BR102016015144B1

BR102016015144B1 - Pá de rotor modular

Info

Publication number: BR102016015144B1
Application number: BR102016015144-9A
Authority: BR
Inventors: Christopher Daniel Caruso; Aaron A. Yarbrough; Daniel Alan Hynum; James Robert Tobin
Original assignee: General Electric Company
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2021-07-27
Also published as: DK3112671T3; EP3112671B1; EP3112671A1; CN106286115A; BR102016015144A2; ES2913327T3; CN106286115B; US20160377050A1; BR102016015144A8

Abstract

pás de rotor modular e método. a presente revelação refere-se a uma pá de rotor modular (16) para uma turbina eólica (10) e a métodos de montagem das mesmas. a pá de rotor (16) inclui uma seção de raiz de pá (20), uma seção de ponta de pá (22), pelo menos um segmento de borda anterior (24) que tem uma superfície lateral de pressão dianteira (28) e uma superfície lateral de sucção dianteira (30), e pelo menos um segmento de borda posterior (26) que tem uma superfície lateral de pressão à ré (32) e uma superfície lateral de sucção à ré (34). adicionalmente, o segmento de borda anterior (24) e o segmento de borda posterior (26) são dispostos entre a seção de raiz de pá (20) e a seção de ponta de pá (22) em uma direção, de modo geral, no sentido de amplitude. além disso, o segmento de borda anterior (24) e o segmento de borda posterior (26) são unidos em uma junção lateral de pressão (36) e uma junção lateral de sucção (38).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se, de modo geral, às pás de rotor de turbina eólica e, mais particularmente, às pás de rotor de turbina eólica modular e aos métodos de montagem das mesmas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] A potência eólica é considerada uma das fontes de energia mais limpas e mais ecologicamente corretas disponíveis atualmente e as turbinas eólicas têm recebido mais atenção nesse aspecto. Uma turbina eólica moderna inclui, tipicamente, uma torre, um gerador, uma caixa de engrenagens, uma nacela e um rotor que tem um cubo passível de giro com uma ou mais pás de rotor. As pás de rotor capturam energia cinética do vento com o uso de princípios de aerofólio conhecidos. As pás de rotor transmitem a energia cinética na forma de energia rotacional de modo a girar um eixo que acopla as pás de rotor a uma caixa de engrenagem ou, se uma caixa de engrenagem não for usada, diretamente ao gerador. O gerador converte, então, a energia mecânica em energia elétrica que pode ser distribuída a uma rede de utilidade.

[003] As pás de rotor, de modo geral, incluem um invólucro lateral de sucção e um invólucro lateral de pressão formados, tipicamente, com o uso de processos de moldagem, que são ligados entre si em linhas de ligação ao longo das bordas anteriores e posteriores da pá. Adicionalmente, os invólucros de pressão e de sucção são relativamente leves e têm propriedades estruturais (por exemplo, rigidez, força e resistência à flambagem) que não são configuradas para resistir a momentos de flexão e outras cargas exercidas na pá de rotor durante operação. Portanto, a fim de aprimorar a rigidez, a força e a resistência à flambagem da pá de rotor, o invólucro de corpo é reforçado tipicamente com o uso de um ou mais componentes estruturais (por exemplo, tampas de longarina opostas com uma trama de cisalhamento configurada entre as mesmas) que se engatam às superfícies laterais de pressão e sucção interna das metades de invólucro. As tampas de longarina podem ser construídas a partir de vários metais, que incluem, porém sem limitação, compósitos laminados de fibra de vidro e/ou compósitos laminados de fibra de carbono.

[004] Tais pás de rotor, entretanto, não são isentas de problemas. Por exemplo, as linhas de ligação de pás de rotor típicas são, de modo geral, formadas aplicando-se um composto ou pasta de ligação adequado ao longo da linha de ligação com uma largura de ligação projetada mínima entre os membros de invólucro. Essas linhas de ligação são uma restrição de projeto crítica das pás conforme um número significativo de falhas de campo de pá de turbina ocorre na linha de ligação. A separação da linha de ligação ao longo das bordas anteriores e/ou posteriores de uma pá de turbina operacional pode resultar em uma falha e um dano catastróficos para a turbina eólica.

[005] Além disso, os métodos usados para fabricar as pás de rotor e/ou os componentes estruturais das mesmas podem ser difíceis de controlar, propensos a defeitos e/ou altamente trabalhosos devido ao manuseio das telas secas e os desafios de se infundir grandes estruturas laminadas. Além disso, as pás de rotor continuam a aumentar de tamanho, os métodos de fabricação convencionais continuam a aumentar em complexidade conforme as metades de pá são fabricadas tipicamente com o uso de metades de molde opostas que devem ser suficientemente grandes para acomodar todo o comprimento da pá de rotor. Como tal, unir as metades de pá grandes pode ser altamente trabalhoso e mais suscetível a defeitos.

[006] Uma estratégia conhecida para reduzir os custos e a complexidade associados a pré-formar, transportar e erigir turbinas eólicas, que têm pás de rotor de tamanhos crescentes, é fabricar as pás de rotor em segmentos de pá. Os segmentos de pá podem, então, ser montados para formar a pá de rotor. Entretanto, os modelos de junta conhecidos para conectar os segmentos de pá juntos têm, tipicamente, uma variedade de desvantagens. Por exemplo, muitos modelos de junta conhecidos não proporcionam alinhamento suficiente dos segmentos de pá. Como tal, uma quantidade significativa de tempo é desperdiçada no alinhamento dos segmentos de pá para a montagem da pá de rotor. Adicionalmente, muitos modelos de junta conhecidos incluem diversos componentes interconectados complexos, aumentando-se assim a quantidade de tempo necessária para montar os segmentos de pá. Além disso, as pás segmentadas são tipicamente mais pesadas que as pás fabricadas com o uso de métodos convencionais devido às juntas adicionais e/ou às partes relacionadas. Adicionalmente, cada um dos segmentos é ainda fabricado com o uso de metades de pá que são ligadas entre si nas bordas anteriores e posteriores, o que conforme mencionado, é uma restrição de modelo crítica.

