BR112018015321B1 - Coroa de longarina, pá de rotor, instalação de energia eólica, e, métodos para produzir uma coroa de longarina e para produzir uma pá de rotor - Google Patents

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Abstract

A invenção refere-se a uma coroa de longarina para uma pá de rotor de uma instalação de energia eólica, tendo uma extensão longitudinal a partir de uma primeira extremidade até uma segunda extremidade, uma extensão transversal ortogonal à extensão longitudinal e uma espessura ortogonal à extensão longitudinal e à extensão transversal. A invenção se refere adicionalmente a um método para produzir a coroa de longarina mencionada anteriormente. A coroa de longarina tem uma extensão longitudinal a partir de uma primeira extremidade até uma segunda extremidade, uma extensão transversal ortogonal à extensão longitudinal e uma espessura ortogonal à extensão longitudinal e à extensão transversal. A coroa de longarina compreende pelo menos duas camadas de um primeiro material compósito de fibra e pelo menos uma camada de um segundo material compósito de fibra, o primeiro material compósito de fibra tendo outro material matriz e/ou outras fibras do que o segundo material compósito de fibra, em que o segundo material compósito de fibra está disposto em uma porção adjacente à segunda extremidade na direção da espessura entre as pelo menos duas camadas do primeiro material compósito de fibra, a pelo menos uma camada do segundo material compósito de fibra terminando antes (...).

Description

[001] A invenção refere-se a uma coroa de longarina para uma pá de rotor de uma instalação de energia eólica, que tem uma extensão longitudinal a partir de uma primeira extremidade até uma segunda extremidade, uma extensão longitudinal ortogonal à extensão longitudinal e uma espessura ortogonal à extensão longitudinal e à extensão transversal. A invenção adicionalmente se refere a uma pá de rotor de uma instalação de energia eólica que tem uma coroa de longarina conforme mencionado de início. Além disso, a invenção se refere a uma instalação de energia eólica que tem uma torre, uma gôndola e um rotor distinguidos pelo fato de que o rotor tem pelo menos uma pá de rotor que tem uma coroa de longarina conforme mencionado de início. Além disso, a invenção se refere a um método para produzir uma coroa de longarina conforme mencionado de início.
[002] Coroas de longarina do tipo mencionado de início são, por exemplo, componentes de pás de rotor, preferencialmente pás de rotor de instalações de energia eólica ou de asas de aeronave que são, em particular, configuradas de modo a serem reforçadas na direção longitudinal. Um reforço desse tipo serve, em particular, para absorver forças que se estendem ao longo de uma extensão longitudinal, sendo que a extensão longitudinal mencionada acima no caso da pás de rotor de instalações de energia eólica se estende a partir de um base da pá de rotor até a ponta da pá de rotor. De modo geral, coroas de longarina são projetadas de maneira que as ditas coroas de longarina tenham uma primeira e uma segunda extremidades. Além disso, a coroa de longarina tem tipicamente uma geometria plana que é formada pela extensão longitudinal e pela extensão transversal. Uma coroa de longarina, em um modo ortogonal à extensão transversal e à extensão longitudinal, tem uma espessura.
[003] As coroas de longarina podem ser produzidas a partir de ou compreender vários materiais. Atualmente, em particular, é comum que as coroas de longarina sejam produzidas a partir de materiais reforçados por fibra, preferencialmente materiais de plástico reforçados por fibra, uma vez que o último tem uma rigidez elevada com um peso comparativamente baixo. Adicionalmente, a propriedade anisotrópica dos materiais reforçados por fibra pode ser utilizada na produção de uma coroa de longarina uma vez que uma rigidez direcionada na direção longitudinal pode ser provida, em particular, por causa da mesma. Os materiais de plástico reforçados por fibra de vidro são usados atualmente de modo frequente, uma vez que o formato representa um bom meio termo entre uma rigidez elevada e baixos custos.
[004] Uma pá de rotor de uma instalação de energia eólica compreende tipicamente INTER ALIA um elemento de carcaça superior e inferior. Os elementos de carcaça por meio das superfícies externas do mesmo formam substancialmente a geometria externa da pá de rotor. A pá de rotor na maioria dos casos inclui um elemento de carcaça superior que tem uma coroa de longarina e/ou um elemento de carcaça inferior que tem uma coroa de longarina. A coroa de longarina ou as coroas de longarina, respectivamente é/são tipicamente dispostas em um lado interno dos elementos de carcaça. A coroa de longarina do presente documento é preferencialmente disposta no topo ou em uma face interna do elemento de carcaça e/ou é embutida no elemento de carcaça.
[005] Os requisitos estabelecidos para coroas de longarina do tipo mencionado de início são múltiplos. A fim de alcançar a sua função de reforço da pá de rotor na direção longitudinal, a coroa de longarina deve ter uma rigidez comparativamente alta, em particular, na direção da extensão longitudinal da dita coroa de longarina. Em particular, a dita rigidez deve ser mais elevada do que a rigidez do elemento circundante à coroa de longarina de modo a funcionar como um reforço longitudinal. No entanto, as pás de rotor das instalações de energia eólica ou as coroas de longarina que estão incluídas nas pás de rotor, respectivamente, devem ter um peso baixo apesar dos requisitos de rigidez elevada. Um peso baixo das pás de rotor reduz a força normal na parte central da gôndola, por um lado, e as forças centrífugas na parte central e dentro da extensão da pá de rotor, por outro lado.
[006] Há uma correlação direta entre a massa do material usado e os custos específicos no uso dos materiais de plástico reforçados por fibra. Em virtude dos altos custos dos materiais de plástico reforçados por fibra, é desejável que o volume do material usado, ou a massa do dito material, respectivamente, sejam minimizados e, no entanto, alcancem uma rigidez elevada. Um outro requisito para coroas de longarina do tipo mencionado de início é que as ditas coroas de longarina podem ser encaixadas no elemento de carcaça inferior e/ou superior da pá de rotor e/ou podem ser presas aos elementos de carcaça.
[007] Instalações de energia eólica, por meio da altura de construção das mesmas e dos locais expostos, estão mais em risco de serem atingidas por raios em caso de trovoadas. As quedas de raios no presente documento tipicamente estão dentro do ponto mais elevado da instalação de energia eólica, sendo que o dito ponto mais alto é tipicamente formado pela ponta da lâmina. A possibilidade de raios ascendentes que também pode atingir outros pontos da instalação de energia eólica existe apenas no caso de instalações muito altas. No caso de uma queda de raio há o risco de o raio atingir a estrutura de apoio da instalação de energia eólica. Há, portanto, o requisito de redução do risco de uma queda de raio.
[008] Em virtude do sistema de vibração complexo de uma instalação de energia eólica, é adicionalmente exigido que a coroa de longarina possa absorver forças dinâmicas e, em particular, tenha uma boa durabilidade. Essa durabilidade é INTER ALIA importante uma vez que as coroas de longarina não podem ser continuamente monitoradas e, além disso, a substituição das ditas coroas de longarina não pode ser executada de modo não destrutivo.
[009] Coroas de longarina do tipo mencionado de início são bem conhecidas há muito tempo, em particular, no campo de construção de instalação de energia eólica e construção de aeronave. Em virtude do aumento das exigências econômicas estabelecido para instalações de energia eólica, pode ser identificada uma tendência nas instalações em termos de a altura da parte central e o diâmetro de rotor se tornarem maiores. O diâmetro do rotor do presente documento é diretamente correlacionado ao comprimento das pás de rotor individuais.
[0010] O tamanho crescente das instalações de energia eólica, por sua vez, leva a tensões mecânicas ainda mais elevadas dos componentes individuais, INTER ALIA dos componentes nas pás de rotor. Por conta do comprimento crescente das pás de rotor, as forças centrífugas e, portanto, também as forças individuais dentro de tais componentes que absorvem as forças longitudinais, se tornam maiores. Em virtude dessas forças crescentes, pode identificar-se uma tendência de as coroas de longarina que absorvem as forças longitudinais nas regiões individuais serem dotadas de um corte transversal maior ortogonal à direção longitudinal a fim de que a rigidez possa ser aumentada. Entretanto, essa espessura crescente é correlacionado a um peso crescente da coroa de longarina.
