BR112017006209B1

BR112017006209B1 - Lâmina de energia eólica, e, método para fabricação da lâmina de energia eólica

Info

Publication number: BR112017006209B1
Application number: BR112017006209-7A
Authority: BR
Inventors: Xuebing Feng; Chaoyi PENG; Jingcheng ZENG; Hang Deng; Fubiao YANG; Ziqian ZHANG
Original assignee: Zhuzhou Times New Materials Technology Co., Ltd
Priority date: 2014-10-15
Filing date: 2015-03-18
Publication date: 2022-09-06
Also published as: CN105508142A; EP3208459A1; BR112017006209A2; CN105508142B; BR112017006209A8; US20170241402A1; ES2822563T3; EP3208459B1; EP3208459A4; WO2016058325A1

Abstract

LÂMINA DE ENERGIA EÓLICA, E, MÉTODO PARA FABRICAÇÃODA LÂMINA DE ENERGIA EÓLICA. Uma lâmina de energia eólica de tamanho grande com uma estrutura de múltiplas vigas e seu método de fabricação, em que a lâmina adota uma estrutura de disposição oca e compreende uma borda de sucção da pele da lâmina, uma borda de pressão da pele da lâmina, uma viga transversal de estrutura de suporte de carga principal e redes anticisalhamento, em que a borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina são combinadas para formar uma estrutura de cavidade tendo uma seção cruzada aerodinâmica, em que uma estrutura de apoio formada pela combinação da viga transversal de estrutura de suporte de carga principal e a rede anticisalhamento estão localizadas na cavidade. Ambas a borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina adotam uma estrutura combinada multissegmentada, em que os múltiplos segmentos são conectados à superfície lateral da viga transversal da estrutura de suporte da carga principal para formar integralmente a borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina. Sob a premissa de garantir a (...).

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção se refere aos componentes de um equipamento de energia eólica e seu método de fabricação, especialmente relacionado a uma lâmina de energia eólica de tamanho grande com uma estrutura de múltiplas vigas e um método melhorado para sua fabricação.

HISTÓRICO DA TÉCNICA

[002] É bem reconhecido que as lâminas de energia eólica estão se tornando cada vez maiores. Mesmo que com o mesmo resultado, o tamanho das lâminas está se tornado maior e mais longo. Com a mudança do tamanho das lâminas, as lâminas estão mais longas e mais flexíveis. A fim de atender às exigências de rigidez, força e estabilidade, é necessário adicionar camadas estruturais, especialmente adicionar camadas estruturais próximas à ponta da lâmina. Isto leva a um aumento do peso da lâmina, e o centro de peso é mais próximo à ponta da lâmina, e a frequência é mais baixa. Entretanto, com o aumento do peso, a carga de fadiga também aumentará, especialmente, o aumento da carga de fadiga ao longo da direção do movimento é bastante óbvio.

[003] A fim de reduzir a carga da lâmina, a maneira mais comum é mudar o material da estrutura de suporte de carga principal da lâmina, tal como o uso de fibra de alta modulação e alta resistência para substituir as fibras de vidro normal, a fim de reduzir o peso das lâminas e, consequentemente, a carga da lâmina. No entanto, estruturalmente, o método de camada comum resultaria em novos problemas. Por exemplo, quando a largura da viga transversal da lâmina não muda, e a fibra de vidro normalmente usada é substituída por fibra de carbono, a espessura da viga transversal é reduzida e a estabilidade da estrutura da lâmina é comprometida. Como resultado, é importante encontrar uma maneira científica e razoável para reduzir o peso da lâmina com a configuração aerodinâmica não modificada, de forma que a frequência da lâmina seja aumentada, a carga de fadiga da lâmina seja reduzida, o que é importante para o design e a estrutura da lâmina alongada e de grandes dimensões.

A TÉCNICA ANTERIOR RELEVANTE É COMO SEGUE

[004] O pedido de patente CN201010106039.3, com o título “Multi-beam structure glass fiber reinforced plastic vierendeel vane of megawatt wind generator and producing method thereof” [Viga vierendeel de plástico reforçado com fibra de vidro de estrutura com múltiplas vigas do gerador eólico megawatt e método de produção desta], revela uma viga de vierendeel de plástico reforçado com fibra de vidro com estrutura de múltiplas vigas, um gerador eólico megawatt que compreende duas armações de lâmina, vigas principais fixas nos lados internos da armação de viga. A melhora é que: uma pluralidade de nervuras é distribuída em intervalos ao longo da direção longitudinal das armações da lâmina. As nervuras estão em formato de anel; e as superfícies laterais superiores e as superfícies laterais inferiores das nervuras são coladas ao revestimento interno das armações da lâmina e as vigas principais a serem fixadas. As lâminas de tensão absoluta originais são trocadas em área de baixa tensão por uma estrutura de nervura vierendeel, a força de torque é reforçada pela estrutura de nervura vierendeel e a resistência da lâmina é melhorada. Assim, espumas não precisam ser preenchidas, e a qualidade da lâmina é amplamente reduzida, de forma que a estrutura de nervura vierendeel seja construída em uma viga de gerador eólico de megawatt, a dificuldade de a lâmina ser maior e longa é significativamente reduzida. As vigas principais da lâmina e as armações da lâmina são despejadas em um formato por meio de uma forma integrativa.