[007] Portanto, a técnica busca continuamente novas e aprimoradas pás de rotor e métodos relacionados que atendam às questões supracitadas. Consequentemente, a presente invenção é dirigida a pás de rotor de turbina eólica modular aprimoradas e a métodos de montagem das mesmas.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[008] As realizações e as vantagens da invenção serão apresentadas parcialmente na descrição a seguir ou podem se tornar evidentes a partir da descrição, ou podem ser aprendidas através da prática da invenção.

[009] Em outra realização, a presente invenção é dirigida a uma pá de rotor modular para uma turbina eólica. A pá de rotor inclui uma seção de raiz de pá, uma seção de ponta de pá, pelo menos um segmento de borda anterior que tem uma superfície lateral de pressão dianteira e uma superfície lateral de sucção dianteira e pelo menos um segmento de borda posterior que tem uma superfície lateral de pressão à ré e uma superfície lateral de sucção à ré. Adicionalmente, o segmento de borda anterior e o segmento de borda posterior são dispostos entre a seção de raiz de pá e a seção de ponta de pá em uma direção, de modo geral, no sentido de amplitude. Além disso, o segmento de borda anterior e o segmento de borda posterior podem ser unidos em uma junção lateral de pressão e em uma junção lateral de sucção.

[010] Em uma realização, a pá de rotor pode também incluir pelo menos um segmento lateral de pressão e pelo menos um segmento lateral de sucção. Em outra realização, a seção de raiz de pá pode incluir uma ou mais tampas de longarina que se estendem em uma direção, de modo geral, no sentido de amplitude. De modo similar, a seção de ponta de pá pode incluir uma ou mais tampas de longarina correspondentes que se estendem em uma direção, de modo geral, no sentido de amplitude. Portanto, em determinadas realizações, a seção de raiz de pá e a seção de ponta de pá podem ser unidas entre si através de sua(s) respectiva(s) tampa(s) de longarina. Em realizações adicionais, a seção de raiz de pá pode incluir adicionalmente uma ou mais tramas de cisalhamento configuradas entre as uma ou mais tampas de longarina.

[011] Em realizações adicionais, a pá de rotor pode incluir uma pluralidade de segmentos de borda anterior e/ou uma pluralidade de segmentos de borda posterior. Em realizações adicionais, a pá de rotor pode também incluir um componente estrutural preso à seção de raiz de pá. Além disso, em realizações particulares, o componente estrutural pode ser configurado com o(s) segmento(s) de borda posterior.

[012] Em determinadas realizações, o(s) segmento(s) de borda anterior e o(s) segmento(s) de borda posterior podem ser configurados para se sobrepor na junção lateral de pressão e na junção lateral de sucção. Além disso, os segmentos de borda anterior adjacentes, assim como o(s) o(s) segmento(s) de borda posterior adjacente(s), podem ser configurados para se sobrepor. Portanto, em realizações específicas, a pá de rotor pode também incluir um adesivo configurado entre os segmentos de borda posterior e anterior que se sobrepõem e/ou os segmentos de borda posterior ou anterior adjacentes que se sobrepõem.

[013] Em ainda outra realização, o(s) segmento(s) de borda anterior e o(s) segmento(s) de borda posterior podem ser construídos a partir de qualquer material adequado que permite o formato e as características desejadas do componente correspondente. Mais especificamente, em determinadas realizações, o(s) segmento(s) de borda anterior e/ou o(s) segmento(s) de borda posterior podem ser construídos, pelo menos em parte, a partir de um polímero termofixo, de um polímero termoplástico ou similar.

[014] Em ainda outra realização, a presente invenção é dirigida a uma pá de rotor modular para uma turbina eólica. A pá de rotor inclui uma seção de raiz de pá pré-formada que tem uma ou mais tampas de longarina contínuas que se estendem em uma direção, de modo geral, no sentido de amplitude, uma ponta de pá pré-formada e pelo menos um segmento de pá disposto entre a seção de raiz de pá e a seção de ponta de pá. Além disso, o segmento de pá inclui uma seção transversal no sentido de corda que define uma superfície de pá contínua e única.

[015] Em uma realização, a superfície de pá contínua e única é não unida. Em outra realização, o(s) segmento(s) de pá inclui(em) uma junta única em uma borda posterior do(s) mesmo(s). Em determinadas realizações, o(s) segmento(s) de pá pode(m) ser construído(s), pelo menos em parte, tanto a partir de um polímero termofixo quanto de um polímero termoplástico.

[016] Em ainda outra realização, a presente invenção é dirigida a uma pá de rotor modular para uma turbina eólica. A pá de rotor inclui uma seção de raiz de pá pré-formada que tem uma ou mais tampas de longarina contínuas que se estendem em uma direção, de modo geral, no sentido de amplitude, uma seção de ponta de pá pré-formada e pelo menos um segmento de pá disposto entre a seção de raiz de pá e a seção de ponta de pá. Além disso, o pelo menos um segmento de pá inclui uma seção transversal no sentido de corda que tem múltiplas juntas, em que pelo menos uma junta está situada em pelo menos uma dentre uma superfície lateral de pressão ou uma superfície lateral de sucção.

[017] Em uma realização, o(s) segmento(s) de pá pode(m) ser construído(s), pelo menos em parte, a partir de pelo menos um dentre um polímero termofixo, um polímero termoplástico ou similar. Em outra realização, o(s) segmento(s) de pá pode(m) incluir pelo menos um segmento de borda anterior e pelo menos um segmento de borda posterior unidos em uma junção lateral de pressão e em uma junção lateral de sucção. Mais especificamente, em determinadas realizações, o segmento de borda anterior pode incluir uma superfície lateral de pressão dianteira e uma superfície lateral de sucção dianteira e o segmento de borda posterior pode incluir uma superfície lateral de pressão à ré e uma superfície lateral de sucção à ré. Em realizações adicionais, a borda anterior e o(s) segmento(s) de borda posterior podem se sobrepor na junção lateral de pressão e na junção lateral de sucção. Portanto, em determinadas realizações, a pá de rotor pode incluir um adesivo configurado entre os segmentos de borda posterior e anterior que se sobrepõem.