[0011] O risco de uma queda de raio é significativamente aumentado em virtude do aumento da altura da parte central das pás de rotor maiores. Uma dificuldade das presentes coroas de longarina ou das pás de rotor em que as coroas de longarina são instaladas, respectivamente, ocorre devido ao fato de que as ditas coroas de longarina são propensas a uma queda de raio. Medidas especiais a fim de reduzir o risco de uma queda de raio e a fim de aumentar a rigidez da coroa de longarina são frequentemente associadas a altos custos. Os dispositivos e métodos existentes oferecem várias vantagens, mas aprimoramentos adicionais são desejáveis.
[0012] O escritório de patentes e marcas registradas alemão, no pedido de prioridade do presente pedido, pesquisou a seguinte técnica anterior: documentos nos DE 10 2011 003 560 B4, DE 10 2008 007 304 A1, DE 10 2009 047 570 A1, DE 10 2010 002 432 A1, DE 10 2013 100 117 A1, DE 202 06 942 U1.
[0013] Portanto, é um objetivo da presente invenção prover uma coroa de longarina e um método para produzir uma coroa de longarina, que minimizem ou eliminem uma ou uma pluralidade de desvantagens mencionadas. É, em particular, um objetivo da invenção prover uma coroa de longarina e um método para produzir uma coroa de longarina, que permitem uma configuração mais rígida da coroa de longarina e, portanto, também da pá de rotor. Além disso, é um objetivo da invenção prover uma pá de rotor que tem um risco reduzido de uma queda de raio.
[0014] O objetivo de acordo com a invenção é alcançado de acordo com um primeiro aspecto por uma coroa de longarina para uma pá de rotor de uma instalação de energia eólica, que tem uma extensão longitudinal de uma primeira extremidade para uma segunda extremidade, uma extensão longitudinal ortogonal à extensão longitudinal, e uma espessura ortogonal à extensão longitudinal e à extensão transversal, pelo menos duas fileiras de um primeiro material compósito de fibra, e pelo menos uma fileira de um segundo material compósito de fibra, sendo que o primeiro material compósito de fibra tem um material de matriz e/ou fibras que é/são diferente(s) daquele(s)/daquela(s) do segundo de fibra, o segundo material compósito de fibra está disposto em uma porção adjacente à segunda extremidade, na direção da espessura entre pelo menos duas fileiras do primeiro material compósito de fibra, e a pelo menos uma fileira do segundo material compósito de fibra termina à frente da segunda extremidade.
[0015] A extensão longitudinal a partir de uma primeira extremidade à segunda extremidade é uma extensão longitudinal em uma direção da coroa de longarina que corresponde à extensão maior da coroa de longarina. A extensão transversal se estende em uma direção ortogonal à extensão longitudinal e tem uma dimensão maior do que a espessura. Isso está associado ao conceito de que a coroa de longarina é configurada substancialmente como um elemento plano que tem uma espessura menor. A extensão plana da coroa de longarina é consequentemente formada pela extensão longitudinal e pela extensão transversal.
[0016] A espessura da coroa de longarina se estende em uma direção que é executada ortogonalmente à face descrita acima e, portanto, em uma direção ortogonal em relação à direção longitudinal e simultaneamente em uma direção ortogonal em relação à extensão transversal. A fim de obter as tensões específicas da coroa de longarina, a dimensão da extensão transversal e/ou da dimensão da espessura ao longo da extensão longitudinal são/é variada(s). Em particular, a dimensão da espessura em relação à segunda extremidade, e/ou em relação à primeira extremidade, é reduzida no presente documento. Isso é possível, em particular, pelo fato de que o nível de alongamento é reduzido em direção à ponta da pá de rotor.
[0017] A coroa de longarina compreende pelo menos duas fileiras de um primeiro material compósito de fibra. As fileiras devem ser compreendidas substancialmente como camadas de um material que tem uma geometria plana que tem uma espessura menor. Uma fileira do presente documento é composta de pelo menos duas fibras que estão dispostas de modo plano, e do material de matriz circundante às fibras. As fileiras do material compósito de fibra estão dispostas de modo a serem substancialmente planas em paralelo à extensão plana mencionada acima da coroa de longarina. A coroa de longarina de acordo com a invenção adicionalmente compreende pelo menos uma fileira de um segundo material compósito de fibra, sendo que as fileiras do segundo material compósito de fibra são de modo semelhante compreendidas substancialmente como camadas de um material que tem uma geometria plana que tem uma espessura menor.
[0018] Uma coroa de longarina que tem fileiras de compósito de fibra desse tipo pode preferencialmente ser completamente rígida e não permitir qualquer flexão ao redor de qualquer eixo geométrico. Uma coroa de longarina desse tipo é adicionalmente de modo preferencial elástica de certo modo em relação aos eixos específicos. Por exemplo, a coroa de longarina em virtude da dimensão maior da extensão longitudinal da dita coroa de longarina pode ser elástica em relação a um eixo geométrico em paralelo à extensão transversal. Uma elasticidade mínima ideal deve ser preferencialmente implementada na direção longitudinal da extensão longitudinal, ou seja, em relação a um eixo geométrico paralelo à extensão longitudinal.
[0019] As partes de componente do primeiro material compósito de fibra do presente documento de acordo com a invenção são diferentes das partes de componente do segundo material compósito de fibra. Os materiais de compósito de fibra do tipo mencionado de início têm substancialmente as partes de componentes principais. As partes de componentes principais são um material de matriz e fibras, sendo que as partes de componentes principais têm interações mútuas de maneira que o material compósito de fibra tenha preferencialmente propriedades de um padrão mais elevado do que as duas partes de componentes principais participantes. As fibras do presente documento são embutidas no material de matriz. O uso de partes de componente diferentes nos dois materiais de compósito de fibra da coroa de longarina tem como base o conceito de que o uso de uma pluralidade de materiais é vantajoso em termos de propriedades a serem alcançadas da coroa de longarina, uma vez que as características específicas do material como, por exemplo, a rigidez, o peso específico ou a condutividade elétrica, podem ser utilizadas de modo direcionado.
[0020] O material de matriz configura a matriz que prende as fibras na sua posição e transfere e distribuí tensões entre as fibras. Além disso, a matriz serve para proteger as fibras de influências mecânicas ou químicas externas. As fibras aumentam a resistibilidade do material, sendo que a resistibilidade que depende da orientação da fibra na matriz ou é independente de direção (anisotrópico) ou é dependente de direção (isotrópico). As partes de componente diferentes do primeiro material compósito de fibra e do segundo material compósito de fibra se referem substancialmente às fibras e/ou ao material de matriz.
[0021] Fibras diferentes, no presente documento, significam fibras diferentes ou não similares, respectivamente, no sentido dos tipos de fibra ou materiais de fibra, respectivamente. As fibras do primeiro material compósito de fibra e/ou do segundo material compósito de fibra podem compreender ou serem compostas de tipos de fibra não semelhantes. Tipos de fibra potenciais podem ser fibras orgânicas, e/ou fibras inorgânicas, e/ou fibras naturais. As fibras inorgânicas são, por exemplo, fibras de vidro, fibras de basalto, fibras de boro, fibras de cerâmicas ou fibras de aço. As fibras orgânicas são, por exemplo, fibras de aramida, fibras de carbono, fibras de poliéster e fibras de polietileno (em particular fibras de polietileno de alto desempenho [HPPE] como, por exemplo, fibras do tipo Dyneema). Fibras naturais são, por exemplo, fibras de cânhamo, fibras de linho ou fibras de sisal.
[0022] Em uma variante preferencial da modalidade, o primeiro e/ou o segundo material compósito de fibra compreende em cada caso exclusivamente um único tipo de fibra. Em uma outra variante preferencial, as fibras do primeiro material compósito de fibra e/ou do segundo material compósito de fibra compreendem em cada caso dois tipos de fibra, por exemplo, fibras orgânicas e fibras inorgânicas. Em uma variante preferencial particular da modalidade, o primeiro material compósito de fibra e/ou o segundo material compósito de fibra compreende em cada caso mais do que dois tipos de fibra não semelhantes.
[0023] Uma modalidade que ainda será descrita em detalhe abaixo, em que as fibras do primeiro material compósito de fibra compreendem ou são fibras eletricamente não condutivas como, por exemplo, fibras de vidro, e as fibras do segundo material compósito de fibra compreendem ou são fibras de carbono, são particularmente preferenciais.
[0024] As fibras do primeiro e/ou do segundo material compósito de fibra podem ser dispostas dentro do material de matriz de modo mais variado. As fibras podem ser dispostas dentro do material de matriz como pano tecido, e/ou estruturas, e/ou estruturas cruzadas multiaxiais, e/ou tecidos bordados, e/ou um material não tecido, e/ou tapetes, e/ou tecidos bordados, e/ou feixes de fibra, preferencialmente tecidos em fibra de vidro.