[005] 2. O pedido de patente chinesa CN201120483523.8 intitulada “a 2.0MW carbon fiber wind turbine blades” [Lâminas de Turbina Eólica de Fibra de Carbono 2,0 MW] revela lâminas de turbina eólica de fibra de carbono 2,0 MW. A lâmina é feita de fibra de vidro. No meio da armação da lâmina, as vigas principais de fibra de carbono e as vigas secundárias de fibra de vidro são colocadas em ambos os lados. Entre a viga principal de fibra de carbono e as vigas secundárias de fibra de vidro há o preenchimento com madeira leve, e a viga principal de fibra de carbono, bem como as vigas secundárias de fibra de vidro, forma uma estrutura em “I” dupla usando uma rede de cisalhamento dupla. Uma vez que as fibras de carbono da presente invenção proveem resistência suficiente, o problema de ter fibra de vidro em excesso e muito espessa da camada da lâmina convencional é solucionado, e a quantidade de resina usada foi reduzida, o que pode reduzir o peso de aproximadamente 2000 Kg. Entretanto, a lâmina não tem pré-combinação, o que é mais conveniente para transporte, e melhora a eficiência aerodinâmica. O Cpmáx máximo pode alcançar 0,49, o que aumenta o resultado gerado. Adicionalmente, devido à alta rigidez da lâmina, é difícil para a lâmina colidir com a torre durante a operação e, portanto, é mais segura.

[006] O pedido de patente chinesa CN201010532996.2 intitulada “wind power blade” [Lâmina de Energia Eólica] provê uma lâmina de gerador conduzida pelo vento. A lâmina do gerador conduzida por vento é feita de material composto, e o material composto compreende múltiplas camadas de fibra e um material de base ligado a múltiplas camadas de fibra; e as camadas de fibra compreendem fibras de carbono e fibras de vidro, e a proporção de volume das fibras de carbono para as fibras de vidro é 1:4-4:1. As camadas de fibra na lâmina de gerador conduzido por vento compreendem pelo menos dois tipos de fibra, a saber, as fibras de carbono e as fibras de vidro, em que as fibras de carbono têm as vantagens de alta resistência e peso leve; e as fibras de vidro têm a vantagem de boa dureza e têm boa umidade de interface com a resina.

[007] O pedido de patente GB2497578 A divulga uma estrutura de reforço 9 para uma pá de turbina eólica. A estrutura de reforço 9 tem a forma de uma pilha alongada 2 6 de camadas 30 de tiras compósitas fibrosas pultrudadas suportadas dentro de um canal em forma de U 27. O comprimento de cada camada 30 pode ser diferente e as extremidades de cada camada são chanfradas para criar um afunilar nas extremidades da pilha, que também pode ser revestida com uma tira 32 compósita fibrosa pultrudada flexível. A estrutura de reforço pode estender-se ao longo de um caminho curvo dentro do invólucro externo da lâmina. Durante a montagem dos componentes da lâmina dentro de um molde 36, a estrutura de reforço é introduzida no molde deslizando o canal ao longo da superfície de uma cunha alongada 28 dentro do molde ao longo do caminho curvo. As regiões do invólucro externo da lâmina em cada lado da estrutura de reforço são preenchidas com espuma estrutural 17, e a estrutura de reforço e a espuma são ensanduichadas entre uma película interna 24 e uma película externa.

[008] O pedido de patente, US 2013/189114 A1, divulga um método para a fabricação de uma lâmina de turbina eólica, compreendendo as etapas de pré-fabricação de um primeiro membro de lâmina, posicionando o referido primeiro membro de lâmina pré-fabricado em um molde de união e ligando o referido primeiro membro de lâmina com um segundo membro de lâmina usando um processo de infusão assistida por vácuo de modo a formar uma parte de lâmina integrada.

[009] O pedido de patente, WO 2014/079456 A1, divulga um método para fazer uma longarina 146 para uma pá de turbina eólica, bem como um método para produzir uma pá de turbina eólica contendo a longarina 146. A pá do turbina compreende uma casca de vento 148 e um invólucro de sotavento, cada um fabricado nos respectivos meios-moldes 150. Durante a fabricação de cada invólucro 148, um revestimento externo 152 na forma de um material de fibra seca é primeiro colocado sobre uma superfície do meio-molde 150. As tiras 100 são então posicionado no molde 150. Em seguida, uma camada de espuma estrutural 154 é introduzida no meio-molde 150 para preencher as regiões entre as longarinas 146. Um revestimento interno 156, na forma de um material de fibra seca, é então colocado sobre as superfícies superiores das longarinas 146 e da espuma estrutural 154. Os componentes são cobertos com um saco hermético 158 para formar uma câmara de evacuação que encapsula todos os componentes.

