BR112019011292A2 - método para produzir uma pá de rotor de instalação de energia eólica, e, pá de rotor de instalação de energia eólica. - Google Patents

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Abstract

um método para produzir uma pá de rotor de instalação de energia eólica (200) é descrito. a pá de rotor de instalação de energia eólica (200) tem pelo menos uma porção de pá interna (210) e uma porção de pá externa (220), bem como um elemento de conexão (600). a porção de pá interna (210) é enrolada sobre um molde de enrolamento tendo uma primeira e uma segunda porções de enrolamento. as primeira e segunda porções de enrolamento são fixadas uma à outra de maneira liberável por meio de uma conexão por parafusos. a segunda porção de enrolamento tem uma configuração cônica de modo que, depois do enrolamento da porção de pá interna (210), uma luva seja produzida em uma extremidade da porção de pá interna (210).

Description

MÉTODO PARA PRODUZIR UMA PÁ DE ROTOR DE INSTALAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA, E, PÁ DE ROTOR DE INSTALAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA [001] A presente invenção se refere a um método para produzir uma pá de rotor de instalação de energia eólica e uma pá de rotor de instalação de energia eólica.
[002] A US 2007/0253824 Al descreve uma pá de rotor modular de uma instalação de energia eólica. A pá de rotor é de uma configuração em duas partes e tem uma porção de pá interna e uma porção de pá externa. A porção de pá interna e a porção de pá externa podem ser fixadas uma à outra ou fixadas conjuntamente por meio de um elemento de conexão. O transporte da pá de rotor pode ser consideravelmente simplificado em virtude da estrutura de múltiplas partes da pá de rotor. A conexão entre a porção de pá interna e a porção de pá externa é efetuada por infusão de vácuo. Infusão de vácuo nesse local, todavia, é difícil e demorado.
[003] Ao pedido de patente Alemão, do qual prioridade é reivindicada, o Escritório de Marcas e Patentes Alemão pesquisou os seguintes documentos: US 2007/0253825 Al, DE 32 39 804 Al, DE 10 2008 055 513 B4 e US 2014/0169978 Al.
[004] Por conseguinte, um objetivo da presente invenção é o de prover uma pá de rotor de instalação de energia eólica que seja de uma configuração de múltiplas partes e que pelo menos parcialmente supere as desvantagens acima ilustradas. Em particular, um objetivo da presente invenção é o de prover uma pá de rotor de instalação de energia eólica que seja de uma configuração de múltiplas partes e que tenha uma conexão melhorada entre as respectivas partes.
[005] Esse objetivo é alcançado por um método para produzir uma pá de rotor de instalação de energia eólica de acordo com a reivindicação 1 e por uma pá de rotor de instalação de energia eólica de acordo com a
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2/11 reivindicação 5.
[006] Assim, é provido um método para produzir uma pá de rotor de instalação de energia eólica. A pá de rotor de instalação de energia eólica tem pelo menos uma porção de pá interna e uma porção de pá externa, bem como um elemento de conexão. A porção de pá interna é enrolada sobre um molde de enrolamento tendo uma primeira e uma segunda porções de enrolamento. as primeira e segunda porções de enrolamento são liberavelmente fixadas uma à outra por meio de uma conexão por parafusos. A segunda porção de enrolamento é de uma configuração cônica de modo que, depois do enrolamento da porção de pá interna, uma luva seja produzida em uma extremidade da porção de pá interna.
[007] De acordo com um aspecto da presente invenção, o elemento de conexão é enrolado sobre um molde de enrolamento. O elemento de conexão tem uma primeira e uma segunda porções.
[008] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção, um molde tendo um formato interno cônico é empurrado para sobre a primeira porção do elemento de conexão antes de o laminado de enrolamento ser endurecido a fim de prover uma primeira porção de uma configuração cônica e tendo uma superfície lisa.
[009] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção a pelo menos uma porção de pá interna e a pelo menos uma porção de pá externa são liberavelmente conectadas conjuntamente ou adesivamente coladas conjuntamente por meio do elemento de conexão.
[0010] A invenção também se refere a uma pá de rotor de instalação de energia eólica compreendendo uma porção de pá interna, uma porção de pá externa, e um elemento de conexão para conectar a porção de pá interna e a porção de pá externa. A porção de pá interna tem uma luva em uma primeira extremidade, que pode ser obtida por enrolamento da porção de pá interna. A pelo menos uma porção de pá interna e pelo menos uma porção de pá externa
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3/11 podem ser fixadas conjuntamente por meio de uma conexão por parafusos de forma que a porção de pá interna seja fixada à porção de pá externa por meio do elemento de conexão.
