BR112021007638B1 - Pá do rotor para uma turbina eólica e método para montar uma pá do rotor de uma turbina eólica - Google Patents

Abstract

PÁ DO ROTOR PARA UMA TURBINA EÓLICA E MÉTODO PARA MONTAR UMA PÁ DO ROTOR DE UMA TURBINA EÓLICA. Uma pá do rotor (28) para uma turbina eólica (10) inclui um primeiro segmento de pá (30) e um segundo segmento de pá (32), se estendendo em direções opostas de uma junta no sentido da corda (34). Cada um do primeiro e do segundo segmento de pá (30, 32) inclui pelo menos um membro de invólucro que define uma superfície de aerofólio. A pá do rotor (28) também inclui uma ou mais juntas de pino para conectar o primeiro e o segundo segmento de pá (30, 32) na junta no sentido da corda (34). A(s) junta(s) de pino inclui(em) um ou mais tubos de junta de pino (56, 58), recebidos dentro da(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64). A(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) são fixadas dentro de um bloco de rolamento (68). Além disso, uma lacuna (90) é definida entre a(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) e o bloco de rolamento (68). Além disso, a pá do rotor (28) inclui um calço (92) dentro da lacuna (90) entre a(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) e o bloco de rolamento (68) de modo a reter a(s) fenda(s) de junta (...).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere de forma geral a turbinas eólicas e, mais particularmente, a um método para instalar e reter uma bucha em um bloco de rolamento de uma junta de pá de rotor.

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 do rotor. As pás do rotor capturam energia cinética do vento usando princípios de aerofólio conhecidos. As pás do rotor transmitem a energia cinética na forma de energia rotacional, de modo a girar um eixo que acopla as pás do 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 do 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 dos 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 do rotor durante a operação. Assim, para aumentar a rigidez, a resistência à flambagem e a força da pá do 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] Além disso, como as turbinas eólicas continuam a aumentar de tamanho, as pás do rotor também continuam a aumentar de tamanho. Como tal, as pás do rotor modernas podem ser construídas em segmentos que são unidos em uma ou mais juntas. Além disso, certas pás do rotor articuladas podem utilizar pinos para transferir as cargas da ponta da pá para a raiz da pá. Além disso, as reações dos pinos são transferidas para vários blocos de rolamento nos locais de junta por meio da uma ou mais buchas.

[005] Por conseguinte, a presente invenção é direcionada a métodos para instalar e reter tais buchas nos blocos de rolamento em vários locais de junta.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[006] Realizações e vantagens da invenção serão apresentadas em parte na descrição a seguir, ou podem ser óbvias a partir da descrição, ou podem ser aprendidas através da prática da invenção.

[007] Em uma realização, a presente invenção é direcionada a uma pá do rotor para uma turbina eólica. A pá do rotor inclui um primeiro segmento de pá e um segundo segmento de pá, se estendendo em direções opostas de uma junta no sentido da corda. Cada um do primeiro e do segundo segmento de pá inclui pelo menos um membro de invólucro que define uma superfície de aerofólio. A pá do rotor também inclui uma ou mais juntas de pino para conectar o primeiro e o segundo segmento de pá na junta no sentido da corda. A(s) junta(s) de pino inclui (em) um ou mais tubos de junta de pino, recebidos dentro da(s) fenda(s) de junta de pino. A(s) fenda(s) de junta de pino são fixadas em um bloco de rolamento. Além disso, uma lacuna é definida entre a(s) fenda(s) de junta de pino e o bloco de rolamento. Além disso, a pá do rotor inclui um calço dentro da lacuna entre a(s) fenda(s) de junta de pino e o bloco de rolamento de modo a reter a(s) fenda(s) de junta de pino dentro do bloco de rolamento. Além disso, o calço é construído de um material líquido que endurece após ser derramado na lacuna.

