BR112016023218B1

BR112016023218B1 - Pá de rotor, turbina eólica, e, método para produção de uma pá de rotor

Info

Publication number: BR112016023218B1
Application number: BR112016023218-6A
Authority: BR
Inventors: Alexander Hoffmann
Original assignee: Wobben Properties Gmbh
Priority date: 2014-04-07
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2022-08-30
Also published as: CN106164476A; WO2015155079A1; TW201606196A; US10578077B2; CA2945032C; US20170022969A1; CN106164476B; EP3129644B1; DK3129644T3; BR112016023218A2; CA2945032A1; EP3129644A1; TWI644020B

Abstract

PÁ DE ROTOR, PAR DE PREENSÃO, TURBINA EÓLICA, E, MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE UMA PÁ DE ROTOR. A invenção se refere a uma pá de rotor (1) para uma turbina eólica (100), compreendendo uma base de pá para ser presa a um cubo de rotor, uma ponta de rotor oposta à base do rotor, um eixo geométrico longitudinal de pá de rotor se estendendo a partir da base do rotor para a ponta de rotor, uma parte interna da pá de rotor (2) no lado próximo do cubo de pá, especialmente abrangendo a base de pá, e uma parte externa da pá de rotor (4) no lado distante do cubo de pá, especialmente abrangendo a ponta da pá. A parte interna da pá de rotor (2) e a parte externa da pá de rotor (4) são conectadas uma à outra em uma região de conexão que forma uma porção espessa (8) na pá de rotor (1).

Description

[001] A presente invenção se refere a uma pá de rotor de turbina eólica e a uma turbina eólica tendo uma tal pá de rotor. A presente invenção, além disso, se refere a um método para produção de uma pá de rotor de turbina eólica.

[002] Turbinas eólicas são conhecidas e o tipo atualmente mais comum de turbina eólica é o de uma assim chamada turbina eólica com eixo geométrico horizontal, usualmente tendo três pás de rotor. As dimensões de tais turbinas eólicas estão se tornando cada vez maiores, mais especificamente, em particular, elas têm uma altura mais alta do cubo ou do eixo geométrico e um maior diâmetro do rotor com um gerador correspondentemente maior e maior energia de alimentação. Maiores diâmetros do rotor significam maiores pás de rotor, que precisam ser transportadas a partir do local onde elas são fabricadas para o respectivo local de levantamento. Em particular, a necessidade de transportar tais longas pás de rotor, que podem agora ter comprimentos tão grandes quanto aproximadamente 60 metros, regularmente torna necessário usar pás multipartes do rotor.

[003] Tais pás multipartes do rotor, as quais têm pelo menos duas partes no eixo geométrico longitudinal, são conhecidas. Por exemplo, uma turbina eólica do tipo E-126 da ENERCON usa uma pá de rotor com uma parte de aço próxima ao cubo e uma parte de GFRP remota ao cubo. A estrutura é mostrada, por exemplo, na US 8.192.170.

[004] O uso de pás multipartes do rotor pode tornar o transporte mais fácil. Além disso, existe um desejo crescente de construir pás de rotor que são tão leves e delgadas quanto possível de modo a economizar, assim, os custos, para ser preciso, não somente os custos da pá, mas também o custo das estruturas de suporte subsequentes da turbina eólica e também o custo de levantamento da turbina eólica. Neste sentido, as pás de rotor estão atualmente sendo crescentemente otimizadas, em que um projeto aerodinâmico particularmente bom é naturalmente importante e precisa ser levado em conta na construção de uma pá de rotor.

[005] O WO2013/083451 mostra uma alternativa de uma pá de rotor montada consistindo de uma parte próxima ao cubo e uma parte remota ao cubo, ambas as partes sendo feitas substancialmente de GFRP. Este exemplo mostra uma solução muito eficiente para conectar as duas partes da pá de rotor. Múltiplos parafusos de conexão são arranjados em uma fileira periférica na pá de rotor, podem ser acessados ali e, em particular, apertados e até mesmo prevenidos de fadiga em virtude de pré-tensionamento. Esta solução provê uma região periférica particularmente forte no ponto de conexão das duas partes da pá de rotor, em que esta conexão e aparafusamento juntos são realizados por meio dos ditos parafusos. Esta região de conexão mostrada, que recebe os múltiplos parafusos, deve correspondentemente absorver a carga total da parte externa da pá, isto é, a uma próxima ao cubo. Tanto a correspondente região de conexão na parte da pá de rotor próxima ao cubo quanto a correspondente região de conexão na parte da pá de rotor remota ao cubo, na prática, devem absorver essas forças completamente e confiavelmente. A força ou carga que ocorre nessas regiões de conexão também deve ser introduzida correspondentemente na respectiva parte, isto é, a parte da pá de rotor que é próxima ao cubo ou remota ao cubo, respectivamente. As cargas que precisam ser introduzidas podem ser consideráveis, as quais podem, algumas vezes, também afetar a durabilidade e pelo menos ser um ponto em potencial de fraqueza.

[006] O Escritório Alemão de Patentes e Marcas conduziu uma pesquisa como parte do pedido prioritário para o presente pedido e encontrou a seguinte técnica anterior: US 2011/0293432 A1, WO 01/42647 A2, WO 2006/ 002 621 A1, WO 2006/ 056 584 A1.

[007] O objetivo da presente invenção é, assim, o de solucionar pelo menos um dos problemas mencionados. Pretende-se, em particular, propor uma solução na qual uma conexão confiável e, ao mesmo tempo, bom comportamento aerodinâmico, sejam obtidos. É pretendido propor pelo menos uma solução alternativa para as soluções conhecidas.

