BR112021007402B1 - Pá de rotor para uma turbina eólica e método para unir primeiro e segundo segmentos de pá de uma pá de rotor de uma turbina eólica - Google Patents

Abstract

PÁ DE ROTOR PARA UMA TURBINA EÓLICA E MÉTODO PARA UNIR PRIMEIRO E SEGUNDO SEGMENTOS DE PÁ DE UMA PÁ DE ROTOR DE UMA TURBINA EÓLICA. Uma pá de rotor para uma turbina eólica inclui um primeiro segmento de pá e um segundo segmento de pá se estendendo em direções opostas a partir de uma junta no sentido da corda. Cada um dentre o primeiro e segundo segmentos de pá inclui pelo menos um elemento de invólucro que define uma superfície de aerofólio e uma estrutura de suporte interna. O primeiro segmento de pá inclui uma estrutura de viga se estendendo longitudinalmente que se conecta estruturalmente ao segundo segmento de pá por meio de uma seção de recepção. A pá de rotor também inclui pelo menos um pino que se estende no sentido da corda posicionado através da junta no sentido da corda de modo a prender o primeiro e o segundo segmentos de pá juntos. Além disso, o pino que se estende no sentido da corda inclui uma seção transversal oca que se estende a partir de uma extremidade de borda de fuga a uma extremidade de borda de ataque do pino.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se, de modo geral, a turbinas eólicas e, mais particularmente, a uma pá de rotor articulada de turbina eólica tendo um pino oco que se estende no sentido da corda.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] A energia eólica é considerada uma das fontes de energia mais limpas e ecologicamente corretas atualmente disponíveis, e as turbinas eólicas têm ganhado cada vez mais atenção a esse respeito. Uma turbina eólica moderna normalmente inclui uma torre, um gerador, uma caixa de engrenagens, uma nacela e um rotor com um cubo rotativo com uma ou mais pás de rotor. As pás de rotor capturam energia cinética do vento usando princípios de aerofólio conhecidos. As pás de rotor transmitem a energia cinética na forma de energia rotacional, de modo a girar um eixo que acopla as pás de rotor a uma caixa de engrenagens ou, se uma caixa de engrenagens não for usada, diretamente ao gerador. O gerador então converte a energia mecânica em energia elétrica que pode ser implantada em uma rede elétrica.

[003] As pás de rotor geralmente incluem um invólucro lateral de sucção e um invólucro lateral de pressão normalmente formado usando processos de moldagem que são unidos em linhas de ligação ao longo das bordos de ataque e de fuga da pá. Além disso, os invólucros de pressão e sucção são relativamente leves e têm propriedades estruturais (por exemplo, rigidez, resistência à flambagem e força) que não são configuradas para suportar os momentos de flexão e outras cargas exercidas na pá de rotor durante a operação. Assim, para aumentar a rigidez, a resistência à flambagem e a força da pá de rotor, o invólucro do corpo é tipicamente reforçado usando um ou mais componentes estruturais (por exemplo, mesas de longarina (spar caps) opostas com uma alma de cisalhamento (shear web) configurada entre elas) que engatam as superfícies laterais de pressão e de sucção internas das metades do invólucro. As mesas de longarina e/ou alma de cisalhamento podem ser construídas de vários materiais, incluindo, mas não se limitando a compósitos laminados de fibra de vidro e/ou compósitos laminados de fibra de carbono.

[004] À medida que as turbinas eólicas continuam a aumentar de tamanho, as pás de rotor também aumentam de tamanho. Assim, pás de rotor maiores podem ser construídas em segmentos que podem ser montados no local por meio de uma ou mais juntas de pino. Aumentar o comprimento da pá requer suporte adicional da pá, porque a gravidade puxa ao longo do comprimento aumentado para criar um momento de flexão maior do que nas pás de rotor mais curtas. As juntas de pino são configuradas para permitir que a ponta da pá flexione para suportar parte dessa carga. Essas juntas de ponto, no entanto, podem adicionar peso à pá de rotor e podem causar problemas com a integridade estrutural da pá de rotor se não forem projetadas corretamente.

[005] Por conseguinte, a presente invenção é direcionada a uma pá de rotor articulada de turbina eólica melhorada tendo um pino oco que se estende no sentido da corda estruturalmente reforçado de modo a minimizar a massa da junta, ao mesmo tempo que fornece instalação melhorada e uso de material otimizado. Como tal, o pino oco que se estende no sentido da corda estruturalmente reforçado também evita a ovalização que poderia ocorrer em um projeto de tubo oco sozinho.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[006] Aspectos e vantagens da invenção serão apresentados em parte na descrição a seguir, ou podem ser óbvios a partir da descrição, ou podem ser aprendidos através da prática da invenção.

[007] Em uma realização, a presente invenção é direcionada a uma pá de rotor para uma turbina eólica. A pá de rotor inclui um primeiro segmento de pá e um segundo segmento de pá se estendendo em direções opostas a partir de uma junta no sentido da corda. Cada um dentre o primeiro e segundo segmentos de pá inclui pelo menos um elemento de invólucro definindo uma superfície de aerofólio e uma estrutura de suporte interna. O primeiro segmento de pá inclui uma estrutura de viga se estendendo longitudinalmente que se conecta estruturalmente ao segundo segmento de pá por meio de uma seção de recepção. A pá de rotor também inclui pelo menos um pino que se estende no sentido da corda posicionado através da junta no sentido da corda de modo a prender o primeiro e o segundo segmentos de pá juntos. Além disso, o pino que se estende no sentido da corda inclui uma seção transversal oca que se estende a partir de uma extremidade de bordo de fuga a uma extremidade de bordo de ataque do mesmo.

