BR102018076885B1

BR102018076885B1 - Acessório de içamento para içar uma pá de turbina eólica a um núcleo de rotor de uma turbina eólica, kit de içamento e método para içar uma primeira e segunda pá de turbina eólica

Info

Publication number: BR102018076885B1
Application number: BR102018076885-9A
Authority: BR
Inventors: Daniel Gomez
Original assignee: General Electric Company
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2024-01-23
Also published as: US20190195200A1; EP3502465B1; ES2844925T3; CN109989889A; US11073134B2; EP3502465A1; BR102018076885A2; DK3502465T3; CA3027388A1; CN109989889B

Abstract

a revelação refere-se a acessórios de içamento para turbinas eólicas. o acessório de içamento é configurado para ser anexado de modo giratório ao núcleo de rotor e é adicionalmente configurado para assumir uma configuração de içamento e uma configuração passiva, em que, na configuração de içamento, uma pá de turbina eólica pode ser içada e montada de modo substancialmente vertical ao núcleo de rotor, e em que, na configuração passiva, o núcleo de rotor que transporta uma ou mais pás de turbina eólica pode ser girado. a presente revelação também se refere a kits que incluem tais acessórios de içamento e métodos de içamento de pás de turbina eólica.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a acessórios de içamento para turbinas eólicas. A presente invenção se refere adicionalmente a kits que incluem tais acessórios de içamento e métodos para instalar pás em uma turbina eólica.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] As turbinas eólicas modernas são utilizadas comumente para suprir eletricidade à rede elétrica. Turbinas eólicas desse tipo compreendem, em geral, uma torre e um rotor disposto na torre. O rotor, que compreende tipicamente um núcleo e uma pluralidade de pás, é colocado em rotação sob a influência do vento nas pás. A dita rotação gera um torque que é normalmente transmitido através de um eixo de rotor a um gerador, tanto diretamente como através do uso de uma caixa de engrenagem. Desse modo, o gerador produz eletricidade que pode ser suprida à rede elétrica.

[003] Um modo conhecido de montar uma turbina eólica inclui as etapas de transportar os diferentes elementos ao local da turbina eólica, montar as seções de torre e a torre, içar a nacela de turbina eólica com um guindaste grande e montar a nacela no topo da torre. Então o núcleo de rotor de turbina eólica pode ser içado com o guindaste e montado em um eixo de rotor e/ou na nacela.

[004] Adicionalmente, uma ou mais pás são montadas no núcleo de rotor de turbina eólica. O núcleo de rotor compreende geralmente uma pluralidade de flanges de montagem anulares com aberturas. A pá pode compreender uma pluralidade de fechos, tais como cavilhas, ou pinos ou prisioneiros em sua raiz de pá. Durante a instalação, esses fechos devem ser encaixados nas aberturas nos flanges de montagem.

[005] É conhecido o içamento de um conjunto de rotores completo, isto é, o núcleo com a pluralidade de pás, e montagem do mesmo, por exemplo, na nacela. Porém, de modo a montar um conjunto de rotores completo, uma grande área de superfície é necessária no solo, que tipicamente não está disponível, por exemplo, no caso de turbinas eólicas offshore.

[006] É também conhecida a montagem de um conjunto de rotores incompleto na nacela, por exemplo, o núcleo com duas pás e, subsequentemente, montagem da pá restante. Nesses casos, o rotor com as duas pás é normalmente montado com as duas pás apontando para cima, isto é, a denominada configuração de “orelhas de coelho”. Desse modo, não há necessidade de girar o rotor de turbina eólica visto que a terceira pá poderia ser verticalmente montada por baixo. No entanto, de modo a poder realizar essas operações, a velocidade do vento predominante tem de estar abaixo de um valor predeterminado por um período prolongado de tempo. O período de tempo depende da duração esperada da etapa de instalação e de um fator de segurança a ser levado em consideração.

[007] É também conhecida a montagem de cada uma dentre a pluralidade de pás de modo substancialmente horizontal ou substancialmente vertical. Isso significa que as etapas de instalação individuais podem precisar de menos tempo e podem ser realizadas em maiores ventos, aumentando desse modo as janelas temporais disponíveis para instalação.

[008] Tipicamente, para instalar uma pá no núcleo de turbina eólica, o guindaste grande anteriormente usado para instalar, por exemplo, a torre, a nacela e o núcleo de rotor pode ser operado de modo a içar a pá em relação ao núcleo de rotor. Infelizmente, é caro operar tais guindastes grandes. De fato, os custos do emprego de tais guindastes grandes são responsáveis atualmente por uma porção significativa dos custos gerais associados às instalações da turbina eólica.

[009] Particularmente, depois que a torre foi erguida, a nacela foi montada no topo da torre e entre a montagem do núcleo de rotor à nacela e a montagem das pás ao núcleo de rotor, há um quadro de tempo em que o guindaste não é usado. Em prática, isso pode significar que a equipe e equipamento de içamento que incluem os guindastes caros comentados acima podem estar em espera, por exemplo, durante dias. Isso pode representar um custo significativo.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[010] Em uma primeira realização da presente invenção, é fornecido um acessório de içamento para uma turbina eólica. A turbina eólica compreende um núcleo de rotor posicionado em uma torre de turbina eólica de modo que o núcleo de rotor seja configurado para girar ao redor de um eixo geométrico rotacional, e o núcleo de rotor compreende uma ou mais superfícies de montagem de pá. O acessório de içamento compreende um conector configurado que é anexado de modo giratório ao núcleo de rotor, um guia de içamento que compreende um ou mais guias de fio para guiar fios de içamento a uma pá de turbina eólica. O guia de içamento é conectado de modo pivotante ao conector e o acessório de içamento compreende adicionalmente um primeiro mecanismo de condução para controlar uma orientação do guia de içamento em relação ao conector.

[011] De acordo com essa primeira realização, um acessório de içamento para auxiliar no içamento (e montagem) de uma ou mais pás ao núcleo de rotor é fornecido. Em relação a isso, o uso de um guindaste grande de modo a içar e instalar uma ou mais pás ao núcleo de rotor é evitado.

