ES2354732T3 - Álabe de turbina eólica. - Google Patents
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Abstract
Álabe (6) de una turbina eólica hecho de un material compuesto reforzado y que presenta una raíz (14) del álabe con una superficie de montaje (15) para acoplar el álabe a un cubo (8) de la turbina eólica, en el que el álabe y la raíz del álabe son huecos y la raíz del álabe está configurada como un tubo con una pared que incorpora unas fibras reforzadas (22) que son fibras de carbono o fibras de resistencia similar y unos agujeros radiales (11, 12) a través de la pared dentro de los cuales pueden ser situados unos insertos cilíndricos (18, 19) y unos agujeros axiales para unos pernos (16, 21) a partir de los agujeros radiales hacia la superficie de montaje y los agujeros radiales (11, 12) están en un paso constante (P) a lo largo de la circunferencia de la raíz del álabe, insertos cilíndricos que pueden estar acoplados a los pernos para traccionar la superficie de montaje contra el cubo, caracterizado porque, cuando el álabe está montado sobre un cubo, los agujeros radiales (11, 12) están, por tandas, situados a distancias diferentes del cubo y los primeros agujeros radiales (11) más próximos al cubo tienen un diámetro más pequeño que los segundos agujeros radiales (12) más alejados del cubo.
Description
La invención se refiere a un álabe de turbina eólica de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Dichos álabes son sobradamente conocidos. (véase, por ejemplo, el documento de la técnica anterior “Plantas Eólicas” [“Windkraftanlagen], HAU E. Berlín, Springer 1996, páginas 186 - 213). Para reforzar el material compuesto de la raíz del álabe se utilizan fibras de vidrio. Debido a la limitación de los esfuerzos permisibles de las fibras y del 5 material compuesto y a las altas cargas aplicadas sobre la raíz del álabe en el punto en el que está fijado al cubo, la raíz del álabe tiene un grosor considerable.
La mejora de este álabe se encuentra directamente relacionada con la reivindicación 1. Mediante la utilización de fibras más fuertes en la raíz del álabe, como por ejemplo fibras de carbono o fibras de resistencia similar, puede reducirse la pared de la raíz del álabe. Sin embargo, cuando el grosor de la pared se reduce con el fin 10 de transmitir la carga de manera adecuada al cubo, se necesitan más agujeros radiales, de forma que pueda quedar espacio suficiente entre los agujeros radiales del material compuesto y las fibras. Esto conlleva la característica adicional en la que se practica un espacio disponible mediante la colocación de los agujeros radiales por turnos a distancias diferentes respecto del cubo.
De acuerdo con la invención, los primeros agujeros radiales más próximos al cubo tienen un diámetro 15 menor que los segundos agujeros radiales más alejados del cubo. Esto hace posible crear una preesfuerzo más o menos constante en las fibras existentes en la raíz del álabe.
De acuerdo con la invención, los agujeros radiales se encuentran en un paso constante a lo largo de la circunferencia de la raíz del álabe. Esto hace que sea más uniforme la distribución de la carga sobre el cubo.
De acuerdo con una forma de realización, los álabes están situados de acuerdo con la reivindicación 2. De 20 esta forma los pernos tienen a su vez la misma longitud y las mismas propiedades elásticas, lo cual hace más fácil el preesfuerzo de los pernos.
De acuerdo con una forma de realización, los álabes están dispuestos de acuerdo con la reivindicación 3. De esta manera hay suficiente espacio para la adecuada transmisión de las fuerzas desde y hacia el material compuesto. 25
En las líneas que siguen se expondrá la invención con la ayuda de una forma de realización, mediante el empleo de un dibujo. En el dibujo
La figura 1 muestra una vista lateral de una turbina eólica con un rotor montado sobre una torre,
la figura 2 muestra una vista frontal del rotor de la turbina eólica de la figura 1,
la figura 3 muestra una vista lateral del álabe del rotor de la figura 1, 30
la figura 4 muestra una sección de la raíz del álabe de la figura 3,
la figura 5 muestra una vista lateral del álabe del rotor de la figura 3, con un detalle A que muestra la cara de montaje con agujeros,
la figura 6 muestra una sección perpendicular a la superficie de montaje de la conexión del álabe de la figura 3 con un cojinete del álabe, y 35
la figura 7 muestra una sección en el plano cilíndrico perpendicular a la sección de la figura 6 con un detalle B que muestra la dirección de las diversas capas de fibras.
La figura 1 muestra una torre 1 sobre la cual una carcasa 2 puede ser rotada para dirigir un rotor R hacia la dirección del viento. El rotor R está acoplado mediante un cojinete principal 5 a la carcasa 2. El rotor R comprende un cubo 8 al cual están acoplados los álabes 6 por medio de los cojinetes 9 de los álabes de manera que los álabes 40 puedan rotar alrededor de un eje 10 de rotación de los álabes. El cubo 8 está cubierto en la parte frontal por un
casquete 7. El rotor R acciona un generador 4 para generar energía eléctrica. La figura 2 muestra el cubo 8 del rotor R visto desde la parte frontal con los álabes 6.