[008] Em uma forma de realização, a(s) fenda(s) de junta de pino pode(m) incluir uma ou mais buchas. Em tais formas de realização, a(s) bucha(s) pode(m) incluir ainda um forro ou um revestimento de uma superfície externa e/ou uma superfície interna da uma ou mais buchas ou de um ou mais tubos de junta de pino. Em outra forma de realização, as buchas podem estar ausentes de um revestimento ou forro. Além disso, as buchas podem incluir uma construção sólida ou oca. Em outras formas de realização, as buchas podem ser construídas de um ou mais materiais de metal ou um ou mais materiais compósitos. Por exemplo, em uma forma de realização, o material compósito pode incluir uma resina termoendurecível ou uma resina termoplástica. Além disso, o material compósito pode ser opcionalmente reforçado com um ou mais materiais de fibra, incluindo, mas não se limitando a fibras de vidro, fibras de carbono, fibras de polímero, fibras de madeira, fibras de bambu, fibras cerâmicas, nanofibras, fibras de metal ou combinações dos mesmos.

[009] Em outras formas de realização, a lacuna pode ser uma lacuna radial. Em formas de realização adicionais, o material líquido pode incluir, por exemplo, adesivo, calafetagem, um material de polímero, um material cimentício ou qualquer outro material em um estado líquido ou semilíquido no ponto de instalação que endurece após a cura, transferindo assim a carga da(s) bucha(s) para o bloco de rolamento.

[010] Em várias formas de realização, a(s) fenda(s) de junta de pino também pode incluir uma ou mais abas, de modo a evitar a rotação da(s) fenda(s) de junta de pino em relação ao bloco de rolamento. Em tais formas de realização, o material líquido cobre a(s) aba(s) uma vez endurecida, de modo a fixá-la(s) no lugar.

[011] Em outra realização, a presente invenção é direcionada a um método para montar uma pá do rotor de uma turbina eólica. O método inclui formar um primeiro segmento de pá e um segundo segmento de pá. Cada um do primeiro e do segundo segmento de pá inclui pelo menos um membro de invólucro que define uma superfície de aerofólio. O método também inclui a formação de uma ou mais aberturas em um bloco de rolamento de pelo menos um dentre o primeiro segmento de pá ou o segundo segmento de pá. Além disso, o método inclui a colocação de uma ou mais fendas de junta de pino dentro da(s) abertura(s) do bloco de rolamento do primeiro segmento de pá e/ou do segundo segmento de pá. Como tal, uma lacuna radial é definida entre a(s) fenda(s) de junta de pino e a(s) abertura(s) do bloco de rolamento. Além disso, o método inclui preencher a lacuna radial entre a(s) fenda(s) de junta de pino e a(s) abertura(s) do bloco de rolamento com um material líquido que endurece após preencher a lacuna, de modo a reter a(s) fenda(s) de junta de pino bloco de rolamento. Além disso, o método inclui organizar o primeiro e o segundo segmento de pá em direções opostas de uma junta no sentido da corda. Como tal, o método inclui ainda conectar a junta no sentido da corda, por meio de um ou mais tubos de junta de pino, recebidos dentro da(s) fenda(s) de junta de pino. Deve ser entendido que o método pode incluir ainda qualquer uma das etapas e/ou recursos adicionais descritos no presente relatório descritivo.

[012] Em ainda outra realização, a presente invenção é direcionada a um método para montar uma pá do rotor de uma turbina eólica. O método inclui formar um primeiro segmento de pá e um segundo segmento de pá. Cada um do primeiro e do segundo segmento de pá inclui pelo menos um membro de invólucro que define uma superfície de aerofólio. O método também inclui a formação de uma ou mais aberturas em um bloco de rolamento do primeiro segmento de pá ou do segundo segmento de pá. Além disso, o método inclui inserir a(s) fenda(s) de junta de pino dentro da(s) abertura(s) do bloco de rolamento do primeiro segmento de pá e/ou do segundo segmento de pá. Além disso, o método inclui ajuste por contração da(s) fenda(s) de junta de pino dentro da(s) abertura(s) para fornecer um ajuste por interferência entre a(s) fenda(s) de junta de pino e a(s) abertura(s). Além disso, o método inclui organizar o primeiro e o segundo segmento de pá em direções opostas de uma junta no sentido da corda. Assim, o método também inclui conectar a junta no sentido da corda, por meio de um ou mais tubos de junta de pino, recebidos dentro da(s) fenda(s) de junta de pino.