[012] Um guia de içamento transporta um ou mais roletes que guiam o içamento em direção a uma pá de rotor de turbina eólica. O guia de içamento pode pivotar em relação a um conector que é conectado ao núcleo. O guia de içamento pode assumir desse modo diferentes configurações: uma configuração de içamento na qual o acessório de içamento pode ser usado ao içar uma pá de turbina eólica, e uma configuração passiva. Na configuração passiva, o núcleo de rotor com uma pá já instalada pode ser girado sem o guia de içamento interferindo com o núcleo ou a pá. O conector do acessório de içamento é giratoriamente montado ao núcleo, de modo que o mesmo pode assumir uma posição adequada para içar pás mesmo se o núcleo for girado de uma posição (para içar uma primeira pá) para uma segunda posição (para içar uma segunda pá). A desmontagem do acessório de içamento entre as operações de montagem de pá é desse modo evitada e isso pode economizar tempo durante a instalação das pás. Em algum exemplo, a instalação de três pás pode ser realizada em menos do que 10 horas.

[013] Ademais, conforme mencionado anteriormente, nenhum guindaste grande é necessário para instalar as pás. Tal guindaste pode ser, desse modo, usado para erguer uma próxima torre de turbina eólica em uma parte eólica em vez de içar pás.

[014] Adicionalmente, uma ou mais pás podem ser montadas ao núcleo de rotor com o uso do acessório de içamento em uma posição desejada, por exemplo, verticalmente. Desse modo, a necessidade de alcançar posições para instalar as pás mais altas do que o núcleo pode ser evitada. Adicionalmente, as pás podem ser montadas uma a uma, em maiores velocidades do vento do que se o núcleo com várias pás tivesse de ser içado. Mais janelas temporais para tais instalações podem estar, desse modo, disponíveis, encurtando desse modo o tempo de instalação e reduzindo os custos de instalação.

[015] O uso de um acessório de içamento pode fornecer desse modo uma solução rentável de modo a instalar as pás ao núcleo de rotor.

[016] Em uma realização adicional, um método para içar uma primeira e uma segunda pá de turbina eólica a um núcleo de rotor de uma turbina eólica é fornecido. A turbina eólica que compreende um núcleo de rotor posicionado em uma torre de turbina eólica de modo que o núcleo de rotor seja configurado para girar ao redor de um eixo geométrico rotacional, sendo que o núcleo de rotor compreende uma ou mais superfícies de montagem de pá. O método compreende: anexar giratoriamente um conector ao núcleo de rotor, um guia de içamento que compreende um ou mais guias de fio para guiar fios de içamento que são conectados de modo pivotante ao conector; içar a primeira pá de turbina eólica com o uso do guia de içamento em uma posição de içamento, anexar uma raiz da primeira pá de turbina eólica a uma primeira superfície de montagem de pá das superfícies de montagem de pá. O método compreende adicionalmente: pivotar o guia de içamento para uma posição passiva, girar o núcleo, pivotar o guia de içamento para a posição de içamento e içar a segunda pá de turbina eólica.

[017] Uma pá pode ser içada com dois pontos de anexação, um próximo à raiz de pá e um em uma porção de extensão intermediária ou próximo a uma ponta de pá. O acessório de içamento montado no núcleo guia os fios de içamento em direção à porção de raiz de pá. Com o uso de guinchos para enrolar e soltar os fios de içamento, a pá pode ser içada, mas também girada à medida que a mesma é içada. A pá pode assumir desse modo uma posição vertical e ser montada de modo substancialmente vertical ao núcleo de rotor.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[018] A Figura 1 ilustra uma vista em perspectiva de um exemplo de uma turbina eólica.

[019] A Figura 2 ilustra uma vista interna simplificada de um exemplo da nacela da turbina eólica da Figura 1.

[020] As Figuras 3 a 6 representam esquematicamente um exemplo de um acessório de içamento instalado em um núcleo de rotor de uma turbina eólica.

[021] A Figura 7 representa esquematicamente um acessório de içamento instalado em um núcleo de rotor de uma turbina eólica de acordo com um exemplo adicional.

[022] As Figuras 8 a 13 ilustram esquematicamente uma sequência de situações que ocorrem durante um exemplo de um método para instalar uma pá a um núcleo de rotor de uma turbina eólica.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[023] Será feita referência agora detalhadamente às realizações da invenção, dentre as quais um ou mais exemplos são ilustrados nos desenhos. Cada exemplo é fornecido a título de explicação da invenção e não de limitação da invenção. De fato, ficará evidente para os técnicos no assunto que várias modificações e variações podem ser feitas na presente invenção sem haver afastamento do escopo ou espírito da invenção. Por exemplo, os recursos ilustrados ou descritos como parte de uma realização podem ser usados com outra realização para gerar uma realização ainda adicional. Desse modo, a presente invenção está destinada a cobrir tais modificações e variações uma vez que são abrangidas pelo escopo das reivindicações anexas e equivalentes das mesmas.

[024] A Figura 1 ilustra uma vista em perspectiva de um exemplo de uma turbina eólica 160. Conforme mostrado, a turbina eólica 160 inclui uma torre 170 que se estende a partir de uma superfície de sustentação 150, uma nacela 161 montada na torre 170 e um rotor 115 acoplado à nacela 161. O rotor 115 inclui um núcleo giratório 110 e pelo menos uma pá de rotor 120 acoplada ao núcleo 110 e que se estende para fora do mesmo. Por exemplo, na realização ilustrada, o rotor 115 inclui três pás de rotor 120. No entanto, em uma realização alternativa, o rotor 115 pode incluir mais ou menos que três pás de rotor 120. Cada pá de rotor 120 pode estar separada ao redor do núcleo 110 para facilitar o giro do rotor 115 para permitir que a energia cinética do vento seja transformada em energia mecânica útil e, subsequentemente, em energia elétrica. Por exemplo, o núcleo central 110 pode ser acoplado de maneira giratória a um gerador elétrico 162 (Figura 2) posicionado dentro da nacela 161 para permitir que a energia elétrica seja produzida.

