ES2602448T3 - Pala de turbina - Google Patents

Pala de turbina Download PDF

Info

Publication number
ES2602448T3
ES2602448T3 ES12753194.5T ES12753194T ES2602448T3 ES 2602448 T3 ES2602448 T3 ES 2602448T3 ES 12753194 T ES12753194 T ES 12753194T ES 2602448 T3 ES2602448 T3 ES 2602448T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
blade
tip
axis
blades
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES12753194.5T
Other languages
English (en)
Inventor
Khalil Abu Al-Rubb
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Application granted granted Critical
Publication of ES2602448T3 publication Critical patent/ES2602448T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/12Blades; Blade-carrying rotors
    • F03B3/121Blades, their form or construction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06Rotors
    • F03D1/0608Rotors characterised by their aerodynamic shape
    • F03D1/0633Rotors characterised by their aerodynamic shape of the blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06Rotors
    • F03D1/065Rotors characterised by their construction elements
    • F03D1/0675Rotors characterised by their construction elements of the blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D3/00Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06Rotors
    • F03D3/062Rotors characterised by their construction elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0224Adjusting blade pitch
    • F03D7/0228Adjusting blade pitch of the blade tips only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04Automatic control; Regulation
    • F03D7/042Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00Working fluid
    • F05B2210/16Air or water being indistinctly used as working fluid, i.e. the machine can work equally with air or water without any modification
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/20Rotors
    • F05B2240/30Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/20Rotors
    • F05B2240/30Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05B2240/31Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor of changeable form or shape
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/326Rotor angle
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Dispositivo de pala para una turbina que comprende una serie de palas (80) dispuestas para girar alrededor de un eje; comprendiendo las palas partes de cuerpo (82) que tienen unas puntas respectivas (84), en las que las puntas están articuladas (90) con las partes del cuerpo y pueden girar alrededor del eje de la bisagra entre una primera posición y una segunda posición para modificar las propiedades aerodinámicas de las palas, en las que dicho eje de la bisagra se encuentra en el plano de la pala y está inclinado con respecto al eje longitudinal de las palas; comprendiendo, además, el dispositivo de la pala: un sensor para determinar la posición de rotación de una o varias de dichas palas seleccionadas con respecto al eje, y, un dispositivo de accionamiento dispuesto para desplazar la punta de una o varias palas seleccionadas entre la primera y la segunda posiciones dependiendo de dicha posición de rotación para modificar el perfil aerodinámico de la pala seleccionada para ayudar al desplazamiento de rotación de la pala.

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
DESCRIPCION
Pala de turbina
sector de las realizaciones de la invencion
Las realizaciones de la invencion hacen referenda a una pala para ser utilizada en turbinas y, en concreto, en turbinas eolicas.
antecedentes
A medida que se entienden y aprecian mejor los peligros y el impacto medioambiental de la generacion de energia tradicional mediante carbon, petroleo, gas y energia nuclear, existe un deseo cada vez mayor de formas alternativas de generacion de energia. En los ultimos anos, uno de los procedimientos de generacion de energia alternativos de mas exito ha sido la energia eolica. Existen muchas disposiciones conocidas diferentes para generar energia eolica, pero la mayoria se basan en el principio de disponer una turbina con palas dispuestas para girar como resultado de la fuerza del viento y de este modo generar energia.
La eficiencia de dicha generacion de electricidad basada en el viento tiene lugar dependiendo de la eficiencia con la que se puede convertir la energia cinetica del viento en energia electrica que, a su vez, depende de la eficiencia con la que pueden girar las palas alrededor de su eje de rotacion.
Debido a la manera en la que funcionan las turbinas eolicas, las palas que giran bajo la influencia del viento estan orientadas a menudo para girar verticalmente con respecto al suelo. Por tanto, en cada movimiento ascendente es necesario levantar la pala venciendo la fuerza de la gravedad.
Ademas, uno de los problemas conocidos experimentado durante la generacion de energia eolica es que el dispositivo de las palas (o la parte sometida a rotacion debido al viento) es sometido a fuerzas significativamente variables cuando cambia la velocidad del viento. Por tanto, es conocido, variar de manera simultanea el momento de inercia de todas las palas de un dispositivo de palas variando la disposicion del peso alrededor de un eje de rotacion. Dicha disposicion se da a conocer en el documento WO 2004/011801, por ejemplo.
No obstante, dichas disposiciones conocidas varian el momento de inercia simetrica y simultaneamente alrededor del eje de rotacion. Ademas, los medios propuestos para variar el momento de inercia dependen de disposiciones relativamente costosas y que inducen a friccion.