[0025] Esse arranjo das fibras determina INTER ALIA o processo de produção, em particular, a economia do processo de produção, e a anisotropia do material compósito de fibra. Dependendo dos requisitos para coroa de longarina, uma anisotropia forte e também uma isotropia forte podem ser alcançadas por meio do arranjo das fibras, de maneira que a rigidez na direção longitudinal, na direção transversal, e também na direção da espessura, possa ser influenciada pela orientação das fibras que estão contidas nos materiais de compósito de fibra. Uma vez que é uma tarefa da coroa de longarina garantir a absorção das forças na direção longitudinal, propriedades anisotrópicas da coroa de longarina devem ser preferencialmente implementadas. Com esse propósito, as fibras são embutidas no material de matriz que tem uma orientação na direção longitudinal.
[0026] De acordo com a invenção, o segundo material compósito de fibra está disposto em uma porção adjacente à segunda extremidade da coroa de longarina, na direção da espessura entre pelo menos duas fileiras do primeiro material compósito de fibra. As fileiras do primeiro material compósito de fibra e as fileiras do segundo material compósito de fibra são consequentemente dispostas de modo a serem substancialmente planas em paralelo no topo uma da outra. A coroa de longarina é composta de pelo menos três camadas, sendo que duas camadas externas e pelo menos uma camada interna estão presentes. Uma camada do presente documento é composta de uma ou uma pluralidade de fileiras do material compósito de fibra. As duas camadas externas do presente documento são compostas de fileiras do primeiro material compósito de fibra e, no caso de um total de três camadas, a camada interna disposta entre as ditas camadas externas é composto de fileiras do segundo material compósito de fibra.
[0027] A espessura da coroa de longarina é formada pelas fileiras do primeiro material compósito de fibra que estão dispostas no topo uma da outra de modo a serem planas em paralelo, e pelas fileiras do segundo material compósito de fibra que estão dispostas no topo uma da outra de modo a serem planas em paralelo. A espessura da coroa de longarina é, portanto, substancialmente linear em relação ao número de fileiras do primeiro material compósito de fibra e em relação ao número de fileiras do segundo material compósito de fibra. O peso da coroa de longarina pode ser substancialmente influenciado pelo número de fileiras, uma vez que a espessura em conjunto com a extensão plana, determinada pela extensão longitudinal e pela extensão transversal, e o peso específico dos materiais de compósito de fibra, determinam o peso da coroa de longarina.
[0028] A camada interna que é composta do segundo material compósito de fibra está disposta de acordo com a invenção em uma porção adjacente à segunda extremidade, de maneira que a camada interna, ou a porção que tem a camada interna, respectivamente, esteja distanciada da segunda extremidade substancialmente na direção longitudinal. A dimensão desse espaçamento pode ser preferencialmente de 2%, adicionalmente de preferência de 5%, adicionalmente de preferência de 7,5%, adicionalmente de preferência 10%, adicionalmente de preferência 12,5%, adicionalmente de preferência 15%, adicionalmente de preferência 17,5%, adicionalmente de preferência 20%, adicionalmente de preferência mais do que 20% da dimensão da extensão longitudinal da coroa de longarina. Essa porção pode adicionalmente se estender até a primeira extremidade da coroa de longarina. Em uma outra variante preferencial, essa porção é distanciada de modo semelhante da primeira extremidade da coroa de longarina.
[0029] Portanto, a pelo menos uma fileira do segundo material compósito de fibra de acordo com a invenção termina à frente da segunda extremidade da coroa de longarina. Consequentemente, a mesma é adicionalmente derivada de maneira que a porção mencionada acima que tem o segundo material compósito de fibra esteja o tempo todo distanciada da segunda extremidade. A mesma é adicionalmente derivada de maneira que a segunda extremidade seja substancialmente formada pelas fileiras do primeiro material compósito de fibra. É, portanto, um pré-requisito de acordo com a invenção que pelo menos uma fileira do primeiro material compósito de fibra esteja presente na segunda extremidade da coroa de longarina.
[0030] Em uma modalidade preferencial da coroa de longarina, o número de fileiras do primeiro material compósito de fibra é reduzido em direção à segunda extremidade. Essa redução nas fileiras do primeiro material compósito de fibra em direção à segunda extremidade é vantajosa de maneira que o peso da coroa de longarina seja significantemente influenciado pelo número de fileiras, e uma redução nas fileiras desse tipo pode levar a uma economia de peso. A redução nas fileiras e a economia de peso associados à mesma é adicionalmente emparelhada a uma redução na rigidez. Tal redução no número de fileiras também pode ser denominada de uma região de cobertura diminuída ou reduzida.
[0031] Entretanto, a redução nas fileiras do primeiro material compósito de fibra pode ser realizada apenas até a extensão de duas fileiras externas, composta do primeiro material compósito de fibra, que permanece na região acima mencionada que contém as fileiras do primeiro e do segundo materiais compósitos de fibra, a fim de que a fileira ou as fileiras do segundo material compósito de fibra estejam dispostas entre essas duas fileiras externas do primeiro material compósito de fibra. O número de fileiras do primeiro material compósito de fibra pode ser reduzido uma vez na região da segunda extremidade em que nenhuma das fileiras do segundo material compósito de fibra está disposta.
[0032] Uma redução nas fileiras do primeiro material compósito de fibra em direção à segunda extremidade é, em particular, vantajosa uma vez que a rigidez longitudinal exigida da coroa de longarina diminui em direção à segunda extremidade em virtude das forças centrífugas que são reduzidas em direção à extremidade da pá de rotor, e a economia de peso que é então alcançada não está associada a qualquer desvantagem em termos de requisitos de rigidez.
[0033] Em uma outra modalidade preferencial da coroa de longarina, a dita coroa de longarina tem pelo menos duas fileiras do segundo material compósito de fibra, sendo que o número de fileiras do segundo material compósito de fibra é reduzido em direção à segunda extremidade. Essa variante da modalidade leva em consideração a situação de que também as fileiras do segundo material compósito de fibra influenciam no peso da coroa de longarina e, então, podem ser reduzidas em porções da coroa de longarina que têm requisitos de resistibilidade baixos.
[0034] Uma redução nas fileiras do segundo material compósito de fibra em direção à segunda extremidade é, em particular, vantajosa uma vez que a rigidez longitudinal exigida da coroa de longarina diminui em direção à segunda extremidade em virtude das forças centrífugas que são reduzidas em direção à ponta da pá de rotor. Uma economia de peso pode ser alcançada dessa forma. Ao mesmo tempo, a redução nas fileiras do segundo material compósito de fibra e/ou a redução nas fileiras do primeiro material compósito de fibra em direção à segunda extremidade é/são adaptada(s) preferencialmente de modo mútuo e/ou adaptada(s) aos requisitos que prevalecem na respectiva localização da coroa de longarina, de modo que saltos de rigidez desfavoráveis na coroa de longarina que são gerados pela região de cobertura reduzida sejam reduzidos ou evitados. Isso pode ser evitado ou reduzido, em particular, no caso em que a redução nas fileiras do primeiro e do segundo materiais compósitos de fibra não é realizada exatamente nos mesmos locais, mas de modo em desvio.
[0035] Um outro refinamento preferencial da coroa de longarina de acordo com a invenção provê que a dita coroa de longarina compreenda pelo menos três ou mais fileiras do primeiro material compósito de fibra e/ou pelo menos três ou mais fileiras do segundo material compósito de fibra. Essa variante da modalidade é aplicada na maioria das aplicações de coroas de longarina, uma vez que uma multiplicidade de fileiras de material compósito de fibra é tipicamente exigida a fim de alcançar as propriedades de rigidez desejadas de uma coroa de longarina.
[0036] Em uma variante preferencial específica da coroa de longarina de acordo com a invenção, é provido que pelo menos uma fileira do segundo material compósito de fibra tenha dois lados externos mutuamente opostos que são, em cada caso, formados por uma expansão plana das fileiras na extensão longitudinal e transversal, sendo que o mesmo número de fileiras do primeiro material compósito de fibra é disposto em ambos os lados da pelo menos uma fileira do segundo material compósito de fibra. As duas camadas externas, compostas de fileiras do primeiro material compósito de fibra, em cada caso, consequentemente têm o mesmo número de fileiras do primeiro material compósito de fibra.
