ES2583140T3

ES2583140T3 - Una pala de aerogenerador que tiene un casquillo de raíz conductor

Info

Publication number: ES2583140T3
Application number: ES12799089.3T
Authority: ES
Inventors: Lars Bo Hansen
Original assignee: LM WP Patent Holdings AS
Current assignee: LM WP Patent Holdings AS
Priority date: 2011-11-23
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2016-09-19
Anticipated expiration: 2032-11-14
Also published as: US10072636B2; WO2013075990A3; CN104220747B; EP2783110B1; CN104220747A; EP2783110A2; IN2014CN04446A; US20140271190A1; WO2013075990A2; PL2783110T3

Abstract

Una pala (10) para una aerogenerador (2), la pala (10) que tiene un extremo (14) de punta y un extremo (16) de raíz, la pala (10) que comprende: al menos un receptor de rayos, de forma conductora, acoplado a un conductor (72) de bajada de rayos previsto en la pala (10); y una pluralidad de casquillos (74) de la raíz previstos en dicho extremo (16) de raíz, en el que dicho conductor (72) de bajada está acoplado, de forma conductora, a por lo menos uno de dichos casquillos (74) de raíz para proporcionar una trayectoria de conducción a tierra para dicho conductor (72) de bajada, en el que dicha pala (2) comprende un cuerpo de concha, comprendiendo dicha pala además un elemento (86) conductor exterior previsto en una superficie (11b) exterior de dicho cuerpo de concha, en dicho extremo (16) de raíz, caracterizado porque dicho elemento (86) conductor exterior está acoplado, de forma conductora, con dicho conductor (72) de bajada, a través de dicho al menos uno de dichos casquillos (74) para proporcionar una trayectoria de conducción a tierra para dicho conductor (72) de bajada.

Description

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DESCRIPCION

Una pala de aerogenerador que tiene un casquillo de ralz conductor Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a una pala de aerogenerador que tiene un sistema conductor de bajada de rayos. Antecedentes de la invencion

Un sistema de proteccion contra rayos (tambien conocido como LPS) es una caracterlstica de diseno importante para aerogeneradores modernos, debido a la altura relativa y a la exposicion de las estructuras de aerogeneradores. En general, un LPS consiste en un receptor de rayos proporcionado en una pala del aerogenerador, que se utiliza para recibir una descarga de un rayo. Una vez alcanzado por un rayo, el receptor conduce el rayo a una conexion a tierra a traves de un conductor de bajada de rayos dispuesto dentro de la pala.

Como la mayorla de los disenos actuales de aerogeneradores implican palas que pueden girar, o palas que tienen disposiciones de montaje relativamente complicadas en la ralz de la pala, uno de los problemas principales que se dan con ejemplos de LpS conocidos es como conducir la descarga de rayo desde el conductor de bajada alrededor del extremo de la ralz de la pala y de una conexion a tierra proporcionada en la gondola o el buje del aerogenerador.

Un ejemplo de un sistema de LPS conocido se puede ver en la Patente Europea No. EP 1 561 030, que muestra lo que puede describirse como una solucion con entrehierro. En el documento EP 1 561 030, el conductor de bajada de rayos pasa a traves de la pared exterior de pala, de la pala interior, a una banda o placa conductora dispuesta en la superficie exterior de la pala. Un cabezal esta provisto en el exterior de la pala, estrechamente alineado con la banda conductora, estando el cabezal acoplado a una conexion a tierra proporcionada en la mayor estructura del aerogenerador. El sistema presenta un entrehierro entre la banda conductora y el cabezal, independientemente del angulo de cabeceo de las palas actual. Esto asegura que una trayectoria de conduction este siempre presente desde los receptores de rayos en la pala a traves de la solucion con entrehierro hasta la conexion a tierra posterior en la estructura del aerogenerador, sin pasar por la conexion del extremo de la ralz de la pala, ni por el sistema de cabeceo asociado, ni por los cojinetes.

Un problema con la solucion con entrehierro como se ha descrito anteriormente es que, como el conductor de bajada de rayos debe pasar a traves de la pared del cuerpo de la pala, esto generalmente requiere la perforation o el corte de un agujero adecuado en la pared de la pala. Dicha operation posterior al moldeo puede tener un impacto sobre la estabilidad estructural de la pala, introduciendo puntos debiles en las proximidades del agujero, lo cual puede requerir un refuerzo adicional. Ademas, dicha operacion puede requerir un esfuerzo adicional en el montaje, ya que el conductor de bajada debe pasar a traves del agujero, as! como el posterior sellado del agujero.

El documento DE 20 2010 013 535 describe un metodo de conexion del sistema de proteccion contra rayos alternativo, pero que no trata el problema de la integration con las soluciones LPS existentes.

WO 2006/070171 A1 da a conocer una pala de aerogenerador, en la que un conductor de rayos exterior en forma de un conductor de malla metalica esta acoplado electricamente a medios de fijacion a traves de medios de transferencia del rayo, en la que el conductor de malla metalica y los medios de transferencia del rayo estan acoplados a traves de una construction en sandwich.

