ES2369442A1 - Inserto de pala y método de colocación de insertos en el laminado de una pala. - Google Patents
Inserto de pala y método de colocación de insertos en el laminado de una pala. Download PDFInfo
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Abstract
Inserto de pala acoplado en el laminado de una pala determinando una unión a doble cortadura entre el inserto y el laminado. El inserto está formado por dos partes definidas, cabeza (2), concebida para el atornillado del inserto a otra estructura (2''), y el cuerpo (3) que determina una forma cilíndrica o cónica con una cavidad interna cónica. En una realización el inserto está concebido para su unión al laminado (1) de la pala mediante medios adhesivos (4). En otra realización, el inserto queda embebido en el laminado de la pala con una pieza interior (5) adherida al cuerpo (3) del inserto.
Description
Inserto de pala y método de colocación de
insertos en el laminado de una pala.
La invención describe un inserto para una pala
de aerogenerador según el preámbulo de la reivindicación primera,
así como un método para su colocación en el laminado de una
pala.
Las palas eólicas se unen típicamente al buje
del aerogenerador mediante una unión mecánica multipunto pretensada
con tornillos tensionados. De igual forma, las palas divididas en
varios módulos se pueden montar con uniones mecánicas entre piezas
metálicas denominadas insertos. La función básica de los elementos
de unión de la raíz de pala y de los elementos de unión intermedia
es transferir las cargas de tracción y/o compresión que se
transmiten desde los laminados de la pala.
El estado de la técnica más cercano corresponde
a la patente EP 18789155 donde se presentan insertos metálicos
alojados axialmente dentro de las paredes de los módulos de pala,
siendo la pared un laminado de material compuesto en el que existen
una serie de orificios. La unión estructural entre el material
compuesto y los insertos se realiza mediante medios químicos
(adhesivo) y se define como unión a simple cortadura ya que cada
cara del inserto está en contacto con una de las caras del orificio
en el material compuesto.
Ahora bien, la transferencia de las cargas de
tracción y/o compresión que se originan en los laminados de la pala
como consecuencia de las cargas provocadas en la pala por la acción
del viento son muy grandes. Este problema podría solucionarse
reforzando con más fibra y grandes insertos las paredes de los
módulos, pero estos excesos de peso en las palas aumentan las cargas
en el aerogenerador de forma inadmisible.
Para lograr una transferencia adecuada de las
cargas se define un inserto específico que se dispone de tal forma
en el laminado de la pala que forma una unión a doble cortadura.
El inserto está formado por dos partes
definidas, la cabeza y el cuerpo, estando la cabeza concebida para
el atornillado del inserto a otra estructura (por ejemplo, el
rodamiento del buje del aerogenerador u otro inserto correspondiente
a otro módulo de pala), mientras que el cuerpo comprende una zona
cilíndrica o cónica con una cavidad interna cónica para la unión
química del inserto al laminado.
La unión entre el inserto y el laminado presenta
dos alternativas:
- en una primera, el inserto se une al laminado
mediante medios químicos (adhesivo), dentro de una cavidad
mecanizada en el laminado ya curado
- en una segunda, el inserto se embebe en el
laminado, junto con una pieza interior, durante el proceso de
laminación. Durante el proceso de curado del laminado, la resina del
material compuesto une de forma química el laminado al inserto.
Con el fin de explicar la unión del inserto, se
acompañan las siguientes figuras:
La figura 1 muestra una sección de la unión del
inserto y el laminado de pared de pala según una
primera realización.
primera realización.
La figura 2 constituye una sección transversal
de la unión entre el inserto y el laminado en correspondencia con la
figura anterior.
La figura 3 muestra una sección de la unión del
inserto y el laminado de pared de pala según una segunda
realización.
La figura 4 constituye una sección transversal
de la unión entre el inserto y el laminado en correspondencia con la
figura anterior.
Las figuras 5 y 6 muestran una sección de la
unión en la que se señalan la transmisión de cargas en función de la
rigidez del material utilizado de la pieza interior.
Las figuras 7 y 8 muestran dos realizaciones de
la cabeza del inserto objeto de la invención en función de su área
de implementación en la pala.
