BRPI0907607B1 - dispositivo para o ajuste do ângulo de ataque de uma pá de rotor de uma turbina de energia eólica - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIVO PARA O AJUSTE DO ÂNGULO DE ATAQUE DE UMA PÁ DE ROTOR DE UMA TURBINA DE ENERGIA EÓLICA A presente invenção se refere a um dispositivo para o ajuste do ângulo de ataque de uma pá de rotor (1) de uma turbina de energia eólica tendo um cabo propulsor revestido (10) ser girada a pá de rotor na direção oposta ao redor do seu eixo longitudinal. De acordo com a presente invenção o cabo propulsor revestido (10) somente é deslocável em um único plano perpendicular ao eixo de rotação da roda acionadora (9) e engata com um anel de rotação que forma uma peça de extremidade da pá do rotor (1), sendo a roda acionadora (9) ligada com uma unidade de motor/transmissão montada no cubo (2) da pá de rotor (1) para um ajuste individual da pá de rotor.
Description
A presente invenção se refere a um dispositivo para o ajuste do ângulo de ataque de uma pá de rotor de uma turbina de energia eólica, tendo um cabo propulsor revestido flexível deslocável por uma roda acionadora, podendo a pá de rotor ser girada em direções opostas através deste cabo propulsor revestido flexível.
É conhecida a prática de se dotar turbinas de energia eólica com dispositivos para se ajustar as pás de rotor, para adaptar o rendimento das instalações às condições do vento, especialmente para limitar seu rendimento durante fortes ventanias. Foram empregados dispositivos tanto para ajustes individuais como também para o ajuste das pás do rotor em conjunto.
É apresentado por DE 42 21 783 um dispositivo do tipo exposto acima, que apresenta as características citadas acima e no qual uma correia denteada fechada serve como cabo propulsor revestido, envolvendo esta correia a pá de rotor e engatando em uma parte denteada externa formada na pá de rotor. A parte denteada externa é disposta limitando-se lateralmente com um mancai rotativo que liga a pá de rotor com o cubo do rotor. A correia denteada citada é girada de 90° e, através de um cilindro, é ainda mais desviada de 90°, de modo que ela se encontra engatada com um disco denteado de correia, que está assentado sobre uma árvore paralela ao eixo de rotação do rotor.
O objetivo da presente invenção consiste na proposição de um dispositivo inédito para o ajuste de pás de rotor do tipo citado acima, que seja de construção simplificada, possa ser produzido a um custo inferior aos dispositivos deste tipo conhecidos e que funcione com mais segurança.
O dispositivo que satisfaz este objetivo de acordo com a presente invenção é caracterizado pelo fato de que o cabo propulsor revestido é deslocável somente em um único plano perpendicular ao eixo de rotação da roda acionadora, pelo fato de que o cabo propulsor revestido engata em um anel de mancai rotativo que forma uma peça de extremidade da pá de rotor, e pelo fato de que a roda acionadora é ligada a uma unidade motor/transmissão montada no cubo da pá de rotor para ajustar individualmente a pá de rotor.
O movimento de acordo com a presente invenção do cabo propulsor revestido em um único plano somente já permite sozinho uma construção essencialmente simplificada em comparação com o estado da técnica. É vantajoso o fato de que o anel externo do mancai giratório, que reforça a pá de rotor na sua extremidade voltada para o cubo do rotor, imediatamente absorve as forças transferidas através do cabo propulsor revestido. Podem ser dispensadas medidas construtivas adicionais na pá de rotor dirigidas para a cooperação com o cabo propulsor revestido. O anel de mancai rotativo pode satisfazer sua função adicional de absorção do binário de torção sem quaisquer medidas de reforço. Com a possibilidade para o ajuste individual das pás de rotor não há o risco nem de uma paralisação produzida por erro da possibilidade de ajuste de todas as pás de rotor nem de seu bloqueio.
Embora o cabo propulsor revestido possa ser projetado como um anel deslocado ao redor da pá de rotor e da roda acionadora, na modalidade preferida da presente invenção ele é aberto e ligado ao anel de mancai rotativo nas suas extremidades. O envolvimento do anel de mancai rotativo reduzido, de preferência, a um ponto tal, que não seja mais possível, como na modalidade convencional, o ajuste exigido para instalações de energia eólica da pá de rotor de 90 ± 5o.
É vantajoso que a conexão com o anel de mancai rotativo se produzas através de uma peça de extremidade maciça respectiva, que forma, por exemplo, um prendedor para o cabo propulsor revestido. A peça de extremidade maciça pode ser aparafusada com o anel de mancai rotativo, por exemplo, de modo que a conexão possa ser facilmente desfeita e novamente refeita, durante uma troca do cabo propulsor revestido.
É preferível que a conexão das extremidades do cabo propulsor revestido seja prevista em tais posição periféricas com o anel de mancai de rotação e que a roda acionadora seja de tal modo disposta na proximidade da periferia da pá de rotor, que o cabo propulsor revestido em todas as posições de rotação da pá de rotor envolva o anel de mancai rotativo através de uma parte da sua periferia.