WO 00/79128 A1 da a conocer una pala de aerogenerador, que comprende un sistema de calefaccion de deshielo y de proteccion contra rayos combinado, y en el que los conductores estan conectados a un plano de tierra a traves de entrehierros.

DE 10 2008 045939 A1 da a conocer un sistema de proteccion contra rayos, donde una trayectoria de conduccion del rayo pasa por el cojinete de cabeceo.

Es un objeto de la invencion proporcionar una pala de aerogenerador que tiene un sistema de proteccion contra rayos con una trayectoria de conduccion alternativa, la cual proporciona una mejora en el rendimiento y una facilidad de fabrication.

Resumen de la invencion

Por consiguiente, se proporciona una pala para un aerogenerador, teniendo la pala un extremo de punta y un extremo de ralz, comprendiendo la pala:

al menos un receptor de rayos acoplado, de forma conductora, a un conductor de bajada de rayos proporcionado en la pala; y

una pluralidad de casquillos de ralz proporcionados en dicho extremo de ralz,

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en el que dicho conductor de bajada se acopla, de forma conductora, a al menos uno de dichos casquillos de ralz para proporcionar una trayectoria de conduction a tierra para dicho conductor de bajada.

Los casquillos de ralz de la pala se encuentran en una zona de alta resistencia estructural, para soportar las grandes fuerzas de los momentos en la ralz de la pala. Por consiguiente, mediante la utilization de los casquillos como trayectoria de conduccion para el conductor de bajada de rayos, es posible proporcionar una trayectoria de conduccion a traves de cuerpo de la pala sin afectar a la integridad estructural de la propia pala. Se comprendera que el receptor de rayos puede ser parte de cualquier sistema de protection contra rayos adecuado para una pala de aerogenerador. Preferiblemente, el conductor de bajada de rayos es un conductor de bajada interior, dispuesto dentro del cuerpo de la pala.

Preferiblemente, el al menos un casquillo de ralz se forma a partir de un material conductor.

Preferiblemente, se proporciona la pala de aerogenerador de un rotor para un aerogenerador que tiene un eje rotor substancialmente horizontal, el rotor comprende un buje, desde el cual se extiende la pala de aerogenerador, sustancialmente en una direction radial cuando esta montado en el buje, extendiendose la pala de aerogenerador en una direccion longitudinal paralela a un eje longitudinal y teniendo un extremo de punta y un extremo de ralz, comprendiendo la pala de aerogenerador un contorno perfilado que incluye un lado de presion y un lado de suction, as! como un borde de ataque y un borde de fuga, con una cuerda que tiene una longitud de cuerda que se extiende entre ellos, el contorno perfilado, cuando es impactado por un flujo de aire incidente, genera una sustentacion.

De forma preferente, dicha pala comprende un cuerpo de concha que define una camara interior, en el que una abertura interior esta definida en una superficie interior de dicho cuerpo de concha, en el extremo de ralz de la pala, extendiendose la abertura interior desde dicha camara interior a dicho casquillo, y en el que el dicho conductor de bajada de rayos esta acoplado a traves de dicha abertura interior a dicho casquillo.

Una operation posterior al moldeo de menor importancia puede ser necesaria para conectar el conductor de bajada al casquillo. Sin embargo, como la abertura interior no se extiende a traves de todo el cuerpo de concha, sino que solo en el casquillo, esto significa que se puede utilizar una abertura superficial mas corta, que tiene menos implicaciones estructurales y requisitos posteriores al moldeo reducidos.

Preferiblemente, dicha pala comprende ademas un elemento de conexion de casquillo conductor interior previsto en dicha abertura interior, dicho elemento de conexion interior extendiendose desde dicha camara interior de dicho casquillo de ralz, proporcionando dicho elemento de conexion de casquillo conductor interior un punto de fijacion del conductor de bajada de rayos en dicha camara interior para el acoplamiento a dicho conductor de bajada de rayos.

Mediante el uso de un elemento de conexion al casquillo conductor separado, el cual proporciona un punto de fijacion para el conductor de bajada, el sistema de conduccion del rayo de la pala puede ser relativamente facil de montar, ya que el conductor de bajada no tiene que ser pasado a traves de la abertura interior. El conductor de bajada se puede conectar facilmente a y se puede retirar del elemento de conexion al casquillo conductor para proporcionar facilidad de montaje, as! como para facilitar las operaciones de mantenimiento y de reparation.

Adicionalmente o alternativamente, el elemento de conexion al casquillo conductor puede estar formado integralmente con el casquillo de ralz, y/ o el elemento de conexion al casquillo conductor puede ser conectado de manera fija al casquillo de ralz, por ejemplo mediante soldadura, soldado, atornillado, etc. Dicho sistema puede ayudar a retener el casquillo en el cuerpo de la pala evitando que el casquillo se extraiga de la ralz.

De forma preferente, un extremo de la ralz de dicho conductor de bajada de rayos esta atornillado a dicho elemento de conexion al casquillo conductor, en el que dicho elemento de conexion al casquillo conductor comprende una abertura para recibir un perno. Preferentemente, dicho perno se forma a partir de un material conductor.