[0010] O pedido de patente US 2013149154 A1 divulga uma pá de turbina eólica tendo uma função de proteção contra raios que inclui uma casca externa, uma longarina disposta em um espaço dentro da casca externa, uma capa de longarina que é formada por um membro laminado de plástico de fibra de carbono disposto em um lado da raiz da lâmina e um membro laminado de plástico de fibra de vidro disposto em um lado da ponta da lâmina que são conectados juntos, a tampa da longarina suportando a longarina para o revestimento externo e uma unidade de proteção contra raios. A unidade de proteção contra raios inclui um receptor para receber raios que é fornecido no invólucro externo em um lado onde o membro laminado de plástico de fibra de vidro está disposto, um condutor descendente que direciona a corrente de raios recebida pelo receptor para o solo ou a água, e um membro de metal condutor que cobre o invólucro externo em um lado onde o membro laminado de plástico de fibra de carbono está disposto.

[0011] Nos pedidos de patente acima, a estrutura de múltiplas vigas do primeiro pedido de patente contém 2 vigas, e a estrutura inteira não é muito relevante para a presente invenção. Na estrutura da lâmina do segundo pedido de patente existem duas vigas principais e duas vigas secundárias, em que as vigas secundárias são feitas de tecido de fibra de vidro, que é diferente da camada de fibra de carbono de todas as quatro vigas principais da presente invenção. Apesar de o terceiro pedido de patente mencionar o uso de fibra de carbono, esta é misturada com fibra de vidro, e a lâmina é feita com a mistura. Isto não muda a segurança de toda a estrutura e não soluciona o problema de estabilidade da estrutura da lâmina. Além disso, os custos de produção são aumentados, o que não é bom para sua ampla distribuição. Portanto, é importante tirar vantagem razoavelmente das características das fibras de carbono, e aumentar a capacidade de suporte de carga da lâmina de energia eólica de tamanho grande e garantir a estabilidade da estrutura ao mesmo tempo, e reduzir razoavelmente o peso da lâmina.

TEOR DA INVENÇÃO

[0012] O problema técnico a ser solucionado pela presente invenção é prover uma lâmina de energia eólica alongada e de tamanho grande com peso reduzido, frequência de lâmina aumentada, carga da lâmina reduzida e custos de produção reduzidos, assim como o método de fabricação desta.

[0013] O problema é solucionado por uma lâmina de energia eólica de tamanho grande com uma estrutura de múltiplas vigas, em que a lâmina adota uma estrutura de disposição oca e compreende uma borda de sucção da pele da lâmina, uma borda de pressão da pele da lâmina, uma viga transversal de estrutura de suporte de carga principal e redes anticisalhamento, em que a borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina são combinadas para formar uma estrutura de cavidade tendo uma seção cruzada aerodinâmica, em que uma estrutura de apoio formada pela combinação da viga transversal de estrutura de suporte de carga principal e a rede anticisalhamento estão localizadas na cavidade, caracterizado por ambas a borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina adotarem uma estrutura combinada multissegmentada, em que os múltiplos segmentos estão conectados à superfície lateral da viga transversal da estrutura de suporte de carga principal para formar integralmente a borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele.

[0014] Ainda, a viga transversal da estrutura de suporte de carga principal é composta de quatro vigas transversais de lâmina, em que a borda de sucção da pele da lâmina é provida com uma primeira viga transversal da lâmina e uma segunda viga transversal da lâmina, e a borda de pressão da pele da lâmina é provida com uma terceira viga transversal da lâmina e uma quarta viga transversal da lâmina, e as quatro vigas transversais da lâmina são conectadas lateralmente à borda de sucção da pele da lâmina e à borda de pressão da pele da lâmina, de forma que as quatro vigas transversais da lâmina se tornam parte da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina.

[0015] Ainda, a conexão entre as quatro vigas transversais da lâmina e a borda de sucção da pele da lâmina assim como a borda de pressão da pele da lâmina é uma conexão aderente, em que os dois lados de cada uma das quatro vigas transversais da lâmina são conectados aos lados da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina, respectivamente através da seção cruzada uniforme e através de adesivo de resina.

[0016] Além disso, a estrutura combinada multissegmentada é aquela em que a borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina são divididas em três segmentos respectivamente, que são as seções frontais da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina, as seções médias entre as vigas transversais e as seções finais da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina.

[0017] Além disso, as seções entre as vigas transversais são providas com uma estrutura sanduíche, em que a espessura do sanduíche é determinada de maneira ótima por meio do cálculo da estabilidade de acordo com a carga da lâmina.

[0018] Além disso, as placas da rede anticisalhamento são colocadas na parte média da viga transversal da lâmina correspondente à borda de sucção da pele da lâmina e à borda de pressão da pele da lâmina, de forma que as quatro vigas transversais da lâmina formem duas vigas transversais de apoio em formato de “I”.