Ademas, las palas utilizadas en las disposiciones conocidas pueden ser pesadas, provocando desgastes en los cojinetes utilizados para soportar la rotacion de las palas. El documento KR 2001 0067856 A da a conocer una pala de rotor formada por un tubo de una pelicula delgada antibalas llena de gas helio reforzada mediante un tejido antibalas laminado sobre el tubo. El documento EP 2 138 717 da a conocer un procedimiento por el que las partes inclinadas de las palas se inclinan en base a senales de entrada filtradas.
caracteristicas
Segun un primer aspecto, la invencion da a conocer una pala para una turbina que comprende una parte de cuerpo que tiene una punta en la que la punta se puede desplazar con respecto a la parte del cuerpo para variar las propiedades aerodinamicas de la pala.
Desplazando la punta de la pala con respecto a la parte del cuerpo, las realizaciones de la invencion pueden variar el perfil aerodinamico de la pala. Cuando las palas estan montadas verticalmente con respecto al suelo, giran venciendo la fuerza de la gravedad durante la mitad de la rotacion. En dichas circunstancias, un pequeno cambio en el perfil aerodinamico de la pala puede contrarrestar la fuerza de la gravedad, reduciendo asi de manera significativa la fuerza requerida para elevar la pala contra la gravedad. Esto proporciona una turbina eolica mas eficiente al incorporar dichas palas.
La pala comprende, ademas, una bisagra que conecta la punta a la parte del cuerpo. En dichas realizaciones, la punta esta articulada alrededor de la bisagra.
La pala puede comprender, ademas, un dispositivo de accionamiento para desplazar la punta con respecto a la parte del cuerpo. En una realizacion, el dispositivo de accionamiento puede comprender un motor y un sistema de poleas o un engranaje de tornillo sinfin u otro dispositivo de accionamiento mecanico, electrico o hidraulico.
Segun la invencion, el dispositivo de palas comprende una serie de palas segun se ha descrito dispuestas para girar alrededor de un eje, comprendiendo ademas el dispositivo de palas un sensor para determinar una posicion de rotacion de una de las palas seleccionada con respecto al eje y, dependiendo de la posicion, desplazar la punta de la pala seleccionada con respecto a la parte del cuerpo de la pala seleccionada.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
El dispositivo de accionamiento puede estar conectado al sensor, en cuyo caso el dispositivo de accionamiento puede desplazar la punta con respecto a la parte del cuerpo para modificar el perfil aerodinamico de la pala seleccionada para ayudar al movimiento de rotacion de la pala.
El dispositivo de accionamiento puede desplazar la punta a una primera posicion cuando la pala esta sometida a un movimiento descendente y desplazar la punta a una segunda posicion cuando la pala esta sometida a un movimiento ascendente.
El perfil aerodinamico de la pala con la punta en la primera posicion puede ayudar a la rotacion descendente de la pala alrededor del eje.
El perfil aerodinamico de la pala con la punta en la segunda posicion puede ayudar al movimiento ascendente de la pala alrededor del eje.
Segun un aspecto adicional, la invencion da a conocer un procedimiento de funcionamiento de una pala para una turbina que tiene una parte de cuerpo y una punta, comprendiendo el procedimiento el desplazamiento de la punta con respecto a la parte del cuerpo para variar las propiedades aerodinamicas de la pala.
Una bisagra conecta la punta a la parte del cuerpo.
El procedimiento puede comprender, ademas, disponer un dispositivo de accionamiento para desplazar la punta con respecto a la parte del cuerpo.
El dispositivo de accionamiento puede comprender un motor y un sistema de poleas. El dispositivo de accionamiento puede comprender cualquier sistema mecanico, hidraulico o electrico que funcione de la manera indicada. En una realizacion, el dispositivo de accionamiento es un engranaje de tornillo sinfin.
La invencion da a conocer un procedimiento para controlar un dispositivo de palas que comprende una serie de palas, segun se han descrito, dispuestas para girar alrededor de un eje, comprendiendo el procedimiento, ademas, disponer un sensor para determinar la posicion de rotacion de una pala seleccionada con respecto al eje, comprendiendo el procedimiento, ademas, el desplazamiento de la punta de la pala seleccionada con respecto a la parte del cuerpo de la pala seleccionada dependiendo de la posicion de la pala seleccionada alrededor del eje.
El dispositivo de accionamiento puede estar conectado al sensor y el procedimiento puede comprender la utilizacion del dispositivo de accionamiento para desplazar la punta con respecto a la parte del cuerpo para modificar el perfil aerodinamico de la pala seleccionada y asi ayudar al movimiento de rotacion de la pala.