Una conexion basada en pernos proporciona una union sencilla y una conexion conductora entre el conductor de bajada de rayos y el casquillo (a traves del elemento de conexion al casquillo conductor), que puede ser facilmente instalado y retirado si se desea.

En un modo de realization, dicha pala comprende ademas un elemento conductor exterior dispuesto en una superficie exterior de dicho cuerpo de concha en dicho extremo de ralz, en el que dicho elemento conductor exterior esta acoplado, de forma conductora, con dicho conductor de bajada a traves de dicho al menos uno de dichos casquillos, para proporcionar una trayectoria de conduccion a tierra para dicho conductor de bajada.

Donde el rayo es conducido a traves del cuerpo de la pala a un sistema de conduccion exterior, por ejemplo, una solution con entrehierro, el casquillo puede ser utilizado como un atajo a traves del cuerpo de concha para la trayectoria de conduccion del conductor de bajada de rayos. Se entendera que en un sistema de este tipo, al menos una portion de la corriente que resulta de una descarga de rayo en la pala se conducira a traves del conductor de bajada de rayos interior al extremo de ralz, donde la corriente es conducida a traves del cuerpo concha de pala mediante el casquillo, a una conexion exterior para la posterior conduccion a tierra. Tal solucion permite que la

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corriente de los rayos evite la conexion de la ralz de la pala y/ o el sistema de cabeceo de las palas, evitando danos en dichos componentes.

En un modo de realizacion, se comprendera que el casquillo conductor puede estar acoplado, de forma conductora, a un elemento adicional, por ejemplo, una brida de la ralz de la pala, lo que puede proporcionar una trayectoria adicional a tierra para la descarga del rayo. La provision de dicha trayectoria alternativa permite, para una descarga del rayo en la pala, que se divida entre trayectorias separadas a tierra, lo que resulta en una corriente reducida en cada trayectoria.

De forma preferente, dicho elemento conductor exterior comprende una placa de contacto conductora para un sistema con entrehierro.

De forma preferente, se define una abertura exterior en dicha superficie exterior de dicho cuerpo de concha en el extremo de la ralz de la pala, dicha abertura exterior se extiende desde dicha camara de superficie exterior a dicho casquillo, y

en el que dicho elemento conductor exterior esta acoplado a traves de dicha abertura exterior a dicho casquillo.

El uso de este sistema significa que solo se requieren dos aberturas relativamente poco profundas, en oposicion a una sola abertura pasante, la cual puede requerir un refuerzo adicional, un sellado, y/ o un trabajo inicial.

Adicionalmente o alternativamente, la pala comprende ademas un elemento de conexion al casquillo conductor exterior previsto en dicha abertura exterior, dicho elemento de conexion exterior se extiende desde la superficie exterior del cuerpo de concha a dicho casquillo de ralz, dicho elemento de conexion al casquillo exterior proporciona un punto de union para dicho elemento conductor exterior.

Una vez mas, el uso de un elemento de conexion al casquillo conductor exterior separado permite una facilidad de montaje de los componentes de la pala, ya que proporciona un punto de conexion simple para el conductor exterior, por ejemplo, una placa conductora de una solucion con entrehierro. Comprendiendo, de forma preferente, el elemento de conexion al casquillo conductor exterior una abertura para recibir un perno, de manera que el conductor exterior puede ser atornillado al elemento de conexion al casquillo conductor exterior.

De forma preferente, al menos una muesca esta definida en dicho al menos un casquillo de ralz, dicha al menos una muesca operable para acoplarse con una proyeccion definida en dicho elemento de conexion al casquillo conductor interior y/ o en dicho elemento de conexion al casquillo conductor exterior.

La construction de la muesca del casquillo asegura que el elemento(s) de conexion al casquillo conductor sea alineado de forma segura con el casquillo de ralz, y se asegurara de que se realice una conexion solida entre el casquillo y los elementos. Tambien proporciona un procedimiento de montaje mejorado, ya que un trabajador sera facilmente capaz de ver si se ha hecho una conexion solida entre el elemento y el casquillo, debido a la insertion eficaz de la proyeccion definida en el elemento(s) en la muesca proporcionada en el casquillo.

Adicionalmente o alternativamente, dicha pala esta adaptada para ser acoplada con un sistema de cabeceo de pala en el extremo de la ralz de dicha pala, en el que dicho al menos un casquillo esta adaptado para ser acoplado, de forma conductora, a dicho sistema de cabeceo de pala para proporcionar una trayectoria de conduction a tierra para dicho conductor de bajada, a traves dicho sistema de cabeceo de pala.

A medida que el casquillo esta asegurado contra el sistema de cabeceo, por consiguiente, el sistema de cabeceo se puede utilizar para conducir al menos una parte del rayo a tierra. Esto puede ser preferible en sistemas que tienen un sistema de cabeceo de dimensiones relativamente grandes. Esta puede ser proporcionada como la trayectoria conductora primaria a tierra, o como una trayectoria adicional en combination con una solucion exterior, por ejemplo, una solucion con entrehierro. Adicionalmente o alternativamente, la pala puede estar montada en un buje o una gondola de aerogenerador mediante una brida atornillada, en la que una trayectoria de conduccion a tierra puede ser proporcionada a traves de dicha brida atornillada.

