BR112012017422B1

BR112012017422B1 - Elemento e método para a elevação da pá de uma turbina eólica

Info

Publication number: BR112012017422B1
Application number: BR112012017422-3A
Authority: BR
Inventors: Ion Arocena De La Rua; Eneko Sanz Pascual
Original assignee: Gamesa Innovation & Technology, S.L.
Priority date: 2010-01-14
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2020-10-06
Also published as: CN102713279A; EP2525092A1; EP2525092B1; CN102713279B; EP2525092A4; WO2011086205A1; ES2946532T3; BR112012017422A2; US9068555B2; DK2525092T3; US20130025113A1

Abstract

elemento para elevação de pá e método seguido. o elemento para elevação da pá é uma peça intermediária (3) que se dispõe entre a raiz da pá (1) e a pista móvel do rolamento (16) da pá. essa peça abrange pelo menos uma inserção (9') ou (9") e se une mediante uma barra rígida (21) ou mediante um tensor (13) com outra peça intermediária (3) diametralmente oposta. a peça conta com um orifício (5) de ligação ao ponto de elevação e de um orifício (4) de ligação ao tambor, este último que se une ao orifício (2) da inserção mediante um prego comprido (17) ou (17'). sobre a pá se estabelecem dois rodapés de elevação, o da raiz e o da ponta de pá: o ponto de elevação da raiz se manipula desde um único ponto de carga no tambor e o ponto de elevação de ponta de pá se manipula a partir dos pontos de carga: um no tambor e outro no chão. o método de elevação se inicia com a pá em posição horizontal para ir trasladando-a para a posição vertical.

Description

OBJETO DA INVENÇÃO.

[001] A invenção descreve um elemento disposto junto da raiz da pá de uma turbina eólica, que permite a sua elevação sem deformar a forma circular da raiz da pá e sem necessidade de utilizar dois guindastes. Também se descreve o método seguido para a elevação e fixação da pá no tambor.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO.

[002] Entende-se por rotor eólico o conjunto de componentes da turbina eólica que rodam fora da nacela. Estas componentes são as pás, o tambor e o mecanismo de mudança de passagem da pá. Desde o ponto de vista do desenho e fabricação cada componente se considera como um elemento independente que posteriormente se deve ensamblar. Em grandes turbinas de eixo verticais a união mais complexa é a estabelecida entre a raiz da pá e o tambor, alinhado tudo com o conjunto de pista fixa/móvel e rolamentos que formam o mecanismo de mudança da pá.

[003] As pás eólicas de grande tamanho se levam e ensamblam à turbina eólica com métodos de elevação que normalmente exigem dois guindastes. Um deles de altura superior à altura do tambor e a outra de tamanho menor para auxiliar guiando corretamente a elevação a partir da zona da ponta da pá.

[004] A maior dificuldade encontrada nestes métodos de elevação está nas uniões entre as lingas de carga ou cabos de elevação e os pontos de elevação dispostos na raiz da pá. Estes pontos de elevação devem suportar uma grande carga correspondente à maior parte do peso da pá. Além disso, as inserções existentes na raiz da pá não podem ser utilizadas para amarrar as lingas uma vez que, na última fase de montagem da pá no tambor, os parafusos compridos de fixação ao tambor devem estar previamente colocados dentro das inserções. Por outro lado, como as pás estão formadas por peças de material composto de baixa espessura, é complicado desenhar uma união mecânica entre os pontos de elevação e o laminado sem danificar a estrutura da pá deformando a forma circular original.

[005] O estado da técnica mais próximo corresponde a diferentes formas de fixar as lingas de elevação com os pontos de união diretamente aplicados à raiz da pá e se encontram claramente refletidos nas figuras das patentes DE 1995516 e EP 1 101 936. As soluções apresentadas nestas patentes são utilizadas para pás de pequeno tamanho, já que conforme aumenta o tamanho da pá, muitos pontos do processo se complicam: a deformação que sofre a estrutura da pá sob o seu próprio peso durante a elevação faz com que a raiz da pá se torne oval e se percam as tolerâncias necessárias para conseguir alinhar sem problemas todas as inserções da raiz da pá com as cavidades de rolamento da pá (as correspondentes ao tambor). A presente invenção está orientada a evitar a utilização de dois guindastes, reduzindo os custos derivados do aluguel, conseguindo um método de elevação que apenas necessita de pontos de carga localizados no tambor e um ponto de ancoragem localizado no chão. Similar à patente P200603165 pertencente ao mesmo depositante. Do mesmo modo a invenção mantém os parafusos de fixação compridos unidos ao tambor e por sua vez incorporando elementos que não permitem que se deforme a seção circular da raiz da pá.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[006] A borda final da raiz da pá está formada por umas inserções metálicas embebidas ou coladas a um laminado de material composto. Estas inserções representam os pontos de união com o tambor da turbina eólica. O tambor da turbina eólica tem aparafusado um rolamento formado por uma pista fixa e uma pista móvel. Antes de realizar a união entre a pá e o tambor se inclui um parafuso comprido em cada inserção, para que posteriormente este parafuso atravesse a pista móvel do rolamento do tambor e com a ajuda de uma porca e a sua correspondente argola complete uma união pré-estirada. Ao estar os parafusos definitivos de fixação no tambor dentro dos orifícios das inserções, não podem ser utilizadas as inserções da raiz de pá para os unir aos elementos que direta ou indiretamente se unem às lingas de onde se puxa para elevar a pá.