[008] De acordo com a invenção, uma pá de rotor de acordo com a reivindicação 1 é proposta. Esta pá de rotor tem uma base de pá para prender a um cubo de rotor, e uma ponta da pá. A ponta da pá está na extremidade da pá de rotor que é afastada do cubo de rotor, em outras palavras, radialmente para o lado de fora relativo ao rotor. Um eixo geométrico longitudinal da pá de rotor se estende a partir da base de pá para a ponta da pá.

[009] A pá de rotor é multiparte e tem uma parte interna da pá de rotor e uma parte externa da pá de rotor. A parte interna da pá de rotor facea o cubo da pá, e pode, por conseguinte, ser referida como a parte de pá próxima ao cubo, e compreende, em particular, a base de pá. Correspondentemente, a parte externa da pá de rotor é afastada do cubo da pá, e pode, por conseguinte, ser referida como a parte de pá remota ao cubo, e compreende, em particular, a ponta da pá. Os termos interno e externo se referem aqui ao rotor e a uma direção radial. Interno, em outras palavras, radialmente interno, é em direção ao eixo geométrico de rotação, e externo, ou radialmente externo, é para o lado de fora relativo ao eixo geométrico de rotação. A pá de rotor é preferivelmente composta de somente duas partes, visualizadas na direção longitudinal, mais precisamente, da parte interna da pá de rotor que tem então a base da pá de rotor, e da parte externa da pá de rotor que tem então a ponta da pá de rotor. Alternativamente, todavia, a ponta da pá de rotor pode também, por exemplo, formar uma parte separada, mas este não é o caso aqui. Como é também explicado mais detalhadamente abaixo, outros elementos podem também estar presentes na pá de rotor ou a pá de rotor pode ser dividida em outros elementos, mas esses são preferivelmente não são ainda divididos na direção longitudinal.

[0010] É agora proposto que a parte interna da pá de rotor e a parte externa da pá de rotor sejam conectadas uma à outra em uma região de conexão, e a região de conexão forma uma porção espessa na pá de rotor. A superfície da pá de rotor, então, por conseguinte, não é completamente contínua a partir da base de pá para a ponta da pá, uma superfície mais ou menos retilínea, mas, se necessário, é uma superfície ligeiramente encurvada e, em lugar disso, tem uma porção acentuadamente espessa na região de conexão. Esta porção espessa é essencialmente projetada como um tipo de alma ou parede completamente ou parcialmente periférica.

[0011] Ela preferivelmente se estende em um plano ao longo da região de conexão e, assim, transversalmente ao eixo geométrico longitudinal da pá de rotor. Ela se estende pelo menos a partir do lado de alta pressão para o lado de baixa pressão e vice-versa, em outras palavras sobre a borda anterior da pá de rotor. A borda posterior da pá de rotor é usualmente projetada para ser extremamente pontiaguda, em qualquer razão em comparação com a borda anterior da pá de rotor, e, embora a porção espessa possa se estender para tão longe quanto a mesma, ela preferivelmente não se estende em torno desta borda, em qualquer razão. Esta porção espessa e esta alma periférica ou parcialmente periférica podem ter uma região chanfrada de modo que se funda por intermédio desta região angulada com a superfície restante da pá de rotor do lado correspondente. Por exemplo, a superfície da pá de rotor, por conseguinte, se estende, partindo da base de pá e se movendo radialmente para fora, inicialmente plana ou, se necessário, ser ligeiramente encurvada, então encontra esta região chanfrada e levanta-se correspondentemente para tão longe quanto a região mais espessa ou mais alta da porção espessa que igualmente pode ter uma certa largura, tal como, por exemplo, 10 a 30 cm ou similar. A superfície corre então para baixo da inclinação para a superfície de pá essencialmente não mais espessada e se estende a partir dali de uma forma essencialmente familiar para tão longe quanto a ponta da pá de rotor.

[0012] Em virtude dessa porção espessa, é agora possível produzir uma conexão estável entre as duas partes da pá, em outras palavras, a parte interna da pá de rotor e a parte externa da pá de rotor. Mostrou-se que esta solução tem propriedades aerodinâmicas muito boas. A porção espessa se estende, mais especificamente, paralela ao esperado fluxo de ar quando a pá de rotor está em operação. Como esta porção espessa é arranjada paralela a esses fluxos de ar, ela não somente não tem um efeito negativo sobre a aerodinâmica e esses fluxos de ar, mas tem até mesmo um efeito positivo. A situação pode ser mais especificamente facilitada pelos fluxos de ar ou por qualquer turbulência não derivando ao longo da pá de rotor, isto é, a partir do cubo da pá de rotor para a ponta da pá de rotor ou vice-versa. Em vez disso, um fluxo que é tão laminar quanto possível e paralelo é facilitado.

[0013] Ao mesmo tempo, foi reconhecido também que essa porção espessa é vantajosa, a despeito de um desejo geral de projetar pás de rotor que sejam tão delgadas quanto possível. Todavia, a porção espessa não altera a aerodinâmica e pode, como descrito, pelo contrário, atuar como uma cerca de camada limite. Além disso, embora uma pá de rotor que tenha as dimensões na região da porção espessa sobre sua totalidade seja demasiadamente pesada, ou pelo menos indesejadamente pesada, o peso não desempenha um papel nesta região de conexão. Isto é não somente porque a região é pequena em relação ao comprimento total da pá de rotor, mas também porque a preensão entre essas duas partes da pá é espessada e, assim, deslocada para fora, o que cria melhores condições de levantamento para a preensão e, como um resultado, pode até mesmo ser realizada com menos, ou pelo menos comparativamente menos material.

[0014] Por último, foi reconhecido também que uma parte da preensão pode ter lugar nessa porção espessa sem existir qualquer necessidade para o acesso a partir do lado de fora. Este espessamento externo é também útil a despeito da preensão, em particular, usando parafusos, sendo realizada no interior.