[025] A Figura 2 ilustra uma vista interna simplificada de um exemplo da nacela 161 da turbina eólica 160 da Figura 1. Conforme mostrado, o gerador 162 pode estar disposto dentro da nacela 161. Em geral, o gerador 162 pode ser acoplado ao rotor 115 da turbina eólica 160 para gerar energia elétrica a partir da energia gerada pelo rotor 115. Por exemplo, o rotor 115 pode incluir um eixo de rotor principal 163 acoplado ao núcleo 110 para girar com o mesmo. O gerador 162 pode, então, ser acoplado ao eixo de rotor 163 de modo que a rotação do eixo de rotor 163 acione o gerador 162. Por exemplo, na realização ilustrada, o gerador 162 inclui um eixo de gerador 166 acoplado de modo giratório ao eixo de rotor 163 através de uma caixa de engrenagens 164.

[026] Deve-se compreender que o eixo de rotor 163, a caixa de engrenagens, 164 e o gerador 162, podem geralmente ser sustentados dentro da nacela 161 por uma armação de suporte ou chapa de base 165 posicionada no topo da torre de turbina eólica 170.

[027] As pás 120 são acopladas ao núcleo 110 com um mancal de arfagem 100 entre a pá 120 e o núcleo 110. O mancal de arfagem 100 compreende um anel interno e um anel externo. Uma pá de turbina eólica pode ser anexada tanto no anel de mancal interno como no anel de mancal externo, enquanto o núcleo é conectado ao outro. Uma pá 120 pode realizar um movimento rotacional relativo em relação ao núcleo 110 quando um sistema de arfagem 107 é atuado. O anel de mancal interno, portanto, pode realizar um movimento rotacional em relação ao anel de mancal externo. O sistema de arfagem 107 da Figura 2 compreende um pinhão 108 que mescla com uma engrenagem anular 109 fornecida no anel de mancal interno para colocar a pá de turbina eólica em rotação.

[028] As Figuras 3 a 6 representam esquematicamente um exemplo de um acessório de içamento instalado em um núcleo de rotor de uma turbina eólica de acordo com um exemplo. Na Figura 3, é mostrada uma turbina eólica que compreende um núcleo de rotor 110, posicionada em uma torre de turbina eólica 170, em que o núcleo de rotor 110 é configurado para girar ao redor de um eixo geométrico rotacional. O núcleo de rotor (conforme mostrado na Figura 1) é configurado para compreender uma pluralidade de pás de rotor. Na situação mostrada na Figura 3, uma dessas pás, a pá 44, está no processo de ser montada.

[029] O acessório de içamento 50 compreende um conector 2 que é anexado de modo giratório ao núcleo de rotor 110. Nesse exemplo particular, o acessório de içamento pode ser anexado a uma superfície frontal do núcleo. A superfície frontal pode incluir um ou mais elementos de ancoragem ou montagem. Em outros exemplos, o núcleo pode ter outra superfície adaptada para anexação do acessório de içamento.

[030] Nos exemplos, o conector pode compreender um mecanismo de mancal que permite a rotação do conector em relação ao núcleo de rotor 110 (e no exemplo da Figura 3, a superfície frontal 30). For exemplo, o mecanismo de mancal pode compreender um anel de mancal externo configurado para ser conectado à superfície frontal 30 e um anel de mancal interno configurado para ser conectado ao conector 2 e, em uso, entre esses dois anéis de mancal uma ou mais fileiras de elementos de laminação que permitem que ambos os anéis de mancal girem um em relação ao outro.

[031] O acessório de içamento 50 pode compreender adicionalmente um guia de içamento 10. A guia de içamento 10 compreende uma ou mais guias de fio 60 para guiar fios de içamento a uma pá de turbina eólica. O guia de içamento 10 é conectado de modo pivotante ao conector 2. O acessório de içamento compreende adicionalmente um mecanismo de condução 3 para controlar uma orientação do guia de içamento 10 em relação ao conector 2.

[032] Em alguns exemplos, tais como o exemplo mostrado nas Figuras 3 a 6, o acessório de içamento compreende adicionalmente um suporte intermediário 1 que o conector 2 ao guia de içamento 10. Conforme mostrado no exemplo da Figura 3, o primeiro mecanismo de condução é configurado para controlar uma orientação do suporte intermediário 1 em relação ao conector 2. Em alguns exemplos adicionais, o guia de içamento pode ser conectado de modo pivotante ao suporte intermediário e o acessório de içamento compreende um segundo mecanismo de condução (não ilustrado aqui) configurado para controlar uma orientação do guia de içamento em relação ao suporte intermediário.

[033] O suporte intermediário 1, nesse exemplo, se estende a partir de uma primeira extremidade 4 a uma segunda extremidade 5. A primeira extremidade 4 do suporte intermediário 1 pode ser anexada de modo pivotante a um conector 2. Ademais, a segunda extremidade 5 do suporte intermediário 1 pode ser anexada de modo pivotante a um primeiro mecanismo de condução 3. Conforme mostrado na Figura 4, o suporte 1 pode compreender adicionalmente dois apoios 6. Os apoios 6 podem ser anexados de modo operacional ao guia de içamento 10. Particularmente, nesse exemplo, a porção intermediária 6 é anexada de modo fixo ao guia de içamento 10.

[034] No exemplo das Figuras 3 a 6, o guia de içamento 10 compreende um suporte que transporta o um ou mais guias de fio 60, e o suporte é modelado para se encaixar ao redor de uma porção de raiz da pá de turbina eólica. Isso pode ser verificado por exemplo, na Figura 4.