El procedimiento comprende, ademas, la utilizacion del dispositivo de accionamiento para desplazar la punta a una primera posicion cuando la pala esta sometida a un movimiento descendente y el desplazamiento de la punta a una segunda posicion cuando la pala esta sometida a un movimiento ascendente.
El perfil aerodinamico de la pala con la punta en la primera posicion puede ayudar a la rotacion en sentido descendente de la pala alrededor del eje.
El perfil aerodinamico de la pala con la punta en la segunda posicion puede ayudar al movimiento ascendente de la pala alrededor del eje.
breve descripcion de los dibujos
Las realizaciones de ejemplo de la invencion se describen a continuacion con referenda a los diagramas adjuntos que no estan dibujados a escala y en los que:
la figura 1 es un diagrama esquematico de una pala;
la figura 2 es una disposicion esquematica de una pala;
la figura 3 es una ilustracion esquematica de una pala;
la figura 4 es una ilustracion esquematica de una pala segun la invencion en una primera configuracion; la figura 5 es una ilustracion esquematica de la pala de la figura 4 en una configuracion adicional; la figura 6 es una ilustracion esquematica de la pala de la figura 4 es una configuracion adicional; y la figura 7 es una ilustracion esquematica de un dispositivo de la pala segun la invencion.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
descripcion de las realizaciones de ejemplo
La figura 1 muestra una pala -10- segun una realizacion que no forma parte de la invencion. La pala -10- comprende una estructura -24- fabricada a partir de los puntales -16 - y -20- conectados por los travesanos -14-. El puntal -16- esta situado a lo largo de un borde de la pala -20- correspondiente al borde delantero (en otras palabras el borde que establece contacto primero con el fluido a traves del cual pasa la pala cuando gira). El puntal -20- corresponde al borde posterior de la pala -10- (en otras palabras, el borde posterior del movimiento de la pala -10- cuando gira).
La pala -10- comprende, ademas, una vela -12- fijada a la estructura -24- por medio de una serie de cuerdas -18-. En la realizacion mostrada en la figura 1, la vela -12- esta conectada a la estructura -24- mediante las cuerdas -18- acopladas entre los bordes de la vela -12- y el puntal -16- del borde delantero y el puntal -20- del borde posterior, asi como un cierto numero de cuerdas -18- fijadas entre el borde de la punta -26- de la vela y un puntal -28- de la punta de la estructura -24-. En una realizacion alternativa, la vela -12- esta conectada a la estructura -24- mediante ganchos u otros medios de conexion mecanicos o quimicos.
En cada una de las realizaciones mostradas y descritas, en las que una vela esta conectada a una estructura, la vela se muestra estando conectada unicamente a un lado de la estructura (la parte posterior, con referenda a los dibujos). No obstante, se debe entender que las realizaciones de la invencion pueden disponer una vela que cubre ambos lados de la estructura, en cuyo caso la estructura no seria normalmente visible. Realizaciones adicionales tienen dos velas conectadas a los lados del anverso de la estructura.
En la realizacion mostrada en la figura 1, el puntal -16- es hueco y ha sido llenado con helio. La pala -10- esta disenada para ser desplegada en el aire y girar mediante la accion del viento sobre la vela -12-. El puntal -16- corresponde al borde delantero de la pala y, en la realizacion mostrada, corresponde al elemento estructural mas largo de la estructura -24-. Segun esta realizacion, solamente un unico elemento estructural de la estructura -24- se llena con helio. En este caso, disponiendo el elemento estructural mas largo lleno de helio, se consigue la mayor flotabilidad con la menor ingenieria implicada en asegurar que el elemento estructural determinado sea hermetico.
Tal como se ha indicado, la pala pretende desplegarse en el aire y, dado que el helio es menos denso que el aire, el puntal -16- contribuira a la flotabilidad de la pala -10-. En realizaciones adicionales, se pueden utilizar fluidos distintos del helio para llenar el elemento flotante. La eficacia funcional y la rentabilidad del fluido utilizado dependera del fluido en el que se coloca la pala. En un ejemplo adicional, se pretende colocar la pala en agua, en cuyo caso el elemento flotante se llena de aire, que es mas barato que el helio pero que, sin embargo, contribuye a la flotabilidad de la pala en dicho entorno.