La presente invención está relacionada con las
palas cuyos laminados principales (los situados en las zonas
centrales de las partes superior e inferior del perfil aerodinámico)
están fabricadas en laminado sólido y describe un inserto de pala
cuyas características permiten su implementación en la pala mediante
una unión a doble cortadura.
Tal y como se muestra en la figura 1, el inserto
de pala objeto de la invención, consta de dos partes diferenciadas,
cabeza (2) y cuerpo (3), estando la cabeza (2) concebida para el
atornillado, mediante elementos de fijación (9), del inserto a otra
estructura (1', 2'), y el cuerpo (3) concebido para su unión al
laminado (1) de la pala mediante medios adhesivos (4).
El cuerpo (3) del inserto determina una forma
cilíndrica o cónica con una cavidad interna cónica, mientras que la
cabeza, tal y como se muestra en las figuras 7 y 8, determina una
zona roscada o una zona provista de una cabeza de herraje con
agujero pasante en función de si se implementa como inserto de la
raíz de la pala o como inserto de unión intermedia de la pala,
respectivamente.
De esta forma, en una primera realización, la
unión entre el cuerpo (3) del inserto y el laminado (1) de la pala
se realiza mediante el engrosamiento del laminado (1) en la zona
próxima a la unión, para una vez el laminado se ha curado,
mecanizarlo con geometría de revolución, determinando una cavidad
cónica coincidente con la forma del cuerpo (2) del inserto, e
introducir dicho cuerpo (2) fijándolo con medios adhesivos (4), ver
figuras 1 y 2.
En otra realización de la unión, el inserto
queda embebido en el laminado de la pala, para lo que se introduce
una pieza interior (5) adherida al cuerpo (3) del inserto, como se
muestra en la figura 3, que permite laminar de forma continua capas
de material compuesto desde el laminado de la pala hasta la parte
superior del inserto.
Esta pieza interior (5) determina dos secciones,
una cónica (5.1) que se pega mediante adhesivo (4) a la superficie
de la cavidad interna cónica del cuerpo (3) del inserto, y otra
cilíndrica (5.2) y cortada en bisel.
Dichas piezas interiores (5) pueden estar
constituidas en diferentes materiales en función del requisito de
resistencia a la unión que se requiera para cada aplicación.
De esta forma, cuando los requerimientos de
resistencia son altos se emplea un material rígido como por ejemplo
fibra de vidrio, mientras que si los requerimientos de resistencia
son bajos se emplea un material ligero y menos rígido como por
ejemplo espuma o madera.
Las espumas empleadas en este tipo de
aplicaciones se consideran materiales ligeros puesto que su densidad
oscila entre los 50 y 200 kg/m^{3}, mientras que la fibra de
vidrio o carbono empleada en los laminados de pala o en la pieza de
interior rígida oscilan entre 1500 y 2500 kg/m^{3}.
La transmisión de las cargas (8) en cada caso es
diferente, tal y como se muestra en las figuras 5 y 6, ya que en el
caso de utilizar materiales rígidos en la pieza interior (5) una
parte de la carga se transmite del inserto directamente al laminado
(1) y otra parte de la carga se transmite del inserto a la pieza
interior (5) para posteriormente pasar al laminado (1) a través de
la superficie de la pieza interior (5) que está fuera del inserto,
conformando, de este modo una unión a doble cortadura, mientras que
en el caso de utilizar materiales ligeros y menos rígidos la
transmisión de las cargas (8) entre el inserto y el laminado (1) se
realiza principalmente a través de la cara externa del inserto.
Debido a estos diferentes caminos de cargas, la
primera configuración tendrá una resistencia (frente a carga máxima
y frente a cargas de fatiga) que aproximadamente duplicará la
segunda configuración (se emplean los términos resistencia alta y
resistencia baja respectivamente). En este sentido, los valores
finales de resistencia dependerán de la configuración seleccionada,
así como de las dimensiones de la unión, las propiedades de los
adhesivos empleados y el proceso de fabricación.