[035] Uma superfície de montagem de acessório de içamento 30 do núcleo de rotor pode ser um flange de montagem frontal ou uma parte de um núcleo de rotor adequado para montar o conector 2 do acessório de içamento. Em alguns exemplos, a superfície de montagem de acessório de içamento 30 pode compreender peças acessórias dedicadas especialmente preparadas para o único propósito de anexar o acessório de içamento. Em ainda mais exemplos, peças acessórias frontais ou superfícies preparadas paro içamento e manipulação do núcleo de rotor poderiam ser usadas para montar o acessório de içamento.

[036] Conforme comentado acima, o suporte intermediário 1 pode ser dotado do primeiro mecanismo de condução 3, por exemplo, um sistema de nivelamento dotado de um ou mais cilindros hidráulicos ou um elemento de dobradiça adaptado para controlar a orientação de um suporte intermediário 1 (e desse modo, o guia de içamento 10 anexado de modo operacional ao suporte intermediário 1) em relação ao conector 2. O primeiro mecanismo de condução 3 pode ser anexado entre a segunda extremidade 5 do suporte intermediário 1 e o conector 2. Em relação ao isso, o primeiro mecanismo de condução 3 pode ser configurado para pivotar e girar o suporte intermediário 1 (e, desse modo, o guia de içamento 10 anexado de modo operacional ao suporte intermediário 1) em ângulos diferentes em relação ao conector 2.

[037] Adicionalmente, o primeiro mecanismo de condução 3 pode ser dotado de um mecanismo de travamento (não mostrado). O primeiro mecanismo de condução 3 pode ser, desse modo, travado em uma posição determinada (e desse modo, o guia de içamento 10 pode ser travado em um ângulo desejado em relação ao conector 2).

[038] Nesse exemplo, uma peça acessória de raiz de pá 70 pode ser fornecida para anexação a uma porção de raiz de uma pá de turbina eólica 44, em que o acessório de içamento 50 e peça acessória de raiz de pá 70 são configurados para serem conectados por fios de içamento.

[039] Ademais, conforme mostrado na Figura 6, tal peça acessória de raiz de pá 70 pode compreender um primeiro segmento de peça acessória de raiz de pá 12, um segundo segmento de peça acessória de raiz de pá 13 e um segmento de peça acessória de raiz de pá central 14. O primeiro segmento de peça acessória de raiz de pá 12 pode compreender uma primeira extremidade 95 conectada de modo pivotante a uma primeira extremidade 96 do segmento central 14, por exemplo, com o uso de uma dobradiça. De modo similar, a segundo segmento de peça acessória de raiz de pá 13 pode ser conectado de modo pivotante ao segmento de peça acessória de raiz de pá central 14. Os vários segmentos podem ser, em particular, segmentos de anel.

[040] Com tal disposição, o primeiro e a segundo segmento de peça acessória de raiz de pá 12, 13 podem ser girados entre duas posições diferentes, ou seja, uma posição fechada e uma posição aberta da peça acessória de raiz de pá 70.

[041] As Figuras 5 e 6 ilustram uma posição aberta da peça acessória de raiz de pá. Conforme mostrado na Figura 5, com a peça acessória de raiz de pá 70 nessa posição aberta, o primeiro mecanismo de condução 3 pode ser atuado e o guia de içamento 10 pode ser livremente pivotado entre uma primeira posição operacional e uma segunda posição operacional em que o acessório de içamento 50 não interfere com uma pá anteriormente instalada quando o núcleo de rotor é girado.

[042] Novamente na Figura 3, o guia de içamento 10 pode ser adicionalmente pivotado com o uso do primeiro mecanismo de condução 3 a uma primeira posição operacional ilustrada. A peça acessória de raiz de pá 70 é mostrada anexada à porção de raiz da pá e conectada ao acessório de içamento 50 com o uso de fios de içamento.

[043] Uma parte de raiz de uma pá pode ser, desse modo, içada e a mesma pode atravessar um espaço dentro do guia de içamento 10. Desse modo, a parte de pá de raiz pode ser alinhada e subsequentemente conectada a uma superfície de montagem do núcleo de rotor.

[044] A Figura 7 representa esquematicamente um acessório de içamento instalado em um núcleo de rotor de uma turbina eólica de acordo com um exemplo adicional. O acessório de içamento mostrado na Figura 7 difere do acessório de içamento mostrado nas Figuras 3 a 6 pelo fato de que, adicionalmente a um primeiro mecanismo de condução 3, um segundo mecanismo de condução 8 é incluído. Uma diferença adicional é que a segunda extremidade 5 do suporte intermediário 1 é montada de modo pivotante em relação ao guia de içamento 10. A estrutura e operação dos componentes restantes do sistema podem ser substancialmente iguais ou similares aos descritos anteriormente no presente documento.

[045] Em relação a isso, o acessório de içamento é mostrado tendo um suporte intermediário 1. O suporte intermediário 1 se estende a partir de uma primeira extremidade 4 a uma segunda extremidade 5. A primeira extremidade 4 do suporte intermediário 1 pode ser anexada de modo pivotante a um conector 2. Adicionalmente, a segunda extremidade 5 pode ser anexada de modo pivotante ao guia de içamento 10.

[046] O suporte intermediário 1 pode ser dotado de um segundo mecanismo de condução 8 adaptada para controlar a orientação do guia de içamento 10 em relação ao suporte intermediário 1. O segundo mecanismo de condução 8 pode ser anexado entre a primeira extremidade 4 do suporte intermediário 1 e uma porção 98 do guia de içamento 10. Em relação a isso, o segundo mecanismo de condução 8 pode ser configurado para pivotar e girar o guia de içamento 10 em ângulos diferentes em relação ao suporte intermediário 1. De modo similar ao anterior, o segundo mecanismo de condução pode ser dotado de um mecanismo de travamento (não visível). O segundo mecanismo de condução 8 pode ser, desse modo, travado em uma posição determinada (e desse modo, o guia de içamento 10 pode ser travado em um ângulo em relação ao suporte intermediário 1).

[047] Conforme esquematicamente ilustrado na Figura 7, os guias de fio 60 podem ser furos ou guias no suporte em formato de anel.