Adicionalmente o alternativamente, dicho conductor de bajada puede estar acoplado, de forma conductora, a una pluralidad de dichos casquillos de ralz, de forma preferente a traves de una pluralidad de aberturas interiores definidas en dicho cuerpo de concha.

En algunos casos, puede ser deseable conectar el conductor a varios casquillos separados, para distribuir los altos niveles de potencia causados por una descarga de rayo a traves de varios elementos de casquillo diferentes.

De forma preferente, dicho conductor de bajada esta acoplado, de forma conductora, a una pluralidad de casquillos de ralz, en el que la pluralidad seleccionada de casquillos de ralz es distribuida de manera sustancialmente uniforme sobre el extremo de ralz de la pala.

Dado que los casquillos de ralz a los que esta conectado el conductor de bajada estan espaciados alrededor de la circunferencia del extremo de ralz, la carga del rayo se distribuye uniformemente por todo el extremo de ralz de la pala. De forma preferente, dichos casquillos seleccionados estan espaciados uniformemente uno de otro.

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En un modo de realizacion, dicho cuerpo de concha esta formado por una primera mitad de pala que forma sustancialmente un lado de presion de una pala de aerogenerador y una segunda mitad de pala que forma sustancialmente un lado de succion de una pala de aerogenerador, dichas primera y segunda mitades de pala definiendo dicha camara interior entre ellas, la pala comprende ademas al menos un refuerzo de pala que se extiende entre una superficie interior de dicha primera mitad de pala y una superficie interior de dicha segunda mitad de pala, en el que dicho conductor de bajada de rayos se sujeta en dicho refuerzo de pala entre dicho al menos un receptor de rayos y dicha ralz de la pala.

Situar el conductor de rayos en el refuerzo de pala proporciona un buen punto de montaje para el conductor, y puede asegurar que el conductor estara separado del cuerpo de concha, para reducir el riesgo de que el propio conductor atraiga una descarga de rayo.

De forma preferente, dicho cuerpo de concha comprende un cuerpo compuesto de fibras.

De forma preferente, dicha pluralidad de casquillos de ralz se forman a partir de acero. Se entendera que cualquier material conductor adecuado puede ser utilizado.

Tambien se proporciona un aerogenerador que tiene al menos una pala de aerogenerador como se ha descrito anteriormente.

De forma preferente, el aerogenerador comprende una conexion a tierra, en la que el conductor de bajada de rayos de dicha al menos una pala de aerogenerador esta acoplada, de forma conductora, a dicha conexion a tierra a traves de el al menos un casquillo de ralz de dicha al menos una pala de aerogenerador, por ejemplo a traves del al menos un casquillo de ralz a un elemento conductor exterior y/ o a un sistema de cabeceo o a una brida atornillada.

Descripcion de la invencion

A continuacion se describira un modo de realizacion de la invencion, a modo de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 muestra un aerogenerador;

La figura 2 muestra una vista esquematica de una pala de aerogenerador segun la invencion;

La figura 3 muestra una vista esquematica de un perfil de superficie aerodinamica de la pala de la figura 2;

La figura 4 muestra una vista en planta del extremo de ralz de una pala de aerogenerador, de acuerdo con la invencion;

La figura 5 muestra una vista en perspectiva ampliada de un conductor de bajada de rayos en el extremo de ralz de una pala de aerogenerador, de acuerdo con la invencion;

La figura 6(a) muestra una vista en seccion transversal a lo largo de la longitud de un casquillo de ralz de la pala, conectado a un conductor de bajada de rayos, de acuerdo con un modo de realizacion de la invencion;

La figura 6(b) muestra una vista en seccion transversal a lo largo de la llnea D-D de la figura 6 (a); y

La figura 7 muestra vistas en perspectiva y en seccion transversal de un elemento de conexion al casquillo conductor de acuerdo con un modo de realizacion de la invencion.

Los elementos comunes entre los diferentes modos de realizacion seran referidos utilizando los mismos numeros de referencia.

La figura 1 ilustra un aerogenerador moderno convencional en contra del viento, de acuerdo con el denominado "concepto danes" con una torre 4, una gondola 6 y un rotor con un eje rotor substancialmente horizontal. El rotor incluye un buje 8 y tres palas 10 que se extienden radialmente desde el buje 8, teniendo cada una un extremo 16 de ralz de la pala mas cercano al buje y un extremo 14 de punta de la pala mas lejano al buje 8. El rotor tiene un radio denominado R.

La figura 2 muestra una vista esquematica de un primer modo de realizacion de una pala 10 de aerogenerador segun un modo de realizacion de la invencion. La pala 10 de aerogenerador tiene la forma de una pala de aerogenerador convencional y comprende una region 30 de ralz mas cercana al buje, un perfilado o una region 34 de superficie aerodinamica mas alejada del buje y una region 32 de transicion entre la region 30 de ralz y la region 34 de superficie aerodinamica. La pala 10 comprende un borde 18 de ataque enfrentado a la direccion de rotacion de la pala 10, cuando la pala esta montada en el buje, y un borde 20 de fuga orientado en la direccion opuesta del borde 18 de ataque.

