BR112012020393B1 - Processo para a produção de uma pá de rotor, e, pá de rotor de instalação de energia eólica - Google Patents
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Abstract
processo para a produção de uma pá de rotor, pá de rotor de instalação de energia eólica,e,instalação de energia eólica. a presente invenção se refere a um método para a produção de uma pá de rotor de instalação de energia eólica. para permitir uma produção mais eficiente com um alto nível de qualidade, as seguintes etapas são providas: prover pelo menos um molde, colocar no molde de talagarça com pelo menos um núcleo, em que o núcleo tem um lado superior com primeiras porções de canal e um lado inferior com segundas porções de canal bem como porções de conexão entre as primeiras e segundas porções de canal, alimentar resina, em particular através das primeiras e/ou segundas porções de canal, até a talagarça estar suficientemente impregnada.
Description
[001] A presente invenção se refere a um processo para a produção de pás de rotor de instalação de energia eólica e uma pá de rotor de instalação de energia eólica.
[002] Como as pás de rotor de instalações de energia eólica que são frequentemente construídas na forma de componentes compósitos de fibra são regulamente expostas ao longo dos anos ao tempo e também a condições extremas do tempo, elas devem também ser capazes de resistir aos mesmos. Isto é, por um lado, uma matéria para o projeto das pás de rotor. Por outro lado, a pás de rotor devem então também atualmente ter efetivamente propriedades de material correspondentes. Isto resulta justamente do fato de que é precisamente a estrutura compósita de fibra que permite produzir componentes que podem suportar cargas e que são duradouros. Assim, as pás de rotor para instalações de energia eólica são tipicamente produzidas em um processo de infusão a vácuo.
[003] Neste caso, mantas de fibra de vidro bem como espuma dura ou madeira balsa como o núcleo são colocadas em um molde para a pá de rotor e saturadas com resina por meio de uma bomba e um sistema de mangueira sob vácuo. Assim, a pá de rotor compreende então um elemento de núcleo e resina de epóxido reforçada com fibra de vidro em ambos os lados do núcleo em uma estrutura de sanduíche.
[004] A referência WO 2009/003477 A1 descreve um processo para a produção de uma pá de rotor. Isto envolve o uso de um núcleo que tem ranhuras em um ou em ambos os lados. As ranhuras no núcleo devem servir para a finalidade de poder mais bem flexionar o núcleo.
[005] O documento US5304339 descreve um método de fabricação de moldagem de grande porte, paredes finas e alongadas, de resina sintética endurecível reforçada com fibra, em que pelo menos uma camada de fibras de reforço é colocada contra uma parte do molde interna rígida que retém a forma, de modo que a camada seja substancialmente co-extensiva com a parte interna do molde.
[006] O documento EP1537980 é direcionado a um processo para a produção de um componente compósito de fibra que compreende a infiltração de uma placa de fibra com resina e o posicionamento de uma estrutura de núcleo entre as camadas de placa primária e secundária.
[007] O documento WO2009003476 descreve um processo de impregnação, que utiliza um bloco de núcleo e uma estrutura composta que compreende esse bloco de núcleo, em que o bloco do núcleo tem uma primeira superfície e uma segunda superfície, e um número de primeiras ranhuras é formado na primeira superfície do núcleo.
[008] O objetivo da presente invenção é o prover um processo para a produção de componentes compósitos de fibra e em particular de pás de rotor para instalações de energia eólica, o qual possibilita uma produção mais econômica com qualidade uniformemente alta.
[009] Este objetivo é alcançado por um processo de acordo com a reivindicação 1 e por uma pá de rotor de instalação de energia eólica de acordo com a reivindicação 3.
[0010] Assim, é provido um processo para a produção de uma pá de rotor de instalação de energia eólica ou de um componente compósito de fibra. Neste caso, pelo menos um molde é provido e um compósito de fibra em camada com pelo menos um núcleo é colocado no pelo menos um molde. O núcleo tem um lado superior com primeiras porções de canal e um lado inferior com segundas porções de canal bem como porções de conexão entre as primeiras e segundas porções de canal. As primeiras e segundas porções de canal se alternam. Resina pode ser alimentada em particular através das primeiras e/ou segundas porções de canal até o compósito de fibra em camada estar suficientemente impregnado.
[0011] Assim, pode ser provido um processo para a produção de pás de rotor de instalações de energia eólica, no qual auxílios de fluxo não são necessários.
[0012] Em um aspecto da presente invenção, a alimentação de resina é efetuada em um processo de injeção a vácuo.