[0019] Ainda, as seções finais da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina são providas com trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira, respectivamente, em que as trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira são conectadas ao segmento médio das seções finais da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina, respectivamente, para fazer parte das seções finais da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina.

[0020] Ainda, as trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira são conectadas de forma aderente à borda de sucção da pele da lâmina e à borda de pressão da pele da lâmina, em que os dois lados das trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira são conectados às laterais das seções finais da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina por meio de cola, respectivamente.

[0021] Ainda, as quatro vigas transversais da lâmina e as trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira são instaladas com camada de fibra de carbono e solidificadas, em que a densidade da superfície do tecido de fibra de carbono é menor que a densidade da superfície do tecido da fibra de vidro.

[0022] Um método para fabricar a lâmina de energia eólica de tamanho grande com uma estrutura de múltiplas vigas descrita acima usando a estrutura oca de múltiplas vigas para fazer as lâminas, provendo uma pluralidade de vigas transversais da estrutura de suporte da carga principal na borda de sucção da pele da lâmina e na borda de pressão da pele da lâmina que são apoiadas pela rede anticisalhamento, de forma que a lâmina de energia eólica com a estrutura de cavidade cuja seção transversal é aerodinâmica é formada, caracterizada por ambas a borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina adotarem uma estrutura combinada multissegmentada, em que a borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina são divididas em uma pluralidade de segmentos e são fabricadas separadamente, e os segmentos conectados adesivamente com as vigas transversais da estrutura de suporte de carga principal da lateral, respectivamente, de forma que a borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina com múltiplos segmentos são formadas.

[0023] Além disso, a viga transversal da estrutura de suporte de carga principal é composta de quatro vigas transversais da lâmina, em que a borda de sucção da pele da lâmina é provida com uma primeira viga transversal da lâmina e uma segunda viga transversal da lâmina, e a borda de pressão da pele da lâmina é provida com uma terceira viga transversal da lâmina e uma quarta viga transversal da lâmina, e as seções finais da borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina são providas com as trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira, respectivamente, em que as quatro vigas transversais da lâmina são conectadas lateralmente à borda de sucção da pele da lâmina e à borda de pressão da pele da lâmina, de forma que as quatro vigas transversais da lâmina se tornam parte da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina, e as quatro vigas transversais da lâmina são, primeiro, fabricadas e são conectadas de forma aderente à rede anticisalhamento para formar uma viga transversal em forma de “I”, a viga transversal é então colocada no equipamento de posicionamento e é instalada e infundida com a borda de sucção da pele da lâmina e com a borda de pressão da pele da lâmina, e a resina de epóxi é usada como resina de infusão para realizar a solidificação através da infusão a vácuo.

[0024] Ainda, as seções finais da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina são providas com trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira, respectivamente, em que as trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira são conectadas ao segmento médio das seções finais da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina, respectivamente, para fazer parte das seções finais da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina.

[0025] Ainda, as trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira são conectadas de forma aderente à borda de sucção da pele da lâmina e à borda de pressão da pele da lâmina, em que os dois lados das trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira são conectados às laterais das seções finais da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina por meio de cola, respectivamente.

[0026] Ainda, as quatro vigas transversais e as trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira são instaladas com camada de fibra de carbono e solidificadas, em que a densidade da superfície do tecido de fibra de carbono é menor que a densidade da superfície do tecido da fibra de vidro e a resina de epóxi é usada como resina de infusão para realizar a solidificação através da infusão à vácuo.

[0027] Em comparação à técnica anterior, as vantagens da presente invenção são: a presente invenção provê um método de fabricação da lâmina, assim como sua estrutura, em que a pele multissegmentada é conectada aos perfis das vigas transversais da lâmina. Desta maneira, a condição de rolamento de força da pele pode ser alterada de forma eficiente, a largura da viga transversal é reduzida e a espessura da camada da viga transversal da lâmina é aumentada. De acordo com a condição de suporte de força diferente, é feita pele diferente para segmento diferente. A estrutura sanduíche é usada na seção entre as vigas transversais, a fim de aumentar a estabilidade de toda a estrutura da lâmina. Sob a premissa de garantir a rigidez e a resistência estruturais, o peso da lâmina é reduzido, a frequência da lâmina é aumentada e a carga da lâmina é diminuída. Adicionalmente, o problema de instabilidade causado pelo material de alto módulo e alta resistência é solucionado. A presente invenção é adequada para a fabricação da lâmina de energia eólica alongada e de tamanho grande, que reduz significativamente o peso, assim como a carga da lâmina.

DESENHOS

[0028] A Fig. 1 mostra a seção transversal da lâmina da presente invenção.

[0029] A Fig. 2 mostra a estrutura ao longo da lâmina da presente invenção (borda de sucção).

[0030] A Fig. 3 mostra a estrutura ao longo da lâmina da presente invenção (borda de pressão).