[0037] De acordo com uma outra modalidade preferencial da coroa de longarina de acordo com a invenção, é provido que as fibras do segundo material compósito de fibra compreendam ou sejam fibras de carbono. Materiais de compósito de fibra reforçados por fibra de carbono têm a vantagem específica de uma rigidez muito alta, sendo que os ditos materiais de compósito de fibra reforçados por fibra de carbono têm ao mesmo tempo um peso específico extremamente baixo. A rigidez do material compósito reforçado por fibra de carbono é, em particular, capaz de ser ajustada de modo a ser fortemente anisotrópica e pode, então, aumentar a rigidez na direção longitudinal da coroa de longarina de modo direcionado. A rigidez na direção longitudinal é influenciada adicionalmente de modo vantajoso quando fibras contínuas são usadas.
[0038] As fibras de carbono do presente documento podem ser embutidas em materiais de matriz diferentes, sendo que a aplicação dos materiais de matriz termoplásticos ou termocuráveis é particularmente vantajosa quando os materiais de plástico reforçados por fibra são usados. Materiais de plástico reforçados por fibra de carbono são adicionalmente distintos por boas propriedades de amortecimento, uma alta resistibilidade de impacto em conjunto com uma expansão térmica que pode ser ajustada de modo direcionado. Adicionalmente, materiais de plástico reforçados por fibra de carbono são distintos por uma condutividade térmica e elétrica altamente aumentada em comparação com materiais de plástico reforçados por fibra de vidro.
[0039] A invenção tem adicionalmente com base o conceito de que o risco de uma queda de raio na ou sobre a pá de rotor, respectivamente, é aumentada pelos materiais eletricamente condutivos. A vantagem específica dos materiais de plástico reforçados por fibra de carbono em termos de rigidez e do peso específico é limitada por esse conceito, uma vez que o risco de uma queda de raio em virtude da condutividade elétrica alta dos materiais de plástico reforçados por fibra de carbono explicados acima é aumentada pelo uso desse último. A invenção tem adicionalmente como base o conceito de que o risco aumentado de uma queda de raio no uso de materiais de plástico reforçados por fibra de carbono na coroa de longarina pode ser reduzido quando os materiais de plástico reforçados por fibra de carbono são circundados por um material que não é eletricamente condutivo ou é menos eletricamente condutivo. O risco de uma descarga elétrica dos raios no curso da descarga interna para o flange de pá de rotor pode ser adicionalmente minimizado no presente documento.
[0040] O conceito da vantagem de uma região de cobertura reduzida do material eletricamente condutivo adicionalmente está ligado ao conceito mencionado anteriormente em referência aos materiais eletricamente condutivos na ou sobre a pá de rotor, respectivamente, e ao risco de uma queda de raio associado ao mesmo. Portanto, o espaçamento descrito acima do segundo material compósito de fibra a partir de uma segunda extremidade da coroa de longarina é uma outra solução a fim de reduzir o risco de uma queda de raio.
[0041] No caso de uma outra variante preferencial da modalidade, é provido que as fibras do primeiro material compósito de fibra compreendam ou sejam fibras inorgânicas, em particular, fibras eletricamente não condutivas como, por exemplo, fibras de vidro. Fibras inorgânicas tipicamente oferecem a vantagem de que as ditas fibras inorgânicas, apesar das propriedades de material positivas da mesma, geram apenas custos de material baixos, e o processamento pode de modo semelhante ser executado de modo eficaz em termos de custo. Isso se aplica, em particular, em uma comparação direto aos materiais de plástico reforçados por fibra de carbono. Além disso, as fibras de vidro, fibras inorgânicas preferenciais são INTER ALIA fibras de basalto, fibras de boro ou fibras cerâmicas. As fibras de vidro são usadas particularmente de preferência como fibras em materiais de plástico reforçados por fibra, sendo que os materiais de matriz termoplásticos ou termocuráveis são amplamente usados aqui.
[0042] A invenção tem adicionalmente com base o conceito de que o uso de materiais eletricamente não condutores em coroas de longarina oferece várias vantagens. Essas vantagens se manifestam por si só, por exemplo, de maneira que o risco de uma queda de raio seja reduzido no uso de materiais de coroa de longarina não condutores. A invenção tem adicionalmente com base o conceito de que há possibilidade de usar um material eletricamente condutivo e um material eletricamente não condutivo ou um material que é condutivo eletricamente de modo ligeiro no uso de dois materiais de coroa de longarina. No caso de material eletricamente não condutivo, ou o material que é apenas eletricamente condutivo, que substancialmente circunda o material eletricamente condutivo, há possibilidade que o material condutivo seja completamente ou amplamente isolado e o risco de uma queda de raio é, então, reduzido.
[0043] Em uma outra variante da modalidade da coroa de longarina de acordo com a invenção, é provido que o material de matriz do primeiro material compósito de fibra e/ou do segundo material compósito de fibra compreenda ou seja comporto de material de plástico, e o material de plástico preferencialmente compreenda ou seja composto de um material temoplástico e/ou termocurável, e/ou de maneira que o material de matriz do primeiro material compósito de fibra e/ou do segundo material compósito de fibra compreenda ou seja composto de cimento, e/ou compreenda ou seja composto de concreto, e/ou compreende ou seja composto de cerâmica.
[0044] Um material de plástico matriz de um material de matriz termoplástico tem a vantagem de que a coroa de longarina gerada ainda pode ser formada e/ou soldada. Portanto, a causa disso refere-se, em particular, ao material de matriz termoplástico que pode ser fundido várias vezes. Isso pode ser vantajoso na preensão da coroa de longarina na cavidade da pá de rotor. Coroas de longarina que têm um material termocurável como o material de matriz, ou são compostas do dito material termocurável, em contrapartida são distintas por uma resistibilidade particularmente. É vantajoso em um material termocurável de matriz que o dito material termocurável de matriz após cura possa ser adicionalmente processado apenas com dificuldade e a fusão renovada não é possível.
[0045] O uso de cimento, concreto, metal, cerâmica e/ou carbono possibilita as vantagens específicas dos materiais mencionados a serem utilizados, sendo que as ditas vantagens específicas que se referem, em particular, mas não exclusivamente à rigidez dos ditos materiais em termos de tração e/ou forças de compressão, do peso específico dos ditos materiais, de condutividade elétrica e/ou térmica dos ditos materiais, e/ou do processamento da capacidade dos ditos materiais.
[0046] No caso da coroa de longarina de acordo com a invenção, há possibilidade de o primeiro material compósito de fibra ter um material de matriz que é diferente do segundo material compósito de fibra. Há possibilidade, por exemplo, de que o primeiro material compósito de fibra compreenda um material de matriz termoplástico de modo a utilizar as vantagens do dito material em termos de capacidade de elasticidade e processamento. Há adicionalmente a possibilidade de que o segundo material compósito de fibra compreenda um material termocurável de matriz de modo a utilizar a possibilidade de uma alta resistibilidade em consideração a esse material. Matrizes do material de plástico e/ou cerâmico no presente campo da aplicação oferecem vantagem específica de que esses materiais eletricamente não condutores ou materiais que são apenas ligeiramente condutores, respectivamente, de maneira que o risco de uma queda de raio possa ser reduzido quando esses materiais de matriz são usados, em particular, para o primeiro material compósito de fibra.
[0047] Em uma outra variante particularmente preferencial da modalidade da coroa de longarina de acordo com a invenção, é provido que as fileiras do primeiro material compósito de fibra e do segundo material compósito de fibra sejam dispostas entre duas fileiras externas do primeiro material compósito de fibra. É provido nessa variante da modalidade que as fileiras do primeiro material compósito de fibra e do segundo material compósito de fibra possam ser dispostas de modo a serem misturadas no topo uma da outra entre material compósito de fibra de fileira externa dos primeiros materiais de compósito de fibra.
[0048] Consequentemente, mais de duas camadas, compostas de uma ou uma pluralidade de fileiras do primeiro material compósito de fibra e uma camada, composta de uma ou uma pluralidade de fileiras do segundo material compósito de fibra, estão dispostas nessa variante da modalidade. Uma multiplicidade de camadas, compostas de fileiras do primeiro material compósito de fibra e fileiras do segundo material compósito de fibra, pode estar disposta entre as duas camadas externas compostas de fileiras do primeiro material compósito de fibra. Consequentemente, os dois materiais distintos são aqui misturados em um modo camada-por-camada. O primeiro e o segundo material compósito de fibra preferencialmente têm o mesmo material de matriz.