[048] Pode ser fornecido um kit de içamento que compreende um acessório de içamento de acordo com qualquer um dos exemplos revelados no presente documento, uma peça acessória de raiz de pá 70 conforme descrito anteriormente no presente documento (consultar a Figura 8 e a Figura 3). Conforme comentado acima, a peça acessória de raiz de pá 70 é configurada para ser anexada a uma porção de raiz de uma pá de turbina eólica 44, em que o acessório de içamento 50 e peça acessória de raiz de pá 70 são adaptados para serem conectados pelos fios de içamento.

[049] O acessório de içamento 50 pode compreender um ou mais guinchos de raiz de pá 74, conforme ilustrado mais claramente nas Figuras 3 a 7. Nos exemplos dessas Figuras, o acessório de içamento compreende guias de fio adicionais, por exemplo, um ou mais roletes 60 na forma de roletes de deflexão (por exemplo, polias) para defletir fios de içamento a partir dos guinchos de raiz de pá 74 em direção à pá de turbina eólica.

[050] Em alguns outros exemplos, os guias de fio do guia de içamento são, em vez disso, (parte dos) os guinchos de raiz de pá. Isto é, os guinchos de raiz de pá 74 ilustrados na Figura 3 conforme mostrado no guia de içamento 10 podem ser alternativamente montados na peça acessória de raiz de pá 70.

[051] Em ainda mais exemplos, um ou mais guinchos de raiz de pá separados podem ser posicionados no solo ou em um suporte no solo, e o acessório de içamento defletiria meramente os fios de içamento em direção a uma porção de raiz de pá.

[052] Um kit de içamento pode compreender adicionalmente uma peça acessória de pá externa para anexação a uma porção de extensão intermediária ou porção de ponta da pá de turbina eólica e que compreende um ou mais guinchos de pá externa para içar a peça acessória de pá externa. Isso será ilustrado a seguir.

[053] As Figuras 8 a 13 ilustram esquematicamente uma sequência de situações que ocorrem durante o desempenho de um método para instalar uma pá a um núcleo de rotor de uma turbina eólica de acordo com um exemplo. As mesmas referências numéricas indicam os mesmos elementos. O método é descrito abaixo em referência às sequências de situações ilustradas pelas Figuras 8 a 13.

[054] Na Figura 8, um núcleo de rotor 40 deve ser montado, por exemplo, em uma nacela no topo de uma torre de turbina eólica de tal maneira que o núcleo de rotor 40 seja giratório ao redor de um eixo geométrico em relação à nacela. O núcleo de rotor 40 é mostrado, no detalhe ampliado da Figura 8, que compreende uma primeira superfície de montagem de pá 41, uma segunda superfície de montagem de pá 42 e uma terceira superfície de montagem de pá 43. Cada uma dessas superfícies de montagem de pá 41 a 43 são adaptadas para receber uma raiz de pá. Ademais, cada uma dessas superfícies de montagem 41 a 43 pode compreender um sistema de arfagem (não mostrado) para girar uma pá a ser montada nas superfícies de montagem. A rotação pode se dar em torno de um eixo geométrico de arfagem, isto é, um eixo geométrico longitudinal da pá quando montado no núcleo.

[055] Em um exemplo, um método para içar uma pá de turbina eólica a um núcleo de rotor de uma turbina eólica compreende fornecer um kit de içamento que tem um acessório de içamento 50, uma peça acessória de raiz de pá 70 e uma peça acessória de pá externa 79. O kit de içamento inclui um conector configurado que é anexado de modo giratório, por exemplo, à superfície frontal do núcleo de rotor, e um guia de içamento 10 que compreende um ou mais guias de fio para guiar fios de içamento a uma pá de turbina eólica 44. O guia de içamento é conectado de modo pivotante ao conector e o acessório de içamento compreende adicionalmente um primeiro mecanismo de condução para controlar uma orientação do guia de içamento 10 em relação ao conector.

[056] O método compreende adicionalmente fornecer um ou mais guinchos de raiz de pá 74, anexar o acessório de içamento 50, por exemplo, à superfície frontal do núcleo de rotor com o uso do conector do acessório de içamento. A peça acessória de raiz de pá 70 é anexada em uma porção de raiz de pá ou próximo à mesma da pá de turbina eólica (consultar a Figura 8) e fios de içamento dos guinchos de raiz de pá 74 por meio dos guias de fio do acessório de içamento com a peça acessória de raiz de pá 70. Particularmente, conforme mostrado na Figura 3, a anexação da peça acessória de raiz de pá à porção de raiz da pá pode ser realizada a seguir: membro de peça acessória de raiz de pá 12 e o segundo membro de peça acessória de raiz de pá (não visível) do anel 11 pode ser girado em relação ao membro de peça acessória de raiz de pá central 14 de modo que a peça acessória de raiz de pá seja movida para uma posição fechada.

[057] A peça acessória de pá externa 79 é anexada à pá de turbina eólica em uma porção de extensão intermediária ou de ponta da pá de turbina eólica (consultar a Figura 8). Um ou mais guinchos de pá externa 76 são fornecidos e os fios de içamento dos guinchos de pá externa são conectados à peça acessória de pá externa 79. Então a pá de turbina eólica é içada controlando-se os guinchos de raiz de pá 74 e os guinchos de pá externa 76.

[058] A ordem das etapas do método descrito no presente documento pode ser mudada, pelo menos para algumas das etapas.

[059] Em alguns exemplos, içar a pá de turbina eólica controlando- se os guinchos de raiz de pá e guinchos de pá externa inclui uma primeira etapa de puxar os fios de içamento tanto dos guinchos de raiz de pá quanto dos guinchos de pá externa. Isso é ilustrado na Figura 9, e uma pá é içada em uma posição substancialmente horizontal. A porção de ponta 46 da pá e a porção de raiz 45 da pá são, desse modo, içadas de modo substancialmente simultâneo a uma altura predefinida na direção das setas (setas A e B).