[0011] Em um aspecto adicional da presente invenção, a porção de pá interna pode ter pelo menos uma primeira alma que é colada à mesma. O elemento de conexão é introduzido nas luvas da porção de pá interna com sua primeira extremidade que tem uma segunda alma colada à mesma. A segunda extremidade do elemento de conexão pode ser colada a uma extremidade da porção de pá externa.
[0012] A pá de rotor de instalação de energia eólica é pelo menos de uma configuração em duas partes e tem uma porção de pá interna e uma porção de pá externa. A porção de pá interna tem, por exemplo, a raiz de pá de rotor e é presa a um cubo da instalação de energia eólica. Em uma extremidade oposta, a porção de pá interna tem uma unidade de recepção ou luva, ao interior da qual um elemento de conexão pode ser parcialmente introduzido. A pá de rotor tem adicionalmente uma porção de pá externa que pode ser fixada à porção de pá interna por meio do elemento de conexão.
[0013] Com a pá de rotor de instalação de energia eólica de acordo com a invenção é possível evitar operações complicadas e trabalhosas em ambos os lados da junção de separação de pá. Além disso, laminados de flange complicados e caros podem ser evitados na região da pá externa.
[0014] De acordo com um aspecto de a presente invenção, a junção de separação de pá pode também ser deslocada para fora. Isso toma possível dividir de melhor maneira as unidades para o transporte. Além disso, a barata produção de pá interna pode ser expandida em virtude do laminado de enrolamento. Além disso, a montagem mais rápida pode ser possibilitada no local de construção. Finalmente, é também possível evitar um espessamento da configuração de perfil, como no caso de uma conexão por pemos transversal clássica.
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4/11 [0015] De acordo com um aspecto da presente invenção, um plano de contato entre a luva da porção de pá interna e o membro de empurrar para dentro (elemento de conexão) é de uma configuração cônica envolvendo um dado ângulo a fim de permitir a montagem limpa e a separação da conexão. Um interstício pode ser definido em virtude da mesma entre a pá interna e a pá externa. Isso se refere à posição das partes de pá na direção longitudinal depois de serem ajustadas conjuntamente e colocadas na posição. Além disso, a seção transversal do plano de contato pode ser não circular, mas, por exemplo, elíptico, a fim de também ser capaz de transmitir de melhor forma cargas de torção, sem ter que contar somente com forças de fricção. Além disso, o plano de contato pode ser de uma tal configuração que somente duas regiões estejam em contato no início e no final na direção longitudinal. Isso pode prover a transferência de carga de uma forma mais definida e mais previsível. As regiões de alta precisão são reduzidas e a ação de aperto ou fixação em virtude do efeito de tensionamento é melhorada. Em virtude da precisa conformação da luva em virtude de um molde de enrolamento precisamente fabricado é possível prover que as superfícies sejam do formato desejado sem ter que ser subsequentemente fresada.
[0016] A conformação precisa do membro de empurrar para dentro (elemento de conexão) pode ser obtida por um molde negativo precisamente produzido, que é empurrado para sobre o laminado de enrolamento que foi enrolado de forma nova e ainda não foi endurecido, sem ter que ser fresada a superfície depois do endurecimento para comunicar o formato desejado.
[0017] Configurações adicionais da invenção são a matéria das reivindicações anexas.
[0018] Vantagens e modalidades a título de exemplo da invenção são descritas em maior detalhe daqui em diante com referência ao desenho.
[0019] A figura 1 mostra uma vista esquemática de uma instalação de energia eólica de acordo com a invenção,
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5/11 a figura 2 mostra uma vista esquemática de uma porção de pá interna durante a fabricação da mesma, a figura 3 mostra uma vista seccional esquemática de um elemento de conexão na fabricação do mesmo, a figura 4 mostra uma vista lateral esquemática de um elemento de conexão durante a fabricação do mesmo, a figura 5 mostra uma vista seccional esquemática de uma parte de uma pá de rotor de instalação de energia eólica, a figura 6 mostra uma vista seccional esquemática de uma porção de pá interna durante a fabricação da mesma, a figura 7 mostra uma vista seccional esquemática de uma porção de pá interna durante a fabricação da mesma, a figura 8 mostra uma vista seccional esquemática de uma porção de pá interna durante a fabricação da mesma, a figura 9 mostra uma vista seccional esquemática de uma porção de pá interna durante a fabricação da mesma, a figura 10 mostra uma vista seccional esquemática do elemento de conexão durante a fabricação do mesmo, a figura 11 mostra uma outra vista seccional esquemática de um elemento de conexão durante a fabricação do mesmo, e a figura 12 mostra uma outra vista seccional esquemática de um elemento de conexão durante a fabricação do mesmo.