[0013] A presente invenção se refere igualmente a uma pá de rotor de instalação de energia eólica ou a um componente compósito de fibra com pelo menos um núcleo, que tem um primeiro lado e um segundo lado. No primeiro lado é provida pelo menos uma primeira porção de canal e no segundo lado é provida pelo menos uma segunda porção de canal. Ainda, porções de conexão são previstas nas regiões de transição da primeira e segunda porções de canal.
[0014] Em um aspecto da presente invenção, a primeira e segunda porção de canal se alternam ao longo do comprimento do núcleo.
[0015] Em um outro aspecto da presente invenção, as primeiras e segundas porções de canal são fresadas dentro do núcleo.
[0016] A invenção se refere ao conceito e prover pelo menos um canal no núcleo ou no material de núcleo de uma pá de rotor de instalação de energia eólica ou de um componente compósito de fibras. Neste caso, um canal é pelo menos parcialmente produzido no lado inferior e pelo menos um canal de travamento é pelo menos produzido no lado inferior, em que está presente uma porção de conexão entre as porções de canal no lado e o canal no lado inferior. Isto pode ser efetuado, por exemplo, por um furo passante na região de uma sobreposição dos canais do lado superior e do lado inferior. Todavia, isto também pode ser efetuado, por exemplo, por meio de ajuste da profundidade de canal. Se este é ajustado para ser algo maior que metade da espessura de material, então aberturas passantes, isto é, comunicações entre ambos os canais, automaticamente aparecerão na região de sobreposição dos canais no lado superior e no lado inferior. A resina pode agora ser alimentada ao canal ou canais. A resina pode se espalhar uniformemente sobre o comprimento inteiro do canal e assim ao longo de todo o material de núcleo ou de todo o compósito de fibra em camada inteira, através da conexão nas sobreposições dos canais no lado superior e no lado inferior.
[0017] Um cabeçote de alimentação, portanto uma conexão para a alimentação da resina pode ser provida tanto no lado superior quanto no lado inferior para alimentar a resina. Neste caso, os cabeçotes de alimentação podem ser providos, por exemplo, na extremidade externa dos canais.
[0018] Se existiram vários núcleos com canais no componente compósito de fibra, então uma fresagem transversal pode ser provida nas junções entre os núcleos a fim de prover uma conexão dos canais um com o outro.
[0019] Em um aspecto a invenção, os canais são produzidos por fresagem nos núcleos. Assim, os canais já podem ter sido produzidos na fabricação dos núcleos, de forma que os núcleos são na forma de artigos semimanufaturados acabados quando eles são colocados no molde.
[0020] Além disso, quando do uso de resina desgaseificada, um rotor com um alto nível de resistência pode ser incorporado pela resina estando livre de bolhas de gás, tais como, por exemplo, inclusões de ar.
[0021] Outras configurações da invenção são matéria das reivindicações anexas.
[0022] Vantagens e modalidades a título de exemplo da invenção são descritas em maior detalhe daqui em diante referência aos desenhos: A figura 1 mostra uma representação esquemática em perspectiva de um elemento de núcleo de uma pá de rotor de instalação de energia eólica de acordo com um primeiro exemplo de realização, A figura 2 mostra uma vista superior simplificada sobre um tal elemento de núcleo, e A figura 3 mostra uma representação esquemática de uma instalação de energia eólica de acordo com a invenção.
[0023] A figura 1 mostra uma representação esquemática de um núcleo de um componente compósito de fibras como, por exemplo, de uma pá de rotor de instalação de energia eólica de acordo com um primeiro exemplo de realização em uma representação em perspectiva. O núcleo 100 tem um lado superior (primeiro lado) 101 e um lado inferior (segundo lado) 102. No lado superior 101 são produzidas várias primeiras porções de canal 110 e no lado inferior 102 são produzidas, por exemplo fresadas, várias segundas porções de canal 120. Porções de conexão 130, por exemplo, na forma de furos passantes 130, podem ser providas nas regiões de transição ou de sobreposição entre as primeiras e segunda porções de canal. Assim, existe um canal contínuo compreendendo primeiras porções de canal, segundas porções de canal e porções de conexão 110, 120, 130. Se as porções de canal 110, 120 são algo mais profunda que a metade da espessura de material, resulta automaticamente uma conexão na região de sobreposição dessas porções de canal 110, 120. O núcleo pode ser configurado como uma placa sólida.