En la realizacion mostrada en la figura 1, solamente se llena con helio un unico elemento estructural de la estructura -24-, el puntal -16-, lo que forma asi un elemento flotante. En una realizacion adicional, se pueden llenar dos o mas elementos estructurales de la estructura -24- con helio u otro fluido. Por ejemplo, con referenda a la figura, ambos puntales -16- y -20- pueden ser llenados con helio. Aunque esto proporcionara una mayor flotabilidad, requiere que cada elemento estructural a llenar con helio sea disenado para ser hermetico.
En una realizacion adicional, toda la estructura o una parte sustancial de la misma esta dispuesta como un elemento continuo, lleno de gas.
Disponiendo un elemento estructural que anade rigidez (rigidez estructural) y flotabilidad a la pala, la funcion de soporte asi como la funcion de flotabilidad son asumidas por el mismo elemento. Esto es sustancialmente mas rentable y eficiente que las palas conocidas.
No obstante, se debe observar que la disposicion de flotabilidad no es esencial, siempre que el elemento estructural este dotado de un espacio cerrado bajo presion. La presurizacion proporciona una rigidez anadida que se anade a la integridad estructural del elemento mientras que no contribuye significativamente al peso. Esto se puede aplicar a cualquiera de los elementos estructurales mostrados en la figura 1.
Los elementos estructurales pueden ser fabricados a partir de fibra de carbono, fibra de vidrio, aluminio o cualquier otro material ligero e impermeable.
En ciertas realizaciones, los elementos estructurales estan dispuestos de manera que estan divididos. Esto facilita el transporte y la construccion in situ.
La figura 2 muestra una pala -40- segun una realizacion adicional que no forma parte de la invencion. La pala -40- comprende una estructura -54- a la que se fija una vela -42- mediante las cuerdas -50-. La estructura -54- comprende un cierto numero de travesanos -44- fijados entre si. En lugar de travesanos, pueden utilizarse cables tensados, alambres o cualquier elemento estructural. De manera alternativa, se puede utilizar una construccion de palas eolicas de fibra de vidrio (o de otro material) conocido. En un extremo inferior de la pala, (medido con referenda a la rotacion de la pala, el lado de la pala que se indica con numero -54- en la figura 2) se dispone un
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
elemento estructural -52- conectado a uno de Ios travesanos -44-. De manera similar, en la parte de la punta (tambien medida con respecto a la rotacion de la pala -40- durante su funcionamiento) se conecta un elemento estructural -58- fijado a un travesano -44-.
El borde delantero de la pala -56- tiene un cable -46- que recorre toda su longitud y esta fijado a la estructura -54-. Ademas, en el borde posterior -59-, la pala -40- comprende un cable -48- tambien fijado a la estructura -54-.
En la realizacion de la figura 2, los cables -46- y -48- proporcionan cada uno una estructura plegable. Ademas, cada uno de los cables -46- y -48- proporciona un refuerzo de poco peso a la estructura -54-, reduciendo significativamente el peso de la estructura -54- con respecto a estructuras similares que utilizan estructuras rigidas en los bordes delantero y posterior. Ademas, las estructuras plegables tal como los cables pueden embalarse y transportarse facilmente en comparacion con elementos estructurales mas largos. Por tanto, las realizaciones de la invencion son adecuadas para ser transportados a zonas que son solo accesibles mediante carreteras de montana estrechas, terreno escabroso o areas en las que no se dispone de carreteras.
Aunque la realizacion de la figura 2 incluye dos cables, los cables -46- y -48-, unas realizaciones adicionales de la invencion comprenden un unico elemento plegable, que puede ser un cable.
La figura 3 muestra una pala -60- segun una realizacion adicional que no forma parte de la invencion. La realizacion mostrada en la figura 3 es similar a la pala -40- mostrada en la figura 2 y, cuando corresponda, se han utilizado numerales de referenda similares para hacer referenda a elementos similares. La estructura -54- de la pala -60- tiene una vela -66- montada sobre la misma mediante las cuerdas -50-. La vela -66-, a diferencia de la vela -42- de la pala -40- mostrada en la figura 2, no esta fijada a una parte de la punta de la pala. En su lugar, la pala -60- comprende una tapa -64- sobre la punta de la pala. La tapa -64- proporciona un refuerzo adicional a la estructura -54- y protege la punta de la pala -60- contra el efecto del aire que pasa por la pala -60- que, como se comprendera, pasa a una velocidad mayor en la punta de la pala que en cualquier otra parte a lo largo de la pala. Por tanto, la tapa -64- sirve para proteger la parte de la pala -60- mas vulnerable al desgaste durante su uso. La tapa -64- puede ser fabricada de acero o fibra de vidrio. De manera alternativa, la tapa -64- puede ser una zona llena de la pala -60-.