[0015] A conexão entre a parte interna da pá de rotor e a parte externa da pá de rotor é preferivelmente efetuada na região de conexão usando parafusos e/ou pinos.

[0016] Uma conexão sólida pode ser obtida assim e, se necessário, também apertada nos intervalos de manutenção.

[0017] A porção espessa preferivelmente levanta-se por pelo menos 1 cm, em particular, por pelo menos 2 cm, acima da superfície da pá. Além disso, ou alternativamente, a porção espessa engrossa a pá de rotor por pelo menos um por cento, em particular, por pelo menos dois por cento, em relação à profundidade do perfil ou comprimento da corda na região de conexão.

[0018] Além disso, ou alternativamente, uma tal porção espessa completamente ou parcialmente periférica tem um comprimento essencialmente constante de 100 a 200 cm, em particular, aproximadamente 1,5 m. A desejada estabilidade e, ao mesmo tempo, um efeito do tipo de cerca da camada limite pode ser assim obtido.

[0019] Uma modalidade propõe que a parte externa da pá de rotor seja composta de um núcleo externo e caixa externa de borda posterior, e que a parte interna da pá de rotor seja correspondentemente composta de um núcleo interno e da caixa interna da borda posterior. Também aqui, os termos externo e interno se referem à direção radial do rotor, em outras palavras, a direção do eixo geométrico de rotação, em direção ao lado de fora ou lado de dentro, respectivamente, com relação ao eixo geométrico de rotação. A parte externa da pá de rotor e a parte interna da pá de rotor são montadas na região do núcleo interno e externo. Os meios de conexão, tais como parafusos ou pinos ou similares, são providos ali. As caixas de borda posterior interna e externa são então, cada uma, afixadas somente em seu correspondente núcleo interno e externo. As caixas de borda posterior interna e externa, assim, não são, ou não são substancialmente, presas uma à outra.

[0020] A pá de rotor e, correspondentemente, a parte externa da pá de rotor e a parte interna da pá de rotor correspondentemente têm a porção espessa na região do núcleo interno e externo, mais especificamente, no ponto no qual elas são montadas. Todavia, a porção espessa, além disso, se estende pelo menos parcialmente a partir do núcleo interno e externo, respectivamente, para a caixa interna e externa da borda posterior, respectivamente, a fim de influenciar assim a aerodinâmica positivamente.

[0021] Os núcleos interno e externo podem, cada um, assumir a forma de um núcleo de enrolamento e/ou ter um formato oval na seção transversal. A provisão de um núcleo de enrolamento significa que o núcleo é produzido de camadas de enrolamento, em particular, que materiais de fibra, em particular, esteiras de fibra feitas de fibra de vidro ou fibra de carbono, são enrolados para produzir o núcleo a fim de produzir assim um núcleo de plástico reforçado com fibra. Um núcleo particularmente estável pode ser produzido, como um resultado. Um formato oval pode levar em conta as forças que ocorrem e ser adaptado com êxito à pá de rotor que deve ser produzida. O formato oval também permite a produção por enrolamento para um formato não circular e uma distribuição vantajosa de forças pode ser obtida. Não obstante, o formato oval não deve ser selecionado para ser demasiadamente delgado a fim de se poder assegurar boa estabilidade nas múltiplas direções. Para este objetivo, uma razão entre o diâmetro menor e o maior da oval de 1:1,2 a 1:2 é proposta, em particular, de 1:1,4 a 1:1,7, em particular, uma razão de aproximadamente 1:1,5. Além disso, uma seção transversal se refere aqui a uma seção transversal transversa ao eixo geométrico longitudinal da pá de rotor.

[0022] Meios de preensão são preferivelmente implementados em laminado na região da porção espessa. Aberturas, passagens e âncoras ou soquetes para âncoras são, em particular, providos já fixados ou encerrados em laminado durante a produção desses elementos. Por exemplo, múltiplos elementos de ancoragem podem ser encerrados em laminado na parte externa da pá de rotor na região de conexão, em particular, em torno da periferia. Em adição ou alternativamente, acessórios e passagens para parafusos ou pinos rosqueados podem ser providos na parte interna da pá de rotor na região de conexão para conexão para os elementos de ancoragem. Bordas uniformes, superfícies de suporte ou similares podem também ser providas na parte interna da pá de rotor a fim de receber os acessórios de fixação ou de conexão, por mencionar apenas poucos exemplos. Da mesma maneira, a funcionalidade da parte externa da pá de rotor e da parte interna da pá de rotor pode também ser trocada de modo que os elementos de ancoragem possam, por conseguinte, ser arranjados na parte interna da pá de rotor e as ditas passagens ou bordas de suporte podem ser arranjadas na parte externa da pá de rotor. Alternativamente, todavia, essas mesmas passagens, mais especificamente, furos e soquetes para elementos de ancoragem, podem ser introduzidas subsequentemente, em particular, podem ser perfurados. Uma borda de suporte de limpeza, furos, ranhuras ou similares podem também ser fresados em um ponto posterior no tempo.

[0023] Um plástico reforçado com fibra, em particular, GFRP ou CFRP, é correspondentemente provido como material essencial para a parte externa da pá de rotor e a parte interna da pá de rotor. Essas duas partes do rotor podem, naturalmente, ter outros materiais, mas o material essencial, em particular, o material que proporciona às mesmas seu perfil, em particular, a luva externa que define o perfil e, por uma grande extensão, que provê a estabilidade, é fabricado a partir deste material. Os elementos que são requeridos na região de conexão para as finalidades de conexão, tais como os elementos de ancoragem, pinos e parafusos, podem, todavia, ser fabricados a partir de um diferente material, em particular, a partir de aço ou de outro tipo de ferro.