[007] E um objeto da invenção a modificação de algumas inserções da raiz da pá substituindo-as por umas inserções com as mesmas características, mas um pouco mais 20 curtas e por uma peça intermediária colocada entre essas inserções e a pista móvel do rolamento da pá.

[008] Numa segunda modalidade prática se modificam algumas inserções da raiz da pá mecanizando as suas paredes, de forma que seja possível roscá-las no interior de uma peça intermediária que ficará ajustada entre as inserções e a pista móvel do rolamento da pá. Desta forma o parafuso utilizado para a montagem final pode ser um parafuso normal sem necessidade de incluir um parafuso de dupla rosca com uma rosca intermediária para fixar a peça intermediária.

[009] É outro objeto da invenção dotar a peça intermediária de elementos para fixar a linga a partir da qual se puxará para elevar a pá e de cabos que garantam que a forma esbelta da raiz da pá não se deforme durante a elevação devido ao peso que supõe toda a estrutura da pá.

[0010] É outro objeto da invenção elevar a pá puxando de pontos localizados fora das inserções da raiz e que estes úteis transversais sejam suficientemente rígidos para evitar que a circunferência que forma o fim da pá na zona da raiz seja danificada e que por sua vezsubstituam aos cabos mencionados no parágrafo anterior.

[0011] Estas e outras vantagens se entenderão melhor com a descrição detalhada que se faz a seguir com base nas figuras anexas.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS.

[0012] A figura 1 apresenta a peça intermediária sobre a raiz da pá. A figura 1a e 1b são duas seções realizadas uma sobre a inserção e a outra sobre a inserção e a peça intermediária.

[0013] A figura 2 constitui uma seção da inserção e a peça intermediária com especial atenção sobre a fixação provisória.

[0014] A figura 3 constitui uma seção da inserção e a peça intermediária com especial atenção sobre a fixação roscada que se estabelece entre elas.

[0015] A figura 4 constitui uma seção do conjunto inserção - peça intermediária uma vez que está montado sobre o tambor.

[0016] A figura 5 é uma seção da raiz da pá com um equipamento rígido fixado entre as peças intermediárias.

[0017] A figura 6 representa uma visão geral sobre a raiz da pá com várias peças intermediárias instaladas.

[0018] A figura 7 constitui uma seção do conjunto inserção - peça intermediária uma vez que está montado sobre o tambor.

[0019] A figura 8 inclui cinco figuras do "a" ao 'I e i', com a sequência de elevação da pá a partir do chão até o tambor.

DESCRIÇÃO DE UMA MODALIDADE PREFERIDA

[0020] Tal como se representa na figura 1 a peça da invenção é aplicada sobre a raiz de pá (1) podendo abranger pelo menos um dos orifícios que oferece cada uma das inserções (2). Na modalidade apresentada são três os orifícios de inserções (2) que abrange a peça intermediária (3). Essa peça intermediária (3) tem dois tipos de orifícios: um orifício (4) de ligação ao tambor e um orifício (5) de ligação ao ponto de elevação. Na figura 1a vê-se a seção AA estabelecida sobre uma inserção (9) da raiz da pá, mostrando no seu interior: a parede (6) da inserção, o material composto (7) e o orifício (8) onde se inclui o elemento de fixação, que preferentemente é um parafuso comprido. Na parte exterior se aprecia a parede da peça intermediária (3). A figura 1 b secciona a peça intermediária (3) segundo a linha BB’ quando está ligada a uma inserção (9’) (9") mais curta do que a inserção (9) original.

[0021] A seção BB’ se apresenta com maior detalhe na figura 2. Uma vez que a inserção original (9) foi substituída por uma inserção (9') (9") de menor comprimento rebaixando a superfície da raiz da pá, é quando se coloca a peça intermediária (3).

[0022] Com a finalidade de que a peça intermediária (3) fique fixada à inserção (9) de menor comprimento durante os intervalos de transporte e armazenamento, é utilizado um parafuso curto (10). Além disso a peça intermediária (3) conta com um orifício (12) para incluir um elemento de fixação ao ponto de elevação e conta com um tensor (13) para desovalizar a raiz da pá e dar rigidez ao conjunto.