Aunque la tapa de acero se muestra en combinacion con los cables -46- y -48- se debe tener en cuenta que dichas tapas pueden ser utilizadas en combinacion con cualesquiera palas propensas al desgaste por el uso.
Se muestra un aspecto adicional mediante la comparacion entre la pala -60- de la figura 3 y la pala -10- de la figura 1. La pala -60- comprende una parte de base -68- en la que la vela -66- esta fijada mediante las cuerdas -50- a la estructura -54-. En comparacion, la pala -10- de la figura 1 incluye una parte de base -29- en la que la vela correspondiente -12- no esta conectada a la estructura de soporte. Adicionalmente, el elemento -44- de esta realizacion puede estar dispuesto como un cable tensado. Esto proporciona una estabilidad adicional a la pala tensando una parte adicional de la pala.
Se comprendera que las partes de base -29- y -68- de las palas -10- y -60- correspondientes proporcionan una contribucion relativamente pequena a la funcion de la pala correspondiente. La mayor parte de la accion de la pala es llevada a cabo por las partes superiores. Por tanto, se ha entendido que los ahorros tanto en peso como en materiales pueden realizarse disponiendo una pala tal como una pala -10- de la figura 1 en la que una parte de base de la estructura no soporta la vela, y la vela esta limitada sustancialmente a la parte funcional de la pala -10-. Se debe entender que no es esencial disponer una vela flexible independiente. La pala puede estar dispuesta como un cuerpo unico o con una parte de la pala montada sobre un armazon estructural que tiene una parte o elemento a presion o tensado teniendo todavia las ventajas expuestas en este documento.
Las figuras 4, 5 y 6 muestran una pala -80- segun la invencion. Tal como se muestra en la figura 4, la pala -80- comprende una parte de cuerpo -82- y una punta -84-. La parte de cuerpo -82- comprende una estructura de soporte fabricada con puntales de soporte -86- y una vela -88- conectada a los puntales -86- mediante las cuerdas -83-.
De manera similar, la punta -84- comprende una estructura de soporte fabricada con puntales de soporte -92- y una vela -94- conectada a los puntales de soporte -92- mediante las cuerdas -94-.
La punta -84- esta conectada a la parte de cuerpo -82- por medio de una bisagra -90-. En la realizacion mostrada, la bisagra -90- comprende dos elementos de bisagra fijados a los puntales de soporte -92- de la parte del cuerpo -82- y a la punta -84- (los medios de fijacion no se muestran en la figura 4).
La pala -80- comprende, ademas, una polea motorizada -96- conectada por medio de un cable -98- a la punta -84-. La polea motorizada -96- esta montada sobre una parte de cuerpo -82-. La disposicion de la polea motorizada -96- y el cable -98- se muestra mejor en la figura 5 que es una vista lateral de la pala -80-. Tal como se muestra en la figura 5, la pala -80- comprende, ademas, una segunda polea motorizada -102- montada sobre el lado del anverso de la parte del cuerpo -82- a una polea motorizada -96-. La polea motorizada -102- esta conectada a la punta -84- mediante un cable -100-.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Las poleas motorizadas -96- y -102- controlan la tension de Ios cables -98- y -100- correspondlentes. Tensando el cable de la manera adecuada, las poleas motorizadas -96- y -102- pueden hacer que la punta -84- gire con respecto a la parte del cuerpo -82- a la bisagra -90-.
La figura 6 muestra la pala -80- cuando se ha activado la polea motorizada -96- para tensar el cable -98- para hacer que la parte de la punta -84- gire alrededor de la bisagra -90- con respecto a la parte del cuerpo -82-. Se debe entender que la articulacion de la punta -84- con respecto a la parte del cuerpo -82- en la otra direccion se puede conseguir haciendo que la polea motorizada -102- tense el cable -100- mientras que, al mismo tiempo, se libera la tension en el cable -98- mediante la activacion adecuada de la polea motorizada -96-.
Las poleas -96- y -102- estan controladas centralmente mediante un controlador, que no se muestra en las figuras 4, 5 y 6, pero el funcionamiento de las cuales se describe a continuacion con referenda a la figura 7.