[013] Em uma forma de realização, o ajuste por contração da(s) fenda(s) de junta de pino dentro da(s) abertura(s) para fornecer o ajuste por interferência pode incluir, por exemplo, reduzir a temperatura da(s) fenda(s) de junta de pino, de modo a contrair a(s) fenda(s) de junta de pino e, subsequentemente, inserir a(s) fenda(s) de junta de pino dentro da(s) abertura(s) do bloco de rolamento do primeiro segmento de pá e/ou do segundo segmento de pá. Assim, conforme a(s) fenda(s) de junta de pino aquecem de volta, a(s) fenda(s) de junta de pino se expandem para fornecer um ajuste por interferência com a(s) abertura(s). Em outra forma de realização, o ajuste por contração pode ser obtido pressionando a(s) fenda(s) de junta de pino na(s) abertura(s) em que o diâmetro da fenda é maior do que o diâmetro do furo para obter o ajuste por interferência desejado.

[014] Em formas de realização alternativas, o ajuste por contração da(s) fenda(s) de junta de pino dentro da(s) abertura(s) para fornecer o ajuste por interferência pode incluir, por exemplo, aumentar a temperatura da(s) abertura(s) do bloco de rolamento após inserir a(s) fenda(s) de junta de pino dentro da(s) abertura(s) do bloco de rolamento de modo a expandir a(s) abertura(s), em que a expansão da(s) abertura(s) fornece o ajuste por interferência entre a(s) fenda(s) de junta de pino e a(s) abertura(s). Em ainda outra forma de realização, o método pode incluir afunilar uma ou mais fendas de junta de pino e/ou o bloco de rolamento para permitir o posicionamento de uma ou mais fendas de junta de pino e/ou o bloco de rolamento em relação ao outro. Deve ser entendido que o método pode incluir ainda qualquer uma das etapas e/ou recursos adicionais descritos no presente relatório descritivo.

[015] Estas e outras características, realizações 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

[016] Uma descrição 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 do 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 do 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 do rotor da turbina eólica de acordo com a presente invenção; A Figura 7 ilustra uma vista em seção transversal de uma forma de realização de uma pá do rotor de uma turbina eólica em uma junta no sentido da corda de acordo com a presente invenção, particularmente ilustrando as fendas de junta em negrito retidas dentro do bloco de rolamento, por meio de um calço; A Figura 8 ilustra uma vista detalhada de uma porção da pá do rotor da A Figura 7; A Figura 9 ilustra um fluxograma de uma forma de realização de um método de montagem de uma pá do rotor de uma turbina eólica de acordo com a presente invenção; e A Figura 10 ilustra um fluxograma de outra forma de realização de um método de montagem de uma pá do rotor de uma turbina eólica de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[017] 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 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.

[018] 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 do rotor (28) acoplada a e se estendendo para fora do cubo rotativo (26). Como mostrado, a pá do rotor (28) inclui uma ponta de pá (17) e uma raiz de pá (19).

[019] Com referência agora à Figura 2, uma vista plana de uma das pás do rotor (28) da Figura 1 é ilustrada. Como mostrado, a pá do 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 pelo menos um membro de invólucro definindo uma superfície de aerofólio. 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 do 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 no presente relatório descritivo como mesas de longarina) que se estendem longitudinalmente para se conectar com uma seção de raiz de pá (35) da pá do 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).

[020] 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).

[021] Além disso, como mostrado, o primeiro segmento de pá (30) pode incluir uma ou mais primeiras juntas de pino em direção a 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 do vão. Além disso, o primeiro segmento de pá (30) também pode incluir uma fenda de junta de pino (50) localizada na estrutura de viga (40) próximo a 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 bucha dentro da fenda de junta de pino (50) disposta em um ajuste por interferência apertado com um tubo de pino ou pino (mostrado como pino (53) na Figura 6). Além disso, o primeiro segmento de pá (30) pode incluir múltiplos segundos tubos de junta de pino (56, 58) localizados na junta no sentido da corda (34). Assim, como mostrado, os segundos tubos de junta de pino (56, 58) podem incluir um tubo de junta de pino de bordo de ataque (56) e um tubo de junta de pino de bordo de fuga (58). Além disso, cada um dos segundos tubos de junta de pino (56, 58) pode ser orientado na direção do vão. Além disso, como mostrado, cada um dos segundos tubos de junta de pino (56, 58) pode incluir vários flanges (55, 57), respectivamente, que são configurados para distribuir cargas de compressão na junta no sentido da corda (34).