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La region 34 de superficie aerodinamica (tambien denominada la region perfilada) tiene una forma ideal o casi ideal de la pala con respecto a la generacion de la sustentacion, mientras que la region 30 de ralz, debido a consideraciones estructurales, tiene una seccion transversal sustancialmente circular o ellptica, que, por ejemplo, hace que sea mas facil y mas segura montar la pala 10 en el buje. El diametro (o la cuerda) de la region 30 de ralz es tlpicamente constante a lo largo de toda la region 30 de ralz. La region 32 de transicion tiene un perfil 42 de transicion que cambia gradualmente de la forma 40 circular o ellptica de la region 30 de ralz, al perfil 50 aerodinamico de la region 34 de superficie aerodinamica. La longitud de la cuerda de la region 32 de transicion aumenta normalmente, sustancialmente de forma lineal con el aumento de la distancia r desde el buje.

La region 34 de superficie aerodinamica tiene un perfil 50 aerodinamico con una cuerda que se extiende entre el borde 18 de ataque y el borde 20 de fuga de la pala 10. La anchura de la cuerda disminuye con el aumento de la distancia r desde el buje.

Hay que senalar que las cuerdas de las diferentes secciones de la pala normalmente no se encuentran en un plano comun, puesto que la pala se puede retorcer y/ o curvar (es decir, doblar previamente), proporcionando as! al plano de la cuerda con un recorrido correspondientemente retorcido y/ o curvado, siendo este el caso mas frecuente con el fin de compensar para que la velocidad local de la pala sea dependiente del radio del buje.

La figura 3 muestra una vista esquematica de un perfil 50 aerodinamico de una pala tlpica de un aerogenerador representada con los diferentes parametros, que tlpicamente se utilizan para definir la forma geometrica de un perfil aerodinamico. El perfil 50 aerodinamico tiene un lado 52 de presion y un lado 54 de succion, que durante el uso, es decir durante la rotacion del rotor, normalmente se enfrentan hacia el lado de barlovento (o en contra del viento) y al lado de sotavento (o a favor del viento), respectivamente. El perfil 50 aerodinamico tiene una cuerda 60 con una longitud de cuerda que se extiende entre un borde 56 de ataque y un borde 58 de fuga de la pala. El perfil 50 aerodinamico tiene un espesor t, que se define como la distancia entre el lado 52 de presion y el lado 54 de succion.

El espesor t del perfil aerodinamico varla a lo largo de la cuerda 60. La desviacion de un perfil simetrico esta dada por una llnea 62 de peralte, que es una llnea media a traves del perfil 50 aerodinamico. La llnea media se puede hallar dibujando clrculos inscritos desde el borde 56 de ataque al borde 58 de fuga. La llnea media sigue los centros de estos clrculos inscritos y la desviacion o la distancia de la cuerda 60 se llama el peralte f. La asimetrla tambien se puede definir mediante el uso de parametros denominados peralte superior y peralte inferior, que se definen como las distancias de la cuerda 60 y el lado 54 de succion y el lado 52 de presion, respectivamente.

Los perfiles aerodinamicos se caracterizan a menudo por los siguientes parametros: la longitud de cuerda c, el peralte maximo f, la posicion df del peralte maximo f, el espesor del perfil aerodinamico maximo t, que es el mayor diametro de los clrculos inscritos a lo largo de la mediana de la llnea 62 de peralte, la posicion dt del espesor maximo t, y un radio de la punta (no mostrado). Estos parametros se definen tlpicamente como proporcionales a la longitud de la cuerda c.

Con referencia a la figura 4, se muestra un ejemplo de una pala 10 de rotor de barrido, vista desde el extremo 16 de ralz de la pala que mira hacia el extremo 14 de punta de la pala. El extremo 16 de ralz es sustancialmente de forma circular, y tiene una pluralidad de aberturas 70 definidas alrededor de la circunferencia del extremo 16 de ralz, para recibir tornillos para permitir que la pala 10 sea montada en un buje 8 de aerogenerador (y/ o un sistema de cabeceo de la pala del rotor).

Como se puede ver en la figura 4, la pala 10 se forma a partir de dos mitades 10a y 10b de concha de pala, una primera mitad 10a de pala que forma sustancialmente un lado de presion de la pala 10, una segunda mitad de pala que forma sustancialmente un lado de succion de la pala 10. Las mitades 10, 10b de pala se unen entre si para formar un cuerpo de concha de pala que define una camara 11 interior, en el que el cuerpo de la pala tiene una superficie 11a de pala interior y una superficie 11b de pala exterior. Un par de refuerzos 13 de pala interiores estan situados dentro de la camara 11 interior, y se extienden entre dichas primera y segunda mitades 10,10b de pala. La funcion de los refuerzos 13 es principalmente proporcionar rigidez estructural al cuerpo de concha de la pala.