[018] Em realizações adicionais, a pá de rotor modular pode incluir pelo menos um segmento lateral de pressão e pelo menos um segmento lateral de sucção, por exemplo, bordas anteriores e posteriores unidas através de juntas adequadas.

[019] Em outra realização, o(s) segmento(s) de pá pode(m) incluir pelo menos um segmento lateral de pressão dianteira, pelo menos um segmento lateral de sucção dianteira, pelo menos um segmento lateral de pressão à ré e pelo menos um segmento lateral de sucção à ré. Em tal realização, o(s) segmento(s) de pá é(são), de modo geral, segmentado(s) em quatro quadrantes que podem ser unidos entre si através de quatro juntas.

[020] Ainda em realizações adicionais, o(s) segmento(s) de pá pode(m) incluir um segmento de pá, de modo geral, em formato de J e pelo menos um dentre uma superfície lateral de pressão à ré ou uma superfície lateral de sucção à ré, por exemplo, unidas entre si em múltiplas juntas. Em realizações adicionais, a seção de raiz de pá pode também incluir uma ou mais tramas de cisalhamento configuradas entre a uma ou mais tampas de longarina contínuas.

[021] Essas e outras funções, realizações e vantagens da presente invenção se tornarão mais bem compreendidos com referência à descrição a seguir e às reivindicações anexas. Os desenhos anexos, que são incorporados neste relatório descritivo e constituem uma parte do mesmo, ilustram realizações da invenção e, em conjunto com uma descrição, servem para explicar os princípios da invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[022] Uma descrição completa e viabilizadora da presente invenção, que inclui o melhor modo da mesma, destinada a um técnico no assunto, é apresentada no relatório descritivo, que faz referência às Figuras anexas, em que: - a Figura 1 ilustra uma vista em perspectiva de uma realização de uma turbina eólica, de acordo com a presente invenção; - a Figura 2 ilustra uma vista em perspectiva de uma realização de uma turbina eólica, de acordo com a presente invenção; - a Figura 3 ilustra uma vista explodida da pá de rotor modular da Figura 2; - a Figura 4 ilustra uma vista em corte transversal de uma realização de um segmento de borda anterior de uma pá de rotor modular de acordo com a presente invenção; - a Figura 5 ilustra uma vista em corte transversal de uma realização de um segmento de borda posterior de uma pá de rotor modular de acordo com a presente invenção; - a Figura 6 ilustra uma vista em corte transversal da pá de rotor modular da Figura 2 de acordo com a presente invenção ao longo da linha 6-6; - a Figura 7 ilustra uma vista em corte transversal da pá de rotor modular da Figura 2 de acordo com a presente invenção ao longo da linha 7-7; - a Figura 8 ilustra uma vista em corte transversal de outra realização de uma pá de rotor modular de acordo com a presente invenção, que ilustra, particularmente, um segmento de pá que tem junções laterais de pressão e de sucção que se sobrepõem; - a Figura 9 ilustra uma vista em corte transversal de outra realização de uma pá de rotor modular de acordo com a presente invenção, que ilustra, particularmente, um segmento de pá contínuo, sem junta; - a Figura 10 ilustra uma vista em corte transversal de outra realização de uma pá de rotor modular de acordo com a presente invenção, que ilustra, particularmente, um segmento de pá de junta única; - a Figura 11 ilustra uma vista em corte transversal de uma realização de uma pá de rotor modular de acordo com a presente invenção, que ilustra, particularmente, uma pluralidade de segmentos de pá unidos entre si através de múltiplas juntas; - a Figura 12 ilustra uma vista em corte transversal de outra realização de uma pá de rotor modular de acordo com a presente invenção, que ilustra, particularmente, uma pluralidade de segmentos de pá unidos entre si através de múltiplas juntas; - a Figura 13 ilustra um fluxograma de um método para montar uma pá de rotor modular de acordo com a presente invenção. - as Figuras 14 a 17 ilustram diversos diagramas esquemáticos de uma realização de um método para montar uma pá de rotor modular de uma turbina eólica de acordo com a presente invenção, que ilustra, particularmente, as etapas de montagem que podem ser concluídas na fábrica; - a Figura 18 ilustra uma vista em perspectiva de uma realização de uma montagem de acessório usada para montar diversos componentes de pá de rotor de uma turbina eólica de acordo com a presente invenção; e - a Figura 19 ilustra um diagrama esquemático de uma realização de um método para montar uma pá de rotor de uma turbina eólica de acordo com a presente invenção, que ilustra, particularmente, as etapas de montagem que podem ser concluídas no campo, por exemplo, em um sítio de turbina eólica.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[023] Uma referência será feita agora detalhadamente às realizações da invenção, das quais um ou mais exemplos são ilustrados nos desenhos. Cada exemplo é fornecido a título de explicação da invenção e não como limitação da invenção. De fato, será evidente aos técnicos no assunto que diversas modificações e realizações podem ser feitas na presente invenção sem se afastar do escopo da invenção. Por exemplo, os recursos ilustrados ou descritos como parte de uma realização podem ser usados com outra realização para proporcionar ainda outra realização. Portanto, a presente invenção se destina a abranger tais modificações e realizações, conforme incluídas no escopo das reivindicações anexas e nos seus equivalentes.

