemplo, referindo-se à Figura 4, o primeiro segmento de pá 101 na junta 100 pode compreender uma repetição alternativa de furos vazios 110 (que são usados para receber os parafusos 120 presos ao segundo segmento de pá 102) e os parafusos 120. O segundo segmento de pá 102 pode compreender, então, um conjunto alternativo complementar de furos 110 e parafusos 120 de modo que o primeiro segmento de pá 101 e o segundo segmento de pá 102 possam se unir a fim de formar a junta 100. Em algumas realizações, todos os parafusos adjacentes 120 alternam as direções. Em outras realizações, os parafusos 120 podem alternar as direções em grupos de modo que dois ou mais parafusos adjacentes voltados para uma primeira direção enquanto o próximo grupo de dois ou mais parafusos está voltado para uma segunda direção.

[033] Ao ter a junta 100 com os parafusos 120 em direções alternadas, os parafusos podem ser potencialmente dispostos mais próximos um ao outro. Especificamente, quando um dos tipos de conexão é mais amplo (ou, de outra forma, ocupa mais espaço) do que o segundo tipo de conexão, uma orientação alternativa pode permitir um espaçamento mais próximo alternando-se os lados nos quais o tipo de conexão mais amplo está disposto. As direções alternadas dos parafusos 120 podem fornecer, assim, um apoio maior e/ou distribuição maior do uso de apoio para conexão da junta 100.

[034] A própria junta 100 pode compreender qualquer material e construção que acompanhe uma pá de rotor 16 para uma turbina eólica 10. Por exemplo, em algumas realizações, a junta 100 pode compreender um ou mais materiais compósitos. Em tais realizações, os parafusos 120, os furos 110, os insertos rosqueados 140 e/ou qualquer outro acessório de conexão podem ser fabricados no material compósito durante a fabricação ou podem ser inseridos no material compósito após a fabricação durante uma operação de aperfeiçoamento. Em algumas realizações, a área de junta 100 pode compreender um material compósito disposto entre duas seções de tampas de longarina. Em outras realizações, a junta 100 pode compreender qualquer outro material e construção que permite múltiplos segmentos de pá 20 para formar a pá de rotor 16. O material compósito (ou outro material que compreende a junta 100) também pode ter espessura crescente em direção à área central 37. Por exemplo, conforme ilustrado na Figura 3, uma espessura central TC próxima à área central 37 pode ser mais espessa que uma espessura de borda TE em direção à borda anterior 36 ou à borda posterior 38. Tais realizações podem permitir parafusos maiores em direção à área central 36 e fornecem maior apoio estrutural onde for necessário. Entretanto, deve-se compreender que outras configurações de espessura relativa também podem ser incorporadas como a espessura central TC tendo menor espessura que a espessura de borda TE.

[035] Em algumas realizações, um método para a união de múltiplos segmentos de pá 20 pode ser alcançada com o uso das juntas 100 reveladas no presente documento. Por exemplo, o método pode compreender a conexão de extremidades proximais de uma pluralidade de parafusos 120 a um primeiro segmento de pá 101 e a conexão de extremidades distais da pluralidade de parafusos 120 a um segundo segmento de pá 102. As conexões podem ser produzidas em qualquer ordem como a conexão de todos os parafusos 120 ao primeiro segmento de pá 101 antes da conexão dos parafusos 120 ao segundo segmento de lâminas, conexão de todos os parafusos 120 ao segundo segmento de pá 102 antes da conexão dos parafusos 120 ao primeiro segmento de pá 101, ou conexão alternativa dos parafusos 120 entre o primeiro segmento de pá 101 e o segundo segmento de pá 102. Além disso, a conexão pode ser alcançada através de qualquer meio adequado como através de porcas cilíndricas, insertos rosqueados ou qualquer outra estrutura operável como aquelas discutidas acima.