[0024] Uma fileira interna e fileira uma externa de hastes rosqueadas são preferivelmente providas a fim de prender a partes da pá de rotor umas às outras. Os termos externo e interno se referem aqui à pá de rotor, de modo que a fileira externa se estenda continuamente essencialmente diretamente abaixo da superfície da pá, enquanto que a fileira interna se estenda continuamente no lado de dentro desta fileira externa, isto é, mais próxima ao eixo geométrico central da pá de rotor. A boa fixação das duas partes da pá uma à outra pode ser obtida, como um resultado. Além disso, as forças que ocorrem podem ser mais bem espalhadas por este projeto com duas fileiras.

[0025] Uma haste rosqueada da fileira interna e uma da fileira externa preferivelmente, em cada caso, formam juntas um par de hastes rosqueadas que, por sua vez, são partes de um par de preensão. Um tal par de hastes rosqueadas, além disso, tem um pino comum de ancoragem interna que se estende transversalmente às hastes rosqueadas e é ancorado na parte interna da pá de rotor, e um pino comum de ancoragem externa que se estende igualmente transversalmente às hastes rosqueadas. Os termos externo e interno se referem aqui às partes da pá de rotor, de modo que o pino de ancoragem interna seja assim ancorado, mais especificamente, inserido, na parte interna da pá de rotor e o pino de ancoragem externa seja correspondentemente ancorado, isto é, inserido, na parte externa da pá de rotor. Esses pinos de ancoragem apontam aqui essencialmente radialmente para fora com relação à superfície da pá de rotor, visualizada a partir de um eixo geométrico de centro da pá de rotor.

[0026] Uma correspondente forma de conexão pode ser por meio disto ser assim exercida entre as duas partes da pá de rotor por dois pinos de ancoragem que são usados por duas hastes rosqueadas. As duas hastes rosqueadas essencialmente se estendem próximas umas às outras através desses dois pinos de ancoragem e os pinos de ancoragem têm um correspondente comprimento e uma correspondente espessura a fim de poderem receber as hastes rosqueadas, a fim de permitir que sua força seja absorvida por eles e transmitida para a pá.

[0027] De acordo com uma modalidade vantajosa, um dos dois pinos de ancoragem é inserido essencialmente rigidamente em um furo, o tamanho do qual, em particular, o diâmetro, é adaptado àquele do pino de ancoragem, o outro pino de fixação sendo arranjado em uma abertura alongada que, em particular, em vista plana, é similar a, ou é, uma ranhura. Meio de aperto para as hastes rosqueadas pode ser provido na região desse pino, que é arranjado na abertura alongada, de modo que as hastes rosqueadas possam ser apertadas com o mesmo.

[0028] A fileira externa de hastes rosqueadas, ou uma única fileira de hastes rosqueadas, é preferivelmente arranjada na região abaixo da porção espessa de modo que a porção espessa cubra esta fileira de hastes rosqueadas, em particular, de modo que, na ausência dessa porção espessa, esta fileira de hastes rosqueadas ficaria situada lado de fora a pá de rotor, ou pelo menos ficaria rente com, ou se projetaria a partir de, a superfície da pá de rotor.

[0029] Uma conexão muito boa pode assim ser obtida entre as duas partes da pá de rotor, em que, ao mesmo tempo, propriedades aerodinâmicas vantajosas podem ocorrer.

[0030] Uma modalidade propõe que as hastes rosqueadas, em particular, todas das hastes rosqueadas ou toda da fileira externa, tenham uma leve inclinação com relação à superfície externa da pá. Uma tal inclinação significa uma fixa que, em particular, se estende de 0,5 a 5 graus, em particular, é aproximadamente 1 grau. Como um resultado, as hastes rosqueadas e, assim, em particular, os pares de preensão podem vantajosamente ser arranjados de modo que a direção das forças seja particularmente favorável e possam ser introduzidas particularmente favoravelmente nas partes da pá e também de modo que o acesso ao meio de aperto possa ser melhorado.

[0031] Múltiplos pares de preensão são preferivelmente providos e esses têm um pino de ancoragem interna, um pino de ancoragem externa e duas hastes rosqueadas que são, em cada caso, providas com uma luva de expansão e um meio de aperto. O meio de aperto pode, em particular, ser uma porca de aperto, em que os dois pinos de ancoragem são preferivelmente arranjados entre a luva de expansão, por um lado, e o meio de aperto, por outro. O projeto é então de modo que inicialmente uma luva de aperto seja provida para cada haste rosqueada e seja afixada a um dos dois pinos de fixação. A haste rosqueada então se estende a partir de uma parte da pá de rotor, a qual pode ser a parte externa ou a interna, para a outra parte da pá de rotor na qual o outro pino de ancoragem é então provido, através da qual a haste rosqueada se estende. Por último, um meio de aperto é finalmente arranjado na haste rosqueada, em particular, uma porca de aperto que pode então ser rosqueada contra o pino de ancoragem a fim de, assim, puxar os dois pinos de ancoragem um na direção para o outro e assim também pré-tensionar a luva de expansão. Pode ser assim obtido que o meio de aperto engate diretamente com a haste rosqueada e um pino de ancoragem e ainda uma luva de expansão seja provida e possa manter a pré-tensão.

[0032] De acordo com uma modalidade, a pá de rotor é construída de modo que a haste rosqueada, isto é, em particular, cada haste rosqueada, não posa, no estado montado da pá de rotor, ser removida, mas pode ser apertada. Em particular, a haste rosqueada é de pelo menos 40 cm de comprimento, preferivelmente aproximadamente de 80 cm de comprimento. Como um resultado, um correspondente interstício pode ser obtido entre os dois parafusos de ancoragem, de modo que uma grande quantidade de substância permaneça na pá de rotor para absorver as forças necessárias. Além disso, é também possível prover uma luva de expansão correspondentemente longa quando existe uma longa haste rosqueada. Foi comprovado que não é mais necessário remover tais hastes rosqueadas depois da montagem e, em lugar disso, até mesmo a perda de hastes rosqueadas pode ser evitada.