Em todos os casos as posições da conexão entre o cabo propulsor revestido e o anel de mancai de rotação ou do comprimento do cabo propulsor revestido aberto são de tal modo escolhidas que se produz uma faixa de ajuste desejada do ângulo de rotação.
No caso do cabo propulsor revestido flexível trata-se de preferência de uma correia dotada de dentes. A roda acionadora apresenta também um conjunto de dentes correspondente.
Em uma modalidade a presente invenção o cabo propulsor revestido flexível é formado alternativamente em forma de uma corrente e a roda acionadora é formada por uma roda com uma corrente denteada. É vantajoso que seja empregada uma corrente denteada, especialmente uma corrente de dentes de articulações em balancim.
Nas modalidades citadas em que se emprega uma correia denteada ou uma corrente como cabo propulsor revestido, o anel de mancai rotativo poderia ser dotado com vantagem com dentes na periferia externa, pelo menos na região do envolvimento ou em uma parte da área de envolvimento.
O cabo propulsor revestido flexível pode ser tensionado contra o anel de mancai de rotação por meio do deslocamento da posição de conexão de um ou dos dois prendedores de aperto na direção periférica.
Como alternativa, ou adicionalmente, o cabo propulsor revestido pode ser tensionado através da roda acionadora, que para este fim é disposta a uma distância radial adequa- da do anel de mancai de rotação.
Para se tensionar o cabo propulsor revestido poderia ser ainda previsto um cilindro tensor. Vantajosamente trata-se de um único cilindro tensor que se apoia contra o cabo propulsor revestido contra o lado do cabo propulsor revestido flexível não voltado para a roda acionadora. Dispondo-se o cilindro tensor entre a roda acionadora e o anel de mancai de rotação pode ser também utilizado para aumentar o ângulo abrangente do cabo de acionamento.
A posição da roda acionadora e/ou a posição do cilindro tensor podem/pode ser a- justáveis/ajustável.
Embora seja possível se ajustar o conjunto de pás de rotor de um rotor com uma única unidade de motor/transmissão individualmente uma depois da outra, na modalidade preferida da invenção atribui-se a cada pá de rotor da turbina de energia eólica uma unidade de motor/transmissão.
Em uma modalidade da presente invenção a correia denteada apresenta um material de carbono, sendo produzido a partir de um tal material uma correia denteada especialmente de tirantes reforçados.
Como material base para a correia denteada emprega-se com vantagem o poliuretano.
Naturalmente o cabo propulsor revestido pode ser projetado compondo-se de muitas partes e pode ser constituído por uma multiplicidade de correias denteadas paralelas entre si.
A presente invenção será em seguida descrita em detalhes com recurso a exemplos de modalidades e aos desenhos apensos referentes a estes exemplos de modalidades. Neles: a Figura 1 mostra uma ilustração esquemática de um dispositivo de acordo com a presente invenção em vista lateral. a Figura 2 mostra um dispositivo da Figura 1 visto de topo, a Figura 3 mostra uma ilustração parcial do dispositivo da Figura 1 em uma vista lateral recortada, e a Figura 4 mostra um segundo exemplo de modalidade para um dispositivo de a- cordo com a presente invenção visto de topo.
Um segmento de extremidade de uma pá de rotor 1 de uma turbina de energia eólica ilustrado na Figura 1 é associado com um cubo de rotor 2 mostrado parcialmente na Figura 1. No cubo de rotor 2 se assentam duas outras tais pás de rotor (não mostradas), sendo que entre as três pás de rotor se forma uma distância angular de 120°.
A conexão entre a pá de rotor 1 e o cubo de rotor 2 é produzida através de um mancai rotativo 3, o que se pode ver especialmente na Figura 3. O mancai rotativo 3 apre senta um anel de mancai rotativo externo 4, formando este anel uma peça de extremidade da pá de rotor 1.
O mancai rotativo 3 permite uma rotação da pá de rotor ao redor do seu eixo longi- tudinal 5 e assim uma alteração do ângulo de ataque da pá de rotor contra a direção do ven- to.
Do lado do cubo de rotor 2 voltado para a incidência do vento, é aplicada contra o cubo através de um cavalete de suporte 6 uma unidade de motor/transmissão 7. Através de unidade de motor/transmissão 7 pode ser girada uma polia 9 através de um eixo 8.
Ao redor da polia 9 é disposto um cabo propulsor revestido 10 formado, de prefe- rência, por uma correia denteada. Nas duas extremidades do cabo propulsor revestido aber- to são previstas as peças de extremidade 11 e 12 que comprimem as extremidades de cor- reia, sendo através destas peças de extremidade produzidas conexões respectivas, por apa- rafusamento, por exemplo, entre o cabo propulsor revestido 10 e o anel de mancai rotativo 4. Nas regiões 13 e 14 o cabo propulsor revestido 10 envolve o anel de mancai rotativo 4 através de uma parte da periferia deste último.