[008] Em uma forma de realização, o pino que se estende no sentido da corda pode definir um primeiro diâmetro externo que começa na extremidade de bordo de fuga e um segundo diâmetro externo que termina na extremidade de bordo de ataque. Além disso, o primeiro diâmetro externo pode ser maior do que o segundo diâmetro externo. Além disso, o primeiro diâmetro externo pode afunilar para o segundo diâmetro externo em uma região de transição do pino que se estende no sentido da corda. Em uma forma de realização, o pino que se estende no sentido da corda pode afunilar ainda mais a partir do segundo diâmetro externo para um diâmetro externo menor na extremidade de bordo de ataque.

[009] Em outras formas de realização, o pino que se estende no sentido da corda pode se estender através de uma pluralidade de buchas fornecidas nas estruturas de suporte internas do primeiro e segundo segmentos de pá. Em formas de realização adicionais, o pino que se estende no sentido da corda também pode incluir uma ou mais inserções estruturais dispostas dentro da seção transversal oca. Em tais formas de realização, a(s) inserção(ões) estrutural(is) pode(m) se alinhar com a pluralidade de buchas. Em formas de realização particulares, o pino que se estende no sentido da corda pode incluir uma pluralidade de inserções estruturais dispostas dentro da seção transversal oca. Por exemplo, o pino que se estende no sentido da corda pode incluir uma primeira inserção estrutural disposta na extremidade de bordo de fuga do mesmo e uma segunda inserção estrutural disposta na extremidade de bordo de ataque do mesmo.

[010] Em várias formas de realização, o pino que se estende no sentido da corda pode incluir ainda um material de revestimento entre o pino que se estende no sentido da corda e uma ou mais da pluralidade de buchas e/ou entre a pluralidade de buchas de modo a diminuir o atrito. Em outra forma de realização, uma bucha da bordo de fuga da pluralidade de buchas pode se estender além de uma superfície da junta no sentido da corda para permitir que um recurso de retenção adicional seja fixado à mesma. Em outras formas de realização, o pino que se estende no sentido da corda pode incluir um orifício central rosqueado que se estende a partir da extremidade de bordo de fuga à extremidade de bordo de ataque do mesmo.

[011] Em formas de realização adicionais, o pino que se estende no sentido da corda pode incluir um ou mais recursos de retenção dispostos em uma ou ambas a extremidade de bordo de fuga ou a extremidade de bordo de ataque do mesmo. Por exemplo, em uma forma de realização, o(s) recurso(s) de retenção pode(m) incluir um anel de retenção e/ou uma bucha de extremidade fechada.

[012] Em ainda outra forma de realização, o pino que se estende no sentido da corda pode ser construído de uma pluralidade de segmentos de pino fixados juntos, por exemplo, em um local de baixa tensão do pino.

[013] Em outra realização, a presente invenção é direcionada a uma pá de rotor para uma turbina eólica. A pá de rotor inclui um primeiro segmento de pá e um segundo segmento de pá se estendendo em direções opostas a partir de uma junta no sentido da corda. Cada um dentre o primeiro e segundo segmentos de pá inclui pelo menos um elemento de invólucro definindo uma superfície de aerofólio e uma estrutura de suporte interna. O primeiro segmento de pá inclui uma estrutura de viga se estendendo longitudinalmente que se conecta estruturalmente ao segundo segmento de pá por meio de uma seção de recepção. A pá de rotor também inclui pelo menos um pino que se estende no sentido da corda posicionado através da junta no sentido da corda de modo a prender o primeiro e o segundo segmentos de pá juntos. O pino que se estende no sentido da corda define um primeiro diâmetro externo que começa em uma extremidade de bordo de fuga do mesmo e um segundo diâmetro externo que termina em uma extremidade de bordo de ataque do mesmo. Além disso, o primeiro diâmetro externo é maior do que o segundo diâmetro externo. Além disso, o primeiro diâmetro externo afunila para o segundo diâmetro externo em uma região de transição do pino que se estende no sentido da corda.

[014] Em ainda outra realização, a presente invenção é direcionada a um método para unir primeiro e segundo segmentos de pá de uma pá de rotor de uma turbina eólica. O método inclui fornecer o primeiro segmento de pá tendo uma estrutura de viga que se estende em uma direção geralmente no sentido da extensão. O método também inclui fornecer o segundo segmento de pá tendo uma seção de recepção que se estende na direção geralmente no sentido da extensão. Além disso, o método inclui inserir a estrutura de viga do primeiro segmento de pá na seção de recepção do segundo segmento de pá de modo que o primeiro e o segundo segmentos de pá se estendam em direções opostas a partir de uma junta no sentido da corda. Cada um dentre o primeiro e segundo segmentos de pá tem um elemento de invólucro lateral de pressão e um elemento de invólucro lateral de sucção. Além disso, o método inclui inserir um pino que se estende no sentido da corda através da junta no sentido da corda de modo a prender o primeiro e o segundo segmentos de pá juntos. O pino que se estende no sentido da corda também inclui uma seção transversal oca que se estende a partir de uma extremidade de bordo de fuga a uma extremidade de bordo de ataque do mesmo. Deve ser entendido que o método pode incluir ainda qualquer uma das características e/ou etapas adicionais, conforme descrito neste documento.