NAS FIGURAS

[0031] Borda de sucção próxima à viga transversal da borda frontal; 2. Borda de sucção próxima à viga transversal da borda traseira; 3. Borda de sucção próxima às trabéculas da borda traseira; 4. Borda de pressão próxima à viga transversal da borda frontal; 5. Borda de pressão próxima à viga transversal da borda traseira; 6. Borda de pressão próxima às trabéculas da borda traseira; 7. Placa da rede da borda frontal; 8. Placa da rede da borda traseira; 9. Seção entre as vigas transversais da borda de sucção; 10. Seção entre as vigas transversais da borda de pressão; 11. Borda de sucção da pele da lâmina; 12. Borda de pressão da pele da lâmina.

REALIZAÇÕES

[0032] A presente invenção é ilustrada ainda com as figuras e realizações a seguir.

[0033] A Fig. 1 mostra a seção transversal da lâmina da presente invenção. A Fig. 2 e Fig. 3 mostram a estrutura ao longo da armação da lâmina da presente invenção.

[0034] Uma lâmina de energia eólica de tamanho grande com uma estrutura de múltiplas vigas, em que a lâmina adota uma estrutura de disposição oca e compreende uma borda de sucção da pele da lâmina (11), uma borda de pressão da pele da lâmina (12), uma viga transversal da estrutura de suporte da carga principal (1, 2, 4, 5) e rede anticisalhamento (7, 8), trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira (3, 6). A viga transversal da estrutura de suporte de carga principal (1, 2, 4, 5) é composta de quatro vigas transversais da lâmina. A largura da viga transversal da estrutura da lâmina é 0,31 m, e o comprimento total da viga transversal é 52,51 m. A viga transversal é provida com uma camada de fibra de carbono unidirecional, a saber, a fibra de 0° é idêntica à linha central da viga transversal. A densidade de superfície do tecido de fibra de carbono é 600 g/m2.

[0035] As seções 9 entre as vigas transversais da borda de sucção e as seções 10 entre as vigas transversais da borda de pressão são providas com estrutura sanduíche, em que a largura do sanduíche é 0,20 m. O sanduíche é feito de tecido de fibra de carbono e a espessura do sanduíche é determinada de forma ótima por meio do cálculo da estabilidade de acordo com a carga da lâmina.

[0036] Na presente realização, a fim de reduzir o peso da lâmina, as quatro vigas transversais da lâmina da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina são instaladas com a camada da fibra de carbono e solidificadas, em que a densidade da superfície do tecido de fibra de carbono é menor que a densidade da superfície do tecido da fibra de vidro. Em uma realização preferida, a densidade da superfície do tecido de fibra de carbono é 600 g/m2, e a densidade da superfície do tecido de fibra de vidro é 1215 g/m2. Preferencialmente, a resina de epóxi é usada como resina de infusão para realizar a solidificação através da infusão a vácuo.

[0037] Em comparação ao uso do tecido de fibra de vidro único na técnica anterior, a presente invenção substitui a fibra de vidro das vigas transversais pelo tecido de fibra de carbono que tem uma densidade de superfície menor, de forma que o peso da lâmina seja reduzido significativamente.

[0038] Na presente invenção, as vigas transversais da lâmina são fabricadas primeiro. A placa de rede anticisalhamento é conectada de forma aderente na posição média da superfície interna da viga transversal da estrutura da lâmina. A viga transversal é então substituída no equipamento de posicionamento. No equipamento de posicionamento, a estrutura sanduíche, a pele e as vigas transversais são instaladas e infundidas juntas. A borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina formam a estrutura de combinação multissegmentada, em que os múltiplos segmentos são conectados à superfície lateral da viga transversal da estrutura de suporte da carga principal para formar integralmente a borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina, e são combinadas com a viga transversal da estrutura da lâmina e à rede anticisalhamento, de forma que a lâmina de energia eólica com a estrutura de cavidade, cuja seção transversal é aerodinâmica, é formada.

[0039] Com o mesmo nível do campo eólico, as características da lâmina da presente invenção são comparadas às características da lâmina na técnica anterior, como mostrado na Fig. 1. A viga transversal da borda de sucção e a viga transversal da borda de pressão da técnica anterior são ambas infundidas com fibra de vidro/resina de epóxi.

[0040] Como mostrado na Fig. 1, o movimento da lag de uma ordem e da flag de uma ordem da lâmina da presente invenção é significativamente maior que aquele da lâmina da técnica anterior. Adicionalmente, a carga limite da raiz da lâmina e a carga de fadiga da raiz da lâmina da lâmina da presente invenção são menores que aquelas da lâmina da técnica anterior. Isto significa que a carga produzida pela lâmina da presente invenção é muito pequena, o que melhora a segurança de toda a máquina.