Para o ajuste do ângulo de ataque da pá de rotor 1 depois do destravamento de um dispositivo de detenção 17 que prende a pá de rotor em uma posição rotativa determinada, a unidade de motor/transmissão 7 é colocada em funcionamento. Dependendo da direção de rotação do eixo 8, a polia 9 impele o cabo propulsor revestido 10 na direção da seta du- pla 15, convertendo o cabo propulsor revestido 10 este movimento em uma rotação corres- pondente da pá de rotor 1 ao redor do eixo 5.
Durante o ajuste da pá de rotor, cada uma das duas extremidades do cabo propul- sor revestido 10 exerce uma força de tração, ao passo que a outra extremidade é puxada pela pá de rotor girada. O cilindro 9 faz ainda com que se produza uma tensão suficiente do cabo propulsor revestido 10. O comprimento do cabo propulsor de revestimento é de tal mo- do dimensionado, que fica disponível uma região de ângulo de rotação desejado.
Embora no exemplo de modalidade das Figuras 1 a 3 a polia 9 seja responsável sozinha pela tensão do cabo propulsor revestido, no caso do exemplo da Figura 4 é previsto um cilindro tensor 16, que engata com o cabo propulsor revestido 10a sobre o lado do cabo oposto a uma polia 1a e mantém o cabo tensionado.
Especialmente no exemplo de modalidade de acordo com as Figuras 1 a 3, o cabo propulsor revestido 10 pode ser formado por uma corrente, sendo a polia substituída por uma roda de corrente.
Claims (14)
1. Dispositivo para o ajuste do ângulo de inclinação de uma pá de rotor (1) de uma instalação de energia eólica, tendo um cabo propulsor revestido (10, 10a) flexível que pode ser movido por meio de uma roda acionadora (9, 9a) e através do qual a pá de rotor (1) po- de ser girada através deste cabo em direções opostas ao redor do seu eixo longitudinal, em que o cabo propulsor revestido (10, 10a) pode ser deslocado somente em um único plano que esta em ângulos retos ao eixo de rotação da roda acionadora (9, 9a) e atua em um anel de mancai rotativo (4) que forma uma peça de extremidade da pá de rotor (1) e pelo fato de que a roda acionadora (9, 9a) é conectada com uma unidade de motor/transmissão (7) mon- tada no cubo(2) da pá de rotor (1), para produzir um ajuste individual da pá de rotor (1) CARACTERIZADO pelo fato de que o cabo propulsor revestido (10) estar aberto e conecta- do em suas extremidades ao anel de mancai rotativo (4).
2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o cabo propulsor revestido (10) circula em torno do anel de mancai rotativo (4) através de um componente (13, 14) da sua circunferência em cada posição de rotação da pá de rotor (1).
3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o cabo propulsor revestido (10) ser conectado em cada uma das suas extremidades através de peças de extremidade (11, 12) maciças ao anel de rotação (4).
4. Dispositivo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pe- lo fato de que o cabo propulsor revestido (10) flexível abrange uma correia denteada e/ou uma corrente.
5. Dispositivo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pe- lo fato de que o cabo propulsor revestido flexível (10, 10a) é tensionado somente pela roda acionadora (9, 9a) e/ou por um cilindro tensor, de preferência por um único cilindro tensor (16).
6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que um único cilindro tensor (16) é fornecido.
7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o cilindro tensor (16) se apoia contra o cabo propulsor revestido (10a) no lado do cabo propulsor revestido (10a) flexível não voltado para a roda acionadora (9a).
8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5 ou 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a posição da roda acionadora (9,9a) e/ou a posição do cilindro tensor (16) são/é ajustáveis/ajustável.
9. Dispositivo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pe- lo fato de que o anel de rotação é dotado, pelo menos na região de envolvimento, pelo me- nos parcialmente com dentes na sua face voltada para o cabo propulsor revestido (10).
10. Dispositivo, de acordo com uma das reivindicações 4 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a correia denteada apresenta um material de carbono e abrange especialmente um tirante composto de material de carbono.
11. Dispositivo, de acordo com uma das reivindicações 4 a 10, CARACTERIZADO 5 pelo fato de que a correia denteada apresenta como material base o poliuretano.
12. Dispositivo, de acordo com uma das reivindicações 4 a 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a corrente abrange uma corrente dentada, especialmente uma corrente denteada de articulações de balancim.
13. Dispositivo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 12, CARACTERIZADO 10 pelo fato de que o cabo propulsor revestido (10, 10a) é conectado ao anel de mancai rotativo (4) em cada caso através de peça de extremidade (11, 12) maciça que forma um suporte de fixação para o cabo propulsor revestido (10) e pode ser tensionado movendo a posição de conexão de um ou ambos os suportes de fixação na direção circunferencial no anel de mancai rotativo (4).
14. Aparelho de acordo com uma das reivindicações 5 a 13, CARACTERIZADO por o cilindro tensor (16) estar disposto entre a polia (9, 9a) e o anel de mancai rotativo (4) para aumentar o ângulo de rotação do cabo propulso revestido (10, 10a).
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