[0049] Um arranjo desse tipo é vantajoso de maneira que os saltos de rigidez na coroa de longarina possam ser reduzidos e, então, não há picos de tensão, ou picos de tensão mais fracos estão presentes. A provisão de duas fileiras externas do primeiro material compósito é necessária de maneira que essas fileiras assumam tarefas técnicas específicas. Foi feito Referência aqui, em particular, ao requisito de que a coroa de longarina deve ser encaixada na pá de rotor e o primeiro material compósito de fibra deve, então, ser conectado, preferencialmente de m odo materialmente integrado a um outro material. Além disso, a vantagem já mencionada do primeiro material compósito de fibra composto de um material não condutor que isola o segundo material compósito de fibra, o risco de uma queda de raio pode, então, ser reduzido e pode ser implementado aqui.
[0050] Uma variante preferencial da modalidade adicionalmente provê as fibras do primeiro material compósito de fibra e/ou do segundo material compósito de fibra executadas de modo a serem substancialmente paralelas à direção da extensão longitudinal. Uma orientação de fibra desse tipo resulta na rigidez de tração da coroa de longarina na direção longitudinal maximizada em particular.
[0051] Em termos de vantagens adicionais, as variantes da modalidade e os detalhes das modalidades da coroa de longarina de acordo com a invenção e os refinamentos da mesma também são feitos à descrição abaixo que pertencem aos recursos do método de produção associado.
[0052] De acordo com um outro aspecto da invenção, o objetivo mencionado no início é alcançado por uma pá de rotor de uma instalação de energia eólica, que tem a coroa de longarina conforme descrito acima, e/ou uma fileira de lâmina/película eletricamente condutiva, e uma instalação de intercepção de raio de um sistema de proteção de raio, em que a fileira de lâmina/película eletricamente condutiva é conectada à instalação de intercepção de raio por meio de uma conexão eletricamente condutiva.
[0053] A provisão de uma coroa de longarina de acordo com a invenção em uma pá de rotor de uma instalação de energia eólica é vantajosa em termos de vários motivos. Em particular, a pá de rotor desse tipo é distinta por um baixo peso e opcionalmente por uma rigidez elevada. Adicionalmente, a possibilidade de redução do risco de uma queda de raio existe quando ocorre seleção dos respectivos materiais de compósito de fibra. Isso pode ser implementado, em particular, quando um material que tem uma condutividade elétrica baixa é utilizado para um primeiro material compósito de fibra.
[0054] A provisão de uma fileira de lâmina/película que é conectada de modo eletricamente condutivo à instalação de intercepção de raio, por exemplo, um receptor, que é de modo semelhante eletricamente condutivo, tem a vantagem de que a interceptação da face da instalação de intercepção de raio pode ser significativamente ampliada em consideração da mesma, e o risco de quedas de raio nessa região, por exemplo, na cora da pá de rotor, e/ou de danos à pá de rotor gerados pelo mesmo podem ser significativamente reduzidos.
[0055] Em uma outra modalidade de projeto preferencial da pá de rotor, é provido que a fileira de lâmina/película tenha uma extensão na direção de uma extensão longitudinal da pá de rotor, sendo que a extensão preferencialmente é no máximo 1/5, em particular no máximo 1/10, ou no máximo 1/20, ou no máximo 1/50, da extensão longitudinal da pá de rotor. Portanto, a fileira de lâmina/película preferencialmente não se estende através de toda a extensão longitudinal da pá de rotor, também não se estende através de uma maior parte da extensão longitudinal da pá de rotor, mas apenas através de uma região comparativamente menor.
[0056] É adicionalmente preferencial que a fileira de lâmina/película cubra uma região na direção de uma extensão longitudinal da pá de rotor em que pelo menos uma fileira do segundo material compósito de fibra da coroa de longarina termina. Em particular, no caso de um arranjo em que a fileira de lâmina/película cobre a região em que pelo menos uma fileira do segundo material compósito de fibra termina, o risco de quedas de raio, por exemplo, na coroa de longarina, pode ser adicionalmente reduzido nessa região.
[0057] Uma outra modalidade do projeto preferencial provê que a fileira de lâmina/película esteja disposta em uma metade externa de uma espessura de uma parede de pá de rotor que é medida transversalmente na direção longitudinal da pá de rotor, em particular, em um terço externo, ou um quarto externo ou um décimo externo, ou um quinquagésimo externo ou um centésimo externo. Um arranjo da fileira de lâmina/película o mais distante possível (em uma direção transversal à extensão longitudinal da pá de rotor) na superfície da pá de rotor é preferencial para um efeito eficaz preferencial da fileira de lâmina/película.
[0058] O mesmo pode ser preferencialmente provido de maneira que a fileira de lâmina/película esteja disposta sobre uma ou uma pluralidade de fileiras do material compósito de fibra que não tem quaisquer propriedades estruturais que sejam relevantes para o projeto do modelo da pá de rotor. Essa modalidade de projeto é particularmente preferencial de modo a não comprometer quaisquer fileiras do material compósito de fibra que sejam relevantes para capacidade de carga da pá de rotor no caso de danos, por exemplo, dano ao material compósito de fibra por um arco do raio, mas idealmente para apenas as fileiras adicionalmente providas do material compósito de fibra em que a fileira de lâmina/película está disposta.
[0059] É adicionalmente preferencial que a fileira de lâmina/película esteja disposta e configurada para resistir a uma carga de corrente de raio esperada. A carga de corrente de raio esperada pode, em particular, ser uma carga de corrente de raio média esperada. Se a fileira de lâmina/película e/ou uma ou uma pluralidade de fileiras do material compósito de fibra em que a fileira de lâmina/película estiver disposta não suportar ou não suportar completamente, em particular, uma carga de corrente de raio que excede a carga de corrente de raio esperada, um reparo e/ou uma substituição da fileira de película/lâmina e/ou de uma ou de uma pluralidade de fileiras do material compósito de fibra em que a fileira de película/lâmina está disposta, pode ser provido.
[0060] Uma outra modalidade do projeto preferencial provê que a fileira de lâmina/película tenha uma pluralidade de folgas e/ou malhas que estão preferencialmente dispostas em um padrão regular. Por exemplo, as folgas e/ou malhas podem ser configuradas de modo ter formato de diamante e/ou retangular e/ou quadrado e/ou arredondado e/ou oval e/ou poligonal. As mantas entre as folgas e/ou malhas preferencialmente tem uma espessura de 0,3 mm e um comprimento de 0,5 mm. As folgas e/ou malhas preferencialmente têm uma largura de 3,5 mm e um comprimento de 2,5 mm.
[0061] A fileira de película/lâmina é preferencialmente composta de alumínio ou cobre, ou tem ligas de alumínio ou cobre.
[0062] De acordo com um outro aspecto da invenção, o objetivo mencionado no início é alcançado por uma instalação de energia eólica que tem uma torre, uma gôndola e um rotor, distinguidos pelo fato de que o rotor tem pelo menos uma pá de rotor que tem uma coroa de longarina conforme descrito acima, e/ou tem pelo menos uma pá de rotor conforme descrito acima. Além das vantagens já mencionadas, uma instalação de energia eólica que compreende uma coroa de longarina de acordo com a invenção é vantajosa de maneira que a dita instalação de energia eólica possa ser dotada de uma altura da parte central maior e uma longarina de rotor maior. Além disso, os custos gerais de uma instalação de energia eólica podem ser reduzidos através da provisão de uma coroa de longarina de acordo com a invenção. A provisão de uma fileira de lâmina/película eletricamente condutiva pode significativamente reduzir o risco de uma queda de raio e/ou de danos gerados por conta disso.
[0063] De acordo com um outro aspecto da invenção, o objetivo mencionado no início é alcançado por um método para produzir uma coroa de longarina que tem uma extensão longitudinal a partir de uma primeira extremidade para uma segunda extremidade, uma extensão longitudinal ortogonal à extensão longitudinal, e uma espessura ortogonal à extensão longitudinal e à extensão transversal, sendo que o método compreende as etapas de formar camadas de pelo menos duas fileiras de um primeiro material compósito de fibra, formar camada de pelo menos uma fileira de um segundo material compósito de fibra de maneira que o segundo material compósito de fibra esteja disposto em uma porção adjacente à segunda extremidade, na direção da espessura entre pelo menos duas fileiras do primeiro material compósito de fibra, e a pelo menos uma fileira do segundo material compósito de fibra termina à frente da segunda extremidade, em que o primeiro material compósito de fibra tem um material de matriz e/ou fibras que é/são diferente(s) daquele(s)/daquela(s) do segundo material compósito de fibra.