[024] De modo geral, a presente invenção é dirigida a uma pá de rotor modular para uma turbina eólica e aos métodos de montagem da mesma. Em determinadas realizações, a pá de rotor inclui uma seção de raiz de pá pré- formada, uma seção de ponta de pá pré-formada e um ou mais segmentos de pá montados entre a seção de raiz de pá e a seção de ponta de pá em uma direção, de modo geral, no sentido de amplitude. Em determinadas realizações, os segmentos de pá podem incluir um ou mais segmentos de borda anterior, segmentos de borda posterior, segmentos laterais de pressão, segmentos laterais de sucção, um segmento lateral de pressão dianteira, um segmento lateral de sucção dianteira, um segmento lateral de pressão à ré, um segmento lateral de sucção à ré ou um segmento de pá contínuo sem junta. Adicionalmente, a seção de raiz de pá e a seção de ponta de pá incluem, cada uma, uma ou mais tampas de longarina. Portanto, a seção de raiz de pá e a seção de ponta de pá podem ser unidas entre si através de suas respectivas tampas de longarina.

[025] A presente invenção fornece muitas vantagens que não se encontram presentes na técnica anterior. Por exemplo, a presente invenção fornece uma pá de rotor modular que tem múltiplos segmentos de pá e/ou componentes que podem ser, cada um, pré-formados individualmente antes da montagem da pá. Portanto, os segmentos de pá reduzem o número de linhas de ligação e mudam as linhas de ligação na direção oposta às regiões de borda anterior e/ou posterior. Além disso, o número de juntas de chanfro ou similar pode ser reduzido. Adicionalmente, as pás de rotor modular, conforme descrito no presente documento, podem aumentar as opções de cadeia de abastecimento, podem reduzir o tempo de ciclo de montagem e/ou podem reduzir o custo de embarque. Portanto, as pás de rotor e os métodos da presente invenção fornecem uma alternativa econômica às pás de rotor convencionais. Adicionalmente, as pás de rotor da presente invenção podem ter a peso reduzido.

[026] Agora, em referência aos desenhos, a Figura 1 ilustra uma realização de uma turbina eólica, de acordo com a presente invenção; conforme mostrado, 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 um cubo de rotor 18, que por sua vez é conectado a um flange principal que vira um eixo de rotor principal. Os componentes de geração de potência e de controle da turbina eólica são alojados dentro da nacela 14. A vista da Figura 1 é fornecida apenas para fins ilustrativos a fim de situar a presente invenção em um campo de uso exemplificativo. Deve ser apreciado que a invenção não se limita a qualquer tipo particular de configuração de turbina eólica. Além disso, a presente invenção não se limita ao uso de turbinas eólicas, porém, pode ser usada em qualquer aplicação que tem pás de rotor.

[027] Agora com referência às Figuras 2 e 3, diversas vistas de uma pá de rotor modular 16 fabricada de acordo com a presente invenção são ilustradas. Conforme mostrado, a pá de rotor 16 inclui uma configuração modular que tem uma seção de raiz de pá pré-formada 20, uma seção de ponta de pá pré-formada 22 disposta oposta à seção de raiz de pá 20 e uma pluralidade de segmentos de pá disposta entre as mesmas. A seção de raiz de pá 20 é configurada para ser montada, ou caso contrário, presa no rotor 18 (Figura 1). Adicionalmente, conforme mostrado na Figura 2, a pá de rotor 16 define uma amplitude 23 que é igual ao comprimento total entre a seção de raiz de pá 20 e a seção de ponta de pá 22. Além disso, conforme mostrado nas Figuras 2 e 6, a pá de rotor 16 define uma corda 25 que é igual ao comprimento total entre a borda anterior 40 da pá de rotor 16 e a borda posterior 42 da pá de rotor 16. Conforme é entendido, de modo geral, a corda 25 pode de modo geral, variar em comprimento em relação à amplitude 23 conforme a pá de rotor 16 se estende a partir da raiz de pá 20 para a seção de ponta de pá 22.

[028] Além disso, conforme mostrado na realização ilustrada, os segmentos de pá podem incluir uma pluralidade de segmentos de borda anterior 24 e uma pluralidade de segmentos de borda posterior 26 dispostos, de modo geral, entre a seção de raiz de pá 20 e a seção de ponta de pá 22 ao longo de um eixo geométrico longitudinal 27 em uma direção, de modo geral, no sentido de amplitude. Portanto, os segmentos de bordas anterior e posterior 24 e 26 servem, de modo geral, como o revestimento/cobertura externa da pá de rotor 16 e podem definir um perfil substancialmente aerodinâmico, tal como, definindo-se um corte transversal simétrico ou em formato de aerofólio curvado. Em realizações adicionais, deve ser entendido que a porção de segmento de pá da pá 16 pode incluir qualquer combinação dos segmentos descritos no presente documento e não se limitam à realização conforme representada.

[029] Agora com referência à Figura 4, cada um dos segmentos de borda anterior 24 tem uma superfície lateral de pressão dianteira 28 e uma superfície lateral de sucção dianteira 30. De modo similar, conforme mostrado na Figura 5, cada um dos segmentos de borda posterior 26 tem uma superfície lateral de pressão à ré 32 e uma superfície lateral de sucção à ré 34. Além disso, conforme mostrado particularmente na Figura 6, o(s) segmento(s) de borda anterior 26 e o(s) segmento(s) de borda posterior 26 podem ser unidos em uma junção lateral de pressão 36 e em uma junção lateral de sucção 38. Portanto, a superfície lateral de pressão dianteira 28 do segmento de borda anterior 24 e a superfície lateral de pressão à ré 32 do segmento de borda posterior 26 definem, de modo geral, uma superfície lateral de pressão da pá de rotor 16. De modo similar, a superfície lateral de sucção dianteira 30 do segmento de borda anterior 24 e a superfície lateral de sucção à ré 34 do segmento de borda posterior 26 definem, de modo geral, uma superfície lateral de sucção da pá de rotor 16.