[0033] As duas partes da pá, isto é, a parte interna da pá de rotor e a parte externa da pá de rotor, são então conectadas de modo que uma parte do par de preensão, em particular, em cada caso, um pino de ancoragem com duas hastes rosqueadas e duas luvas de expansão, já possam ser providos, em particular, pré-montados, em uma das duas partes da pá, em outras palavras, por exemplo, a parte externa da pá de rotor. Como a haste rosqueada, em cada caso, já se assenta em uma luva de expansão e adicionalmente em um pino de ancoragem, ela tem uma posição e uma orientação muito claramente definidas. A pré-instalação é assim facilmente possível.

[0034] Em virtude dessa pré-instalação, as duas partes da pá de rotor podem agora ser montadas de modo que as duas hastes rosqueadas de cada par de preensão, cada uma, se projete para dentro de uma abertura alongada ou rebaixo que é similar a uma ranhura. Em sucessão, o outro pino de fixação pode agora ser colocado ali primeiro e então o meio de aperto, em particular, porcas de aperto, são arranjadas e finalmente também apertadas. Um par de preensão é, além disso, proposto, como já foi explicado em pelo menos uma modalidade acima em conexão com a pá de rotor em duas partes.

[0035] Uma turbina eólica é, além disso, proposta, a qual tem pelo menos uma pá de rotor de acordo com uma das modalidades acima descritas. A turbina eólica pode assim aproveitar-se dos benefícios dessas pás de rotor e ser instalada de modo relativamente efetivo em termos de custo, pois as pás de rotor são fornecidas em duas partes.

[0036] Um método para produção de uma pá de rotor de uma turbina eólica é, além disso, proposto. Este método compreende pelo menos a etapa de produzir uma parte interna da pá de rotor e produzir a parte externa da pá de rotor, incluindo uma região de conexão com uma porção espessa, e o método compreende a etapa de conectar a parte interna da pá de rotor à parte externa da pá de rotor em um local de levantamento de uma turbina eólica. A invenção pode assim ser vantajosamente usada para produzir uma pá de rotor e, como um resultado, construir uma turbina eólica.

[0037] Durante a produção, uma placa de barreira ou disco de barreira pode ser provido na região de conexão entre a parte externa da pá de rotor e parte interna da pá de rotor, em relação às quais o eixo geométrico longitudinal da pá de rotor assim se estende essencialmente perpendicularmente. Esta placa de barreira ou disco de barreira é aqui preferivelmente dimensionado de modo que ele se projete acima da porção espessa à maneira de uma cerca de camada limite. Uma cerca de camada limite pode assim ser provida de uma forma simples.

[0038] Um método para produção de uma pá de rotor de uma turbina eólica é, além disso, proposto, em que, em particular, uma pá de rotor é produzida como foi descrito em pelo menos uma das modalidades anteriores. É correspondentemente também proposto que, antes da parte interna da pá de rotor ser montada com a parte externa da pá de rotor, hastes rosqueadas sejam usadas para conexão em uma das duas partes da pá de rotor, em particular, sejam usadas ou pré-montadas, a este respeito, em cada caso, juntamente com uma luva de expansão.

[0039] A invenção é agora explicada em detalhe abaixo com a ajuda de modalidades de exemplo, a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, nos quais: a figura 1 mostra uma turbina eólica em uma vista em perspectiva.

[0040] A figura 2 mostra uma porção de uma região de conexão de uma pá de rotor na qual uma parte externa da pá de rotor e uma parte interna da pá de rotor são conectadas uma à outra.

[0041] A figura 3 mostra uma porção em perspectiva da região de conexão de acordo com a figura 2.

[0042] A figura 4 também mostra uma porção de uma região de conexão de acordo com a figura 2 em uma vista diferente.

[0043] A figura 5 mostra em uma vista em perspectiva uma porção de um núcleo interno montado com um núcleo externo.

[0044] A figura 6 mostra uma parte interna da pá de rotor em uma vista em perspectiva.

[0045] A figura 7 mostra uma parte externa da pá de rotor em uma vista em perspectiva.

[0046] A figura 8 mostra uma região de conexão de um núcleo interno de uma parte interna da pá de rotor em uma vista em perspectiva.

[0047] A figura 9 mostra uma porção de uma parte externa da pá de rotor em uma vista em perspectiva.

[0048] A figura 1 mostra uma turbina eólica 100 com uma torre 102 e uma nacela 104. Um rotor aerodinâmico 106 com três pás de rotor 108 e um rotor 110 é arranjado na nacela 104. O rotor aerodinâmico 106 é colocado em movimento rotacional pelo vento e, como um resultado, aciona um gerador na nacela 104.

[0049] A figura 2 mostra uma porção de uma pá de rotor 1 com uma parte interna da pá de rotor 2 e uma parte externa da pá de rotor 4. O desenho também mostra a divisão da seção da pá de rotor 1 mostrada em múltiplas áreas mais ou menos retangulares, que serve para a divisão computacional em regiões com os mesmos sistemas de coordenadas de material, mas que não precisam ser explicados em mais detalhe aqui.

[0050] Além disso, a parte interna da pá de rotor 2 e a parte externa da pá de rotor 4, as quais podem também ser referidas mais simplesmente como a pá interna 2 e a pá externa 4, respectivamente, são conectadas uma à outra na região de uma junta 6. Um disco de separação ou similar poderia também ser arranjado nesta região como uma cerca de camada limite.