[0020] A figura 1 mostra uma vista esquemática de uma instalação de energia eólica. A instalação de energia eólica 100 tem uma torre 102 e uma nacela 104. Um rotor 106 tendo três pás de rotor 200 e um girador 110 é provido na nacela 104. O rotor 106 é colocado em rotação na operação pelo vento e aciona um gerador na nacela 104 para gerar energia elétrica.
[0021] A pá de rotor 200 tem pelo menos duas partes, mais especificamente uma porção de pá interna 210 e uma porção de pá externa
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6/11
220. A porção de pá externa 220 é fixada à porção de pá interna 210.
[0022] A figura 2 mostra uma vista seccional esquemática de uma porção de pá interna durante a fabricação da mesma. A porção de pá interna 210 é enrolada de acordo com a invenção. Para essa finalidade é provido um núcleo de enrolamento 300 com um primeiro molde de enrolamento 310 e um segundo molde de enrolamento 320, que são fixados um ao outro ou conectados conjuntamente por meio de uma interface 330. O primeiro molde de enrolamento porção 310 é suportado por meio de um mancai 340a e o segundo molde de enrolamento porção 320 é suportado por meio de outro mancai 340b de forma que o molde de enrolamento 300 possa girar.
[0023] A primeira porção de enrolamento 320 tem uma primeira extremidade 311 e uma segunda extremidade 312. A primeira extremidade 311 é acoplada ao mancai 340a. A segunda extremidade 312 é acoplada por meio da interface de conexão 330 a uma primeira extremidade 321 da segunda porção de enrolamento 320. A título de exemplo, a primeira e a segunda porções de enrolamento 310, 320 podem ser liberavelmente fixadas uma à outra por meio de uma conexão por parafusos. Opcionalmente, o diâmetro da primeira porção de enrolamento 310 pode diminuir da primeira extremidade 311 para a segunda extremidade 312. O diâmetro da segunda porção de enrolamento 320 pode aumentar da primeira extremidade 321 para a segunda extremidade 322. Assim, o molde de enrolamento 300 pode ter o diâmetro mínimo na região da interface 330. Essa configuração da unidade de enrolamento 300 pode prover que uma porção de pá interna com uma configuração inferiormente rebaixada 213 possa ser produzida.
[0024] Tecidos compósitos de fibra são enrolados sobre o molde de enrolamento 310, 320. Depois da porção de pá interna 210 ter sido produzida, a conexão por parafusos na região da interface 330 pode ser liberada e as primeira e segunda porções de enrolamento 310, 320 podem ser separadas de forma que somente a porção de pá interna 210 em particular com a
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7/11 configuração inferiormente rebaixada 213 permaneça. A porção de pá interna 210 tem uma primeira extremidade 211 e uma segunda extremidade 212. Um espessamento do material de enrolamento ou o espessamento de flange para uma conexão por pemos transversal (por exemplo, em relação ao cubo de rotor) pode ser provido na região da primeira extremidade 211.
[0025] A segunda porção de enrolamento 320 pode ser provida na forma de um formato de luva a fim de prover uma luva na região da segunda extremidade 212 da porção de pá interna. Essa luva serve em particular para receber uma extremidade do elemento de conexão.
[0026] De acordo com um aspecto da presente invenção, as primeira e segunda porções de enrolamento 310, 320 podem ser feitas de um metal, como, por exemplo, aço. Isso é particularmente vantajoso porque é possível prover dessa maneira uma superfície lisa na primeira e na segunda porções de enrolamento 310, 320. Em particular a superfície lisa da primeira e/ou segunda porções de enrolamento 320 pode prover uma superfície interna lisa 215, 216 e em particular uma porção de luva na região da segunda extremidade 212 da porção de pá interna que é também lisa.
[0027] A figura 3 mostra uma vista seccional esquemática de um elemento de conexão na a fabricação do mesmo. Um molde de enrolamento 700 é provido para produzir um elemento de conexão 600 que, por exemplo, pode ser na forma de uma viga de conexão. O molde de enrolamento 700 tem uma primeira e uma segunda extremidades 701, 702 bem como uma porção de transição703. O diâmetro externo do molde de enrolamento 700 é aumentado na região entre a transição da primeira extremidade 701 e a região de transição 703. Material escurecedor de fibra pode ser enrolado sobre o molde de enrolamento 700 que é suportado, por exemplo, por meio do mancai 710 em uma fundação 400 por rotação do molde de enrolamento 700 no material.