En la forma de realización mostrada los álabes 6 están conectados por medio de los cojinetes 9 de los álabes al cubo 8. El experto en la materia será consciente de que son posibles otros diseños de la conexión de los álabes 6 al cubo 8, por ejemplo unos álabes directamente conectados al cubo por un cojinete o cojinetes de los 5 álabes conectado(s) al cubo por medio de un tubo fijo, el cual podría presentar un contorno aerodinámico.
La figura 3 muestra el álabe 6 en una vista lateral con una raíz 14 del álabe. El álabe 6 está hecho de materiales compuestos reforzados, como por ejemplo de poliéster reforzado con fibras de carbono 22 (véanse las figuras 6 y 7). En lugar de fibras de carbono pueden utilizarse otros tipos de fibras de resistencia similar. La figura 4 muestra la raíz 14 del álabe con una superficie de montaje 15 que presiona contra el cojinete 9 del álabe. La raíz 14 10 del álabe está provista de unos primeros agujeros de montaje 11 con unas líneas centrales situadas en un primer plano de montaje 17 de los agujeros y de unos segundos agujeros de montaje 12 con unas líneas centrales situadas en un segundo plano de montaje 20 de los agujeros. Las líneas centrales están situadas en posición radial hacia el eje 10 de rotación del álabe. En la forma de realización mostrada el primer plano de montaje 17 de los agujeros y el segundo plano del montaje 20 de los agujeros están situados en paralelo en una determinada distancia a, de forma 15 que la distancia a es mayor que el diámetro del primero agujero de montaje 11 y / o que el segundo agujero de montaje 12, sin embargo pueden escogerse otras distancias. La figura 5, con el detalle A, muestra la superficie de montaje 15 en una vista lateral y, así mismo, los contornos interno y externo del álabe 6.
La figura 6 y la figura 7 muestran, con detalle, la forma en que la raíz 14 del álabe es traccionada contra el cojinete 9 del álabe mediante unos primeros pernos 16 y unos segundos pernos 21. Los primeros pernos 16 están 20 atornillados dentro de unos primeros insertos 18 que están montados dentro de los primeros agujeros de montaje 11. Los segundos pernos 21 están atornillados dentro de unos segundos insertos 19 que están montados dentro de los segundos agujeros de montaje 12. Los primeros pernos 16 y los segundos pernos 21 presentan unas líneas centrales 23 de los pernos que son paralelas, tienen un paso constante P sobre un círculo de pasos y están situados más o menos en la mitad de la pared de la raíz 14 del álabe con forma de tubo. 25
Con el fin de transmitir las fuerzas desde el álabe 6 hacia los primeros pernos 16 o los segundos pernos 21, hay unas fibras 22 que se extienden en dirección longitudinal a lo largo del álabe 6 y unas fibras de carbono 22 que están dispuestas en sentido transversal con respecto a la dirección longitudinal, tal y como se indica en el detalle B de la figura 7. En la pared de la raíz 14 del álabe podría haber diez capas de fibras 22 en la dirección longitudinal y diez capas de fibras 22 en la dirección transversal. Las fibras de carbono 22 tienen una resistencia tal que el área de 30 contacto entre los insertos y el material compuesto constituye una limitación en la transferencia de la fuerza desde el álabe 6 hasta el cubo 8. Por esta razón los agujeros de montaje 11, 12 están en dos planos 17 y 19. Para la adecuada distribución de las fibras de carbono 22 o de cualquier otra fibra de resistencia similar utilizada para reforzar el material compuesto, el diámetro de los primeros agujeros de montaje 11 es más pequeño que el diámetro de los segundos agujeros de montaje 11, por ejemplo el diámetro de los primeros agujeros 11 es de un 60 a un 70% 35 el diámetro de los segundos agujeros 12. Por la misma razón, el diámetro de los primeros pernos 16 puede ser de un 60 a un 70% el diámetro de los segundos pernos 21.
Claims (3)
- REIVINDICACIONES
- 1. Álabe (6) de una turbina eólica hecho de un material compuesto reforzado y que presenta una raíz (14) del álabe con una superficie de montaje (15) para acoplar el álabe a un cubo (8) de la turbina eólica, en el que el álabe y la raíz del álabe son huecos y la raíz del álabe está configurada como un tubo con una pared que incorpora unas fibras reforzadas (22) que son fibras de carbono o fibras de resistencia 5 similar y unos agujeros radiales (11, 12) a través de la pared dentro de los cuales pueden ser situados unos insertos cilíndricos (18, 19) y unos agujeros axiales para unos pernos (16, 21) a partir de los agujeros radiales hacia la superficie de montaje y los agujeros radiales (11, 12) están en un paso constante (P) a lo largo de la circunferencia de la raíz del álabe, insertos cilíndricos que pueden estar acoplados a los pernos para traccionar la superficie de montaje contra el cubo, caracterizado porque, 10 cuando el álabe está montado sobre un cubo, los agujeros radiales (11, 12) están, por tandas, situados a distancias diferentes del cubo y los primeros agujeros radiales (11) más próximos al cubo tienen un diámetro más pequeño que los segundos agujeros radiales (12) más alejados del cubo.
-
- 2. Álabe de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las líneas centrales de los agujeros radiales (11, 12) están en dos planos (17, 20). 15
-
- 3. Álabe de acuerdo con la reivindicación 2, en el que los planos tienen una distancia (a) de al menos dos veces el diámetro de un agujero radial (11, 12).
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