[0064] A formação de camadas das fileiras do primeiro e/ou do segundo material compósito de fibra é realizada de maneira que os lados planos das ditas fileiras estejam, em cada caso, dispostos de modo a serem amplamente planos em paralelo no topo um do outro. A formação de camada de fileira é adicionalmente realizada de maneira que as fileiras do segundo material compósito de fibra sejam formadas em fileira entre as fileiras do primeiro material compósito de fibra. Adicionalmente, de preferência em cada caso o mesmo número de fileiras do primeiro material compósito de fibra está disposto nas duas fileiras opostas mutuamente externas do segundo material compósito de fibra.
[0065] As fileiras do primeiro material compósito de fibra e as fileiras do segundo material compósito de fibra na segunda extremidade da coroa de longarina são formadas em fileiras de tal maneira que as fileiras do primeiro material compósito de fibra alcancem a segunda extremidade, e as fileiras do primeiro material compósito de fibra termina à frente da segunda extremidade. A segunda extremidade é, portanto, preferencialmente produzida exclusivamente pelas fileiras do primeiro material compósito de fibra.
[0066] O método para produzir a coroa de longarina de acordo com a invenção é adicionalmente executado através da utilização de um primeiro material compósito de fibra e um segundo material compósito de fibra, sendo que o primeiro material compósito de fibra é um material diferente do segundo material compósito de fibra. Essa diversidade de manifesta, em particular, nas fibras usadas e/ou no material de matriz usado. Um material que é apenas eletricamente condutivo de modo ligeiro, ou é eletricamente não condutivo é preferencialmente usado para o primeiro material compósito de fibra. Um material que, em particular, tem uma rigidez muito elevada é adicionalmente, de preferência, usado para o segundo material compósito de fibra.
[0067] A formação de camadas das fileiras dos materiais de compósito de fibra pode ser realizada de formas diferentes, por exemplo, a tecnologia de enrolamento de fibra, a tecnologia de prensagem autoclave, ou o método de laminação manual é aplicado. Dependendo da fibra escolhida e/ou do material de matriz escolhido, outras etapas de produção podem ocorrer no final do processo de produção estabelecido acima. Essas etapas podem compreender, por exemplo, a cura de um material de matriz e/ou a compressão do material compósito de fibra.
[0068] Um refinamento preferencial do método de produção explicado acima provê que o número de fileiras do primeiro material compósito de fibra é reduzido em relação à segunda extremidade, sendo que a redução nas fileiras é realizada tanto continuamente quanto em espaçamento definidos. O número de fileiras do primeiro material compósito de fibra que é disposto no topo uma da outra é substancialmente reduzido aqui de maneira que as duas camadas, compostas de fileiras do primeiro material compósito de fibra e dispostas nas faces externas do segundo material compósito de fibra, em relação à segunda extremidade tenham uma dimensão que diminui na direção da espessura.
[0069] A espessura da coroa de longarina ao longo da direção longitudinal é reduzida por conta dessa etapa de produção. Uma transição muito homogênea das fileiras individuais pode ser, de modo geral, garantida por meio da espessura muito menor das fileiras individuais, de maneira que a coroa de longarina possa ter uma geometria consistente.
[0070] Uma modalidade preferencial do método de produção provê que pelo menos duas fileiras do segundo material compósito de fibra sejam formadas em fileiras de maneira que o número de fileiras do segundo material compósito de fibra seja reduzido em relação à segunda extremidade. As situações de tensão específicas ao longo da extensão longitudinal da coroa de longarina também são consideradas aqui em virtude do número de fileiras reduzido do segundo material compósito de fibra. Deve-se observar que a formação de camadas das fileiras do segundo material compósito de fibra que as fileiras do segundo material compósito de fibra não são formadas em fileiras em relação à segunda extremidade, mas a formação de camada é terminada logo à frente da segunda extremidade. É garantido em considerações desse tipo de formação de camada que o segundo material compósito de fibra não alcance a segunda extremidade e a segunda extremidade é, então, formada substancialmente de modo exclusivo pelas fileiras do primeiro material compósito de fibra.
[0071] O método de produção de acordo com a invenção, e os refinamento do mesmo, tem recursos para tornar o dito método de produção particularmente adequado para produção de uma coroa de longarina de acordo com a invenção e os refinamentos do mesmo. Em termos das vantagens, variantes da modalidade e detalhes das modalidades do método de produção, referência é, então, também feita à descrição anterior que pertencem aos recursos do respectivo dispositivo da coroa de longarina e do refinamento desse último.
[0072] De acordo com um outro aspecto da invenção o objetivo mencionado no início é alcançado por um método para produzir uma pá de rotor conforme descrito acima, sendo que o método compreende incorporar uma coroa de longarina conforme descrito acima; e/ou incorporar uma fileira de lâmina/película eletricamente condutiva, e conectar a fileira de lâmina/película a uma instalação de intercepção de raio de um sistema de proteção de raio pode meio de uma conexão eletricamente condutiva.
[0073] Em termos de vantagens, variantes da modalidade e detalhes das modalidades do método de produção para uma pá de rotor é feito referência à descrição anterior que pertence aos respectivos recursos de outros aspectos.
[0074] As modalidades da invenção serão explicadas de modo exemplificativo por meio das Figuras em anexo em que: A Figura 1: mostra uma ilustração esquemática de uma instalação de energia eólica; A Figura 2: mostra uma vista em corte transversal esquemática de uma coroa de longarina na direção de uma extensão longitudinal e transversal da mesma; A Figura 3: mostra uma vista em corte transversal esquemática de uma coroa de longarina na direção de uma extensão longitudinal e da espessura da mesma; A Figura 4: mostra uma vista em corte transversal esquemática de uma coroa de longarina na direção de uma extensão transversal e da espessura da mesma; A Figura 5: mostra uma vista em corte transversal esquemática de uma coroa de longarina na região da cobertura reduzida na direção de uma extensão transversal e de uma espessura da dita coroa de longarina; A Figura 6: mostra uma ilustração esquemática de uma pá de rotor de acordo com a invenção; e A Figura 7: mostra um fragmento ampliado de uma ilustração esquemática de uma fileira de lâmina/película eletricamente condutiva de uma pá de rotor de acordo com a Figura 6.
[0075] A Figura 1: mostra uma ilustração esquemática de uma instalação de energia eólica; A Figura 1 mostra uma instalação de energia eólica 100 que tem uma torre 102 e uma gôndola 104. Um rotor 106 que tem três pás de rotor 108 e um cubo do rotor 110 são dispostos na gôndola 104. O rotor 106 em operação é ajustado em movimento giratório pelo vento e por conta do mesmo aciona um gerador na gôndola 104.
[0076] Coroas de longarina 200 de acordo com a invenção são usadas, em particular, para o reforço longitudinal de pás de rotor 108. Com esse propósito, pelo menos uma coroa de longarina 200, preferencialmente duas coroas de longarina 200, estão dispostas no interior da pá de rotor 108 e são preferencialmente presas para um lado voltado para o interior da pá de rotor 108.
[0077] A Figura 2 mostra uma vista em corte transversal na direção de uma extensão longitudinal L e extensão transversal Q de uma coroa de longarina 200. A coroa de longarina se estende longitudinalmente ao longo da extensão longitudinal L da mesma a partir de uma primeira extremidade 210 para uma segunda extremidade 220. A primeira extremidade 210 preferencialmente representa a extremidade da coroa de longarina 200, sendo que a dita extremidade está disposta na região de uma base de pá de rotor. Em contrapartida, a segunda extremidade 220 representa a extremidade da coroa de longarina 200 que está disposta na região de uma ponta de pá de rotor. A dimensão da extensão transversal Q pode diminuir em porções ao longo da extensão longitudinal L em relação à segunda extremidade 220. A redução na dimensão da extensão transversal Q também pode alternativamente ser preferencialmente realizada e maneira contínua.
[0078] A coroa de longarina 200 é produzida substancialmente a partir de materiais de compósito de fibra que são processados sob a forma das então denominadas fileiras e essa forma também está presente na coroa de longarina 200 produzida. Uma fileira compreende substancialmente fibras e uma material de matriz, sendo que uma fileira é, em particular, configurada como uma camada. Isso significa que uma fileira tem uma geometria plana que tem uma espessura menor. A geometria plana das fileiras é, em particular, configurada para ser voltada na direção da extensão longitudinal L e da extensão transversal Q.