[022] Deve-se notar que o tubo de pino (52) localizado na primeira extremidade da estrutura de viga (40) pode ser separado em extensão com os múltiplos segundos tubos de junta de pino (56, 58) localizados na junta no sentido da corda (34) por uma distância ideal D. Esta distância ideal D pode ser tal que a junta no sentido da corda (34) é capaz de suportar momentos de flexão substanciais causados devido às cargas de cisalhamento que atuam na junta no sentido da corda (34). Em outra forma de realização, cada uma das juntas de pino conectando o primeiro e o segundo segmento de pá (30, 32) podem incluir uma junta com bucha de aço com ajuste por interferência.

[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). A seção de recepção (60) incluir as estruturas de longarina (66) que se estendem longitudinalmente para conectar com a estrutura de viga (40) do primeiro segmento de pá (30). Como mostrado, o segundo segmento de pá (32) pode incluir ainda fendas de junta de pino (62, 64) para receber tubos de junta de pino (56, 58) (mostrado na Figura 3) do primeiro segmento de pá (30) e formar ajustes de interferência apertados. Em um exemplo, cada uma das múltiplas fendas de junta de pino (62, 64) pode incluir vários flanges (61, 63), respectivamente, que são configurados para distribuir cargas de compressão na junta no sentido da corda (34).

[024] Com referência agora à Figura 5, um conjunto (70) da pá do 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 do 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 do vão. 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). Além disso, como mostrado, os membros no sentido da corda (74, 76) podem incluir aberturas de pino de bordo de ataque (78) e aberturas de pino de bordo de fuga (80) que permitem conexões de junta de pino entre o primeiro e o segundo segmento de pá (30, 32). Por exemplo, como mostrado, os membros de corda (74, 76) são conectados por tubos de junta de pino (56 e 58) que são ajuste por interferência apertados com buchas localizadas nas aberturas de pino de bordo de ataque (78) e nas aberturas de pino de bordo de fuga (80). 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. Neste exemplo, o conjunto (70) também pode incluir múltiplos cabos receptores de relâmpagos (73) que são incorporados entre os múltiplos tubos de junta de pinos ou pinos (56, 58) e as conexões de bucha fixadas aos membros no sentido da corda (74, 76).

[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 do rotor (28) é ilustrada. Como mostrado, um par de estruturas de longarina (66) está configurado para receber a estrutura de viga (40) e 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 um tubo de pino ou um pino (53) pode ser inserido. Além disso, o pino (53) é configurado 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) pode ser 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] Com referência à Figura 7, a(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) podem ser instaladas e retidas dentro de um bloco de rolamento (68) (semelhante ou sinônimo aos membros de corda (74, 76)). De forma mais específica, como mostrado na Figura 7, o bloco de rolamento (68) corresponde a um membro de corda ou antepara localizado na junta no sentido da corda (34). Em formas de realização adicionais, o bloco de rolamento (68) pode corresponder à primeira extremidade (54) da estrutura de viga (40) e/ou qualquer outra localização adequada ao longo de uma localização ao longo de um vão ou corda da estrutura de viga (40) e/ou a seção de recepção (60). Em outras palavras, o bloco de rolamento (68) pode referir-se a qualquer local sobre ou dentro da pá do rotor (28), em que uma fenda de junta de pino ou a bucha pode ser colocada ou instalada.

[027] Em uma forma de realização, a(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) aqui descritas podem incluir uma ou mais buchas. Por exemplo, como mostrado, a(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) podem ser dimensionadas de forma que uma lacuna (90) seja definida entre a(s) respectiva(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) e o bloco de rolamento (68). De forma mais específica, como mostrado, a lacuna (90) pode ser uma lacuna radial. Assim, como mostrado, a pá do rotor (28) pode incluir um calço (92) dentro da lacuna (90) entre a(s) respectiva(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) e o bloco de rolamento (68) de modo a reter a(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) dentro do bloco de rolamento (68). De forma mais específica, em certas formas de realização, o calço (92) pode ser construído de um material líquido que endurece após ser derramado na lacuna (90). Por exemplo, em certas formas de realização, o material líquido pode incluir, por exemplo, adesivo, calafetação, um material de polímero, um material cimentício ou qualquer outro material em um estado líquido ou semilíquido no ponto de instalação que endurece após a cura, transferindo assim a carga da(s) bucha(s) para o bloco de rolamento (68).