[015] Como tal, inserir o pino que se estende no sentido da corda através da junta no sentido da corda pode incluir inserir a extremidade de bordo de ataque do pino que se estende no sentido da corda através de uma pluralidade de buchas fornecidas nas estruturas de suporte internas do primeiro e segundo segmentos de pá. Mais especificamente, inserir o pino que se estende no sentido da corda através da junta no sentido da corda pode incluir engatar o primeiro diâmetro externo da extremidade de bordo de fuga do pino que se estende no sentido da corda com uma ou mais buchas da bordo de fuga antes que a extremidade de bordo de ataque do pino que se estende no sentido da corda seja inserida em uma ou mais buchas da bordo de ataque.

[016] Estas e outras características, aspectos e vantagens da presente invenção serão melhor compreendidas com referência à descrição a seguir e reivindicações anexas. Os desenhos anexos, que são incorporados e constituem uma parte deste relatório descritivo, ilustram formas de realização da invenção e, juntamente com a descrição, servem para explicar os princípios da invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[017] Uma divulgação completa e capacitante da presente invenção, incluindo a melhor realização da mesma, direcionada a um técnico no assunto, é apresentada no relatório descritivo, o qual faz referência às figuras anexas, nas quais: A Figura 1 ilustra uma vista em perspectiva de uma forma de realização de uma turbina eólica de acordo com a presente invenção; A Figura 2 ilustra uma vista plana de uma forma de realização de uma pá de rotor possuindo um primeiro segmento de pá e um segundo segmento de pá de acordo com a presente invenção; A Figura 3 ilustra uma vista em perspectiva de uma seção de uma forma de realização do primeiro segmento de pá de acordo com a presente invenção; A Figura 4 ilustra uma vista em perspectiva de uma forma de realização de uma seção do segundo segmento de pá na junta no sentido da corda de acordo com a presente invenção; A Figura 5 ilustra um conjunto de uma forma de realização da pá de rotor da turbina eólica possuindo o primeiro segmento de pá unido ao segundo segmento de pá de acordo com a presente invenção; A Figura 6 ilustra uma vista em perspectiva explodida de uma forma de realização das múltiplas estruturas de suporte do conjunto da pá de rotor da turbina eólica de acordo com a presente invenção; A Figura 7 ilustra uma vista em seção transversal do pino que se estende no sentido da corda na junta no sentido da corda da Figura 5 ao longo da linha de seção 7-7; A Figura 8 ilustra uma vista em seção transversal de uma forma de realização de um pino que se estende no sentido da corda de uma junta no sentido da corda de uma pá de rotor de uma turbina eólica de acordo com a presente invenção; A Figura 9A ilustra uma vista em perspectiva de uma forma de realização de um pino que se estende no sentido da corda de uma junta no sentido da corda de uma pá de rotor de uma turbina eólica de acordo com a presente invenção; A Figura 9B ilustra uma vista em seção transversal do pino que se estende no sentido da corda da Figura 9A ao longo da linha de seção 9B-9B; A Figura 9C ilustra uma vista em seção transversal do pino que se estende no sentido da corda da Figura 9A ao longo da linha de seção 9C-9C; A Figura 10 ilustra uma vista em perspectiva de outra forma de realização de um pino que se estende no sentido da corda de uma junta no sentido da corda de uma pá de rotor de uma turbina eólica de acordo com a presente invenção, particularmente ilustrando recursos de retenção nas respectivas extremidades do pino que se estende no sentido da corda; A Figura 11 ilustra uma vista em seção transversal de ainda outra forma de realização de um pino que se estende no sentido da corda de uma junta no sentido da corda de uma pá de rotor de uma turbina eólica construída com uma pluralidade de segmentos de pino de acordo com a presente invenção; A Figura 12 ilustra uma vista em seção transversal de ainda outra forma de realização de um pino que se estende no sentido da corda de uma junta no sentido da corda de uma pá de rotor de uma turbina eólica de acordo com a presente invenção, ilustrando particularmente um material de revestimento aplicado entre as buchas e as buchas e o pino que se estende no sentido da corda; A Figura 13 ilustra uma vista em seção transversal de outra forma de realização de um pino que se estende no sentido da corda de uma junta no sentido da corda de uma pá de rotor de uma turbina eólica de acordo com a presente invenção, ilustrando particularmente uma bucha da bordo de fuga se estendendo a partir da superfície da junta para permitir que um recurso de retenção adicional seja fixado ao mesmo; A Figura 14 ilustra um fluxograma de uma forma de realização de um método para unir primeiro e segundo segmentos de pá de uma pá de rotor de uma turbina eólica de acordo com a presente invenção; e A Figura 15 ilustra uma vista em seção transversal de uma forma de realização de um pino que se estende no sentido da corda de uma junta no sentido da corda de uma pá de rotor de uma turbina eólica de acordo com a presente invenção, ilustrando particularmente uma extremidade de bordo de fuga do pino engatado com as buchas da bordo de fuga da junta antes que a extremidade de bordo de ataque seja engatada com as buchas da bordo de ataque da junta.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[018] Agora será feita referência em detalhe às formas de realização da invenção, um ou mais exemplos das quais são ilustrados nas figuras. Cada exemplo é fornecido a título de explicação da invenção, não limitando a invenção. De fato, será evidente para um técnico no assunto que podem ser feitas várias modificações e variações na presente invenção sem se afastar do escopo ou sentido da invenção. Por exemplo, características ilustradas ou descritas como parte de uma forma de realização podem ser utilizadas com outra forma de realização para produzir ainda outra forma de realização. Assim, pretende-se que a presente invenção abranja tais modificações e variações como estando dentro do escopo das reivindicações anexas e seus equivalentes.