[0041] A partir dos exemplos acima, a presente invenção é relacionada a um método para fabricar a lâmina de energia eólica de tamanho grande com uma estrutura de múltiplas vigas assim como a lâmina de energia eólica, usando a estrutura oca de múltiplas vigas para fazer as lâminas, provendo uma pluralidade de vigas transversais da estrutura de suporte da carga principal na borda de sucção da pele da lâmina e na borda de pressão da pele da lâmina que são apoiadas pela rede anticisalhamento, de forma que a lâmina de energia eólica com a estrutura de cavidade, cuja seção transversal é aerodinâmica é formada, caracterizada por ambas a borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina adotarem uma estrutura combinada multissegmentada, em que a borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina são divididas em uma pluralidade de segmentos e são fabricadas separadamente, e os segmentos conectados adesivamente com as vigas transversais da estrutura de suporte de carga principal da lateral, respectivamente, de forma que a borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina com múltiplos segmentos são formadas.

[0042] Além disso, a viga transversal da estrutura de suporte de carga principal é composta de quatro vigas transversais da lâmina, em que a borda de sucção da pele da lâmina é provida com uma primeira viga transversal da lâmina e uma segunda viga transversal da lâmina, e a borda de pressão da pele da lâmina é provida com uma terceira viga transversal da lâmina e uma quarta viga transversal da lâmina, e as seções finais da borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina são providas com as trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira, respectivamente, em que as quatro vigas transversais da lâmina são conectadas lateralmente à borda de sucção da pele da lâmina e à borda de pressão da pele da lâmina, de forma que as quatro vigas transversais da lâmina se tornam parte da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina, e as quatro vigas transversais da lâmina são, primeiro, fabricadas e são conectadas de forma aderente à rede anticisalhamento para formar uma viga transversal em forma de “I”, a viga transversal é então colocada no equipamento de posicionamento e é instalada e infundida com a borda de sucção da pele da lâmina e com a borda de pressão da pele da lâmina, e a resina de epóxi é usada como resina de infusão para realizar a solidificação através da infusão a vácuo.

[0043] Ainda, as seções finais da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina são providas com trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira, respectivamente, em que as trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira são conectadas ao segmento médio das seções finais da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina, respectivamente, para fazer parte das seções finais da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina.

[0044] Ainda, as trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira são conectadas de forma aderente à borda de sucção da pele da lâmina e à borda de pressão da pele da lâmina, em que os dois lados das trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira são conectados às laterais das seções finais da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina por meio de cola, respectivamente.

[0045] Ainda, as quatro vigas transversais e as trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira são instaladas com camada de fibra de carbono e solidificadas, em que a densidade da superfície do tecido de fibra de carbono é menor que a densidade da superfície do tecido da fibra de vidro, e a resina de epóxi é usada como resina de infusão para realizar a solidificação através da infusão à vácuo.

[0046] Uma lâmina de energia eólica de tamanho grande com uma estrutura de múltiplas vigas, em que a lâmina adota uma estrutura de disposição oca e compreende uma borda de sucção da pele da lâmina, uma borda de pressão da pele da lâmina, uma viga transversal de estrutura de suporte de carga principal e uma rede anticisalhamento, em que a borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina são combinadas para formar uma estrutura de cavidade tendo uma seção cruzada aerodinâmica, em que uma estrutura de apoio formada pela combinação da viga transversal de estrutura de suporte de carga principal e a rede anticisalhamento está localizada na cavidade, caracterizada por ambas a borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina adotarem uma estrutura combinada multissegmentada, em que os múltiplos segmentos estão conectados à superfície lateral da viga transversal da estrutura de suporte de carga principal para formar integralmente a borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina.

[0047] Ainda, a viga transversal da estrutura de suporte de carga principal é composta de quatro vigas transversais de lâmina, em que a borda de sucção da pele da lâmina é provida com uma primeira viga transversal da lâmina e uma segunda viga transversal da lâmina, e a borda de pressão da pele da lâmina é provida com uma terceira viga transversal da lâmina e uma quarta viga transversal da lâmina, e as quatro vigas transversais da lâmina são conectadas lateralmente à borda de sucção da pele da lâmina e à borda de pressão da pele da lâmina, de forma que as quatro vigas transversais da lâmina se tornam parte da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina.

[0048] Ainda, a conexão entre as quatro vigas transversais da lâmina e a borda de sucção da pele da lâmina assim como a borda de pressão da pele da lâmina é uma conexão aderente, em que os dois lados de cada uma das quatro vigas transversais da lâmina são conectados aos lados da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina, respectivamente, através da seção cruzada uniforme e através de adesivo de resina. Isto é, os perfis da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina próximas às vigas transversais da lâmina são os mesmos que os perfis das vigas transversais da lâmina, e formam uma abertura em forma de boca de sino da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina, a fim de garantir uma conexão aderente estável entre a viga transversal da lâmina e a borda de sucção da pele da lâmina, assim como a borda de pressão da pele da lâmina.

[0049] Além disso, a estrutura combinada multissegmentada é aquela em que a borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina são divididas em três segmentos, respectivamente, que são as seções frontais da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina, as seções médias entre as vigas transversais, e as seções finais da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina.