[0051] A figura 2 mostra, na região da junta, uma porção espessa 8 em que a parede de pá 12 da pá interna 2, ou 14 da pá externa 4, se projeta para longe além dessa porção espessa 8. A esse respeito, essa porção espessa 8 forma uma alma ou parede periférica que tem regiões chanfradas 16 em ambos os lados.

[0052] Uma porção espessa 10 é também provida correspondentemente no interior. Ambas as porções espessas 8 e 10 são produzidas pela aplicação de material, aqui, mais especificamente, por laminação em GFRP. A vantajosa porção espessa pode assim também absorver forças de compressão e de tração e consequentemente reforçar a pá de rotor 1, em particular, na região da junta 6. A largura da porção espessa 8 aplicada aqui é aproximadamente 150 cm, levando em conta a chanfradura da porção espessa, mais especificamente, do material aplicado. A porção espessa ou chanfrada tem uma largura de aproximadamente de 1 metro. As paredes de pás 2 e 4 podem, por sua parte, também ter um ligeiro afilamento, isto é, um afilamento de inclinação em direção à porção espessa, mas este não faz parte da porção espessa.

[0053] A porção espessa total incluindo o chanfro 16 corre em torno da periferia para a parte da pá de rotor 1 mostrada e aqui tem uma largura constante. Isto se aplica à região sem a região chanfrada 16 e à região com a mesma.

[0054] Furos 18 e aberturas alongadas 20 para parafusos de ancoragem são mostrados na figura 2, a qual essencialmente mostra uma vista dentro da pá de rotor recortada 1. Pinos de ancoragem externa 24 são arranjados nos furos 18 e pinos de ancoragem interna 24 são arranjados nas aberturas alongadas 20. O inverso poderia também ocorrer.

[0055] A figura 3 e a figura 4 mostram detalhes da conexão, em particular, por exemplo um par de preensão 26 com um pino de ancoragem interna 22, que é arranjado em um diâmetro interno 18, e um pino de ancoragem externa 24, que é arranjado em uma abertura alongada 20. A vista ilustrativa nas figuras 3 e 4 mostra outros furos 18 e aberturas alongadas 20 na porção, mas sem outros pares de preensão 26, mas isto somente serve para finalidades ilustrativas. Em uma pá de rotor montada 1, todos dos furos 18 e das aberturas alongadas 20 são preferivelmente equipados com pares de preensão 26.

[0056] O par de preensão 26 mostrado tem adicionalmente duas hastes rosqueadas 28 que podem também ser referidas como parafusos de expansão ou pinos rosqueados de expansão. Em qualquer caso, preferivelmente hastes rosqueadas expansíveis são propostas aqui, as quais podem adicionalmente assistir à função das luvas de expansão.

[0057] Luvas de expansão 30 são correspondentemente arranjadas em uma extremidade das hastes rosqueadas 28. Além disso, cada haste rosqueada 28 tem um meio de aperto 32. O aperto tem lugar agora de modo que o meio de aperto 32 seja puxado para suas hastes rosqueadas 28, como um resultado do que a haste rosqueada 28, essencialmente de acordo com a vista nas figuras 3 e 4, puxa a respectiva luva de expansão 30 contra os parafusos de ancoragem externos 24. Os dois pinos de ancoragem são consequentemente puxados um em direção ao outro e a respectiva luva de expansão 30 é, além disso, pré-tensionada.

[0058] Para este objetivo, o pino de ancoragem interna 22, e com ele, o meio de aperto 32, podem ser passados através da abertura alongada 20 e, no estado montado, a conexão pode ser apertada e, assim, o pré- tensionamento para as luvas de aperto obtido. Todavia, não é possível extrair hastes rosqueadas 28. A figura 3 também mostra que a abertura alongada 20 é fechada para o lado de fora com relação à superfície externa 36 da pá de rotor 1 por uma vedação 34. Os meios de preensão, em outras palavras, em particular, os elementos do par de preensão, são assim protegidos contra os efeitos do tempo, pelo menos contra chuva.

[0059] As figuras 3 e 4 também ilustram, ambas, a porção espessa 8, a porção espessa externa 8 e a porção espessa interna 10, respectivamente, em que camadas de material não são mostradas aqui. Pode também ser visto que a região de espessura constante 38 das porções espessas 8 e 10 e os pares de preensão 26 são adaptados uns aos outros. Pode também ser visto que tanto a região de espessura constante 38 quanto a porção espessa 8 são claramente delimitadas e têm uma largura que é constante em torno de toda a, ou parte de sua periferia.

[0060] A figura 5 mostra, em um recorte, um núcleo interno 42 e um núcleo externo 44, montados. Partes desses núcleos interno e externo 42, 44 também formam diretamente a superfície da pá de rotor e, assim, diretamente a pá de rotor. A este respeito, as porções da parte interna da pá de rotor 2 e da parte externa da pá de rotor 4 nas figuras 3 e 4 são idênticas aos núcleos interno e externo 42, 44.

[0061] A este respeito, muito do que pode ser visto e mostrado nas figuras 3 e 4 é também visto e mostrado na figura 5, mas em uma vista externa. Em particular, a porção espessa 8 pode ser vista e dentro dela os furos 18 com os pinos de ancoragem interna 22 contidos no interior. As aberturas alongadas 20 mostradas nas figuras 3 e 4 não podem ser vistas na figura 5 por causa de sua cobertura 34. A cobertura 34 é provida na superfície de modo que ela não é mostrada na figura 5. Por último, a junta 6 pode também ser vista na figura 5, e a figura 5 também ilustra que a porção espessa 8 forma uma região periférica para esses núcleos interno e externo montados. A porção espessa 8 aqui tem uma largura constante 40.