[019] Com referência agora aos desenhos, a Figura 1 ilustra uma vista em perspectiva de uma forma de realização de uma turbina eólica (10) de acordo com a presente invenção. Na forma de realização ilustrada, a turbina eólica (10) é uma turbina eólica de eixo horizontal. Alternativamente, a turbina eólica (10) pode ser uma turbina eólica de eixo vertical. Além disso, como mostrado, a turbina eólica (10) pode incluir uma torre (12) que se estende a partir de uma superfície de suporte (14), uma nacela (16) montada na torre (12), um gerador (18) posicionado dentro da nacela (16), uma caixa de engrenagens (20) acoplada ao gerador (18), e um rotor (22) que está rotativamente acoplado à caixa de engrenagens (20) com um eixo de rotor (24). Além disso, como mostrado, o rotor (22) inclui um cubo rotativo (26) e pelo menos uma pá de rotor (28) acoplada a e se estendendo para fora do cubo rotativo (26). Como mostrado, a pá de rotor (28) inclui uma ponta de pá (17) e uma raiz de pá (19).

[020] Com referência agora à Figura 2, uma vista plana de uma das pás de rotor (28) da Figura 1 é ilustrada. Como mostrado, a pá de rotor (28) pode incluir um primeiro segmento de pá (30) e um segundo segmento de pá (32). Além disso, como mostrado, o primeiro segmento de pá (30) e o segundo segmento de pá (32) podem, cada um, se estender em direções opostas a partir de uma junta no sentido da corda (34). Além disso, como mostrado, cada um dos segmentos de pá (30, 32) pode incluir um elemento de invólucro lateral de pressão e um elemento de invólucro lateral de sucção. O primeiro segmento de pá (30) e o segundo segmento de pá (32) são conectados por pelo menos uma estrutura de suporte interna (36) se estendendo em ambos os segmentos de pá (30, 32) para facilitar a união dos segmentos de pá (30, 32). A seta (38) mostra que a pá de rotor segmentada (28) no exemplo ilustrado inclui dois segmentos de pá (30, 32) e que esses segmentos de pá (30, 32) são unidos pela inserção da estrutura de suporte interna (36) no segundo segmento de pá (32). Além disso, como mostrado, o segundo segmento de pá inclui múltiplas estruturas de longarina (66) (também referidas neste documento como mesas de longarina) que se estendem longitudinalmente para se conectar com uma seção de raiz de pá (35) da pá de rotor (28) (que é mostrada em mais detalhes na Figura 7) e com a estrutura de viga (40) do primeiro segmento de pá (30) (que é mostrado em mais detalhes na Figura 5).

[021] Com referência agora à Figura 3, uma vista em perspectiva de uma seção do primeiro segmento de pá (30), de acordo com a presente invenção, é ilustrada. Como mostrado, o primeiro segmento de pá (30) inclui uma estrutura de viga (40) que forma uma parte da estrutura de suporte interna (36) e se estende longitudinalmente para se conectar estruturalmente ao segundo segmento de pá (32). Além disso, como mostrado, a estrutura de viga (40) faz parte do primeiro segmento de pá (30) tendo uma extensão que se projeta a partir de uma seção de longarina (42), formando assim uma seção de longarina de extensão. A estrutura de viga (40) inclui uma alma de cisalhamento (44) conectada a uma mesa de longarina lateral de sucção (46) e uma mesa de longarina lateral de pressão (48).

[022] Além disso, como mostrado, o primeiro segmento de pá (30) pode incluir uma ou mais primeiras juntas de pino em uma primeira extremidade (54) da estrutura de viga (40). Em uma forma de realização, a junta de pino pode incluir um pino que está em um ajuste de interferência apertado com uma bucha. Mais especificamente, como mostrado, a(s) junta(s) de pino pode(m) incluir um tubo de pino (52) localizado na estrutura de viga (40). Assim, como mostrado, o tubo de pino (52) pode ser orientado em uma direção no sentido da extensão. Além disso, o primeiro segmento de pá (30) também pode incluir uma fenda de junta de pino (50) localizada na estrutura de viga (40) na junta no sentido da corda (34). Além disso, como mostrado, a fenda de junta de pino (50) pode ser orientada em uma direção no sentido da corda. Em um exemplo, pode haver uma ou mais buchas (55, 57) dentro da fenda de junta de pino (50) (como mostrado na Figura 7).