[0023] Tal como se representa na figura 3, em uma segunda modalidade prática, se utilizam umas inserções mecanizadas (9") que estão unidas à peça intermediária (3) mediante uma união roscada e não apresentam nenhum tipo de rebaixe ou buraco para alojar porcas.

[0024] Uma vez que se estabeleceu o número apropriado de peças intermediárias (3) que se devem fixar à raiz da pá (1) o conjunto fica como se representa na figura 4. Neste caso são quatro as peças que se estabelecem a 90 0 uma da outra ficando os tensores (13) cruzados sobre a raiz da pá (1) conforme diâmetros perpendiculares. Na modalidade apresentada nesta figura cada peça intermediária (3) se dispõe sobre uma única inserção (9’) ficando o orifício (5) de ligação ao ponto de elevação, na face interna do círculo formado pela raiz da pá (1). No orifício (5) de ligação ao ponto de elevação se coloca uma argola (20) como a apresentada nas figuras 2 e 3 ou uma barra rígida (21) como a representada na figura 5, que se fixa nos orifícios (5) mencionados. Na outra modalidade prática mencionada e representada na figura 5, a utilização da barra rígida (21) onde se une pelo menos uma linga de elevação, pode proporcionar a rigidez suficiente à raiz da pá para eliminar os cabos tensores (13) da modalidade anterior.

[0025] Quando a pá foi elevada e unida ao tambor o conjunto fica como se representa na figura 6. O tambor é composto pelos próprios rolamentos da pá (14), a pista fixa do rolamento (15) e a pista móvel do rolamento (16). A união entre a peça intermediária (3) e a pista móvel (16) é realizada com um parafuso comprido especial de triple rosca (17). O mencionado parafuso tem as suas extremidades e a sua parte intermediária roscadas de forma que acopla uma porca (18) para fixar a pista móvel, uma porca intermediária (19) de menor altura para fixar a peça intermediária (3) e a outra extremidade está roscada no interior da inserção (9'). A porca intermediária (19) se rosca ao parafuso comprido especial (17) na sua parte central, e serve para transmitir as cargas de elevação da peça intermediária (3) para a inserção (9').

[0026] Se em lugar da inserção rebaixada (9’) for utilizada a inserção roscada (9") se entra na segunda modalidade anteriormente mencionada, na figura 7 se representa a pá uma vez que foi elevada e unida ao tambor. O tambor é constituído pelos próprios rolamentos de pá (14), a pista fixa do rolamento (15) e a pista móvel do rolamento (16). A união entre a peça intermediária (3) e a pista móvel (16) se realiza com um parafuso comprido (17'). O mencionado parafuso (17) tem as suas extremidades roscadas de forma que por um lado acopla uma porca (18) para fixar a pista móvel, enquanto a outra extremidade está roscada no interior da inserção mecanizada (9"). As cargas de elevação passarão pela união roscada entre a peça intermediária (3) e a inserção (9").

[0027] Utilizando o equipamento da invenção as inserções (9) (9") da raiz de pá (1) ficam adaptados para a colocação dos parafusos (17) de fixação ao tambor e a pá pode elevar-se tanto horizontalmente, como acontece na sua primeira fase de elevação, como em posição vertical, postura que adoptam na sua segunda fase de elevação.

[0028] O método de elevação está descrito no grupo de figuras que formam a figura 8. Sobre a pá se estabelecem dois pontos de elevação o da raiz e o da ponta de pá que se estabelece no último terço da pá por mediação de um equipamento que se fixa ao contorno da pá. Estes dois pontos de elevação se manipulam a partir de três pontos externos:

[0029] o ponto de elevação de raiz de pá se manipula em um único ponto de carga a partir do tambor,

[0030] o ponto de elevação de ponta de pá se manipula a partir de dois pontos de carga: um no tambor e outro no chão.

[0031] A sequência de montagem a partir do chão é como segue: a pá se encontra prolongada horizontalmente ao pé de torre com a raiz perto da torre. Figura 8a. A pá começa a subir horizontalmente puxando da tinga que chega até a raiz da pá. Enquanto ascende a raiz da pá a linga que atravessa pelo equipamento que se fixa à ponta de pá também puxa da ponta ascendendo-a ao mesmo tempo. Assim se continua até que a linga que provém do tambor e passa pela ponta da pá está alinhada com a fixação do chão. Figura 8b. A partir deste ponto, a raiz da pá continua subindo enquanto a pá se vai rodando até adoptar a posição vertical. Figuras 8c e 8d. Continua-se puxando da linga da raiz até a raiz da pá estar à altura do tambor. Manipulando a linga da ponta de pá se enfrentam os parafusos de fixação ao tambor com a pista móvel do rolamento e completa-se a montagem. Figura 8e.