[060] Em etapas adicionais, método pode incluir puxamento controlado dos fios de içamento dos guinchos de raiz de pá e soltura controlada dos fios de içamento dos guinchos de pá externa. Isso é ilustrado nas Figuras consecutivas 10, 11 e 12. À medida que os guinchos de raiz de pá puxam os fios e, assim, içam a porção de raiz de pá, os guinchos de pá externa podem ser controlados para puxar e soltar seletivamente os fios de içamento, de modo que a pá de turbina eólica 44 possa assumir uma posição vertical por fim sem a porção de ponta da pá atingindo o solo.

[061] A Figura 8 ilustra uma situação inicial. Nessa situação inicial, conforme mostrado no detalhe ampliado da Figura 8, o núcleo de rotor 40 pode ser situado em uma posição que pode ser apropriada para instalar a primeira pá 44.

[062] Um modo de definir essas posições é em referência a uma posição angular do núcleo. A posição 0 ° para uma pá pode ser relacionada como uma posição na qual a mesma é disposta de modo substancialmente vertical, apontando para baixo. As superfícies de montagem são, desse modo, dispostas na situação específica mostrada em 0° (superfície de montagem 41), 120° (superfície de montagem 42) e 240 ° (ou -120° para a superfície de montagem 43).

[063] Ademais, a pá 44 é mostrada em uma posição substancialmente horizontal, por exemplo, em repouso no solo.

[064] Nos exemplos, o núcleo de rotor 40 pode ser situado em uma posição que pode não ser apropriada para instalar a pá 44. Uma primeira rotação do núcleo (não transportando nenhuma pá) para uma posição adequada para montar a primeira pá em uma posição substancialmente vertical pode ser, desse modo, realizada. A primeira rotação do núcleo pode ser realizada com o uso do gerador como um motor ou algum equipamento de acionamento auxiliar que é adequado para girar um núcleo.

[065] Nos exemplos, a peça acessória de raiz de pá 70 pode ser uma peça acessória em formato de C configurada para ser anexada a uma porção de raiz da pá 44. A peça acessória de raiz de pá pode compreender fechos adequados ou mecanismos de agarramento. A peça acessória de raiz de pá pode ser fixada à pá ou integralmente formada com a mesma, por exemplo, uma protuberância integralmente formada com a parte de raiz de pá.

[066] No exemplo da Figura 8, os guinchos de raiz de pá 74 são anexados de modo fixo ao guia de içamento 10. No entanto, alguns outros locais adequados para o equipamento de içamento 74 pode ser possível, por exemplo, anexado à peça acessória de raiz de pá 70 ou localizados no solo.

[067] Nesse exemplo, os guinchos de pá externa 76 podem ser localizados, por exemplo, no solo, embora alguns outros locais sejam possíveis. No exemplo, um guia de fio 78 por exemplo, uma polia, pode ser fornecida no topo de uma estrutura ou suporte, por exemplo, um polo (não mostrado). O terceiro fio 77 é desse modo configurado para atravessar o guia 78. Em outros exemplos, os guinchos de pá externa podem ser posicionados em tal polo ou estrutura com altura suficiente, em vez de no solo.

[068] A peça acessória de pá externa pode ser uma peça acessória em formato de C de pá. A estrutura e operação da peça acessória em formato de C podem ser iguais ou similares a aquela descrita para a peça acessória 70.

[069] Na Figura 12, a pá realizou aproximadamente uma rotação de 180 °, e alcançou uma posição substancialmente vertical. Nessa situação, os guinchos de raiz de pá permanecem ativados e, desse modo, içam a porção de raiz da pá.

[070] Na Figura 13, particularmente no detalhe ampliado dessa Figura, a porção de raiz da pá 44 já foi colocada em proximidade de núcleo e a mesma pelo menos parcialmente atravessou um espaço do guia de içamento 10.

[071] A porção de raiz da pá 44 pode ser dotada de uma pluralidade de fechos tais como cavilhas ou pinos ou prisioneiros. A primeira superfície de montagem 41 pode compreender uma pluralidade de furos nos quais os fechos devem ser encaixados de modo a montar a pá 44 com o núcleo de rotor.

[072] Uma vez que a parte de raiz da pá atravessou o espaço dentro do guia de içamento, uma pluralidade de prisioneiros da pá podem ser inseridos em uma pluralidade de furos do núcleo de rotor. A pluralidade de prisioneiros da pá pode ser apropriadamente alinhada com a pluralidade correspondente de furos do núcleo de rotor resultantes da posição e controle dos guinchos de raiz de pá em relação à peça acessória de raiz de pá e à raiz de pá. Desse modo, a pá pode ser alinhada com a superfície de montagem de maneira relativamente fácil e desse modo a anexação da pá e da superfície de montagem é facilitada.

[073] Nesse ponto, a pá pode ser montada verticalmente. Montar as pás de maneira substancialmente vertical é geralmente uma opção preferencial visto que tal operação pode ser realizada em maiores velocidades do vento do que outras operações e, de modo importante, não há necessidade de içar uma pá em direção a uma altura acima do núcleo.

[074] Nos exemplos, os métodos para içamento podem compreender adicionalmente mudar uma orientação do guia de içamento 10 em relação ao conector a partir de uma primeira orientação. Então o núcleo de turbina eólica é girado e uma segunda pá de turbina eólica é içada. Isso pode ser parcialmente ilustrado nas Figuras 5 e 6.

[075] Uma vez que a pá 44 é montada, conforme mostrado nas Figuras 5 e 6, a peça acessória de raiz de pá 70 pode ser aberta e o guia de içamento 10 pode ser pivotado para uma segunda posição operacional. O acessório de içamento, desse modo, não interfere com a pá montada anteriormente 44 no caso de o núcleo de rotor ser girado. Adicionalmente, conforme comentado acima, o elemento de conexão 2 do acessório de içamento pode ser dotado de um mecanismo de mancal (não visível). Desse modo, é claro que não há necessidade de remover o acessório de içamento anteriormente instalado de modo a girar o núcleo e instalar uma segunda pá.