[0024] O canal se estende assim parcialmente no lado superior 101 e parcialmente no lado inferior 102. Em particular, o canal se estende alternadamente no lado superior e no lado inferior 101 , 102, mas pode também ser de uma configuração contínua, em virtude das conexões 130. Por exemplo, uma resina, tal como, por exemplo, uma resina de epóxido reforçada com fibra de vidro, pode ser introduzida neste canal usando um processo de infusão a vácuo, a resina então se espalha ainda mais a partir do canal até o elemento de núcleo estar completamente coberto com uma espessura predeterminada de resina.
[0025] Para finalizar um componente compósito de fibra de acordo com a invenção e em particular uma pá de rotor de instalação de energia eólica, o núcleo ou o elemento de núcleo 100 e, por exemplo, mantas de fibra de vidro, podem ser colocadas em um molde, por exemplo, um arranjo de metades de concha. A resina pode então ser alimentada ao canal 110, 120 em um processo de infusão a vácuo, em cujo caso a resina enche primeiramente o canal e é então distribuída uniformemente no compósito de fibra em camada ou tecido não ondulável acima e abaixo do elemento de núcleo 100. Neste caso, a quantidade de resina é de tal maneira que o compósito de fibra em camada é suficientemente impregnado.
[0026] Desta maneira, o canal com as primeiras e segundas porções de canal 110, 120 pode ser usado para o transporte da resina de epóxi. A resina de epóxido pode ser alimentada através de um cabeçote de alimentação nas extremidades dos canais 110, 120 tanto ao lado superior quanto também no lado inferior, a fim de se espalhar rapidamente e uniformemente no molde através do canal de acordo com a invenção para saturar totalmente o compósito de fibra em camada.
[0027] A resina de epóxido pode opcionalmente ser alimentada diretamente através de um cabeçote de alimentação tanto no lado superior quanto no lado inferior ou indiretamente através dos canais.
[0028] Quando vários núcleos são providos em uma pá de rotor, então fresagens transversais ou canais transversais podem ser providos nas junções a fim de prover uma conexão entre os canais nos núcleos individuais e para promover assim o espalhamento da resina sobre o componente compósito de fibra inteiro.
[0029] A figura 2 mostra uma representação esquemática de uma parte de um núcleo de acordo com a invenção ou um elemento de núcleo 100 para um componente compósito de fibra, tal como, por exemplo, uma pá de rotor de instalação de energia eólica, em que a resina 500, por exemplo, é alimentada em um processo de injeção a vácuo. Como pode ser visto na figura 2, a resina 500 já se espalhou parcialmente. Neste caso, na figura 2 pode ser visto que a resina se espalha ao longo do canal 110, 120, 130. A fronte de espalhamento da resina, representada nesta figura, designada abreviadamente como fronte de resina 510, mostra espalhamento uniforme da resina e assim mostra que o compósito de fibra em camada está também uniformemente impregnado.
[0030] O tempo para a produção de uma pá de rotor de instalação de energia eólica pode ser reduzido pelo processo de acordo com a invenção para a produção de um componente compósito de fibra ou uma pá de rotor de instalação de energia eólica. Além disso, auxílios de fluxo não são mais requeridos.
[0031] A produção de uma pá de rotor em uma peça pode ser simplificada com o processo de acordo com a invenção para a produção de uma pá de rotor de uma instalação de energia eólica.
[0032] A pá de rotor de instalação de energia eólica de acordo com a invenção pode ser produzida, por exemplo, em um processo de sanduíche. Para esta finalidade, por exemplo, um material de sanduíche, tal como, por exemplo, espuma de PVC, madeira balsa, e outros, é provido como um núcleo de pá de rotor. Um canal pode ser fresado no núcleo, como descrito acima. O transporte da resina pode ser tornado possível ou acelerado, através deste canal. A provisão de locais de conexão ou de porções esmerilhadas entre as áreas fresadas no lado superior e no lado inferior significa que a resina ou a matriz pode se espalhar no canal inteiro. A alimentação de resina pode ser efetuada diretamente por meio de um cabeçote de alimentação no lado superior ou lado inferior ou indiretamente por meio de canais no componente ou no núcleo. Se o núcleo compreende uma pluralidade de peças, fresagens transversais podem também ser providas nas junções daquelas peças a fim de assegurar que o canal seja conectado.