[023] Com referência agora à Figura 4, uma vista em perspectiva de uma seção do segundo segmento de pá (32) na junta no sentido da corda (34) de acordo com a presente invenção é ilustrada. Como mostrado, o segundo segmento de pá (32) inclui uma seção de recepção (60) que se estende longitudinalmente dentro do segundo segmento de pá (32) para receber a estrutura de viga (40) do primeiro segmento de pá (30). Além disso, como mostrado, a seção de recepção (60) pode incluir as estruturas de longarina (66) que se estendem longitudinalmente para conectar com a estrutura de viga (40) do primeiro segmento de pá (30).

[024] Com referência agora à Figura 5, um conjunto (70) da pá de rotor (28) tendo o primeiro segmento de pá (30) unido ao segundo segmento de pá (32) de acordo com a presente invenção é ilustrado. Como mostrado, o conjunto (70) ilustra múltiplas estruturas de suporte sob elementos do invólucro externo da pá de rotor (28) tendo o primeiro segmento de pá (30) unido ao segundo segmento de pá (32). Além disso, como mostrado, a seção de recepção (60) inclui as múltiplas estruturas de longarina (66) que se estendem longitudinalmente e suporta a estrutura de viga (40). A seção de recepção (60) também inclui um elemento de fixação retangular (72) que se conecta ao tubo de pino (52) da estrutura de viga (40) na direção no sentido da extensão. Além disso, o primeiro e o segundo segmentos de pá (30, 32) também podem incluir elementos no sentido da corda (74, 76), respectivamente, na junta no sentido da corda (34). Em outra forma de realização, cada um dentre as estruturas de longarina (66), o elemento de fixação retangular (72) e os elementos no sentido da corda (74, 76) pode ser construído de fibras de vidro reforçadas.

[025] Com referência agora à Figura 6, uma vista em perspectiva explodida das múltiplas estruturas de suporte do conjunto (70) em direção à seção de recepção (60) da pá de rotor (28) é ilustrada. Como mostrado, o par de estruturas de longarina (66) está configurado para receber a estrutura de viga (40) e pode incluir fendas de junta de pino (82, 84) que estão alinhadas com a fenda de junta de pino (50) da estrutura de viga (40) através da qual uma extensão no sentido da corda (62) pode ser inserida. Além disso, como mostrado, a extensão no sentido da corda (62) pode ser configurada para permanecer em um ajuste de interferência apertado dentro das fendas de junta de pino de alinhamento (82, 50, 84) de modo que as estruturas de longarina (66) e a estrutura de viga (40) sejam unidas durante a montagem. Além disso, a Figura 6 também ilustra o elemento de fixação retangular (72) que inclui uma fenda de junta de pino (86) configurada para receber o tubo de pino (52) da estrutura de viga (40). Como tal, o tubo de pino (52) é configurado para formar uma junta de pino de ajuste de interferência apertado. Além disso, o par de estruturas de longarina (66) pode ser unido em uma extremidade (88) usando qualquer material adesivo adequado ou uma vedação elastomérica.

[026] Referindo-se às Figuras 7 a 10, várias vistas do pino que se estende no sentido da corda (62) de acordo com a presente invenção são ilustradas. Mais particularmente, a Figura 7 ilustra uma vista em seção transversal da junta no sentido da corda (34) da Figura 5 ao longo da linha de seção 7-7 é ilustrada. Assim, como mostrado, o pino que se estende no sentido da corda (62) é posicionado através da junta no sentido da corda (34) de modo a fixar as estruturas de suporte internas (40, 60) do primeiro e segundo segmentos de pá (30, 32) juntos. Mais especificamente, como mostrado, o pino que se estende no sentido da corda (62) pode se estender através de uma pluralidade de buchas (55, 56, 57, 58) fornecidas nas estruturas de suporte internas (40, 60) do primeiro e segundo segmentos de pá (30, 32). Por exemplo, como mostrado, a estrutura de viga (40) e a seção de recepção (60) podem, cada uma, incluir as buchas de bordo de ataque e de fuga (55, 56, 57, 58), respectivamente, que recebem o pino que se estende no sentido da corda (62). Além disso, como mostrado, cada uma das buchas (55, 56, 57, 58) pode incluir um flange (61, 63, 65, 67) que encosta contra uma bucha adjacente.

[027] Além disso, como mostrado nas Figuras 7 a 10, o pino que se estende no sentido da corda (62) inclui uma seção transversal oca (64) que se estende a partir de uma extremidade de bordo de fuga (68) para uma extremidade de bordo de ataque (69) do mesmo. Mais especificamente, como mostrado particularmente nas Figuras 9A, 9B e 9C, o pino que se estende no sentido da corda (62) pode definir um primeiro diâmetro externo (71) que começa na extremidade de bordo de fuga (68) e um segundo diâmetro externo (73) que termina na extremidade de bordo de ataque (69). Além disso, como mostrado, o primeiro diâmetro externo (71) é maior do que o segundo diâmetro externo (73). Além disso, como mostrado, o primeiro diâmetro externo (71) pode afunilar para o segundo diâmetro externo (73) em uma região de transição (78) do pino que se estende no sentido da corda (62). Além disso, como mostrado na Figura 9A, o pino que se estende no sentido da corda (62) pode afunilar ainda mais a partir do segundo diâmetro externo (73) para um diâmetro externo menor (75) na extremidade de bordo de ataque (69). Em outras formas de realização, como mostrado na Figura 8, o pino que se estende no sentido da corda (62) pode incluir um orifício central rosqueado (77) que se estende a partir da extremidade de bordo de fuga (68) para a extremidade de bordo de ataque (69) do mesmo.