[030] Em realizações adicionais, conforme mostrado na Figura 8, o(s) segmento(s) de borda anterior 24 e o(s) segmento(s) de borda posterior 26 podem ser configurados para se sobrepor na junção lateral de pressão 36 e/ou na junção lateral de sucção 38. Além disso, conforme mostrado na Figura 2, os segmentos de borda anterior adjacentes 24, assim como os segmentos de borda posterior adjacentes 26 podem ser configurados para se sobrepor em uma junção 54. Mais especificamente, em determinadas realizações, os diversos segmentos da pá de rotor 16 podem ser presos entre si adicionalmente, por exemplo, através de um adesivo 56 configurado entre os segmentos de borda posterior e anterior que se sobrepõem 24 e 26 e/ou os segmentos de borda posterior ou anterior adjacentes que se sobrepõem 24 e 26.

[031] Além disso, a junção lateral de pressão 26 e/ou a junção lateral de sucção 38 podem estar situadas em qualquer localização no sentido de corda adequada. Por exemplo, conforme mostrado nas Figuras 6 e 8, as junções 36 e 38 podem estar situadas a partir de cerca de 40% para cerca de 60% de corda a partir da borda anterior 40 da pá de rotor 16. Mais especificamente, em determinadas realizações, as junções 36 e 38 podem estar situadas a cerca de 50% de corda a partir da borda anterior 40. Em realizações ainda adicionais, as junções 36 e 38 podem estar situadas a menos de 40% de corda ou mais de 60% de corda a partir da borda anterior 40 da pá de rotor 16. Além disso, em algumas realizações, as junções 36 e 38 podem ser alinhadas conforme mostrado, de modo geral, nas Figuras. Alternativamente, as junções 36 e 38 podem ser deslocadas.

[032] Em realizações adicionais, conforme mostrado nas Figuras 3 e 7, a pá de rotor 16 pode também incluir pelo menos um segmento lateral de pressão 44 e/ou pelo menos um segmento lateral de sucção 46. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 7, a pá de rotor 16 pode incluir um segmento lateral de pressão 44 disposto e unido com um segmento lateral de sucção 46 nas bordas anteriores e posteriores 40, 42. Tais segmentos podem ser usados em combinação com e/ou exclusivos dos segmentos adicionais conforme descrito no presente documento.

[033] Até o presente momento, os segmentos descritos no presente documento são unidos em duas localizações de junta. Embora, em realizações adicionais, menos de duas ou mais de duas localizações de junta possam ser usadas. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 9, a pá de rotor 16 pode também incluir uma superfície de pá contínua sem junta 45. Mais especificamente, conforme mostrado, a superfície de pá contínua sem junta 45 não exige ligação dos múltiplos segmentos. Tais segmentos 45 podem ser usados em combinação com e/ou exclusivos dos segmentos adicionais conforme descrito no presente documento. Adicionalmente, conforme mostrado na Figura 10, a pá de rotor 16 pode também incluir um segmento de pá que tem uma superfície de pá de junta única 55. Mais especificamente, conforme mostrado, a superfície de pá de junta única 55 pode incluir uma superfície lateral de pressão 33, uma superfície lateral de sucção 31 e uma junta única 57 na borda posterior 42. Portanto, a superfície de pá de junta única 55 exige apenas uma junta em vez de múltiplas juntas. Tais segmentos 55 podem ser usados em combinação com e/ou exclusivos dos segmentos adicionais conforme descrito no presente documento.

[034] Além disso, conforme mostrado nas Figuras 11 e 12, a pá de rotor 16 pode também incluir uma superfície de pá de múltiplas juntas 59. Mais especificamente, conforme mostrado na Figura 11, a superfície de pá de múltiplas juntas 59 pode incluir uma pluralidade de segmentos 41, 43, 47 e 49 unidos entre si através de múltiplas juntas 61, 63, 65, 67 espaçadas ao redor da seção transversal do segmento de pá 59. Por exemplo, conforme mostrado, os segmentos 41, 43, 47 e 49 podem incluir um segmento lateral de pressão dianteira 43, um segmento lateral de sucção dianteira 41, um segmento lateral de pressão à ré 49 e um segmento lateral de sucção à ré 47. Em outra realização, conforme mostrado na Figura 12, um segmento de pá 59 pode incluir um segmento de pá, de modo geral, em formato de J 39 e um segmento de pá adicional, por exemplo, um segmento lateral de pressão à ré 49 ou um segmento lateral de sucção à ré 47, unidos entre si através das junções 65 e 67. Mais especificamente, conforme mostrado, o segmento de pá em formato de J 39 pode se estender a partir da borda posterior 42 ao redor da superfície lateral de sucção 33 para uma junção lateral de pressão 35. Tais segmentos podem ser usados em combinação com e/ou exclusivos dos segmentos adicionais conforme descrito no presente documento.

[035] Agora com referência às Figuras 2 a 3, a pá de rotor 16 pode também incluir um ou mais componentes estruturais que se estendem longitudinalmente configurados para fornecer rigidez, força e/ou resistência à flambagem aprimoradas à pá de rotor 16. Por exemplo, a seção de raiz de pá 20 pode incluir uma ou mais tampas de longarina que se estendem longitudinalmente 48, 50 configuradas para serem engatadas contra as superfícies internas opostas dos segmentos de pá da pá de rotor 16. De modo similar, a seção de ponta de pá 22 pode incluir uma ou mais tampas de longarina que se estendem longitudinalmente 51, 53 configuradas para serem engatadas contra as superfícies internas opostas da pá da pá de rotor 16. Além disso, a seção de ponta de pá 20 e/ou a seção de raiz de pá 22 pode também incluir uma ou mais tramas de cisalhamento 35 configuradas entre as uma ou mais tampas de longarina 48, 50, 51, 53 da seção de raiz de pá 20 ou da seção de ponta de pá 22, respectivamente. Como tal, a(s) trama(s) de cisalhamento 35 é(são) configurada(s) para aumentar a rigidez na seção de raiz de pá 20 e/ou na seção de ponta de pá 22, permitindo-se assim que as seções 20 e 22 sejam manuseadas com mais controle.