Un receptor de rayos (no mostrado) se dispone en el extremo 14 de punta de la pala 10. Con referencia a la figura 5, el receptor de rayos esta conectado, de forma conductora, a un conductor 72 de bajada de rayos, que se extiende a lo largo de la longitud de la pala 10 hacia el extremo 16 de ralz de la pala 10. Se entendera que la pala 10 puede comprender una pluralidad de receptores de rayos adicionales proporcionados a lo largo del cuerpo de la pala 10, en la que el conductor 72 de bajada de rayos esta acoplado, de forma conductora, a cada uno de los receptores independientes. De forma preferente, el conductor 72 de bajada se sujeta en uno de los refuerzos 13 interiores, para proporcionar un montaje seguro para el conductor 72 y asegurarse de que esta separado de las paredes de la camara 11 interior.

Con referencia a las figuras 5 y 6, en el extremo 16 de ralz de la pala 10, una pluralidad de casquillos 74 de ralz de la pala se colocan alrededor de la circunferencia de la ralz 16 de la pala, las aberturas 70 se definen en dichos casquillos 74 para recibir los pernos de montaje (no mostrados) para montar la pala 10 de aerogenerador en la estructura del aerogenerador. La pala 10 puede estar montada directamente a un buje 8 de aerogenerador, y/ o

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puede estar montada en un sistema de cabeceo de pala (no mostrado) que permite que la pala 10 se incline con respecto al flujo de aire que viene en contra de la pala 10.

Los casquillos 74 de raiz estan montados de forma segura en el extremo 16 de raiz de la pala 10, el extremo 16 de raiz y los casquillos 74 estan configurados para soportar las fuerzas considerables presentes debido a los momentos de la raiz de la pala en el extremo 16 de raiz de la pala 10. Los casquillos 74 estan formados de un material conductor, por ejemplo, acero.

Con referencia a la figura 6(a), se muestra una seccion transversal de uno de los casquillos 74 de raiz de la pala que se extiende desde una abertura 70 dispuesta en la superficie del extremo de raiz de la pala 16. Para aprovechar la alta estabilidad estructural de los casquillos 74, el conductor 72 de bajada de rayos esta dispuesto de tal manera que se acopla, de forma conductora, con al menos uno de los casquillos 74, los casquillos 74 proporcionan una trayectoria de conduccion a tierra para el conductor 72 de bajada.

Como se puede ver en la figura 6(a), se proporciona una abertura 76 interior, en el cuerpo de la pala, que se extiende desde la superficie 11a interior de la pala a la superficie del casquillo 74 de raiz. Un elemento 78 de conexion al casquillo conductor esta situado al menos parcialmente dentro de la abertura 76. Con referencia a la figura 7, el elemento 78 de conexion al casquillo conductor comprende un cuerpo 78a que tiene un agujero 80 de perno definido en el mismo. Volviendo a la figura 6, un extremo de la raiz del conductor 72 de bajada de rayos esta atornillado al elemento 78 de conexion al casquillo conductor mediante un perno 82 recibido dentro del agujero 80 de perno del elemento 78 interior. El elemento 78 de conexion al casquillo conductor esta formado de un material conductor, de tal manera que una trayectoria de conduccion se forma a partir del conductor 72 de bajada de rayos a traves del elemento 78 de conexion al casquillo conductor a la superficie del casquillo 74 de raiz de la pala.

En el modo de realizacion mostrado en la figura 6, una abertura 84 exterior esta formada en el cuerpo de la pala, la abertura 84 exterior se extiende desde la superficie 11b exterior de la pala a la superficie del casquillo 74 de raiz. Un elemento 86 de conexion al casquillo conductor exterior esta situado al menos parcialmente dentro de la abertura 84 exterior. El elemento 86 de conexion al casquillo conductor exterior esta adaptado para la conexion a una parte exterior de un sistema de proteccion contra rayos, por ejemplo (no mostrado) una solucion con entrehierro. En tal caso, con referencia adicional a la figura 7, el elemento 86 de conexion al casquillo conductor exterior es operable para recibir un perno (no mostrado) dentro de un agujero 80 de perno previsto en el elemento 86, de tal manera que un elemento conductor, por ejemplo, una placa conductora para un sistema con entrehierro, puede estar atornillada al elemento 86 exterior.

Se entendera que, con referencia a la figura 7, mientras que en el modo de realizacion ilustrado, el elemento 86 de conexion al casquillo conductor exterior es sustancialmente similar al elemento 78 de conexion al casquillo conductor, se puede utilizar cualquier construccion adecuada de elemento de conexion al casquillo.

De una manera similar, una trayectoria conductora se puede proporcionar desde un conductor 72 de bajada de rayos, a traves del elemento 78 de conexion al casquillo conductor, mediante el casquillo 74 de raiz de la pala, a traves del elemento 86 de conexion al casquillo conductor exterior, a un elemento de proteccion contra rayos conductor adecuado, acoplado a tierra. Por consiguiente, un rayo puede ser conducido hacia abajo a lo largo de un conductor 72 de bajada de rayos y a traves de las paredes del cuerpo de la pala, evitando las conexiones de la raiz de la pala y/ o cualquier otro sistema de cabeceo de la pala asociado. Como se utilizan aberturas 76, 84 relativamente menos profundas en comparacion con las aberturas pasantes del estado de la tecnica anterior, este sistema da como resultado un menor impacto en la integridad estructural de las paredes del cuerpo de la pala.