[036] O primeiro segmento de pá 101 e o segundo segmento de pá 102 formam uma área central 37 entre a borda anterior 36 e a borda posterior 38 na junta 100. Também conforme discutido acima, um parâmetro de tamanho da pluralidade de parafusos 120 muda em direção à área central 37 e a pluralidade de parafusos 120 é separada entre si por distâncias diferentes em direção à área central 37. O parâmetro de tamanho pode incluir o comprimento, área de seção transversal, peso ou outra dimensão que poderia ter um efeito sobre as capacidades de apoio da pluralidade de parafusos 120 na junta. Em algumas realizações, o parâmetro de tamanho aumenta em direção à área central 37 de modo que parafusos fortes maiores 120 sejam dispostos onde a junta 100 pode experimentar maior estresse. Além disso, em algumas realizações, a pluralidade de parafusos 120 é separada entre si por distâncias curtas em direção à área central 37 de modo que os parafusos 120 estejam mais próximo onde a junta 100 pode experimentar maior estresse.

[037] Deve-se entender agora que as juntas 100 podem compreender uma pluralidade de parafusos que pode ter o tamanho, o espaçamento e/ou a direção variada com base em seu respectivo local ao redor da junta. Ao variar o tamanho, o espaçamento e/ou a direção, os parafusos podem ser personalizados a fim de fornecer a quantidade necessária de apoio específico para aquele local se a utilização de material desnecessário e custos de fabricação que ocorreriam com o uso de parafusos uniformes e/ou espaçamento uniforme. As juntas podem fornecer, assim, pás de rotor com tamanhos aumentados enquanto aumentam também a eficácia de fixação dos parafusos utilizados nisso.

[038] Embora a invenção tenha sido descrita detalhadamente em conexão apenas a um número limitado de realizações, deve-se compreender prontamente que a invenção não se limita a tais realizações reveladas. Ao invés disso, a invenção pode ser modificada a fim de incorporar qualquer número de variações, alterações, substituições ou disposições equivalentes não descritas até o presente momento, mas que são compatíveis com o escopo da invenção. Adicionalmente, embora várias realizações da invenção tenham sido descritas, deve-se compreender que aspectos da invenção podem incluir apenas algumas das realizações descritas. Consequentemente, não é observado que a invenção se limita à descrição anterior, mas é limitada apenas pelo escopo das reivindicações anexas.

Claims

1. JUNTA (100) PARA CONECTAR UM PRIMEIROSEGMENTO DE PÁ (101) A UM SEGUNDO SEGMENTO DE PÁ (102) DE UMA PÁ DE ROTOR (16) DE TURBINA EÓLICA (10), em que a junta (100) compreende:um primeiro parafuso (121) que compreende uma primeira extremidade proximal conectada ao primeiro segmento de pá (101) e uma primeira extremidade distal conectada ao segundo segmento de pá (102);um segundo parafuso (122) que compreende uma segunda extremidade proximal conectada ao primeiro segmento de pá (101) e uma segunda extremidade distal conectada ao segundo segmento de pá (102); eum terceiro parafuso (123) que compreende uma terceira extremidade proximal conectada ao primeiro segmento de pá (101) e uma terceira extremidade distal conectada ao segundo segmento de pá (102), em que pelo menos dois dentre o primeiro parafuso (121), o segundo parafuso (122) e o terceiro parafuso (123) se diferem em tamanho, e em que uma primeira distância entre o primeiro parafuso (121) e o segundo parafuso (122) é diferente de uma segunda distância entre o segundo parafuso (122) e o terceiro parafuso (123), caracterizada pelos parafusos (121, 122, 123) serem conectados entre o primeiro segmento de pá (101) e o segundo segmento de pá (102) em direções alternadas.

2. JUNTA (100), de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo primeiro parafuso (121), o segundo parafuso (122) e o terceiro parafuso (123) terem comprimentos diferentes.

3. JUNTA (100), de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 2, caracterizada pela junta (100) compreender uma área central (37) entre uma borda anterior (36) e uma borda posterior (38), sendo que o primeiro parafuso (121) está mais próximo da área central (37) que o segundo parafuso (122) e sendo que o primeiro parafuso (121) é maior que o segundo parafuso (122).

4. JUNTA (100), de acordo com a reivindicação 3,caracterizada pelo segundo parafuso (122) estar mais próximo da área central (37) que o terceiro parafuso (123), e sendo que o segundo parafuso (122) é maior que o terceiro parafuso (123).