[028] Com referência agora à Figura 8, em certas formas de realização, a(s) bucha(s) (62, 64) podem incluir ainda um forro (94) ou um revestimento sobre uma superfície interna ou externa do mesmo, por exemplo, em uma superfície circunferencial externa do mesmo. Como tal, o forro/revestimento (94) pode ainda auxiliar na retenção da(s) bucha(s) (62, 64) dentro do bloco de rolamento (68). Além disso, a(s) bucha(s) revestida(s) (62, 64) são configuradas para fornecer resistência melhorada ao desgaste em relação aos tubos de juntas de pino correspondentes recebidos nos mesmos. O material de forro/revestimento (94) pode incluir um único material ou uma combinação de diferentes materiais de modo a fornecer a resistência ao desgaste desejada. Além disso, o material de forro/revestimento (94) pode ser fixado à(s) bucha(s) (62, 64) por meio de encaixe por pressão ou colagem.

[029] Da mesma forma, os vários tubos de junta de pino (52, 56, 58) descritos no presente relatório descritivo também podem ser forrados ou revestidos de modo a melhorar a resistência ao desgaste dos mesmos e/ou para fornecer um par de desgaste desejado entre os tubos de junta de pino e as buchas. Conforme mencionado, o material de forro/revestimento pode incluir um único material ou uma combinação de diferentes materiais de modo a fornecer a resistência ao desgaste desejada. Em formas de realização alternativas, os tubos de junta de pino (52, 56, 58) podem ser deixados sem forro ou sem revestimento e fornecidos com um alto acabamento de superfície.

[030] Além disso, como mostrado, a(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) também pode incluir uma ou mais abas (96) configuradas para evitar a rotação da(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) em relação ao bloco de rolamento (68). Em tais formas de realização, o material líquido/calço (92) pode cobrir a(s) aba(s) (96), isto é, uma vez endurecido, de modo a prender a(s) aba(s) (96) no lugar. Além disso, a concentricidade da(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) dentro do bloco de rolamento (68) deve ser mantida. Em tais formas de realização, a concentricidade da(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) dentro do bloco de rolamento (68) pode ser mantida por meio do material líquido (92) dentro da lacuna radial (90).

[031] As buchas (62, 64) aqui descritas podem ser construídas de um ou mais materiais de metal ou um ou mais materiais compósitos. Por exemplo, em uma forma de realização, o material compósito pode incluir uma resina termoendurecível ou uma resina termoplástica. Os materiais termoplásticos como aqui descritos podem de forma geral abranger um material plástico ou polímero que é reversível por natureza. Por exemplo, os materiais termoplásticos normalmente se tornam flexíveis ou moldáveis quando aquecidos a uma certa temperatura e retornam a um estado mais rígido após o resfriamento. Além disso, os materiais termoplásticos podem incluir materiais termoplásticos amorfos e/ou materiais termoplásticos semicristalinos. Por exemplo, alguns materiais termoplásticos amorfos podem de forma geral incluir, mas não estão limitados a, estirenos, vinis, celulósicos, poliésteres, acrílicos, polissulfonas e/ou imidas. De forma mais específica, os materiais termoplásticos amorfos de exemplo podem incluir poliestireno, acrilonitrila butadieno estireno (ABS), polimetil metacrilato (PMMA), tereftalato de polietileno glicolisado (PET-G), policarbonato, acetato de polivinila, poliamida amorfa, cloreto de polivinil (PVC), cloreto de polivinilideno poliuretano, ou qualquer outro material termoplástico amorfo adequado. Além disso, os materiais termoplásticos semicristalinos de exemplo podem de forma geral incluir, mas não estão limitados a poliolefinas, poliamidas, fluropolímero, acrilato de etil-metil, poliésteres, policarbonatos e/ou acetais. De forma mais específica, os materiais termoplásticos semicristalinos de exemplo podem incluir tereftalato de polibutileno (PBT), tereftalato de polietileno (PET), polipropileno, sulfeto de polifenil, polietileno, poliamida (nylon), polietercetona ou qualquer outro material termoplástico semicristalino adequado.