Adicionalmente o alternativamente, el casquillo 74 de raiz de la pala puede ser operable para proporcionar una trayectoria de conduccion a bridas metalicas previstas en el extremo 16 de raiz de la pala, y/ o a un sistema de cabeceo de la pala conectado, en el que el sistema de cabeceo es de una tamano suficiente para soportar la descarga de un rayo sin danos significativos causados a los cojinetes de cabeceo contenidos. Se entendera que tal trayectoria conductora puede ser seleccionada como la trayectoria conductora principal o unica para el sistema de proteccion contra rayos de la pala 10.

El uso de elementos de conexion al casquillo conductores, interior y exterior, separados establece puntos de union separados para el conductor 72 de bajada de rayos y/ o los elementos del sistema de proteccion contra rayos exteriores. Por consiguiente, la pala puede ser relativamente facil de montar, ya que el conductor 72 de bajada no tiene que pasar a traves de la abertura interior. Ademas, el conductor 72 de bajada se puede conectar facilmente a y retirarse del elemento 78 de conexion al casquillo conductor interior para proporcionar facilidad en el mantenimiento de las instalaciones y en las operaciones de reparacion.

Se entendera sin embargo que el conductor 72 de bajada de rayos se puede conectar directamente al casquillo 74 de raiz a traves de dicha abertura 76 interior.

Con referencia a las figuras 6(a), 6(b) y 7, en un modo de realizacion preferido de la invencion, al menos una primera 88 muesca o canal se proporciona en la superficie del casquillo 74 de raiz de la pala. Una proyeccion 90 proporcionada en dicho elemento 78 de conexion al casquillo conductor interior esta dimensionado para acoplarse

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con dicha muesca 88, de manera que el elemento 78 de conexion al casquillo conductor interior se acopla de forma segura con el casquillo 74 de raiz, cuando el elemento 78 de conexion al casquillo conductor interior se coloca dentro de la abertura 76 interior.

La interaccion de acoplamiento entre el saliente 90 y la muesca 88 asegura que se forme una conexion conductora satisfactoria entre el elemento 78 de conexion del casquillo conductor interior y el casquillo 74 de raiz. Ademas, como la proyeccion 90 del elemento 78 de conexion al casquillo conductor interior se encaja en la muesca 88, esto proporciona un metodo relativamente simple y fiable para asegurar que el elemento 78 de conexion al casquillo conductor interior se reciba y se acople al casquillo 74 de raiz de forma segura, de manera que un trabajador puede ser capaz de inspeccionar visualmente si un elemento 78 de conexion al casquillo conductor interior ha sido completamente insertado en la abertura 76 interior y en la muesca 88 asociada. Un acoplamiento similar muesca-y- saliente es proporcionado tambien para el elemento 78 de conexion de casquillo conductor interior y para el casquillo 74 de raiz.

Como se puede ver en la figura 7, los elementos 78,86 78a de conexion al casquillo conductores comprenden un cuerpo 78a que tiene una seccion transversal hexagonal, pero se comprendera que se puede utilizar cualquier forma del cuerpo adecuada. Ademas, se entendera que el agujero 80 de perno definido en el cuerpo 78a puede estar configurado para acoplarse con cualquier medio de fijacion adecuado.

Si bien el modo de realizacion mostrado ilustra el conductor 72 de bajada de rayos acoplado a un unico casquillo 74 de raiz de la pala, se comprendera que el conductor 72 de bajada puede estar acoplado a una pluralidad de casquillos, y en el que dicha pluralidad de casquillos pueden estar separados uniformemente con respecto a la circunferencia del extremo de raiz de la pala. Esto se puede hacer para distribuir de manera mas uniforme la trayectoria conductora que se presenta en el extremo de raiz de la pala a traves de un mayor numero de componentes conductores.

El uso de dicha configuracion de sistema de proteccion contra rayos de una pala y del convertidor de bajada de rayos proporciona una trayectoria fiable para conectar a tierra cualquier descarga de rayos en la pala, sin tener un impacto significativo sobre la integridad estructural de la propia pala. Tambien proporciona un procedimiento de fabricacion y mantenimiento relativamente facil para el sistema de proteccion contra rayos en la pala.

La invencion no se limita al modo de realizacion descrito en el presente documento, y puede ser modificada o adaptada sin apartarse del alcance de la presente invencion.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Una pala (10) para una aerogenerador (2), la pala (10) que tiene un extremo (14) de punta y un extremo (16) de ralz, la pala (10) que comprende:

al menos un receptor de rayos, de forma conductora, acoplado a un conductor (72) de bajada de rayos previsto en la pala (10); y

una pluralidad de casquillos (74) de la ralz previstos en dicho extremo (16) de ralz,

en el que dicho conductor (72) de bajada esta acoplado, de forma conductora, a por lo menos uno de dichos casquillos (74) de ralz para proporcionar una trayectoria de conduccion a tierra para dicho conductor (72) de bajada,