[028] Com referência especificamente às Figuras 7 e 8, o pino que se estende no sentido da corda (62) também pode incluir uma ou mais inserções estruturais (80, 81) dispostas dentro da seção transversal oca (64). Mais especificamente, como mostrado, o pino que se estende no sentido da corda (62) pode incluir uma pluralidade de inserções estruturais (80, 81) dispostas dentro da seção transversal oca (64). Por exemplo, como mostrado, o pino que se estende no sentido da corda (62) pode incluir uma primeira inserção estrutural (80) disposta na extremidade de bordo de fuga (68) do mesmo e uma segunda inserção estrutural (81) disposta na extremidade de bordo de ataque (69) do mesmo. Além disso, como mostrado, a(s) inserção(ões) estrutural(is) (80, 81) pode(m) ser alinhada(s) com as buchas (55, 56, 57, 58) quando inseridas na seção transversal oca (64) do pino que se estende no sentido da corda (62). Em formas de realização particulares, as inserções estruturais (80, 81) podem ser inserções de aço que são pressionadas no pino (62) para fornecer reforço adicional em regiões de alta carga.

[029] Referindo-se particularmente à Figura 10, o pino que se estende no sentido da corda (62) também pode incluir um ou mais recursos de retenção (90, 92) dispostos em uma ou ambas a extremidade de bordo de fuga (68) ou a extremidade de bordo de ataque (69) do mesmo. Por exemplo, como mostrado, o(s) recurso(s) de retenção (90, 92) pode(m) incluir um anel de retenção (90) (isto é, na extremidade de bordo de fuga (68)) e/ou uma bucha de extremidade fechada (92) (isto é, na extremidade de bordo de ataque (69)).

[030] Com referência agora à Figura 11, o pino que se estende no sentido da corda (62) da presente invenção pode ser construído de uma pluralidade de segmentos de pino (94) fixados juntos, por exemplo, em um local de baixa tensão do pino (62). Por exemplo, como mostrado, um dos segmentos de pino (94) pode incluir pelo menos um parafuso de pino (95) para prender os segmentos de pino (94) juntos. Em tais formas de realização, como mostrado, o pino que se estende no sentido da corda (62) pode incluir um ou mais recursos de retenção (96) embutidos no pino (62). Consequentemente, o projeto segmentado permite a remoção mais fácil do pino (62), por exemplo, durante os reparos, com diâmetros finais aumentados para fornecer uma área alcançável.

[031] Com referência agora à Figura 12, o pino que se estende no sentido da corda (62) da presente invenção pode incluir ainda um material de revestimento (98) entre o pino que se estende no sentido da corda (62) e as buchas (55, 56, 57, 58) e/ou entre cada uma das buchas (55, 56, 57, 58) de modo a diminuir o atrito entre eles. Por exemplo, em uma forma de realização, os fibroides podem envolver pelo menos uma parte do diâmetro externo do pino (62) ou um diâmetro interno das buchas (55, 56, 57, 58). Em outra forma de realização, um material de revestimento semelhante a diamante (DCL) pode ser aplicado ao pino (62), isto é, para aumentar a dureza e/ou diminuir o atrito dentro das buchas (55, 56, 57, 58).

[032] Com referência agora à Figura 13, a bucha da bordo de fuga (56) do pino que se estende no sentido da corda (62) da presente invenção pode ser rosqueada. Assim, como mostrado, a bucha da bordo de fuga rosqueada (56), isto é, da seção de recepção (60), pode se estender para fora a partir de uma superfície da mesma, de modo a permitir que uma tampa rosqueada adicional (não mostrada) seja fixada nela.

[033] Com referência agora à Figura 14, um fluxograma (100) de um método para unir primeiro e segundo segmentos de pá de uma pá de rotor de uma turbina eólica de acordo com a presente invenção é ilustrado. Em geral, o método (100) será descrito neste documento com referência à turbina eólica (10) e à pá de rotor (28) mostrada nas Figuras 1 a 13. No entanto, deve ser apreciado que o método revelado (100) pode ser implementado com pás de rotor possuindo quaisquer outras configurações adequadas. Além disso, embora a Figura 14 represente as etapas realizadas em uma ordem específica para fins de ilustração e discussão, os métodos discutidos neste documento não estão limitados a qualquer ordem ou arranjo específico. Um técnico no assunto, usando as divulgações fornecidas neste documento, reconhecerá que várias etapas dos métodos revelados neste documento podem ser omitidas, reorganizadas, combinadas e/ou adaptadas de várias maneiras, sem se afastar do escopo da presente invenção.