[076] Seguindo o exemplo, após a instalação da primeira pá conforme descrito anteriormente no presente documento, o núcleo de rotor pode ser girado de modo que uma próxima pá possa ser montada. Particularmente, o núcleo de rotor pode ser girado em sentido horário, por exemplo, para uma posição na qual a segunda superfície de montagem 43 é disposta de modo a receber uma segunda pá de maneira substancialmente vertical, isto é, a 0 °. Nesse ponto, o mecanismo de travamento poderia ser ativado novamente.

[077] Conforme comentado acima, o acessório de içamento foi pivotado para uma segunda posição operacional. O acessório de içamento pode, desse modo, permanecer conectado à superfície de montagem frontal 30 do núcleo de rotor com o uso do mecanismo de mancal comentado acima sem interferências no desempenho normal da turbina eólica. Nesse caso, o desmantelamento do acessório de içamento é evitado e isso pode economizar tempo durante a instalação.

[078] Uma vez que o núcleo de rotor é girado para uma posição adequada para montar a segunda pá, o acessório de içamento é pivotado novamente para uma primeira posição operacional em que o guia de içamento 10 circunda pelo menos parcialmente uma porção de uma raiz de pá consecutiva (uma vez que essa pá foi içada suficientemente).

[079] Então, uma segunda pá pode ser içada e montada na segunda superfície de montagem 43 de maneira substancialmente similar conforme descrito anteriormente no presente documento.

[080] Evidentemente, a terceira pá pode ser montada na terceira superfície de montagem de maneira substancialmente similar conforme descrito anteriormente no presente documento.

[081] Em uma realização da presente invenção, um método para içar uma primeira e uma segunda pá de turbina eólica a um núcleo de rotor de uma turbina eólica é fornecido. A turbina eólica que compreende um núcleo de rotor posicionado em uma torre de turbina eólica de modo que o núcleo de rotor seja configurado para girar ao redor de um eixo geométrico rotacional, sendo que o núcleo de rotor compreende uma ou mais superfícies de montagem de pá. O método compreende: anexar giratoriamente um conector ao núcleo de rotor, um guia de içamento que compreende um ou mais guias de fio para guiar fios de içamento que são conectados de modo pivotante ao conector; içar a primeira pá de turbina eólica com o uso do guia de içamento em uma posição de içamento, anexar uma raiz da primeira pá de turbina eólica a uma primeira superfície de montagem de pá das superfícies de montagem de pá. O método compreende adicionalmente: pivotar o guia de içamento para uma posição passiva, girar o núcleo, pivotar o guia de içamento para a posição de içamento e içar a segunda pá de turbina eólica.

[082] Em alguns exemplos, içar a primeira pá de turbina eólica compreende içar a primeira pá de turbina eólica para uma posição substancialmente vertical para anexar a raiz da primeira pá de turbina eólica à primeira superfície de montagem de pá.

[083] Em alguns exemplos, girar o núcleo compreende girar o núcleo para uma posição na qual uma segunda superfície de montagem de pá se volta verticalmente para baixo.

[084] Nos exemplos, içar a primeira pá de turbina eólica inclui fornecer um ou mais guinchos de raiz de pá e um ou mais guinchos de pá externa, anexar uma peça acessória de raiz de pá em uma porção de raiz de pá ou próximo à mesma da primeira pá de turbina eólica, conectar fios de içamento dos guinchos de raiz de pá por meio dos guias de fio do acessório de içamento com a peça acessória de raiz de pá, anexar uma peça acessória de pá externa à primeira pá de turbina eólica em uma porção de extensão intermediária ou de ponta da pá de turbina eólica, conectar fios de içamento dos guinchos de pá externa à peça acessória de pá externa, e controlar os guinchos de raiz de pá e os guinchos de pá externa para içar a primeira pá de turbina eólica.

[085] Em exemplos adicionais, controlar os guinchos de raiz de pá e guinchos de pá externa inclui uma primeira etapa de puxar os fios de içamento tanto dos guinchos de raiz de pá quanto dos guinchos de pá externa.

[086] Em uma realização da presente invenção, é fornecido um acessório de içamento para uma turbina eólica. O acessório de içamento é configurado para ser anexado de modo giratório à superfície frontal do núcleo de rotor e é adicionalmente configurado para assumir uma configuração de içamento e uma configuração passiva. Na configuração de içamento (cujos exemplos são ilustrados, por exemplo, nas Figuras 7 e 8), uma pá de turbina eólica pode ser içada e montada de modo substancialmente vertical ao núcleo de rotor, e em que, na configuração passiva (cujo exemplo é ilustrado na Figura 5), o núcleo de rotor que transporta uma ou mais pás de turbina eólica pode ser girado.

[087] Em alguns exemplos, o acessório de içamento compreende um conector para anexar giratoriamente o acessório de içamento à superfície frontal do núcleo de rotor, e um guia de içamento que compreende um ou mais roletes para guiar fios de içamento em direção a uma pá de turbina eólica.

[088] Em alguns exemplos, o acessório de içamento compreende adicionalmente um mecanismo de condução para converter o acessório de içamento entre a configuração de içamento e a configuração passiva.

[089] Em alguns exemplos, conforme ilustrado nas Figuras, na configuração passiva o guia de içamento está em uma posição substancialmente horizontal e, na configuração de içamento, o guia de içamento está em uma posição substancialmente vertical.

[090] Esta descrição escrita usa exemplos para revelar a invenção, inclusive as realizações preferenciais, e também possibilita que qualquer técnico no assunto pratique a invenção, inclusive produza e use quaisquer dispositivos ou sistemas e realize 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 se destinam a estar dentro do escopo das reivindicações caso possuam elementos estruturais que não os difiram da linguagem literal das reivindicações, ou caso os mesmos incluam elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais da linguagem literal das reivindicações. Aspectos das várias realizações descritas, assim como outros equivalentes conhecidos para cada um de tais aspectos, podem ser misturados e combinados por um técnico no assunto para construir realizações e técnicas adicionais, de acordo com princípios deste pedido. Se as referências numéricas relacionadas aos desenhos forem colocadas em parênteses em uma reivindicação, as mesmas são somente para tentar aumentar a inteligibilidade da reivindicação e, não devem ser interpretadas como limitadoras do escopo da reivindicação.