[036] Mais especificamente, em realizações particulares, a seção de raiz de pá 20 e/ou a seção de ponta de pá 22 podem ser pré-formadas com as uma ou mais tampas de longarina 48, 50, 51, 53. Adicionalmente, as tampas de longarina de raiz de pá 48, 50 podem ser configuradas para se alinharem com as tampas de longarina de ponta de pá 51, 53. As tampas de longarina 48, 53 podem ser projetadas, de modo geral, para controlar os estresses de flexão e/ou outras cargas que atuam na pá de rotor 16 em uma direção, de modo geral, no sentido da amplitude (uma direção paralela à amplitude 23 da pá de rotor 16) durante a operação de uma turbina eólica 10. De modo semelhante, as tampas de longarina 48, 50, 51, 53 podem ser projetadas para resistirem à compressão no sentido da amplitude que ocorre durante a operação da turbina eólica 10. Adicionalmente, a(s) tampa(s) de longarina 48, 50, 51, 53 podem ser configuradas para se estenderem a partir da seção de raiz de pá 20 para a seção de ponta de pá 22 ou uma porção da mesma. Portanto, em determinadas realizações, a seção de raiz de pá 20 e a seção de ponta de pá 22 podem ser unidas entre si através de suas respectivas tampas de longarina 48, 50, 51, 53.

[037] Em realizações adicionais, conforme mostrado nas Figuras 2, 3, 16, e 18, a pá de rotor 16 pode também incluir um componente estrutural adicional 52 preso à seção de raiz de pá 20 e que se estende em uma direção, de modo geral, no sentido de amplitude. Mais especificamente, o componente estrutural 52 pode estender qualquer distância adequada entre a seção de raiz de pá 20 e a seção de ponta de pá 22. Portanto, o componente estrutural 52 é configurado para fornecer sustentação estrutural adicional para a pá de rotor 16 assim como uma estrutura de montagem opcional para os diversos segmentos de pá, conforme descrito no presente documento. Por exemplo, em determinadas realizações, o componente estrutural 52 pode ser preso à seção de raiz de pá 20 e pode estender uma distância no sentido de amplitude predeterminada de modo que os segmentos de borda anterior e/ou posterior 24 e 26 possam ser montados na mesma.

[038] Agora com referência às Figuras 13 a 19, diversas realizações de montagem da pá de rotor modular 16, conforme descrito no presente documento, são ilustradas. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 13, um fluxograma de uma realização de um método 100 para montar uma pá de rotor modular 16 de acordo com a presente invenção é ilustrado. Conforme mostrado em 102, o método 100 inclui fornecer uma seção de raiz de pá pré-formada 20 e uma seção de ponta de pá pré-formada 22 da pá de rotor. Adicionalmente, conforme mencionado e mostrado de modo geral nas Figuras, a seção de raiz de pá 20 e/ou a seção de ponta de pá 22 podem cada uma incluir uma ou mais tampas de longarina 48, 50, 51, 53 que se estendem em uma direção, de modo geral, no sentido de amplitude. Em tais realizações, a seção de raiz de pá 20 e as tampas de longarina 48, 50 podem ser fabricadas (por exemplo, infundidas) em uma única tiragem ou molde de modo a produzir uma parte integral e uniforme. De modo similar, a seção de ponta de pá 22 e as uma ou mais tampas de longarina 51, 53 podem ser em uma única tiragem de modo a produzir uma parte integral e uniforme. Em realizações alternativas, a seção de ponta de pá 22 pode não incluir as tampas de longarina 51, 53.

[039] Conforme mostrado em 104, o método 100 pode também incluir fornecer pelo menos um segmento de pá pré-formada (por exemplo, segmentos 24, 26, 41, 43, 44, 45, 46, 47, ou 49, conforme descrito no presente documento) da pá de rotor 16. Adicionalmente, conforme mostrado em 106, o método 100 pode também incluir montar um ou mais segmentos de pá ao redor das tampas de longarina 48, 50 da seção de raiz de pá 20. Mais especificamente, em determinadas realizações, o(s) segmento(s) de pá pode(m) ter uma seção transversal no sentido de corda que tem múltiplas juntas, com pelo menos uma dentre as múltiplas juntas situada tanto na superfície lateral de pressão quanto na superfície lateral de sucção de um segmento de pá. Portanto, em determinadas realizações, o método 100 pode incluir montar os segmentos de borda anterior e posterior 24 e 26 entre a seção de raiz de pá 20 e a seção de ponta de pá 22 e unir os segmentos através das junções laterais de pressão e de sucção 36 e 38. Além disso, o método 100 pode incluir montar pelo menos um segmento lateral de pressão 44 e pelo menos um segmento lateral de sucção 46 entre a seção de raiz de pá 20 e a seção de ponta de pá 22 em uma direção, de modo geral, no sentido de amplitude. Em realizações ainda adicionais, em que o segmento de pá é um segmento de pá de junta única 55 (Figura 10), o método 100 pode incluir separar as superfícies laterais de pressão e de sucção 31 e 33 na junta única 57, montar o segmento de pá contínuo 55 sobre as uma ou mais tampas de longarina 48, 50 e prender o segmento de pá contínuo 55 entre a seção de raiz de pá 20 e a seção de ponta de pá 22 através de um adesivo na junta única 55.

[040] Em realizações particulares, conforme mostrado nas Figuras 14, 15, 16 e 18, um aparelho de acessório 70 pode ser usado para montar a pá de rotor 16. Mais especificamente, o aparelho de acessório 70 pode ser usado para dispor e/ou orientar os segmentos de pá da pá de rotor 16 de modo que os segmentos possam ser apropriadamente montados entre a seção de raiz de pá 20 e a seção de ponta de pá 22. Mais especificamente, conforme mostrado, o aparelho de acessório 70 pode incluir uma montagem de acessório principal 58 que é configurada para sustentar e orientar a seção de raiz de pá 20, por exemplo, com a lateral de borda anterior voltada para baixo ou vice-versa. Adicionalmente, em algumas realizações, a montagem de acessório principal 58 pode também incluir uma placa de raiz de pá 64 configurada para alinhar uma porção de extremidade de raiz 68 da seção de raiz de pá 20 na montagem de acessório principal 58. Além disso, a montagem de acessório principal 58 pode também incluir uma estrutura de sustentação de raiz 66 configurada para sustentar a porção de extremidade de raiz 68 da seção de raiz de pá 20. Em determinadas realizações, conforme mostrado na Figura 18, a estrutura de sustentação de raiz 66 pode incluir adicionalmente um bloco de sustentação 72 configurado para fornecer sustentação e/ou proteção adicionais à porção de extremidade de raiz 68 da seção de raiz de pá 20.