[0028] O elemento de conexão 600 tem uma primeira extremidade
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8/11
611 e uma segunda extremidade 621. Além disso, o elemento de conexão 600 tem uma primeira porção 610 na região da primeira extremidade 611 e uma segunda porção 620 na região da segunda porção 610, 620. A central porção 630 é provida entre aquelas duas porções 610, 620.
[0029] A fim de obter uma superfície lisa para a primeira porção 610, um molde de aço 500 pode ser provido, por exemplo, sobre rodas 520. O molde de aço 500 tem um diâmetro interno 510 que se estreita para uma extremidade fechada 530. Depois que o elemento de enrolamento 600 foi enrolado e antes do material ter endurecido, o molde de aço 500 é empurrado para sobre a primeira extremidade 610 de forma que os interiores do molde de aço se suportem contra a primeira porção 610. Dessa maneira, a região externa da primeira porção 610 pode ser produzida como sendo muito lisa.
[0030] A figura 4 mostra uma vista seccional esquemática de um elemento de conexão durante a fabricação do mesmo. A figura 4 mostra como o molde de aço 500 foi empurrado para sobre a primeira porção 610 do elemento de conexão 600 enquanto o material de enrolamento do elemento de conexão 600 está ainda no molde de enrolamento 700.
[0031] A figura 5 mostra uma vista seccional esquemática de uma parte de uma pá de rotor de instalação de energia eólica. A figura 5 mostra em particular uma junção de separação de pá entre a porção de pá interna 210 e a porção de pá externa 220. A conexão entre a porção de pá interna 210 e a porção de pá externa 220 é feita por meio da unidade de conexão 600. A unidade de conexão 600 tem uma primeira porção 610 que foi produzida como descrito com referência às figuras 3 e 4 e preferencialmente tem uma superfície lisa. A primeira porção 610 é introduzida na luva 212 da porção de pá interna 210.
[0032] O elemento de conexão 600 pode ter uma alma 650 que é colada no mesmo. Uma outra alma 250 pode ser colada no lugar na região da porção de espessamento ou na configuração inferiormente rebaixada 213. As
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9/11 duas almas 650, 250 podem ser aparafusadas conjuntamente ou fixadas uma à outra por meio de um perno transversal 260. A segunda porção 620 da unidade de conexão é empurrada para dentro de uma extremidade aberta da pá externa 220 e preferencialmente colada por meio de um adesivo 810.
[0033] De forma ótima, um revestimento antifricção 660 pode ser provido na região da luva. A primeira extremidade do elemento de conexão pode assim ser empurrada para dentro da porção de luva 212 e fixada por meio das almas 250, 650 e do perno transversal 260.
[0034] Isso toma possível obter uma opção de fixação reversível entre a porção de pá interna e a porção de pá externa.
[0035] A figura 6 mostra uma vista seccional esquemática de uma porção de pá interna durante a fabricação da mesma. A figura 6 mostra um molde de enrolamento alternativo 340 com relação ao molde de enrolamento mostrado na figura 2. Enquanto o molde de enrolamento na figura 2 compreende aço, o molde de enrolamento 340 na figura 6 compreende, por exemplo, um material compósito de fibra. O molde de enrolamento 340 não tem que ser removido da porção de pá interna, mas pode permanecer na mesma. Consequentemente, o molde de enrolamento 340 representa um molde de enrolamento perdido, porque permanece na porção de pá interna.
[0036] O molde de enrolamento 340 tem uma primeira extremidade 341 e uma segunda extremidade 342 bem como uma conexão de aço 344, por meio da qual o molde de enrolamento é conectado a um mancai 340a. O mancai 340a pode ser provido em uma fundação 400. O molde de enrolamento 340 pode, por exemplo, ter uma pluralidade de membros de reforço transversais 343. Em virtude do fato de que o molde de enrolamento 340 não tem que ser removido da porção de pá, a primeira extremidade 211 da porção de pá interna 210 pode ser mais larga de forma que a configuração do espessamento de flange, por exemplo, para fazer as conexões transversais por perno pode ser provida. O material da porção de pá interna 210 pode ser
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10/11 enrolado sobre o molde de enrolamento 340. O molde de enrolamento 340 pode ser acoplado a um segundo molde de enrolamento 320, por exemplo, por meio de uma conexão por parafusos. Nesse caso, o segundo molde de enrolamento 320 corresponde ao molde de enrolamento 320 mostrado na figura 2. Esse molde de enrolamento é destinado em particular para produzir um formato de luva para a pá interna. Depois que a porção de pá interna 210 foi produzida, o segundo molde de luva 320 pode ser removido por liberação da conexão por parafusos. Opcionalmente, a conexão de aço 344 pode permanecer no molde de enrolamento 340 ou removida.