[032] Além disso, os materiais termoendurecíveis, conforme descritos no presente relatório descritivo, podem de forma geral abranger um material plástico ou polímero que é de natureza não reversível. Por exemplo, materiais termoendurecíveis, uma vez curados, não podem ser facilmente remodelados ou retornados ao estado líquido. Como tal, após a formação inicial, os materiais termoendurecíveis são de forma geral resistentes ao calor, corrosão e/ou fluência. Os materiais termoendurecíveis de exemplo podem de forma geral incluir, mas não estão limitados a, alguns poliésteres, alguns poliuretanos, ésteres, epóxis ou qualquer outro material termoendurecível adequado.

[033] Além disso, o material compósito pode ser opcionalmente reforçado com um ou mais materiais de fibra, incluindo, mas não se limitando a fibras de vidro, fibras de carbono, fibras de polímero, fibras de madeira, fibras de bambu, fibras cerâmicas, nanofibras, fibras de metal ou combinações dos mesmos. Além disso, a direção ou orientação das fibras pode incluir quase isotrópica, multi-axial, unidirecional, biaxial, triaxial ou qualquer outra direção adequada e/ou combinações dos mesmos.

[034] Com referência agora à Figura 9, um fluxograma (100) de um método para a montagem de uma pá do rotor de uma turbina eólica de acordo com a presente invenção é ilustrado. Em geral, o método (100) será descrito no presente relatório descritivo com referência à turbina eólica (10) e à pá do rotor (28) mostrada nas Figuras 1 a 8. No entanto, deve ser apreciado que o método (100) da presente invenção pode ser realizado com pás de rotor possuindo quaisquer outras configurações adequadas. Além disso, embora a Figura 9 representa as etapas realizadas em uma ordem particular para fins de ilustração e discussão, os métodos aqui discutidos não estão limitados a qualquer ordem ou arranjo particular. Um técnico no assunto, usando as descrições fornecidas no presente relatório descritivo, apreciará que várias etapas dos métodos descritos no presente relatório descritivo podem ser omitidas, reorganizadas, combinadas e/ou adaptadas de várias maneiras, sem se desviar do escopo da presente invenção.

[035] Como mostrado em (102), o método (100) pode incluir formar o primeiro segmento de pá (30) e o segundo segmento de pá (32). Como mostrado em (104), o método (100) pode incluir formar uma ou mais aberturas no bloco de rolamento (68) do primeiro segmento de pá (30) e/ou do segundo segmento de pá (32). Como mostrado em (106), o método (100) pode incluir a colocação de uma ou mais fendas de junta de pino (62, 64) dentro da(s) abertura(s) do bloco de rolamento (68) do primeiro segmento de pá (30) e/ou do segundo segmento de pá (32). Como tal, uma lacuna radial (90) é definida entre a(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) e a(s) abertura(s) do bloco de rolamento (68). Como mostrado em (108), o método (100) pode incluir preencher a lacuna radial (90) entre a(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) e a(s) abertura(s) do bloco de rolamento (68) com um material líquido que endurece após preencher a lacuna (90) de modo a reter a(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) dentro do bloco de rolamento (68). Como mostrado em (110), o método (100) pode incluir arranjar o primeiro e o segundo segmento de pá (30, 32) em direções opostas de uma junta no sentido da corda (34). Como mostrado em (112), o método (100) pode incluir conectar a junta no sentido da corda (34) por meio de um ou mais tubos de junta de pino (56, 58) recebidos dentro da(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64).

[036] Com referência agora à Figura 10, um fluxograma (200) de um método para unir primeiro e segundo segmentos de pá de uma pá do rotor de uma turbina eólica de acordo com a presente invenção é ilustrado. Em geral, o método (200) será descrito no presente relatório descritivo com referência à turbina eólica (10) e à pá do rotor (28) mostrada nas Figuras 1 a 8. No entanto, deve ser apreciado que o método (200) da presente invenção pode ser realizado com pás de rotor possuindo quaisquer outras configurações adequadas. Além disso, embora a Figura 10 represente as etapas realizadas em uma ordem específica para fins de ilustração e discussão, os métodos discutidos no presente relatório descritivo não estão limitados a qualquer ordem ou arranjo específico. Um técnico no assunto, usando as descrições fornecidas no presente relatório descritivo, reconhecerá que várias etapas dos métodos descritos no presente relatório descritivo podem ser omitidas, reorganizadas, combinadas e/ou adaptadas de várias maneiras, sem se afastar do escopo da presente invenção.