La figura 7 muestra un dispositivo de pala -120- que comprende tres palas -122-, -124- y -126-. Cada una de las palas -122-, -124- y -126- es similar a la pala -80- mostrada en las figuras 4, 5 y 6. Por tanto, la pala -122- comprende la parte de cuerpo -122b- y la punta -122a-; la pala -124- comprende la parte de cuerpo -124b- y la punta -124a-; y la pala -126- comprende la parte de cuerpo -126b- y la punta -126a-. Las palas -122-, -124- y -126- estan montadas sobre un eje -130- y estan dispuestas para girar alrededor del eje -130- en la direccion de la flecha -128- bajo la influencia de un viento predominante. Se debe entender que aunque las realizaciones preferentes hacen referenda a turbinas eolicas, los principios aqui descritos se pueden aplicar igualmente a palas para ser utilizadas en otras turbinas, tales como turbinas sumergidas que funcionan en el mar.
Haciendo referenda de nuevo a la figura 7, el dispositivo de pala -120- comprende, ademas, un controlador -132- que tiene un sensor -134- conectado a un eje -130-. El sensor -134- detecta la posicion angular de las palas -122-, -124- y -126- alrededor del eje -130-. El controlador -132- controla la articulacion de las puntas -122a-, -124a- y -126a- mediante el uso de las poleas motorizadas y los cables correspondientes de la manera descrita anteriormente con referenda a las figuras 4, 5 y 6.
A medida que el dispositivo de la pala -120- gira, el sensor -134- detecta la posicion angular de las palas y el controlador controla el giro de las puntas. Cuando las puntas giran, se modifica el perfil aerodinamico de la pala correspondiente. Controlando el giro de las puntas dependiendo de la posicion de rotacion de las palas, el controlador -132- puede utilizar la fuerza del viento predominante para elevar la pala durante el movimiento ascendente. La punta vuelve a su posicion original durante el movimiento descendente para asegurar que la pala mantiene su maxima eficacia.
De esta manera, el dispositivo de la pala -120- proporciona una disposicion por medio de la cual la rotacion de las palas -122-, -124- y -126- alrededor del eje -130- es mas eficiente que cuando se compara con una disposicion similar, montada asimismo verticalmente con respecto al suelo, que no modifica los perfiles aerodinamicos de las palas independientemente de su posicion de rotacion.
En el caso de cada una de las palas -122-, -124- y -126-, cambiando la posicion de la punta con respecto a la parte del cuerpo se modificara el perfil aerodinamico de dicha pala. Se debe entender que para hacerlo la punta necesita no ser muy grande en comparacion con la parte del cuerpo. En una realizacion determinada, el area superficial de la punta es menor del 5% del area superficial de toda la pala. En otra realizacion adicional, el area superficial de la punta es menor del 1% del area superficial de toda la pala. En otra realizacion adicional mas, el area superficial de la punta es menor del 1 % del area superficial de toda la pala.
Se debe comprender que el diseno concreto de la punta y la elevacion creada por la articulacion de la misma con respecto a la pala dependera de un numero de factores tales como la velocidad a la que el dispositivo de la pala esta disenado para funcionar, y la viscosidad del fluido en el que se coloca el dispositivo de la pala. En cualquier caso, la forma y tamanos requeridos de la punta con respecto a la parte del cuerpo pueden ser determinados mediante prueba y error.

Claims (7)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo de pala para una turbina que comprende una serie de palas (80) dispuestas para girar alrededor de un eje;
    comprendiendo las palas partes de cuerpo (82) que tienen unas puntas respectivas (84), en las que las puntas estan articuladas (90) con las partes del cuerpo y pueden girar alrededor del eje de la bisagra entre una primera posicion y una segunda posicion para modificar las propiedades aerodinamicas de las palas, en las que dicho eje de la bisagra se encuentra en el plano de la pala y esta inclinado con respecto al eje longitudinal de las palas;
    comprendiendo, ademas, el dispositivo de la pala:
    un sensor para determinar la posicion de rotacion de una o varias de dichas palas seleccionadas con respecto al eje, y,
    un dispositivo de accionamiento dispuesto para desplazar la punta de una o varias palas seleccionadas entre la primera y la segunda posiciones dependiendo de dicha posicion de rotacion para modificar el perfil aerodinamico de la pala seleccionada para ayudar al desplazamiento de rotacion de la pala.
  2. 2. Dispositivo de pala, segun la reivindicacion anterior, en el que el dispositivo de accionamiento comprende un motor y un sistema de poleas (96).
  3. 3. Dispositivo de pala, segun cualquier reivindicacion anterior, en el que el dispositivo de accionamiento desplaza la punta a la primera posicion mientras la pala es sometida a un movimiento descendente, y desplaza la punta a la segunda posicion mientras la pala es sometida a un movimiento ascendente.
  4. 4. Dispositivo de pala, segun cualquier reivindicacion anterior, en el que el perfil aerodinamico de la pala con la punta en la primera posicion ayuda a la rotacion descendente de la pala alrededor del eje, y el perfil aerodinamico de la pala con la punta en la segunda posicion ayuda al movimiento ascendente de la pala alrededor del eje.