Por último, se prevé la introducción de unos
separadores (6) entre insertos, pudiendo estos ser de fibra de
vidrio o de espuma.
El método de colocación del inserto junto con la
pieza interior (5) se caracteriza porque se emplea un molde (7) de
superficie ondulada de forma que el laminado (1) se adapte a la
forma cilíndrica del inserto. Sobre esta superficie se laminan una
serie de capas de material compuesto (fibra de vidrio o de carbono)
y sobre ello se colocan los insertos a los que previamente se les
han pegado las piezas interiores (5). Entre los insertos se colocan
los separadores (6) que se han descrito anteriormente y finalmente
se laminan el resto de capas de material compuesto sobre los
insertos.
El proceso de laminación puede ser de material
preimpregnado, es decir, que el material se encuentra previamente
impregnado de resina, o de tejido seco seguido de una infusión de
resina.
Claims (10)
1. Inserto de pala acoplado en el laminado
sólido situado en la zona central de la parte superior e inferior
del perfil aerodinámico de una pala, caracterizado
porque:
- -
- el inserto comprende una cabeza (2) para el atornillado del inserto a otra estructura (1', 2') y un cuerpo (3) para la unión con el laminado (1) que determina una forma cilíndrica o cónica exterior y una cavidad cónica interior,
- -
- la unión entre inserto y el laminado (1) se realiza mediante una unión química adhesiva (4) a doble cortadura, es decir por la superficie interior y exterior del cuerpo (3) del inserto.
2. Inserto de pala, según la primera
reivindicación, caracterizado porque para la unión entre el
cuerpo (3) del inserto y el laminado (1) se mecaniza el laminado (1)
curado, con geometría de revolución coincidente con la forma del
cuerpo (3) del inserto.
3. Inserto de pala, según la primera
reivindicación, caracterizado porque comprende al menos una
pieza interior (5) adherida por la parte interior del cuerpo (3) del
inserto, estando el conjunto embebido en el laminado (1) de la
pala.
4. Inserto de pala, según la tercera
reivindicación, caracterizado porque la pieza interior (5)
determina dos secciones, una cónica (5.1) que se pega mediante
adhesivo (4) a la parte interior del cuerpo (3) del inserto, y otra
cilíndrica (5.2) y cortada en bisel.
5. Inserto de pala, según la tercera
reivindicación, caracterizado porque en la fabricación de la
pieza interior (5) cuando los requerimientos de resistencia son
altos se emplea un material rígido de densidad entre 1500 y 2500
kg/m^{3} como fibra de vidrio.
6. Inserto de pala, según la tercera
reivindicación, caracterizado porque en la fabricación de la
pieza interior (5) cuando los requerimientos de resistencia son
bajos se emplea un material ligero y poco rígido de densidad entre
50 y 200 kg/m^{3} como espuma o madera.
7. Método de colocación de insertos en el
interior de un laminado de pala, caracterizado porque la
unión entre los insertos y el laminado (1) para que los insertos
queden embebidos consta de los pasos de;
- -
- Emplear un molde (7) de superficie ondulada de forma que el laminado (1) se adapte a la forma cilíndrica del cuerpo (3) del inserto.
- -
- Laminar sobre esta superficie una serie de capas de material compuesto (fibra de vidrio o de carbono).
- -
- Colocar sobre el laminado (1) los insertos a los que previamente se les han pegado las piezas interiores (5).
- -
- Colocar entre los insertos unos separadores (6).
- -
- Laminar el resto de capas de material compuesto sobre los insertos y los separadores (6).
8. Método de colocación de insertos en el
interior de un laminado de pala, según la séptima reivindicación,
caracterizado porque el proceso de laminación es de prepreg,
es decir que el material se encuentra previamente impregnado de
resina.
9. Método de colocación de insertos en el
interior de un laminado de pala, según la séptima reivindicación,
caracterizado porque el proceso de laminación es de tejido
seco seguido de una infusión de resina.
10. Método de colocación de insertos en el
interior de un laminado de pala, según la séptima reivindicación,
caracterizado porque entre los insertos se introducen unos
separadores (6) de fibra de vidrio o de espuma.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2369442 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20121009 |