[0033] A resina pode se espalhar mais rapidamente dentro do canal que fora dele. Assim, é possível omitir os auxílios de fluxo quando do uso do canal de resina. O canal de resina é preferivelmente provido na direção longitudinal do elemento de núcleo de forma que a resina pode se espalhar rapidamente através do canal de resina ao longo da direção longitudinal e pode então se espalhar ainda mais além do canal. Isto pode conduzir ao espalhamento de resina mais uniformemente, visto que o espalhamento da resina tem lugar mais rapidamente dentro do canal de resina que fora dele.
[0034] A figura 3 mostra uma representação esquemática de uma instalação de energia eólica de acordo com a invenção. A instalação de energia eólica 1 tem uma torre 10 com uma gôndola 20 na extremidade superior da torre 10. Por exemplo, três pás de rotor 30 sã dispostas na gôndola 20. As pás de rotor 30 têm uma ponta de pá de rotor 32 e uma raiz de pá de rotor 31. As pás de rotor 30 são fixadas, por exemplo, ao cubo de rotor 21 na raiz de pá de rotor 31. O ângulo de passo das pás de rotor 30 é preferivelmente controlável de acordo com a velocidade do vento atualmente reinante.
[0035] As pás de rotor de instalação de energia eólica 30 na figura 3 podem ser produzidas de acordo com a primeira modalidade.
Claims (6)
1. Processo para a produção de uma pá de rotor, em particular de uma pá de rotor de instalação de energia eólica, caracterizadopelo fato de compreender as etapas: prover pelo menos um molde, colocar um compósito de fibra em camada tendo pelo menos um núcleo (100) no pelo menos um molde, em que o núcleo tem um lado superior (101) com primeiras porções de canal (110) e um lado inferior (102) com segundas porções de canal (120) e porções de conexão (130) entre as primeiras e segundas porções de canal (110, 120), em que as primeiras e segundas porções de canal (110, 120) são fresadas dentro do núcleo (100) e se estendem parcialmente e se alternam no lado superior (101) e no lado inferior (102), respectivamente, ao longo do comprimento do núcleo (100), em que as primeiras e segundas porções de canal (110, 120) são mais profundas do que a metade da espessura do núcleo (100) para automaticamente resultar em uma conexão em uma região de sobreposição das primeiras e segundas porções de canal (110, 120); e alimentar resina, através das primeiras e/ou segundas porções de canal (110, 120), até o compósito de fibra em camada estar adequadamente saturado.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pá de rotor é uma pá de rotor de instalação de energia eólica.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a alimentação da resina é efetuada em um processo de injeção a vácuo.
4. Pá de rotor de instalação de energia eólica, a pá de rotor sendo produzida pelo processo como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender: pelo menos um núcleo (100) que tem um primeiro lado (101) e um segundo lado (102), em que pelo menos uma primeira porção de canal (110) é provida no primeiro lado (101) e pelo menos uma segunda porção de canal (120) é provida no segundo lado (102), em que são providas porções de conexão (130) nas regiões de sobreposição da primeira e segunda porções de canal (110, 120), em que primeira e segunda porções de canal (110, 120) são fresadas dentro do núcleo (100) e se estendem parcialmente e se alternam no lado superior (101) e no lado inferior (102), respectivamente, ao longo do comprimento do núcleo (100), em que a primeira e segunda porções de canal (110, 120) são mais profundas do que a metade da espessura do núcleo (100) para automaticamente resultar em uma conexão em uma região de sobreposição da primeira e segunda porções de canal (110, 120).
5. Pá de rotor, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o núcleo (100) representa uma placa estável.
6. Instalação de energia eólica, caracterizado pelo fato de compreender pelo menos uma pá de rotor de instalação de energia eólica, como definida em qualquer uma das reivindicações 4 a 5; em que a pá de rotor de instalação de energia eólica, compreende: pelo menos um núcleo (100) que tem um primeiro lado (101) e um segundo lado (102), em que pelo menos uma primeira porção de canal (110) é provida no primeiro lado (101) e pelo menos uma segunda porção de canal (120) é provida no segundo lado (102), em que são providas porções de conexão (130) nas regiões de sobreposição da primeira e segunda porções de canal (110, 120), em que primeira e segunda porções de canal (110, 120) são fresadas dentro do núcleo (100) e se estendem parcialmente e se alternam no lado superior (101) e no lado inferior (102), respectivamente, ao longo do comprimento do núcleo (100), em que a primeira e segunda porções de canal (110, 120) são mais profundas do que a metade da espessura do núcleo (100) para automaticamente resultar em uma conexão em uma região de sobreposição da primeira e segunda porções de canal (110, 120).
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