Claims

1. ACESSÓRIO DE IÇAMENTO (50) PARA IÇAR UMA PÁ DE TURBINA EÓLICA (44) A UM NÚCLEO DE ROTOR (40) DE UMA TURBINA EÓLICA (160), a turbina eólica (160) compreendendo o núcleo de rotor (40) posicionado em uma torre de turbina eólica (170) de modo que o núcleo de rotor (40) seja configurado para girar ao redor de um eixo geométrico rotacional, sendo que o núcleo de rotor (40) compreende uma ou mais superfícies de montagem de pá (41, 42, 43), sendo que o acessório de içamento (50) compreende: um conector (2) configurado para ser anexado de modo giratório ao núcleo de rotor (40), um guia de içamento (10) que compreende um ou mais guias de fio (60) para guiar fios de içamento para a pá de turbina eólica (44), em que o guia de içamento (10) é conectado de modo pivotante ao conector (2) e sendo que o acessório de içamento (50) compreende adicionalmente um primeiro mecanismo de condução (3) para controlar uma orientação do guia de içamento (10) em relação ao conector (2), caracterizado pelo guia de içamento (10) compreender um suporte que transporta o um ou mais guias de fio (60) e em que o suporte é modelado para se encaixar ao redor de uma porção de raiz (45) da pá de turbina eólica (44).

2. ACESSÓRIO DE IÇAMENTO (50), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo conector (2) ser configurado para ser anexado a uma superfície frontal (30) do núcleo de rotor (40).

3. ACESSÓRIO DE IÇAMENTO (50), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo acessório de içamento (50) compreender adicionalmente um suporte intermediário (1) que conecta o conector (2) com o guia de içamento (10), e em que, opcionalmente, o primeiro mecanismo de condução (3) é configurado para controlar uma orientação do suporte intermediário (1) em relação ao conector (2).

4. ACESSÓRIO DE IÇAMENTO (50), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo guia de içamento (10) ser conectado de modo pivotante ao suporte intermediário (1) e o acessório de içamento (50) compreende um segundo mecanismo de condução (8) configurado para controlar uma orientação do guia de içamento (10) em relação ao suporte intermediário (1).

5. KIT DE IÇAMENTO, caracterizado por compreender: um acessório de içamento (50), conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, e uma peça acessória de raiz de pá (70) para anexação a uma raiz da pá de turbina eólica (44), em que o acessório de içamento (50) e peça acessória de raiz de pá (70) são configurados para serem conectados pelos fios de içamento.

6. KIT, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo acessório de içamento (50) compreender um ou mais guinchos de raiz de pá (74).

7. KIT, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelos guias de fio (60) do guia de içamento (10) serem os guinchos de raiz de pá (74).

8. KIT, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelos guias de fio (60) serem roletes de deflexão para defletir fios de içamento a partir dos guinchos de raiz de pá (74) em direção à pá de turbina eólica (44).

9. KIT, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por compreender adicionalmente um ou mais guinchos de raiz de pá (74) separados.

10. KIT, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 9, caracterizado por compreender adicionalmente uma segunda peça acessória de pá para anexação a uma porção de extensão intermediária ou porção de ponta (46) da pá de turbina eólica (44) e que compreende um ou mais guinchos de pá externa (76) para içar a segunda peça acessória de pá.

11. MÉTODO PARA IÇAR UMA PRIMEIRA (44) E SEGUNDA PÁ DE TURBINA EÓLICA a um núcleo de rotor (40) de uma turbina eólica (160), sendo que a turbina eólica (160) compreende um núcleo de rotor (40) posicionado em uma torre de turbina eólica (170) de modo que o núcleo de rotor (40) é configurado para girar ao redor de um eixo geométrico rotacional, sendo que o núcleo de rotor (40) compreende uma ou mais superfícies de montagem de pá (41, 42, 43), sendo que o método é caracterizado por compreender: anexar de modo giratório um conector (2) ao núcleo de rotor (40), um guia de içamento (10) que compreende um ou mais guias de fio (60) para guiar fios de içamento que são conectadas de modo pivotante ao conector (2); içar a primeira pá de turbina eólica (44) com o uso do guia de içamento (10) em uma posição de içamento; anexar uma raiz da primeira pá de turbina eólica (44) a uma primeira superfície de montagem de pá (41) das superfícies de montagem de pá (41, 42, 43); pivotar o guia de içamento (10) para uma posição passiva; girar o núcleo (110); e pivotar o guia de içamento (10) para a posição de içamento; e içar a segunda pá de turbina eólica.

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo içamento da primeira pá de turbina eólica (44) compreender içar a primeira pá de turbina eólica (44) para uma posição vertical para anexar a raiz da primeira pá de turbina eólica (44) à primeira superfície de montagem de pá (41).

13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pela rotação do núcleo (40) compreender girar o núcleo (40) para uma posição na qual uma segunda superfície de montagem de pá (42) está voltada verticalmente para baixo.

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo içamento da primeira pá de turbina eólica (44) incluir fornecer um ou mais guinchos de raiz de pá (74) e um ou mais guinchos de pá externa (76); anexar uma peça acessória de raiz de pá (70) em uma porção de raiz (45) de pá ou próximo à mesma da primeira pá de turbina eólica (44); conectar fios de içamento a partir dos guinchos de raiz de pá (74) por meio dos guias de fio (60) do acessório de içamento (50) com a peça acessória de raiz de pá (70); anexar uma peça acessória de pá externa (79) à primeira pá de turbina eólica (44) em uma porção de extensão intermediária ou de ponta da pá de turbina eólica (44); conectar fios de içamento dos guinchos de pá externa (76) à peça acessória de pá externa (79); e controlar os guinchos de raiz de pá (74) e os guinchos de pá externa (76) para içar a primeira pá de turbina eólica (44).