[0062] Um rotor altamente eficiente pode ser obtido com a invenção mostrada. Uma turbina eólica com uma saída nominal de 3 MW pode assim ser produzida, que tem um diâmetro de rotor de somente 115,7 m. A turbina pode, todavia, ser operada com uma saída mais alta, por exemplo 3,5 MW.

[0063] A parte interna da pá de rotor 602 na figura 6 compreende um núcleo interno 642 e uma caixa interna da borda posterior 652. O núcleo interno 642 compreende uma região de base 640 para prender a um cubo de rotor, e uma região de fixação interna 662 para prender a uma região de fixação externa 664 de uma parte externa da pá de rotor 604, como mostrado na figura 7. A parte externa da pá de rotor 604 tem um núcleo externo 644 sobre o qual uma caixa externa de borda posterior 654 é arranjada e fixada. Quando a parte interna da pá de rotor 602 foi montada com a parte externa da pá de rotor 604 de acordo com as figuras 6 e 7, a caixa interna da borda posterior 652 e a caixa externa de borda posterior 654 são montadas de modo que elas formem uma unidade funcional. Um possível espaço ou interstício de conexão entre esses dois elementos pode opcionalmente ser permitido ou coberto de uma forma simples. A fixação suportando carga da parte interna da pá de rotor 602 e da parte externa da pá de rotor 604 uma à outra, e a preensão da parte externa da pá de rotor 604 à parte interna da pá de rotor 602 é efetuada por intermédio da região de fixação interna e externa 662 e 664.

[0064] No caso da parte externa da pá de rotor 604, o núcleo externo 644 pode se afilar a partir da região de fixação externa 664 para uma ponta da pá 670 e prover assim seu formato oval. O núcleo externo 644 e a caixa externa de borda posterior 654 podem assim se fundir um no outro. Quaisquer explicações acerca de um formato oval do núcleo externo 644 se referem, a este respeito, à região da região de fixação externa 664, que se refere não somente a esta modalidade, mas a qualquer núcleo externo oval. As figuras 6 e 7 também mostram uma porção espessa 608’ e 608’’, que formam juntas uma porção espessa comum quando a parte externa da pá de rotor 604 e a parte interna da pá de rotor 602 são montadas.

[0065] As figuras 8 e 9 mostram, ampliadas, a região de fixação interna 662 e a região de fixação externa 664. A figura 9 mostra de forma rudimentar uma outra parte da caixa externa de borda posterior 654, em que a parte contrária para a mesma no núcleo interno 642 foi omitida para maior clareza.

[0066] Pode ser visto nas figuras 8 e 9 que uma conexão aparafusada de fileira dupla é provida para conectar as duas regiões de preensão 662 e 664. Em cada caso, um par de referência de furos 672 é mostrado em ambas as figuras, isto é, mostrado para ambas as regiões de preensão 662 e 664. Esses dois pares de referência de furos então passam a ficar posicionados um contra o outro, quando pretendido, quando as duas regiões de preensão 662 e 664 são conectadas.

[0067] Um pino de ancoragem externa 624 é inserido em cada diâmetro interno 618 ou furo interno transversal 618 para uma conexão. Um parafuso de conexão 628, o qual pode também ser referido como uma haste rosqueada, pode, em cada caso, ser empurrado através dos furos longitudinais 674 para tão longe quanto o correspondente furo interno transversal 618 e ali através do correspondente pino de ancoragem externa 624. Ele pode ser ainda inserido através de uma luva de expansão e então aparafusado em uma porca de fixação ou similar, como pode ser visto essencialmente na vista em seção transversal nas figuras 3 e 4. Cada furo interno transversal 618 e cada pino de ancoragem externa 624 compreendem então um par de parafusos de conexão 628. Por meio desta preparação, a região de fixação externa 664 e a região de fixação interna 662 podem então ser colocadas uma contra a outra de modo que os parafusos de conexão 628 sejam empurrados para dentro dos furos longitudinais internos 676. Elas podem então ser aparafusadas, em particular, otimamente aparafusadas, nas ranhuras 620 mostradas. Como um resultado, as duas partes da pá, mais especificamente a parte interna da pá de rotor 602 e a parte externa da pá de rotor 604, podem então ser conectadas. Os parafusos de conexão que foram assim inseridos podem então ser aparafusados apertadamente nas ranhuras 620, como é também ilustrado essencialmente nas figuras 3 e 4.

[0068] As ranhuras 620 são fechadas para o lado de fora e podem ser acessadas somente a partir do interior da pá ou a partir do interior do núcleo interno 642. Os furos transversais 618 são, cada um, furos passantes e podem ser cobertos a partir do lado de fora por uma cobertura 678 que é ilustrada de uma forma rudimentar na figura 9.

Claims

1. Pá de rotor (1) de uma turbina eólica (100), com uma base da pá para prender a um cubo de rotor, uma ponta da pá que é afastada do cubo de rotor, e um eixo geométrico longitudinal da pá de rotor que se estende a partir da base do rotor para a ponta da pá, compreendendo - uma parte interna da pá de rotor (2) que facea o cubo da pá e compreende, em particular, a base da pá, e - uma parte externa da pá de rotor (4) que é afastada do cubo da pá e compreende, em particular, a ponta da pá, em que a parte interna da pá de rotor (2) e a parte externa da pá de rotor (4) estão conectadas uma à outra em uma região de conexão e a região de conexão forma uma porção espessa (8) na pá de rotor (1) em que uma fileira interna e uma externa de hastes rosqueadas é provida para prender a parte interna da pá de rotor à parte externa da pá de rotor, em que as hastes rosqueadas se estendem essencialmente paralelas umas às outras e a fileira externa é arranjada mais perto da superfície da pá e a fileira interna em direção ao interior da pá; caracterizada pelo fato de algumas hastes rosqueadas ou todas as hastes rosqueadas da fileira externa têm uma inclinação relativa à superfície externa da pá na região de 0,5° - 5°.