[041] Além disso, conforme exibido nas Figuras 14, 15, 16 e 18, o aparelho de acessório pode incluir uma montagem de acessório de borda anterior 60 que é configurada para sustentar e/ou orientar o(s) segmento(s) de borda anterior 24 em relação à seção de raiz de pá 20. Como tal, a montagem de acessório de borda anterior 60 pode ser instalada na montagem de acessório principal 58, por exemplo, abaixo da seção de raiz de pá 20 quando a seção de raiz de pá 20 estiver instalada na montagem de acessório principal 58. Como tal, a montagem de acessório de borda anterior 60 permite que o(s) segmento(s) de borda anterior 24 seja(m) facilmente montado(s) entre a seção de raiz de pá 20 e a seção de ponta de pá 22 enquanto o(s) segmento(s) de borda anterior 24 é(são) mantido(s) em posição através da montagem de acessório de borda anterior 60.

[042] De modo similar, conforme mostrados na Figuras 14, 15, 16 e 18, o aparelho de acessório 70 pode incluir também uma montagem de acessório de borda posterior 62 que é configurada para sustentar e/ou orientar o(s) segmento(s) de borda posterior 26 em relação à seção de raiz de pá 20. Como tal, o(s) segmento(s) de borda posterior 26 pode(m) ser carregado(s) na montagem de acessório de borda posterior 62 e a montagem de acessório 62 pode ser instalada na montagem de acessório principal 58, por exemplo, acima da seção de raiz de pá 20 quando a seção de raiz de pá 20 é instalada na montagem de acessório principal 58. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 16, a montagem de acessório de borda posterior 62 que contém o(s) segmento(s) de borda posterior 26 pode ser instalada na montagem de acessório principal 58 acima da seção de raiz de pá 20 através de um guindaste. Como tal, o(s) segmento(s) de borda posterior pode(m) ser montado(s) entre a seção de raiz de pá 20 e a seção de ponta de pá 22 enquanto o(s) segmento(s) de borda posterior 26 é(são) mantido(s) em posição através da montagem de acessório de borda posterior 62. Portanto, cada uma das montagens de acessório 58, 60 e 62 pode ser usada para sustentar e dispor os diversos componentes/segmentos de pá em uma direção, de modo geral, no sentido de amplitude, de modo que os componentes possam ser facilmente alinhados e presos entre si para formar a pá de rotor 16.

[043] Mais especificamente, em determinadas realizações, o(s) segmento(s) de borda anterior 24 pode(m) ser carregado(s) na e sustentado(s) pela montagem de acessório de borda anterior 60. Adicionalmente, em realizações particulares, os segmentos de borda anterior 24 podem ser unidos entre si, por exemplo, através de um adesivo, enquanto são sustentados na montagem de acessório de borda anterior 60. Além disso, conforme mostrado na Figura 15, a montagem de acessório de borda anterior 60 pode ser carregada na montagem de acessório principal 58, por exemplo, em uma porção inferior da montagem de acessório principal 58. Portanto, conforme mostrado na Figura 16, a montagem de acessório de borda anterior 60 pode ser levantada para a seção de raiz de pá 20 de modo a situar apropriadamente o(s) segmento(s) de borda anterior 24 em relação à seção de raiz de pá 20. Além disso, o(s) segmento(s) de borda posterior 26 pode(m) ser carregado(s) na montagem de acessório de borda posterior 62. Adicionalmente, em determinadas realizações, um ou mais segmentos de borda posterior adjacentes 26 podem ser unidos entre si, por exemplo, através de um adesivo, enquanto são sustentados pela montagem de acessório de borda posterior 62. Como tal, a montagem de acessório de borda posterior 62 pode ser rebaixada na montagem de acessório principal 58, por exemplo, com o uso de um guindaste, de modo que um ou mais dentre o(s) segmento(s) de borda posterior 26 possa(m) ser apropriadamente orientado(s) em relação ao(s) segmento(s) de borda anterior 24.

[044] Em realizações adicionais, o método 100 pode também incluir prender um componente estrutural adicional 52 à seção de raiz de pá 20 de modo que o componente estrutural 52 se estenda em uma direção, de modo geral, no sentido de amplitude. Portanto, conforme mostrado na Figura 17, os segmentos de pá (por exemplo, os segmentos de borda anterior e posterior 24 e 26) podem ser montados no componente estrutural 52. Por exemplo, em uma realização, os segmentos de bordas posteriores 26 podem ser montados no componente estrutural 52 da seção de raiz de pá 20 e os segmentos de borda anterior 24 podem ser montados nos segmentos de borda posterior 26, por exemplo, sobrepondo-se os segmentos de borda posterior 26 nas junções 36 e 38. Em realizações alternativas, qualquer um dos segmentos de pá, conforme descrito no presente documento, pode ser de modo similar montado no componente estrutural 52 da seção de raiz de pá 20 em uma direção no sentido de amplitude.