[037] Como mostrado em (202), o método (200) pode incluir formar o primeiro segmento de pá (30) e o segundo segmento de pá (32). Como mostrado em (204), o método (200) pode incluir formar uma ou mais aberturas no bloco de rolamento (68) do primeiro segmento de pá (30) ou do segundo segmento de pá (32). Como mostrado em (206), o método (200) pode incluir inserir a(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) dentro da(s) abertura(s) do bloco de rolamento (68) do primeiro segmento de pá (30) e/ou do segundo segmento de pá (32). Como mostrado em (208), o método (200) pode incluir ajuste por contração da(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) dentro da(s) abertura(s) para fornecer um ajuste por interferência entre a(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) e a(s) abertura(s). Em uma forma de realização, a(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) pode ser ajustada por contração dentro da(s) abertura(s), por exemplo, reduzindo a temperatura da(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) de modo a contrair a(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) e, subsequentemente, inserir a(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) dentro da(s) abertura(s) do bloco de rolamento (68) do primeiro segmento de pá (30) e/ou do segundo segmento de pá (32). Assim, como a(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) aquecem de volta, a(s) fenda(s) (62, 64) expandem para fornecer um ajuste por interferência com a(s) abertura(s). Em formas de realização alternativas, a(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) podem ser ajustadas por contração dentro da(s) abertura(s), por exemplo, aumentando a temperatura do bloco de rolamento (68) após inserir a(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) dentro da(s) abertura(s) do bloco de rolamento (68) de modo a expandir a(s) abertura(s), em que a expansão da(s) abertura(s) fornece o ajuste por interferência entre a(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64) e a(s) abertura(s).

[038] Assim, após o(s) tubo(s) de junta de pino (62, 64) serem adequadamente retidos no bloco de rolamento (68), como mostrado em (210), o método (200) pode incluir arranjar o primeiro e o segundo segmento de pá (30, 32) em direções opostas da junta no sentido da corda (34). Como mostrado em (212), o método (200) pode incluir conectar a junta no sentido da corda (34) por meio do(s) tubo(s) de junta de pino (56, 58) recebidos dentro da(s) fenda(s) de junta de pino (62, 64).

[039] 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 descritas 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 no presente relatório descritivo podem ser incorporados ou realizados de uma maneira que atinja ou otimize uma vantagem ou grupo de vantagens como ensinado no presente relatório descritivo, sem necessariamente atingir outros objetos ou vantagens como podem ser ensinados ou sugeridos aqui.

[040] Embora apenas certas características da invenção tenham sido ilustradas e descritas no presente relatório descritivo, 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.

[041] O presente relatório descritivo usa exemplos para descrever 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 (15)

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 de uma junta no sentido da corda (34), cada um do primeiro e do segundo segmento de pá (30, 32) compreendendo pelo menos um membro de invólucro definindo uma superfície de aerofólio; uma ou mais juntas de pino para conectar o primeiro e o segundo segmento de pá (30, 32) na junta no sentido da corda (34), a uma ou mais juntas de pino compreendendo um ou mais tubos de junta de pino (56, 58), recebidos dentro de uma ou mais fendas de junta de pino (62, 64), a uma ou mais fendas de junta de pino (62, 64) fixada dentro de um bloco de rolamento (68), caracterizada por uma lacuna (90) ser definida entre a uma ou mais fendas de junta de pino (62, 64) e o bloco de rolamento (68); e um calço (92) dentro da lacuna (90) entre a uma ou mais fendas de junta de pino (62, 64) e o bloco de rolamento (68) de modo a reter a uma ou mais fendas de junta de pino (62, 64) dentro do bloco de rolamento (68), o calço (92) construído de um material líquido que endurece após ser derramado na lacuna (90).

2. PÁ DE ROTOR (28), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela uma ou mais fendas de junta de pino (62, 64) compreenderem uma ou mais buchas (62, 64).