5. JUNTA (100), de acordo com qualquer uma dasreinvindicações 1 a 4, caracterizada pelo primeiro parafuso (121), o segundo parafuso (122) e o terceiro parafuso (123) terem áreas transversais diferentes.

6. JUNTA (100), de acordo com qualquer uma dasreinvindicações 1 a 5, caracterizada pela junta (100) compreender uma área central (37) entre uma borda anterior (36) e uma borda posterior (38), sendo que o primeiro parafuso (121) está mais próximo da área central (37) que o segundo parafuso (122), e sendo que o primeiro parafuso (121) tem uma área transversal maior que o segundo parafuso (122).

7. JUNTA (100), de acordo com a reivindicação 6,caracterizada pelo segundo parafuso (122) estar mais próximo da área central do que o terceiro parafuso (123), e em que o segundo parafuso (122) tem uma área transversal maior que o terceiro parafuso (123).

8. JUNTA (100), de acordo com qualquer uma dasreinvindicações 1 a 7, caracterizada pelo primeiro parafuso (121), o segundo parafuso (122) e o terceiro parafuso (123) serem conectados entre o primeiro segmento de pá (101) e o segundo segmento de pá (102) em direções alternadas.

9. JUNTA (100), de acordo com qualquer uma dasreinvindicações 1 a 8, caracterizada pelo primeiro segmento de pá (101) compreender um primeiro inserto rosqueado (140) para receber a primeira extremidade proximal do primeiro parafuso (121).

10. JUNTA (100), de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 a 9, caracterizada pelo segundo segmento de pá (102) compreender um segundo inserto rosqueado (140) para receber a segunda extremidade distal do segundo parafuso (122).

11. JUNTA (100), de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 a 10, caracterizada pela junta compreender uma área central (37) entre uma borda anterior (36) e uma borda posterior (38), sendo que o primeiro segmento de pá (101) e o segundo segmento de pá (102) compreendem um material compósito na junta, e sendo que o material compósito é mais espesso na área central (37) que na borda anterior (36) e na borda posterior (38).

12. JUNTA (100), de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 a 11, caracterizada pela junta (100) compreender uma área central (37) entre uma borda anterior (36) e uma borda posterior (38), sendo que o primeiro parafuso (121) está mais próximo da área central (37) que o terceiro parafuso (123), sendo que o segundo parafuso (122) está entre o primeiro parafuso (121) e o terceiro parafuso (123), e sendo que a primeira distância entre o primeiro parafuso (121) e o segundo parafuso (122) é menor que a segunda distância entre o segundo parafuso (122) e o terceiro parafuso (123).

13. JUNTA (100), de acordo com qualquer uma das reinvindicações 1 a 12, caracterizada por compreender adicionalmente um inserto rosqueado (140) e/ou uma ou mais portas de acesso (135) dispostas sobre os primeiro e/ou segundo segmentos de pá (101, 102).

14. MÉTODO PARA CONECTAR UM PRIMEIRO SEGMENTO DE PÁ (101) A UM SEGUNDO SEGMENTO DE PÁ (102) DE UMA PÁ DE ROTOR (16) DE TURBINA EÓLICA (10) EM UMA JUNTA (100), o método compreendendo:conectar as extremidades proximais de uma pluralidade de parafusos (120) a um primeiro segmento de pá (101); e, conectar as extremidades distais da pluralidade de parafusos (120) a um segundo segmento de pá (102);sendo que, o primeiro segmento de pá (101) e o segundo segmento de pá (102) formam uma área central (37) entre uma borda anterior (36) e uma borda posterior (38) na junta (100), sendo que um parâmetro de tamanho da pluralidade de parafusos (120) muda em direção à área central (37), e sendo que a pluralidade de parafusos (120) é separada entre si por distâncias diferentes em direção à área central (37), caracterizado por:a pluralidade de parafusos (120) ser conectada entre o primeiro segmento de pá (101) e o segundo segmento de pá (102) em direções alternadas.

15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo parâmetro de tamanho aumentar em direção à área central (37) e sendo que a pluralidade de parafusos (120) é separada entre si por distâncias curtas em direção à área central (37).