[034] Como mostrado em (102), o método (100) pode incluir fornecer o primeiro segmento de pá (30) possuindo a estrutura de viga (40) que se estende em uma direção geralmente no sentido da extensão. Como mostrado em (104), o método (100) pode incluir fornecer o segundo segmento de pá (32) possuindo a seção de recepção (60) que se estende na direção geralmente no sentido da extensão. Como mostrado em (106), o método (100) pode incluir inserir a estrutura de viga (40) do primeiro segmento de pá (30) na seção de recepção (60) do segundo segmento de pá (32) de modo que o primeiro e o segundo segmentos de pá (30, 32) se estendam em direções opostas a partir da junta no sentido da corda (34). Como mostrado em (108), o método (100) pode incluir inserir o(s) pino(s) que se estende(m) no sentido da corda (62) através da junta no sentido da corda (34) de modo a prender o primeiro e o segundo segmentos de pá (30, 32) juntos. Além disso, como mencionado, o pino que se estende no sentido da corda (62) também inclui uma seção transversal oca (64) que se estende a partir da extremidade de bordo de fuga (68) até a extremidade de bordo de ataque (69) do mesmo.

[035] Assim, como mostrado na Figura 15, a inserção do pino que se estende no sentido da corda (62) através da junta no sentido da corda (34) pode incluir a inserção da extremidade de bordo de ataque (69) do pino que se estende no sentido da corda (62) através das buchas (55, 56, 57, 58) fornecidas nas estruturas de suporte internas (40, 60) do primeiro e segundo segmentos de pá (30, 32). Mais especificamente, como mostrado, o primeiro diâmetro externo (71) da extremidade de bordo de fuga (68) do pino que se estende no sentido da corda (62) pode ser engatado com as buchas da bordo de fuga (57, 58) antes que a extremidade de bordo de ataque (69) do pino que se estende no sentido da corda (62) seja inserida nas buchas da bordo de ataque (55, 56). Como tal, o pino (62) pode ser totalmente engatado nas buchas da bordo de fuga (57, 58) antes de tentar engatar as buchas da bordo de ataque (55, 56), que auxilia no alinhamento adequado do pino (62) antes de inserir o pino (62) nas buchas da bordo de ataque (55, 56).

[036] O técnico no assunto reconhecerá a intercambialidade de várias características de diferentes formas de realização. Da mesma forma, as várias etapas de método e características descritas, bem como outros equivalentes conhecidos para cada um de tais métodos e características, podem ser misturadas e combinadas por um técnico no assunto para construir sistemas e técnicas adicionais de acordo com os princípios desta invenção. Claro, deve ser entendido que, necessariamente, nem todos os objetos ou vantagens descritos acima podem ser alcançados de acordo com qualquer forma de realização particular. Assim, por exemplo, os técnicos no assunto reconhecerão que os sistemas e técnicas descritos neste documento podem ser incorporados ou realizados de uma maneira que atinja ou otimize uma vantagem ou grupo de vantagens como ensinado neste documento, sem necessariamente atingir outros objetos ou vantagens como podem ser ensinados ou sugeridos aqui.

[037] Embora apenas certas características da invenção tenham sido ilustradas e descritas neste documento, muitas modificações e mudanças ocorrerão aos técnicos no assunto. Deve, portanto, ser entendido que as reivindicações anexas se destinam a cobrir todas as modificações e mudanças que caiam dentro do verdadeiro sentido da invenção.

[038] Esta descrição escrita usa exemplos para revelar a invenção, incluindo a melhor realização, e também para permitir que qualquer técnico no assunto pratique a invenção, incluindo a fabricação e uso de quaisquer dispositivos ou sistemas e a execução de quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorram aos técnicos no assunto. Esses outros exemplos devem estar dentro do escopo das reivindicações se incluírem elementos estruturais que não diferem da linguagem literal das reivindicações, ou se incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças não substanciais das linguagens literais das reivindicações.

Claims (13)

1. PÁ DE ROTOR (28) PARA UMA TURBINA EÓLICA (10), compreendendo: um primeiro segmento de pá (30) e um segundo segmento de pá (32) se estendendo em direções opostas a partir de uma junta no sentido da corda (34), cada um dentre o primeiro e segundo segmentos de pá (30, 32) compreendendo pelo menos um elemento de invólucro definindo uma superfície de aerofólio e uma estrutura de suporte interna (36), o primeiro segmento de pá (30) compreendendo uma estrutura de viga (40) se estendendo longitudinalmente que se conecta estruturalmente ao segundo segmento de pá (32) por meio de uma seção de recepção (60); e pelo menos um pino que se estende no sentido da corda (62) posicionado através da junta no sentido da corda (34) de modo a prender o primeiro e o segundo segmentos de pá (30, 32) juntos, o pino que se estende no sentido da corda (62) compreendendo uma seção transversal oca (64) que se estende a partir de uma extremidade de bordo de fuga (68) a uma extremidade de bordo de ataque (69) do pino; em que o pino que se estende no sentido da corda (62) define um primeiro diâmetro externo (71) que começa na extremidade de bordo de fuga (68) e um segundo diâmetro externo (73) que termina na extremidade de bordo de ataque (69), o primeiro diâmetro externo (71) sendo maior do que o segundo diâmetro externo (73), caracterizada pelo primeiro diâmetro externo (71) afunilar para o segundo diâmetro externo (73) em uma região de transição (78) do pino que se estende no sentido da corda (62).