[0032] A sequência para desmontar a pá segue os mesmos passos em sentido oposto.

Claims

1. Elemento para a elevação de pá com pelo menos um cabo ou linga para elevar uma pá de uma turbina eólica, a turbina eólica compreendendo pelo menos uma raiz da lâmina de turbina eólica com um elemento de elevação de lâmina,caracterizado pelo fato de queo elemento para elevação de pá compreende pelo menos duas peças intermediárias (3) voltadas uma para a outra e presas a uma borda inferior da raiz da pá (1),cada peça intermediária (3) compreende pelo menos um orifício de inserção (2) que alinha com o orifício (4) de ligação ao tambor da raiz da pá (1),cada peça intermediária (3) tem um orifício (5) de ligação ao ponto de elevação e um elemento de união (13) que se prolonga entre as peças intermediárias (3) diametralmente opostas, quando as pelo menos duas partes intermediárias (3) estão fixadas à borda inferior da raiz da pá (1),sendo que cada peça intermediária (3) é fixada a uma pista móvel do rolamento do tambor por um parafuso comprido cooperando com um orifício roscado da pista móvel em uma de suas extremidades e com a peça intermediária (3) em sua outra extremidade.

2. Elemento para a elevação de pá de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de união é pelo menos uma barra rígida (21) que se prolonga entre os orifícios (5) de ligação ao ponto de elevação ou é pelo menos um tensor (13) a partir da parede da peça intermediária (3) perpendicularmente a ambos orifícios de passagem (4, 5).

3. Elemento para a elevação de pá de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fixação da peça intermediária (3) à raiz de pá se realiza primeiro roscando pelo menos uma inserção mecanizada (9") no interior da peça intermediária (3) e posteriormente embebendo ou colando o conjunto no material composto da raiz da pá a fixação do conjunto peça intermediária/raiz de pá com a pista móvel (16) do rolamento do tambor é através de um parafuso comprido (17’) que colabora com uma rosca (18) em uma das suas extremidades, enquanto a outra extremidade está roscada no interior da inserção mecanizada (9").

4. Elemento para a elevação de pá de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o parafuso utilizado para a fixação da peça intermediária (3), com a raiz de pá (1) e com a pista móvel (16) do rolamento do tambor é um parafuso comprido (17) com rosca nas suas duas extremidades e rosca na parte intermediária que acopla uma porca (18) em uma extremidade para se fixar à pista móvel, uma porca intermediária (19) de menor altura para se fixar a peça intermediária (3), enquanto a outro extremidade está roscada no interior da inserção (9) adaptada para poder alojar uma rosca em um dos seus lados.

5. Elemento para a elevação de pá de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o elemento de fixação utilizado durante o armazenamento e transporte da pá é um parafuso curto (10) que fixa a peça intermediária (3) na inserção (9').

6. Elemento para a elevação de pá de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o orifício (5) de ligação ao ponto de elevação da peça intermediária (3) é atravessado com uma argola (20) onde é fixada a linga de elevação.

7. Elemento para a elevação de pá de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a ligação do elemento com a linga de elevação é realizada a partir de qualquer ponto de uma barra rígida cujas extremidades se fixam ao orifício (5) de ligação ao ponto de elevação da sua correspondente peça intermediária (3).

8. Método para a elevação da pá de uma turbina eólica com o emprego do elemento, como definido na reivindicação 1, com dois pontos de carga no tambor e um no chão, caracterizado pelo fato de que a sequência de montagem a partir do chão é a seguinte,a pá (1) é disposta horizontalmente ao pé da torre com a raiz perto da torre e um linga fixada à raiz e outra ao equipamento da ponta,a pá (1) começa a subir horizontalmente puxando da linga que vai até a raiz da pá (1) até que a linga, que chega até a ponta da pá (1), esteja alinhada desde o tambor até a fixação do chão,a partir deste ponto, a raiz da pá (1) gira adoptando a posição vertical puxando da linga da raiz,se continua puxando da linga da raiz até que a raiz da pá (1) esteja na altura do tambor,manobrando a linga da ponta da pá (1) se faceiam os parafusos de fixação com o tambor com a pista móvel do rolamento e se completa a montagem.

9. Método para a elevação da pá de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que sobre a pá (1) existem dois pontos de elevação o da raiz e o da ponta da pá (1) que se estabelece no último terço da pá através de um equipamento que abraça a pá (1), estes dois pontos de elevação se manipulam a partir dos três pontos externos: o ponto de elevação de raiz da pá (1) manipulado a partir de um único ponto de carga a partir do tambor, o ponto de elevação de ponta da pá (1) manipulado a partir dos pontos de carga:um no tambor e outro no chão.