3. PÁ DE ROTOR (28), de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por compreender ainda pelo menos um dentre um forro ou um revestimento (94), em pelo menos um dentre uma superfície externa ou uma superfície interna da uma ou mais buchas (62, 64) ou do um ou mais tubos de junta de pino (56, 58).

4. PÁ DE ROTOR (28), de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 3, caracterizada pela uma ou mais buchas (62, 64) serem construídas de pelo menos um dentre um ou mais materiais de metal ou um ou mais materiais compósitos.

5. PÁ DE ROTOR (28), de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo material compósito compreender pelo menos um dentre uma resina termoendurecível ou uma resina termoplástica, o material compósito opcionalmente reforçado com um ou mais materiais de fibra, o um ou mais materiais de fibra compreendendo pelo menos um dentre fibras de vidro, fibras de carbono, fibras de polímero, fibras de madeira, fibras de bambu, fibras cerâmicas, nanofibras, fibras de metal ou combinações dos mesmos.

6. PÁ DE ROTOR (28), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pela lacuna (90) compreender uma lacuna radial.

7. PÁ DE ROTOR (28), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo material líquido compreender pelo menos um adesivo, calafetagem, um material de polímero ou um material cimentício.

8. PÁ DE ROTOR (28), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pela uma ou mais fendas de junta de pino (62, 64) compreenderem ainda uma ou mais abas (96), de modo a evitar a rotação da uma ou mais fendas de junta de pino (62, 64) em relação ao bloco de rolamento (68).

9. PÁ DE ROTOR (28), de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo material líquido cobrir a uma ou mais abas (96), uma vez endurecido, de modo a fixar a uma ou mais abas (96) no lugar.

10. MÉTODO (100) PARA MONTAR UMA PÁ DE ROTOR (28) DE UMA TURBINA EÓLICA (100), o método (100) sendo caracterizado por compreender: formar (102) um primeiro segmento de pá (30) e um segundo segmento de pá (32), cada um do primeiro e do segundo segmento de pá (30, 32) compreendendo pelo menos um membro de invólucro definindo uma superfície de aerofólio; formar (104) uma ou mais aberturas em um bloco de rolamento (68) de pelo menos um dentre o primeiro segmento de pá (30) ou o segundo segmento de pá (32); colocar (106) uma ou mais fendas de junta de pino (62, 64) dentro da uma ou mais aberturas do bloco de rolamento (68) do primeiro segmento de pá (30) e/ou do segundo segmento de pá (32), em que uma lacuna radial (90) é definida entre a uma ou mais fendas de junta de pino (62, 64) e a uma ou mais aberturas do bloco de rolamento (68); preencher (108) a lacuna radial (90) entre a uma ou mais fendas de junta de pino (62, 64) e a uma ou mais aberturas do bloco de rolamento (68) com um material líquido que endurece após preencher a lacuna (90), de modo a reter a uma ou mais fendas de junta de pino (62, 64) dentro do bloco de rolamento (68); organizar (110) o primeiro e o segundo segmento de pá (30, 32) em direções opostas de uma junta no sentido da corda (34); e conectar (112) a junta no sentido da corda (34), por meio de um ou mais tubos de junta de pino (56, 58), recebidos dentro da uma ou mais fendas de junta de pino (62, 64).

11. MÉTODO (100), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pela uma ou mais fendas de junta de pino (62, 64) compreenderem uma ou mais buchas (62, 64).

12. MÉTODO (100), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por compreender ainda colocar pelo menos um dentre um forro ou um revestimento (94) sobre uma superfície da uma ou mais buchas (62, 64).

13. MÉTODO (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 12, caracterizado pela uma ou mais buchas (62, 64) serem construídas de pelo menos um dentre um ou mais materiais de metal ou um ou mais materiais compósitos.

14. MÉTODO (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, caracterizado pelo material líquido compreender pelo menos um adesivo, calafetagem, um material de polímero ou um material cimentício.

15. MÉTODO (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 14, caracterizado por compreender ainda formar uma ou mais abas (96) na uma ou mais fendas de junta de pino (62, 64), de modo a evitar a rotação da uma ou mais fendas de junta de pino (62, 64) em relação ao bloco de rolamento (68).