2. Pá de rotor (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a porção espessa (8) é projetada como uma alma que se estende no lado de fora em torno da periferia transversal ao eixo geométrico longitudinal da pá de rotor, ou pelo menos se estende a partir do lado de alta pressão para o lado de baixa pressão, em particular, com uma região chanfrada em ambos os lados.

3. Pá de rotor (1) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a porção espessa (8) é levantada por pelo menos 1 cm, em particular, por pelo menos 2 cm, acima da superfície da pá, e/ou forma pelo menos uma porção espessa (8) da pá de rotor (1) que é espessada por pelo menos 1%, em particular, por pelo menos 2%, relativa à profundidade do perfil ou comprimento da corda na região de conexão, e/ou tem uma largura constante de 100 cm a 200 cm, em particular, 1,5 metros.

4. Pá de rotor de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que - a parte externa da pá de rotor é composta do núcleo externo e a caixa externa da borda posterior, e em que - a parte interna da pá de rotor é composta do núcleo interno e a caixa interna da borda posterior, e em que - a parte externa da pá de rotor e a parte interna da pá de rotor são montadas na região do núcleo interno e externo, e/ou em que - a parte externa da pá de rotor e a parte interna da pá de rotor têm a porção espessa na região do núcleo externo e interno, e/ou em que - a porção espessa se estende a partir do núcleo interno e externo para a caixa interna e externa da borda posterior.

5. Pá de rotor (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que, na região da porção espessa, meios de preensão são implementados em laminados e/ou em que um núcleo, ou o núcleo interno e externo, é/são, cada um, projetado(s) como um núcleo de enrolamento e/ou tem/têm um formato oval na seção transversal, que preferivelmente tem uma razão do diâmetro menor para o diâmetro maior de 1:1,2 a 1:2, preferivelmente de 1:1,4 a 1:1,7, em particular uma razão de 1:1,5.

6. Pá de rotor (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a parte interna da pá de rotor (2) e a parte externa da pá de rotor (4) são fabricadas essencialmente a partir de plástico com fibra reforçada, em particular GFRP ou CFRP, e em que as porções espessas (8, 10) são produzidas a partir do material aplicado, em particular GFRP ou CFRP em laminado e/ou que uma placa de bloqueio ou disco de bloqueio é arranjado entre a parte interna da pá de rotor (2) e a parte externa da pá de rotor (4) que projeta para fora além da porção espessa (8).

7. Pá de rotor (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que - em cada caso uma haste rosqueada (28) da fileira interna e uma da fileira externa juntas formam um par de hastes rosqueadas e é parte de um par de preensão, e - um par de hastes rosqueadas, em cada caso, usa um pino comum de ancoragem interna que se estende transversalmente para as hastes rosqueadas (28) e é ancorado na parte interna da pá de rotor, e um pino comum de ancoragem externa que se estende transversalmente para as hastes rosqueadas e é ancorado na parte externa da pá de rotor, que são, em particular, parte do par de preensão, em que - o par de hastes rosqueadas puxa o pino de ancoragem interna e externa um contra o outro a fim de, assim, puxar a parte interna da pá de rotor e a parte externa da pá de rotor uma contra a outra.

8. Pá de rotor (1) de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que um dos pinos de ancoragem interna e externa (22, 24) de cada par de preensão (26) é arranjado em um furo transversal ao eixo geométrico longitudinal da pá de rotor, e em que o outro é arranjado em uma abertura que é alongada na direção do eixo geométrico longitudinal da pá de rotor, em particular, uma ranhura, de modo que um meio de aperto, em particular, uma porca de aperto é arranjada próxima ao pino de ancoragem para cada uma das duas hastes rosqueadas, e pode ser ativada de dentro da pá de rotor.

9. Pá de rotor (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que uma fileira de hastes rosqueadas ou a fileira externa de hastes rosqueadas é arranjada em uma região abaixo da porção espessa (8).

10. Pá de rotor (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que um ou o par de preensão compreende um pino de ancoragem interna, um pino de ancoragem externa e duas hastes rosqueadas, cada uma com uma luva de expansão e um meio de aperto, em particular, uma porca de aperto, em que os dois pinos de ancoragem são preferivelmente arranjados entre as luvas de expansão, por um lado, e os meios de aperto, por outro e/ou uma ou a haste rosqueada (28) não pode ser removida no estado montado da pá de rotor, mas pode ser apertada, em particular, em que as hastes rosqueadas (28) têm um comprimento de pelo menos 40 cm, em particular 80 cm.

11. Turbina eólica, caracterizada pelo fato de ser com pelo menos uma pá de rotor (1) como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.

12. Método para produção de uma pá de rotor (1) de uma turbina eólica como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que compreende - produzir uma parte interna da pá de rotor e uma parte externa da pá de rotor, incluindo uma região de conexão com uma porção espessa, e - conectar a parte interna da pá de rotor à parte externa da pá de rotor em um local de levantamento de uma turbina eólica, e - prender a parte interna da pá de rotor à parte externa da pá de rotor através de uma fileira interna e uma externa de hastes rosqueadas (28), em que as hastes rosqueadas se estendem essencialmente paralelas umas às outras e a fileira externa é arranjada mais perto da superfície da pá e a fileira interna em direção ao interior da pá, em que algumas ou todas as hastes rosqueadas da fileira externa têm uma inclinação relativa à superfície externa da pá na região de 0,5° - 5°.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que, antes da parte interna da pá de rotor ser montada com a parte externa da pá de rotor, hastes rosqueadas (28) são usadas para conexão em uma das duas partes da pá de rotor, em particular são usadas juntas com, em cada caso, uma luva de expansão (30).