[0050] Além disso, as seções entre as vigas transversais são providas com uma estrutura sanduíche, em que a espessura do sanduíche é determinada de maneira ótima por meio do cálculo da estabilidade de acordo com a carga da lâmina.

[0051] Além disso, as placas da rede anticisalhamento são colocadas na parte média da viga transversal da lâmina correspondente à borda de sucção da pele da lâmina e à borda de pressão da pele da lâmina, de forma que as quatro vigas transversais da lâmina formem duas vigas transversais de apoio em formato de “I”.

[0052] As seções finais da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina são providas com trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira, respectivamente, em que as trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira são conectadas ao segmento médio das seções finais da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina, respectivamente, para fazer parte das seções finai da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina.

[0053] A lâmina de energia eólica de tamanho grande com uma estrutura de múltiplas vigas, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por as trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira serem conectadas de forma aderente à borda de sucção da pele da lâmina e à borda de pressão da pele da lâmina, em que os dois lados das trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira são conectados às laterais das seções finais da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina por meio de cola, respectivamente.

[0054] Ainda, as quatro vigas transversais da lâmina e as trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira são instaladas com camada de fibra de carbono e solidificadas, em que a densidade da superfície do tecido de fibra de carbono é menor que a densidade da superfície do tecido da fibra de vidro.

[0055] Em comparação à técnica anterior, as vantagens da presente invenção são: a presente invenção provê um método de fabricação da lâmina, assim como sua estrutura, em que a pele multissegmentada é conectada aos perfis das vigas transversais da lâmina. Desta maneira, a condição de rolamento de força da pele pode ser alterada de forma eficiente, a largura da viga transversal é reduzida, e a espessura da camada da viga transversal da lâmina é aumentada. De acordo com a condição de suporte de força diferente, é feita pele diferente para segmento diferente. A estrutura sanduíche é usada na seção entre as vigas transversais, a fim de aumentar a estabilidade de toda a estrutura da lâmina. Sob a premissa de garantir a rigidez e a resistência estruturais, o peso da lâmina é reduzido, a frequência da lâmina é aumentada e a carga da lâmina é diminuída. Adicionalmente, o problema de instabilidade causado pelo material de alto módulo e alta resistência é solucionado. A presente invenção é adequada para a fabricação da lâmina de energia eólica alongada e de tamanho grande, que reduz significativamente o peso, assim como a carga da lâmina.

Claims

1. LÂMINA DE ENERGIA EÓLICA, com uma estrutura de múltiplas vigas, em que a lâmina é disposta com uma estrutura de disposição oca e compreende uma borda de sucção da pele da lâmina (11), uma borda de pressão da pele da lâmina (12), viga transversal de estrutura de suporte de carga principal (1, 2, 4, 5) e redes anticisalhamento (7, 8), em que a borda de sucção da pele da lâmina (11) e a borda de pressão da pele da lâmina (12) são combinadas para formar uma estrutura de cavidade tendo uma seção cruzada aerodinâmica, em que uma estrutura de apoio formada pela combinação da viga transversal de estrutura de suporte de carga principal (1, 2, 4, 5) e a rede anticisalhamento (7, 8) estão localizadas na cavidade, em que ambas a borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina apresentarem uma estrutura combinada multissegmentada respectivamente, em que a estrutura combinada de vários segmentos é que a borda de sucção do revestimento da lâmina e a borda de pressão do revestimento da lâmina são divididas em três segmentos, respectivamente, que são as seções frontais da borda de sucção do revestimento da lâmina e a borda de pressão do revestimento da lâmina, as seções intermediárias (9, 10) entre as vigas cruzadas e as seções finas da borda de sucção da capa da lâmina e a borda de pressão da capa da lâmina, e os múltiplos segmentos estão conectados à superfície lateral da viga transversal da estrutura de suporte de carga principal (1, 2, 4, 5) para formar integralmente a borda de sucção da pele da lâmina (11) e a borda de pressão da pele da lâmina (12), em que a viga transversal da estrutura de suporte de carga principal é composta por quatro vigas transversais de lâmina (1, 2, 4, 5), em que a borda de sucção do revestimento da lâmina é provida com uma primeira viga transversal da lâmina (1) e uma segunda viga transversal da lâmina (2), e a borda de pressão do revestimento da lâmina é provida com uma terceira viga transversal da lâmina (4) e uma quarta viga transversal da lâmina (5), e as quatro vigas transversais da lâmina (1, 2, 4, 5) são conectadas lateralmente com a borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina, de modo que as quatro vigas transversais da lâmina (1, 2, 4, 5) se tornem parte da lâmina borda de sucção da pele (11) e a borda de pressão da pele da lâmina (12), caracterizada pela conexão entre as quatro vigas transversais da lâmina (1, 2, 4, 5) e a borda de sucção do revestimento da lâmina, bem como a borda de pressão do revestimento da lâmina, ser uma conexão coesa, em que os dois lados de cada uma das quatro vigas transversais da lâmina (1, 2, 4, 5) estão conectados com os lados da borda de sucção do revestimento da lâmina e a borda de pressão do revestimento da lâmina, respectivamente, por meio de seção transversal uniforme e através de adesivo de resina, e as seções finas da borda de sucção do revestimento da lâmina e da borda de pressão do revestimento da lâmina são providas com trabéculas de estrutura de estrutura de rolamento de força com borda traseira (3, 6), respectivamente, em que as trabéculas de estrutura de estrutura de rolamento de força com borda traseira (3, 6) estão conectadas com o segmento médio das seções fina da borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina, respectivamente, para formar parte das seções fina da borda de sucção da pele da lâmina e a lâmina de pressão da lâmina, em que as trabéculas de estrutura de estrutura de rolamento de força com borda traseira (3, 6) estão coesivamente conectadas com a borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina, em que os dois lados das trabéculas de estrutura de estrutura de rolamento de força com borda traseira (3, 6) estão conectados com o lados das seções fina da borda de sucção do revestimento da lâmina e a borda de pressão do revestimento da lâmina por meio de cola, respectivamente.