  5. 5. Procedimiento de funcionamiento de un dispositivo de pala para una turbina que comprende una serie de palas (80) dispuestas para girar alrededor de un eje, y teniendo las palas una parte de cuerpo (82) y una punta (84) articuladas a la parte de cuerpo; comprendiendo el procedimiento
    disponer un sensor para determinar la posicion de rotacion de una de dichas palas seleccionada con respecto al eje, y disponer un dispositivo de accionamiento conectado al sensor, comprendiendo, ademas, el procedimiento la utilizacion del dispositivo de accionamiento para hacer girar la punta alrededor de su eje de bisagra entre una primera posicion y una segunda posicion dependiendo de la posicion de rotacion de la pala alrededor del eje, para modificar el perfil aerodinamico de la pala y asi ayudar al desplazamiento de rotacion de la pala, estando dicho eje de la bisagra en el plano de la pala e inclinado con respecto al eje longitudinal de las palas.
  6. 6. Procedimiento, segun la reivindicacion 5, que comprende, ademas, la utilizacion del dispositivo de accionamiento para desplazar la punta a una primera posicion mientras la pala es sometida a un desplazamiento descendente y desplazar la punta a una segunda posicion mientras la pala es sometida a un movimiento ascendente.
  7. 7. Procedimiento, segun la reivindicacion 6, en el que el perfil aerodinamico de la pala con la punta en la primera posicion ayuda a la rotacion descendente de la pala alrededor del eje y el perfil aerodinamico de la pala con la punta en la segunda posicion ayuda al movimiento ascendente de la pala alrededor del eje.
ES12753194.5T 2011-07-26 2012-07-26 Pala de turbina Active ES2602448T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1112844.4A GB2493166A (en) 2011-07-26 2011-07-26 Sail-type turbine blade with buoyant structure, adjustable tip, flexible reinforcement, tip cap and uncovered non-working parts
GB201112844 2011-07-26
PCT/GB2012/051812 WO2013014463A2 (en) 2011-07-26 2012-07-26 Turbine Blade

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2602448T3 true ES2602448T3 (es) 2017-02-21

Family

ID=44652344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES12753194.5T Active ES2602448T3 (es) 2011-07-26 2012-07-26 Pala de turbina

Country Status (7)

Country Link
US (2) US10385825B2 (es)
EP (1) EP2783102B1 (es)
CN (1) CN104053906B (es)
DK (1) DK2783102T3 (es)
ES (1) ES2602448T3 (es)
GB (1) GB2493166A (es)
WO (1) WO2013014463A2 (es)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014003887A1 (de) * 2014-03-19 2015-09-24 Festo Ag & Co. Kg Propeller und damit ausgestattete Strömungsmaschine und/oder Antriebsmaschine
GB2527329B (en) * 2014-06-18 2018-09-12 Abu Al Rubb Khalil Turbine blade arrangement
KR101878191B1 (ko) * 2017-08-31 2018-07-13 송덕수 블레이드가 후방에 구비된 풍력발전기
JP6989845B2 (ja) 2017-12-12 2022-01-12 国立大学法人千葉大学 ロータ
WO2020019004A1 (en) * 2018-07-19 2020-01-23 Tran Dinh Thuy Oscillating blade type turbine
IT201800007679A1 (it) * 2018-07-31 2020-01-31 Paolo Tili Turbina eolica ad asse verticale con superfici gonfiate e generatore sotto il livello del suolo

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3743440A (en) * 1969-05-06 1973-07-03 A Moore Rotary, tubular impeller
US3957232A (en) * 1975-02-03 1976-05-18 The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration Inflatable wing
US4297076A (en) * 1979-06-08 1981-10-27 Lockheed Corporation Wind turbine
US4355955A (en) * 1981-04-06 1982-10-26 The Boeing Company Wind turbine rotor speed control system
FR2507696A1 (fr) * 1981-06-11 1982-12-17 Maillols Michel Perfectionnements aux moteurs a fluide
IL65465A0 (en) * 1982-04-11 1982-07-30 Sivan Dev & Implement Tech Sys Wind power utilization