en el que dicha pala (2) comprende un cuerpo de concha, comprendiendo dicha pala ademas un elemento (86) conductor exterior previsto en una superficie (11b) exterior de dicho cuerpo de concha, en dicho extremo (16) de ralz, caracterizado porque dicho elemento (86) conductor exterior esta acoplado, de forma conductora, con dicho conductor (72) de bajada, a traves de dicho al menos uno de dichos casquillos (74) para proporcionar una trayectoria de conduccion a tierra para dicho conductor (72) de bajada.
2. La pala (10) de la reivindicacion 1, en la que una abertura (84) exterior se define en dicha superficie (11b) exterior de dicho cuerpo de concha en el extremo (16) de ralz de la pala (10), extendiendose dicha abertura (84) exterior desde dicha camara de superficie exterior de dicho casquillo (74), y

en el que dicho elemento (86) conductor exterior esta acoplado a traves de dicha abertura (84) exterior a dicho casquillo (74).
3. La pala de la reivindicacion 2, en la que la pala (10) comprende ademas un elemento (86) de conexion al casquillo conductor exterior previsto en dicha abertura (84) exterior, extendiendose dicho elemento (86) de conexion exterior desde la superficie exterior del cuerpo de concha a dicho casquillo (74) de ralz, proporcionando dicho elemento (86) de conexion al casquillo conductor exterior un punto de conexion para dicho elemento conductor exterior.
4. La pala de la reivindicacion 3, en la que al menos una muesca esta definida en dicho al menos un casquillo de ralz, siendo dicha al menos una muesca (88) operable para acoplarse con una proyeccion (90), definida en dicho elemento de conexion, al casquillo conductor exterior.
5. La pala de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que dicho elemento conductor exterior comprende una placa de contacto conductora para un sistema con entrehierro.
6. La pala de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que dicha pala comprende un cuerpo de concha que define una camara (11) interior, en el que se define una abertura (76) interior en una superficie (11a) interior de dicho cuerpo de concha en el extremo (16) de ralz de la pala (10), extendiendose la abertura (76) interior desde dicha camara (11) interior a dicho casquillo (74), y

en la que dicho conductor (72) de bajada de rayos esta acoplado a traves de dicha abertura (76) interior a dicho casquillo (74).
7. La pala de la reivindicacion 6, en el que dicha pala comprende, ademas, un elemento (78) de conexion al casquillo conductor interior previsto en dicha abertura (76) interior, extendiendose dicho elemento (78) de conexion interior desde dicha camara (11) interior a dicho casquillo (74) de la ralz, proporcionando dicho elemento (78) de conexion al casquillo conductor interior un punto de conexion de un conductor de bajada de rayos en dicha camara (11) interior para el acoplamiento a dicho conductor (72) de bajada de rayos.
8. La pala de la reivindicacion 7, en la que un extremo de la ralz de dicho conductor (72) de bajada de rayos esta atornillado a dicho elemento (78) de conexion al casquillo conductor, en el que dicho elemento (78) de conexion al casquillo conductor comprende una abertura para recibir un perno (82).
9. La pala de una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en la que al menos una muesca esta definida en dicho al menos un casquillo de ralz, siendo dicha al menos una muesca operable para acoplarse con una proyeccion, definida en dicho elemento de conexion, al casquillo conductor interior.
10. La pala de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha pala esta adaptada para ser acoplada con un sistema de cabeceo de pala en el extremo de ralz de dicha pala, en el que dicho al menos un casquillo esta adaptado para ser acoplado, de forma conductora, a dicho sistema de cabeceo de la pala para proporcionar una trayectoria conductora a tierra para dicho conductor de bajada a traves de dicho sistema de cabeceo de la pala.
11. La pala de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho conductor de bajada esta acoplado, de forma conductora, a una pluralidad de dichos casquillos de raiz, preferiblemente a traves de una pluralidad de aberturas interiores definidas en dicho cuerpo de concha.
12. La pala de la reivindicacion 11, en la que dicho conductor de bajada esta acoplado, de forma conductora, a una 5 pluralidad de casquillos de raiz, en el que la pluralidad seleccionada de casquillos de raiz estan sustancialmente

distribuidos de manera uniforme sobre el extremo de raiz de la pala.
13. La pala de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho cuerpo de concha esta formado de una primera mitad de pala que forma sustancialmente un lado de presion de una pala de aerogenerador y una segunda mitad de pala que forma sustancialmente un lado de succion de una pala de aerogenerador, dicha primera y

10 segunda mitades de pala definiendo una camara interior entre las mismas, comprendiendo la pala ademas al menos un refuerzo de pala que se extiende entre una superficie interior de dicha primera mitad de pala y una superficie interior de dicha segunda mitad de pala, en la que dicho conductor de bajada de rayos se sujeta en dicho refuerzo de la pala entre dicho al menos un receptor de rayos y dicha raiz de la pala.
14. La pala de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho al menos uno de dichos casquillos de 15 raiz esta acoplado, de forma conductora, a una brida de la raiz de la pala, proporcionando dicha brida de la raiz de

la pala un punto de conexion para una conexion a tierra del sistema de proteccion contra rayos.
15. Un aerogenerador que tiene al menos una pala de aerogenerador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-14.