[045] Portanto, conforme mostrado em 108 da Figura 13, o método 100 pode também incluir unir a seção de ponta de pá 20 a uma ou ambas dentre as tampas de longarina 51, 53 e/ou a um dentre os segmentos de pá de modo a formar a pá de rotor modular 16, conforme mostrado na Figura 19 (a) e (b). Além disso, o método 100 pode também incluir montar uma ou mais tramas de cisalhamento 35 entre as uma ou mais tampas de longarina 48, 50, 51, 53 da seção de raiz de pá 20 ou da seção de ponta de pá 22 antes, por exemplo, da etapa de montagem do pelo menos um segmento de pá entre a seção de raiz de pá 20 e a seção de ponta de pá 22. Como tal, a(s) trama(s) de cisalhamento é(são) configurada(s) para aumentar a rigidez na seção de raiz de pá 20 e/ou na seção de ponta de pá 22.

[046] Consequentemente, uma vez que a seção de raiz de pá 20 é unida à seção de ponta de pá 22 (e as conexões internas remanescentes da pá de rotor 16 estão completas), os segmentos próximos remanescentes (por exemplo, os segmentos laterais de pressão e de sucção 44 e 46) podem ser instalados sobre a conexão de ponta à raiz para completar a pá de rotor 16, por exemplo, conforme mostrado na Figura 19(C).

[047] Esta descrição escrita usa exemplos para revelar a invenção, inclusive o melhor modo, e também para capacitar qualquer técnico no assunto a praticar a invenção, que inclui fazer e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e a executar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorram aos técnicos no assunto. Tais outros exemplos são destinados a estar dentro do escopo das reivindicações caso os mesmos incluam elementos estruturais que não sejam diferentes da linguagem literal das reivindicações ou caso os mesmos incluam elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais em relação à linguagem literal das reivindicações. LISTA DE PARTES 10 Turbina Eólica 12 Torre 14 Nacela 16 Pás de Rotor 18 Rotor 20 Seção de Raiz de Pá 22 Seção de Ponta de Pá 23 Amplitude 24 Segmento de Borda Anterior 25 Corda 26 Segmento de Borda Posterior 27 Eixo Geométrico Longitudinal 28 Superfície Lateral de Pressão Dianteira 30 Superfície Lateral de Sucção Dianteira 31 Superfície Lateral de Pressão 32 Superfície Lateral de Pressão de à Ré 33 Superfície Lateral de Sucção 34 Superfície Lateral de Sucção à Ré 35 Trama de Cisalhamento 36 Junção Lateral de Pressão 38 Junção Lateral de Sucção 39 Segmento de Pá em Formato de J 40 Borda Anterior 41 Segmento Lateral de Pressão Dianteira 42 Borda Posterior 43 Segmento Lateral de Sucção Dianteira 44 Segmento Lateral de Pressão 45 Superfície de Aerofólio Contínua Sem Junta 46 Segmento Lateral de Sucção 47 Segmento Lateral de Pressão à Ré 48 Tampa de Longarina de Raiz Lateral de Pressão 49 Segmento Lateral de Sucção à Ré 50 Tampa de Longarina de Raiz Lateral de Sucção 51 Tampa de Longarina de Ponta Lateral de Pressão 52 Componente Estrutural 53 Tampa de Longarina de Ponta Lateral de Sucção 54 Junção 55 Segmento de Pá de Junta Única 56 Adesivo 57 Junta Única 58 Montagem de Acessório Principal 59 Segmento de Pá de Múltiplas Juntas 60 Montagem de Acessório de Borda Anterior 61 Junta 62 Montagem de Acessório de Borda Posterior 63 Junta 64 Placa de Raiz de Pá 65 Junta 66 Estrutura de Sustentação de Raiz 67 Junta 68 Porção de Extremidade de Raiz 70 Aparelho de Acessório 72 Bloco de Sustentação 100 Método 102 Etapa de Método 104 Etapa de Método 106 Etapa de Método 108 Etapa de Método

Claims

1. PÁ DE ROTOR MODULAR (16) para uma turbina eólica (10), caracterizada pela pá de rotor (16) compreender: uma seção de raiz de pá (20), a seção de raiz de pá (20) compreende uma ou mais tampas de longarina (48, 50) que se estendem em uma direção no sentido de amplitude, em que a seção de raiz de pá (20) é fabricada de forma integral com as tampas de longarina (48, 50) em uma única tiragem ou molde; uma seção de ponta de pá (22); uma pluralidade de segmentos de borda anterior (24) que compreendem uma superfície lateral de pressão dianteira (28) e uma superfície lateral de sucção dianteira (30); e, uma pluralidade de segmentos de borda posterior (26) que compreendem uma superfície lateral de pressão à ré (32) e uma superfície lateral de sucção à ré (34), em que o segmento de borda anterior (24) e o segmento de borda posterior (26) são dispostos entre a seção de raiz de pá (20) e a seção de ponta de pá (22) em uma direção no sentido de amplitude, e em que o pelo menos um segmento de borda anterior (24) e o pelo menos um segmento de borda posterior (26) são unidos em uma junção lateral de pressão (36) e em uma junção lateral de sucção (38).

2. PÁ DE ROTOR (16), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender adicionalmente pelo menos um segmento lateral de pressão (44) e pelo menos um segmento lateral de sucção (46).

3. PÁ DE ROTOR (16), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela seção de raiz de pá (20) compreender adicionalmente uma ou mais tramas de cisalhamento (35) configuradas entre as uma ou mais tampas de longarina (48, 50).

4. PÁ DE ROTOR (16), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pela seção de ponta de pá (22) compreender uma ou mais tampas de longarina (51, 53) que se estendem em uma direção no sentido de amplitude, em que a seção de raiz de pá (20) e a seção de ponta de pá (22) são unidas entre si através de suas respectivas tampas de longarina (48, 50, 51, 53).

5. PÁ DE ROTOR (16), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por pelo menos um segmento de borda anterior (24) e o pelo menos um segmento de borda posterior (26) se sobreporem na junção lateral de pressão (36) e na junção lateral de sucção (38).

6. PÁ DE ROTOR (16), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada por pelo menos um segmento de borda anterior (24) e o pelo menos um segmento de borda posterior (26) serem construídos, pelo menos em parte, de pelo menos um dentre um polímero termofixo ou um polímero termoplástico.