2. PÁ DE ROTOR (28), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo pino que se estende no sentido da corda (62) afunilar ainda mais a partir do segundo diâmetro externo (73) para um diâmetro externo menor (75) na extremidade de bordo de ataque (69).

3. PÁ DE ROTOR (28), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizada pelo pino que se estende no sentido da corda (62) se estender através de uma pluralidade de buchas (55, 56, 57, 58) fornecidas nas estruturas de suporte internas (36) do primeiro e segundo segmentos de pá (30, 32).

4. PÁ DE ROTOR (28), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo pino que se estende no sentido da corda (62) compreender ainda uma ou mais inserções estruturais (80, 81) dispostas dentro da seção transversal oca (64), as uma ou mais inserções estruturais (80, 81) se alinhando com a pluralidade de buchas (55, 56, 57, 58).

5. PÁ DE ROTOR (28), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo pino que se estende no sentido da corda (62) compreender ainda uma pluralidade de inserções estruturais (80, 81) dispostas dentro da seção transversal oca (64), em que uma primeira inserção estrutural (80) da pluralidade de inserções estruturais (80, 81) está disposta na extremidade de bordo de fuga (68) do pino e uma segunda inserção estrutural (81) da pluralidade de inserções estruturais (80, 81) está disposta na extremidade de bordo de ataque (69) do pino.

6. PÁ DE ROTOR (28), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada por compreender ainda um material de revestimento (98) entre pelo menos um dentro o pino que se estende no sentido da corda (62) e uma ou mais da pluralidade de buchas (55, 56, 57, 58) ou entre a pluralidade de buchas (55, 56, 57, 58) de modo a diminuir o atrito.

7. PÁ DE ROTOR (28), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por uma bucha do bordo de fuga (68) da pluralidade de buchas (55, 56, 57, 58) se estender além de uma superfície da junta no sentido da corda (34) para permitir que um recurso de retenção adicional seja fixado à superfície.

8. PÁ DE ROTOR (28), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo pino que se estende no sentido da corda (62) compreender ainda um orifício central rosqueado (77) que se estende a partir da extremidade de bordo de fuga (68) à extremidade de bordo de ataque (69) do pino.

9. PÁ DE ROTOR (28), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo pino que se estende no sentido da corda (62) compreender ainda um ou mais recursos de retenção (90, 92) dispostos em uma ou ambas a extremidade de bordo de fuga (68) ou a extremidade de bordo de ataque (69) do pino.

10. PÁ DE ROTOR (28), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo um ou mais recursos de retenção (90, 92) compreender pelo menos um dentre um anel de retenção (90) ou uma bucha de extremidade fechada (92).

11. PÁ DE ROTOR (28), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo pino que se estende no sentido da corda (62) ser construído de uma pluralidade de segmentos de pino (94) fixados juntos.

12. MÉTODO (100) PARA UNIR PRIMEIRO E SEGUNDO SEGMENTOS DE PÁ (30, 32) DE UMA PÁ DE ROTOR (28) DE UMA TURBINA EÓLICA (10), caracterizado pelo método compreender: fornecer (102) o primeiro segmento de pá (30) tendo uma estrutura de viga (40) que se estende em uma direção no sentido da extensão; fornecer (104) o segundo segmento de pá (32) tendo uma seção de recepção (60) que se estende na direção no sentido da extensão; inserir (106) a estrutura de viga (40) do primeiro segmento de pá (30) na seção de recepção (60) do segundo segmento de pá (32) de modo que o primeiro e o segundo segmentos de pá (30, 32) se estendam em direções opostas a partir de uma junta no sentido da corda (34), cada um dentre o primeiro e segundo segmentos de pá (30, 32) tendo um elemento de invólucro lateral de pressão (48) e um elemento de invólucro lateral de sucção (46); e inserir (108) um pino que se estende no sentido da corda (62) através da junta no sentido da corda (34) de modo a prender o primeiro e o segundo segmentos de pá (30, 32) juntos, o pino que se estende no sentido da corda (62) compreendendo uma seção transversal oca (64) que se estende a partir de uma extremidade de bordo de fuga (68) a uma extremidade de bordo de ataque (69) do pino; em que o pino que se estende no sentido da corda (62) define um primeiro diâmetro externo (71) que começa na extremidade de bordo de fuga (68) e um segundo diâmetro externo (73) que termina na extremidade de bordo de ataque (69), o primeiro diâmetro externo (71) sendo maior do que o segundo diâmetro externo (73), o primeiro diâmetro externo (71) afunilando para o segundo diâmetro externo (73) em uma região de transição (78) do pino que se estende no sentido da corda (62).

13. MÉTODO (100), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pela inserção do pino que se estende no sentido da corda (62) através da junta no sentido da corda (34) compreender ainda: engatar o primeiro diâmetro externo (71) da extremidade de bordo de fuga (68) do pino que se estende no sentido da corda (62) com uma ou mais buchas (57, 58) da bordo de fuga (68) antes que a extremidade de bordo de ataque (69) do pino que se estende no sentido da corda (62) seja inserida em uma ou mais buchas (55, 56) da bordo de ataque (69).