[0079] Portanto, a fileira ou as fileiras, respectivamente, de um primeiro material compósito de fibra 300, e a fileira ou as fileiras, respectivamente, de um segundo material compósito de fibra 400 são mostradas na Figura 2, Figura 3, Figura 4 e Figura 5. As fileiras do primeiro material compósito de fibra 300 compreendem ou são preferencialmente fibras de vidro, e as fileiras do segundo material compósito de fibra 400 compreendem ou são preferencialmente fibras de carbono.
[0080] Uma fileira do primeiro material compósito de fibra 300 e uma fileira do segundo material compósito de fibra estão substancialmente mostradas na Figura 2. As fileiras do primeiro material compósito de fibra 300 envolver amplamente as fileiras do segundo material compósito de fibra 400 na direção da extensão longitudinal L e na direção da extensão transversal Q.
[0081] A coroa de longarina 200, em particular, tem uma região de cobertura reduzida 410 das fileiras do segundo material compósito de fibra 400. A dita região de cobertura reduzida 410 se manifesta, em particular, de modo que as fileiras do segundo material compósito de fibra 400 sejam distanciadas da segunda extremidade 220 da coroa de longarina 200. Esse espaçamento reduz o risco de uma queda de raio no caso do primeiro material compósito de fibra que tem uma condutividade elétrica suave, ou nenhuma condutividade elétrica, e o segundo material compósito de fibra que tem uma condutividade elétrica elevada em comparação com o primeiro material compósito de fibra. Adicionalmente, o risco de uma descarga elétrica no curso da descarga interna em relação ao flange de pá de rotor é inimizado por conta de uma instalação desse tipo.
[0082] A ilustração esquemática da coroa de longarina 200 na Figura 2 mostra uma extensão transversal Q das fileiras do primeiro material compósito de fibra 300 e das fileiras do segundo material compósito de fibra 400.
[0083] A Figura 3 mostra uma vista em corte transversal na direção de uma extensão longitudinal L e de uma espessura D de uma coroa de longarina 200. As fileiras esquematicamente ilustradas e o número das mesmas, em particular, são mostrados nessa vista. As fileiras são mostradas em uma perspectiva ortogonal à expansão plana das ditas fileiras, e ortogonal à extensão longitudinal das ditas fileiras. A espessura D da coroa de longarina é determinada pelo número de fileiras do primeiro material compósito de fibra 300 que está disposto no topo uma da outra, e pelo número de fileiras do segundo material compósito de fibra 400. A região de cobertura reduzida 410 das fileiras do segundo material compósito de fibra 400 é de modo semelhante ilustrada nessa perspectiva.
[0084] Adicionalmente, é mostrado a extensão longitudinal das fileiras individuais do primeiro material compósito de fibra 300, e a extensão longitudinal das fileiras individuais do segundo material compósito de fibra 400, sendo que as dimensões da respectiva extensão longitudinal dos ditos materiais de compósito de fibra não são idênticas. Por conta da região de cobertura reduzida das fileiras do segundo material compósito de fibra 400 saltos de rigidez são criados na escolha de um material mais rígido para o segundo material compósito de fibra do que para o primeiro material compósito de fibra. Por conta da redução em fileiras do segundo material compósito de fibra 400 na localização ao longo da extensão longitudinal L, as fileiras do primeiro material compósito de fibra 300, em resumo, pode ter uma rigidez maior do que as fileiras do segundo material compósito de fibra 400 de maneira que os saltos de rigidez possam ser minimizados para maior extensão.
[0085] Adicionalmente, por conta da redução nas fileiras do segundo material compósito de fibra 400 desse tipo, o número de fileiras do primeiro material compósito de fibra 300 também pode ser reduzido em relação à extremidade 220. Por sua vez, a coroa de longarina 200 por conta da mesma, no caso de redução do nível de alongamento, pode ser produzida de modo geral com poucas fileiras dispostas no topo uma da outra em relação à segunda extremidade 220. Um número de fileiras reduzido disposto no topo uma da outra resulta em um modo de construção mais compacto, custos de material baixos e um tempo de produção acelerado, e por fim, em um peso menor da coroa de longarina 200.
[0086] Além disso, é ilustrado que as fileiras do segundo material compósito de fibra 400 na direção da espessura estejam dispostas entre as fileiras do primeiro material compósito de fibra 300. É adicionalmente mostrado nessa modalidade exemplificativa específica que as fileiras do segundo material compósito de fibra 400 têm dois lados opostos mutuamente externos que são, em cada caso, formados por uma expansão plana das fileiras na direção longitudinal L e direção transversal Q, em que o mesmo número de fileiras do primeiro material compósito de fibra 300 está disposto em ambos os lados externos das fileiras do segundo material compósito de fibra 400. Quanto à Figura 3, isso significa que preferencialmente em cada caso o mesmo número de fileiras do primeiro material compósito de fibra 300 está disposto na direção vertical, acima e abaixo das três fileiras do segundo material compósito de fibra 400.
[0087] A Figura 4 mostra uma vista em corte transversal na direção de uma extensão transversal Q e de uma espessura D de uma coroa de longarina 200. A seção em corte mostrada é, em particular, de uma região ao longo da extensão longitudinal L em que a região das fileiras do primeiro material compósito de fibra 300 e as fileiras do segundo material compósito de fibra 400 não são reduzidas em uma maneira análoga à descrição da Figura 3. Portanto, as três fileiras do segundo material compósito de fibra 400 estão dispostas no interior, e em cada caso duas fileiras do primeiro material compósito de fibra estão dispostas nos lados externos planos das ditas fileiras do segundo material compósito de fibra 400. As fileiras do primeiro material compósito de fibra 300 e as fileiras do segundo material compósito de fibra 400 adicionalmente, de preferência, se estendem completamente ao longo da extensão transversal Q.
[0088] A Figura 5 mostra uma vista em corte transversal na direção de uma extensão transversal e de uma espessura de uma coroa de longarina. A seção em corte mostrada é, em particular, de uma região de cobertura reduzida 410 ao longo da extensão longitudinal L em que a região das fileiras do primeiro material compósito de fibra 300 e as fileiras do segundo material compósito de fibra 400 são reduzidas em uma maneira análoga à descrição da Figura 3, uma vez que apenas as fileiras do primeiro material compósito de fibra 300 estão mostradas aqui. Uma região de cobertura reduzida 410 que, em uma maneira adjacente à segunda extremidade 220 e que não tem fileiras do segundo material compósito de fibra 400, é composta substancialmente de fileiras do primeiro material compósito de fibra 300 ou compreende o último, é adicionalmente mostrada.
[0089] A Figura 6 mostra uma ilustração esquemática de uma pá de rotor 108 de acordo com a invenção, que tem uma ponta de pá de rotor 510 e duas instalações de interceptação de raio sob a forma de um primeiro e um segundo receptores 501, 502, sendo que o último é parte de um sistema de proteção de raio (não ilustrado em mais de detalhe). Uma fileira de lâmina/película eletricamente condutiva 530 é conectada em um modo eletricamente condutivo ao segundo receptor 502. A dita fileira de lâmina/película eletricamente condutiva 530 não se estende através de toda a extensão longitudinal da pá de rotor, mas tem uma extensão E de poucos metros, aproximadamente de preferência 1 a 5 m, na direção da extensão longitudinal da pá de rotor. A fileira de lâmina/película 530, em particular, cobre uma região na direção de uma extensão longitudinal da pá de rotor em que pelo menos uma fileira do segundo material compósito de fibra da coroa de longarina termina. Essa região na Figura 6 pode ser vista na transição da coroa de longarina que tem o primeiro e o segundo material compósito de fibra 522 para coroa de longarina que tem apenas o primeiro material compósito de fibra 521. A fileira de lâmina/película 530 é adicionalmente, de preferência, disposta o mais distante possível da direção transversal para extensão longitudinal da pá de rotor 108.