2. MÉTODO PARA FABRICAÇÃO DA LÂMINA DE ENERGIA EÓLICA, com uma estrutura de múltiplas vigas, conforme definido na reivindicação 1, usando a estrutura oca de múltiplas vigas para fazer as lâminas, provendo uma pluralidade de vigas transversais da estrutura de suporte da carga principal (1, 2, 4, 5) na borda de sucção da pele da lâmina (11) e na borda de pressão da pele da lâmina (12) que são apoiadas pela rede anticisalhamento (7, 8), de forma que a lâmina de energia eólica com a estrutura de cavidade, cuja seção transversal é aerodinâmica, é formada, caracterizado por ambas a borda de sucção da pele da lâmina (11) e a borda de pressão da pele da lâmina (12) apresentarem uma estrutura combinada multissegmentada, em que a borda de sucção da pele da lâmina e a borda de pressão da pele da lâmina são divididas em uma pluralidade de segmentos e são fabricadas separadamente, e os segmentos conectados adesivamente com as vigas transversais da estrutura de suporte de carga principal (1, 2, 3, 4) da lateral, respectivamente, de forma que a borda de sucção da pele da lâmina (11) e a borda de pressão da pele da lâmina (12) com múltiplos segmentos são formadas.

3. MÉTODO PARA FABRICAR A LÂMINA DE ENERGIA EÓLICA, com uma estrutura de múltiplas vigas, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pela viga transversal da estrutura de suporte de carga principal ser composta de quatro vigas transversais da lâmina (1, 2, 3, 4), em que a borda de sucção da pele da lâmina é provida com uma primeira viga transversal da lâmina (1) e uma segunda viga transversal da lâmina (2), e a borda de pressão da pele da lâmina é provida com uma terceira viga transversal da lâmina (4) e uma quarta viga transversal da lâmina (5), e as seções finais da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina são providas com as trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira (3, 6), respectivamente, em que as quatro vigas transversais da lâmina (1, 2, 4, 5) são conectadas lateralmente à borda de sucção da pele da lâmina e à borda de pressão da pele da lâmina, de forma que as quatro vigas transversais da lâmina (1, 2, 3, 4) se tornam parte da borda de sucção da pele da lâmina (11) e da borda de pressão da pele da lâmina (12), e as quatro vigas transversais (1, 2, 4, 5) são, primeiro, fabricadas e são conectadas de forma aderente à rede anticisalhamento (7, 8) para formar uma viga transversal em forma de “I”, a viga transversal é então colocada no equipamento de posicionamento e é instalada e infundida com a borda de sucção da pele da lâmina e com a borda de pressão da pele da lâmina, e a resina de epóxi é usada como resina de infusão para realizar a solidificação através da infusão a vácuo.

4. MÉTODO PARA FABRICAR A LÂMINA DE ENERGIA EÓLICA, com uma estrutura de múltiplas vigas, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelas seções finais da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina serem providas com trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira (3, 6), respectivamente, em que as trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira (3, 6) são conectadas ao segmento médio das seções finais da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina, respectivamente, para fazer parte das seções finais da borda de sucção da pele da lâmina e da borda de pressão da pele da lâmina.

5. MÉTODO PARA FABRICAR A LÂMINA DE ENERGIA EÓLICA, com uma estrutura de múltiplas vigas, conforme definido na reivindicação 1, caracterizado pelas quatro vigas transversais da lâmina (1, 3, 4, 5) e as trabéculas de estrutura de rolamento de força com borda traseira (3, 6) serem instaladas com camada de fibra de carbono e solidificadas, em que a densidade da superfície do tecido de fibra de carbono é menor que a densidade da superfície do tecido da fibra de vidro e a resina de epóxi é usada como resina de infusão para realizar a solidificação através da infusão a vácuo.