[0037] A figura 7 mostra uma vista seccional esquemática de uma porção de pá interna durante a fabricação da mesma. A figura 7 mostra em particular como o material é enrolado sobre o molde de enrolamento 310, 320. Opcionalmente, o molde de enrolamento 310 pode ter pemos 310a e o segundo molde de enrolamento 320 pode ter pernos 310b. De acordo com a invenção, por conseguinte, um laminado de enrolamento pode ser aplicado ao molde de enrolamento.
[0038] Depois que uma primeira camada de laminado de enrolamento foi aplicada ao molde de enrolamento, pelo menos uma camada de rovings UD unidirecionais pode ser aplicada. Nesse caso, as mechas podem ser aplicadas em torno dos pemos 310a, 310b.
[0039] Opcionalmente, o exterior da primeira camada de laminado de enrolamento pode ser de uma configuração substancialmente retilínea de forma que as mechas UD unidirecionais possam ser simplesmente colocadas sobre a mesma.
[0040] A figura 9 mostra uma vista seccional esquemática de uma porção de pá interna durante a fabricação da mesma.
[0041] A figura 10 mostra uma vista seccional esquemática do elemento de conexão durante a fabricação do mesmo.
[0042] As figuras 10 a 12 mostram em particular a produção do
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11/11 elemento de conexão 600. Uma primeira camada de laminado de enrolamento FKV1 é aplicada ao molde de enrolamento 700 de forma que uma linha retilínea seja provida no exterior. As mechas UD unidirecionais podem ser providas sobre a mesma por meio das mechas. Em particular as mechas podem ser enroladas em tomo dos pemos 700a, 700b. Uma segunda camada de laminado de enrolamento FKV pode então ser aplicada.

Claims (6)

1. Método para produzir uma pá de rotor de instalação de energia eólica que tem pelo menos uma porção de pá interna (210) e pelo menos uma porção de pá externa (220) e um elemento de conexão (600) para conectar a pelo menos uma porção de pá interna (210) e a pelo menos uma porção de pá externa (220), caracterizado pelo fato de que compreende as etapas:
enrolar a porção de pá interna (210) sobre um molde de enrolamento (310) tendo uma primeira e uma segunda porções de enrolamento (310, 320), em que as primeira e segunda porções de enrolamento (310, 320) são fixadas uma à outra, em que a segunda porção de enrolamento (220) é de uma configuração cônica de modo que, depois do enrolamento da porção de pá interna (210), uma luva é produzida em uma extremidade da porção de pá interna (210).
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa:
enrolar o elemento de conexão (600) para conectar a porção de pá interna (210) e a porção de pá externa (220) sobre um molde de enrolamento (700), em que o elemento de conexão (600) tem uma primeira e uma segunda porções (610, 620).
3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que um molde (500) tendo um formato cônico é empurrado para sobre a primeira porção do elemento de conexão (600) antes de o laminado de enrolamento ser endurecido a fim de prover uma primeira porção (610) de uma configuração cônica e tendo uma superfície lisa.
4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a
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2/2
3, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma porção de pá interna (210) e a pelo menos uma porção de pá externa (220) são liberavelmente conectadas conjuntamente ou adesivamente coladas conjuntamente por meio do elemento de conexão (600).
5. Pá de rotor de instalação de energia eólica (200) compreendendo pelo menos uma porção de pá interna (210), pelo menos uma porção de pá externa (220), e um elemento de conexão (600) para conectar a porção de pá interna (210) e a porção de pá externa (220), caracterizada pelo fato de que a porção de pá interna (210) tem uma luva (216) em uma primeira extremidade, que pode ser obtida por enrolamento da porção de pá interna (210), em que a pelo menos uma porção de pá interna (210) e pelo menos uma porção de pá externa (220) são liberavelmente fixadas conjuntamente de forma que a porção de pá interna (210) seja fixada à porção de pá externa (220) por meio do elemento de conexão (600).
6. Pá de rotor de instalação de energia eólica de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a porção de pá interna (210) tem pelo menos um primeiro alma (250) que é colado intemamente, em que o elemento de conexão (600) é introduzido nas luvas (216) da porção de pá interna com sua primeira extremidade (260) que tem uma segunda alma (650) que é colada intemamente, em que a segunda extremidade (620) do elemento de conexão (600) é colada intemamente em uma primeira extremidade de uma porção de pá externa (220).
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