[0090] A Figura 7: mostra um fragmento ampliado de uma ilustração esquemática de uma fileira de lâmina/película eletricamente condutiva de uma pá de rotor de acordo com a Figura 6. A fileira de lâmina/película 530 tem malhas em formato de diamante 531 que são separadas por mantas 532. As mantas 532 entre as malhas 531 preferencialmente têm uma espessura T de 0,3 mm e um comprimento R de 0,5 mm. As malhas 531 preferencialmente têm um comprimento LM de 3,5 mm e uma largura TM de 2,5 mm. LISTA DE REFERÊNCIAS NUMÉRICAS 100 Instalação de energia eólica 102 Torre 104 Gôndola 106 Rotor 108 Pás de rotor 110 Rotacionador 200 Coroa de longarina 210 Primeira extremidade 220 Segunda extremidade 300 Fileira(s) do primeiro material compósito de fibra 400 Fileira(s) do segundo material compósito de fibra 410 Região de cobertura reduzida 501, 502 Receptores 510 Ponta de pás de rotor 521 Coroa de longarina que tem o primeiro material compósito de fibra 522 Coroa de longarina que tem o primeiro e o segundo materiais compósitos de fibra 530 Fileira de lâmina/película eletricamente condutiva 531 Malha 532 Manta Extensão longitudinal L Extensão transversal Q Espessura D E Extensão da fileira de lâmina/película na direção da extensão longitudinal da pá de rotor Largura da malha TM Comprimento da malha LM Largura da malha R Espessura da manta T

Claims (17)

1. Coroa de longarina (200) usada para uma pá de rotor (108) de uma instalação de energia eólica (100), caracterizada pelo fato de que tem: - uma extensão longitudinal (L) a partir de uma primeira extremidade (210) até uma segunda extremidade (220), uma extensão transversal (Q) ortogonal à extensão longitudinal (L), e uma espessura D ortogonal à extensão longitudinal (L) e à extensão transversal (Q), - pelo menos duas fileiras de um primeiro material compósito de fibra (300), e - pelo menos uma fileira de um segundo material compósito de fibra (400), em que: - o primeiro material compósito de fibra tem um material de matriz e/ou fibras que é/são diferente(s) daquele(s)/daquela(s) do segundo material compósito de fibra; - o segundo material compósito de fibra está disposto em uma porção adjacente à segunda extremidade (220), ao longo da direção da espessura sobre toda a sua extensão longitudinal entre as pelo menos duas fileiras do primeiro material compósito de fibra; - a pelo menos uma fileira do segundo material compósito de fibra (400) termina à frente da segunda extremidade (220), em que as fibras do segundo material compósito de fibras incluem fibras de carbono, e as fibras do primeiro material compósito de fibras incluem fibras inorgânicas.
2. Coroa de longarina (200) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma região na segunda extremidade (220) compreende pelo menos uma fileira do primeiro material compósito de fibra (300).
3. Coroa de longarina (200) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o número de fileiras do primeiro material compósito de fibra (300) é reduzido em direção à segunda extremidade (220).
4. Coroa de longarina (200) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que tem pelo menos duas fileiras do segundo material compósito de fibra (400), em que o número de fileiras do segundo material compósito de fibra (400) é reduzido em direção à segunda extremidade (220).
5. Coroa de longarina (200) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que tem pelo menos três ou mais fileiras do primeiro material compósito de fibra (300) e/ou tem pelo menos três ou mais fileiras do segundo material compósito de fibra (400).
6. Coroa de longarina de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a pelo menos uma fileira do segundo material compósito de fibra (400) tem dois lados externos mutuamente opostos que são, respectivamente, formados por uma expansão plana das fileiras na extensão longitudinal (L) e a extensão transversal (Q), em que o mesmo número de fileiras do primeiro material compósito de fibra (300) está disposto em ambos os lados da pelo menos uma fileira do segundo material compósito de fibra (400).
7. Coroa de longarina (200) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que as fibras do segundo material compósito de fibra são fibras de carbono, e/ou as fibras do primeiro material compósito de fibra são fibras inorgânicas, em particular fibras de vidro.
8. Coroa de longarina (200) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o material de matriz do primeiro material compósito de fibra e/ou do segundo material compósito de fibra - compreende ou é composto de material plástico, e o material plástico preferivelmente compreende ou é composto de um material termoplástico e/ou termocurável, e/ou - compreende ou é composto de cimento, e/ou - compreende ou é composto de concreto, e/ou - compreende ou é composto de cerâmica.
9. Coroa de longarina (200) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que uma pluralidade de fileiras do primeiro material compósito de fibra (300) e uma pluralidade de fileiras do segundo material compósito de fibra (400) estão dispostas entre pelo menos duas fileiras externas do primeiro material compósito de fibra (300).
10. Coroa de longarina (200) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que as fibras do primeiro material compósito de fibra e/ou as fibras do segundo material compósito de fibra percorrem de modo a serem substancialmente paralelas à direção da extensão longitudinal (L).
11. Pá de rotor (108) de uma instalação de energia eólica (100), caracterizada pelo fato de que tem - uma coroa de longarina (200) como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 10; e opcionalmente - uma fileira de lâmina/película eletricamente condutiva e uma instalação de interceptação de raios de um sistema de proteção contra raios, em que a fileira de lâmina/película eletricamente condutiva é conectada à instalação de interceptação de raios por meio de uma conexão eletricamente condutiva.
12. Pá de rotor (108) de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que - a fileira de lâmina/película tem uma extensão na direção de uma extensão longitudinal da pá de rotor, a dita extensão sendo no máximo 1/5, em particular no máximo 1/10, ou no máximo 1/20, ou no máximo 1/50, da extensão longitudinal da pá de rotor; e/ou - a lâmina/película cobre uma região na direção de uma extensão longitudinal da pá de rotor em que a pelo menos uma fileira do segundo material compósito de fibra termina; e/ou - a fileira de lâmina/película está disposta em uma metade externa de uma espessura de uma parede da pá de rotor que é medida transversalmente à extensão longitudinal da pá de rotor, em particular em um terço externo, ou um quarto externo, ou um décimo externo, ou um quinquagésimo externo, ou um centésimo externo; e/ou - a fileira de lâmina/película está disposta em uma ou em uma pluralidade de fileiras de material compósito de fibra que tem/não tem quaisquer propriedades estruturais que sejam relevantes para o projeto da disposição da pá de rotor; e/ou - a fileira de lâmina/película está disposta e configurada para resistir a uma carga de corrente de raio esperada; e/ou - a fileira de lâmina/película tem uma pluralidade de folgas e/ou malhas que estão preferivelmente dispostas em um padrão regular.
13. Instalação de energia eólica (100) tendo uma torre (102), uma gôndola (104), e um rotor (106), caracterizada pelo fato de que o rotor (106) tem pelo menos uma pá de rotor (108) tendo uma coroa de longarina como definida em qualquer uma das reivindicações anteriores de 1 a 10, e/ou tem pelo menos uma pá de rotor (108) como definida na reivindicação 11 ou 12.
14. Método para produzir uma coroa de longarina (200) tendo uma extensão longitudinal (L) a partir de uma primeira extremidade (210) a uma segunda extremidade (220), uma extensão transversal (Q) ortogonal à extensão longitudinal (L), e uma espessura (D) ortogonal à extensão longitudinal (L) e à extensão transversal (Q), o método caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: - formar camadas de pelo menos duas fileiras de um primeiro material compósito de fibra (300); - formar camadas de pelo menos uma fileira de um segundo material compósito de fibra (400) de uma maneira tal que - o segundo material compósito de fibra esteja disposto em uma porção adjacente à segunda extremidade (220), na direção da espessura (D) sobre toda a sua extensão longitudinal entre pelo menos duas fileiras do primeiro material compósito de fibra (300); e - a pelo menos uma fileira do segundo material compósito de fibra (400) termine à frente da segunda extremidade (220); em que o primeiro material compósito de fibra tem um material de matriz e/ou fibras que é/são diferente(s) daquele(s)/daquela(s) do segundo material compósito de fibra, em que as fibras do segundo material compósito de fibras incluem fibras de carbono, e as fibras do primeiro material compósito de fibras incluem fibras inorgânicas.
15. Método para produzir uma coroa de longarina (200) de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o número de fileiras do primeiro material compósito de fibra (300) é reduzido em direção à segunda extremidade (220).
16. Método para produzir uma coroa de longarina (200) de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracterizado pelo fato de que pelo menos duas fileiras do segundo material compósito de fibra (400) são formadas em camadas de uma maneira tal que o número de fileiras do segundo material compósito de fibra (400) é reduzido em direção à segunda extremidade (220).
17. Método para produzir uma pá de rotor (108) como definida na reivindicação 11 ou 12, o dito método caracterizado pelo fato de que compreende - incorporar uma coroa de longarina como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 10; e opcionalmente - incorporar uma fileira de lâmina/película eletricamente condutiva e conectar a fileira de lâmina/película a uma instalação de interceptação de raios de um sistema de proteção contra raios por meio de uma conexão eletricamente condutiva.
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