DE3715265A1 (de) * 1987-05-08 1988-11-24 Imris Pavel Windturbine
GB2227286A (en) * 1989-01-17 1990-07-25 Howden Wind Turbines Limited Control of a wind turbine and adjustable blade therefor
DE4310896C1 (de) * 1993-04-02 1994-03-24 Thyssen Industrie Verfahren zum Herstellen von verschleißfesten Kanten an Turbinenschaufeln
DE19826086A1 (de) * 1998-06-12 1999-12-16 Mekra Lang Gmbh & Co Kg Verfahren zum Herstellen eines Rotorblatts für Windkraftanlagen und Rotorblatt für Windkraftanlagen
JP2000064941A (ja) * 1998-08-19 2000-03-03 Hitachi Zosen Corp 風力発電装置
KR100397030B1 (ko) 2001-04-03 2003-09-03 (주)코에지 풍력발전기의 로터 블레이드 및 그 성형방법
US7186083B2 (en) * 2002-06-06 2007-03-06 Elliott Bayly Wind energy conversion device
HUP0202549A2 (hu) 2002-07-31 2004-01-28 Attila Bánkuti Eljárás és berendezés áramtermelő szélkerekek hatásfokának javítására
JP4192744B2 (ja) * 2003-10-06 2008-12-10 Jfeエンジニアリング株式会社 風力発電設備
NO320286B1 (no) * 2003-11-19 2005-11-21 Dag Herman Zeiner-Gundersen Turbin for kraftproduksjon
US8419362B2 (en) * 2004-08-31 2013-04-16 Hamilton Sundstrand Corporation Foldable blades for wind turbines
US7323792B2 (en) * 2005-05-09 2008-01-29 Chester Sohn Wind turbine
DK200500899A (da) * 2005-06-17 2006-12-18 Lm Glasfiber As Vinge med hængslet vingetip
US20070235018A1 (en) * 2006-03-06 2007-10-11 Hills Douglas E Fireplace front panel interior access and removal system and method
ES2261100B1 (es) * 2006-03-29 2007-08-01 Gamesa Corporacion Tecnologica, S.A. Aerogenerador anti-ruido.
US7896616B2 (en) * 2007-01-29 2011-03-01 General Electric Company Integrated leading edge for wind turbine blade
EP2169217A4 (en) * 2007-02-28 2013-12-11 Gamesa Innovation & Tech Sl PALM FOR WIND TURBINES
ATE490405T1 (de) * 2007-05-31 2010-12-15 Vestas Wind Sys As Verfahren zum betrieb einer windturbine, windturbine und verwendung des verfahrens
US20090148290A1 (en) * 2007-06-06 2009-06-11 Garver Theodore M Wind turbine and method of operating same
DE102007036536A1 (de) * 2007-08-02 2009-02-05 Eads Deutschland Gmbh Rotorblatt für Windkraftanlagen
US7985052B2 (en) * 2007-10-18 2011-07-26 Wind Simplicity Inc. Curved blade for wind turbines
CN101158332B (zh) * 2007-11-08 2010-12-08 欧子文 充气骨架结构叶片
FI20085570A0 (fi) * 2008-06-10 2008-06-10 Deep Sea Engineering Menetelmä teknisten komposiittituotteiden valmistamiseksi käsittäen epoksihartsit ja hiilinanoputket
DE102008031816A1 (de) * 2008-06-25 2009-12-31 Lange, Wilhelm, Dr. Verfahren zum Betreiben einer Windkraftanlage
WO2010000263A2 (en) * 2008-07-01 2010-01-07 Danmarks Tekniske Universitet A reinforced blade for a wind turbine
US8137074B2 (en) * 2008-08-21 2012-03-20 General Electric Company Wind turbine lightning protection system
US8128361B2 (en) * 2008-12-19 2012-03-06 Frontier Wind, Llc Control modes for extendable rotor blades
US7938623B2 (en) * 2009-03-26 2011-05-10 General Electric Company Inflatable wind turbine blade and method for forming said rotor blade
US8109727B2 (en) * 2009-04-20 2012-02-07 Barber Gerald L Wind turbine
US20100135806A1 (en) * 2009-06-22 2010-06-03 General Electric Company Hinged wind turbine blade tips
US8342805B2 (en) * 2009-06-25 2013-01-01 General Electric Company Transversal conduction lightning protection system
CN201666222U (zh) * 2009-07-23 2010-12-08 李上庆 多叶微风能动风力发电机
WO2011080177A1 (en) * 2009-12-28 2011-07-07 Vestas Wind Systems A/S Lightning protection of a wind turbine blade
US20110215585A1 (en) * 2010-03-03 2011-09-08 Richard Caires Clear wind tower system technology
US20110255974A1 (en) * 2010-04-15 2011-10-20 General Electric Company Configurable winglet for wind turbine blades
US8772955B2 (en) * 2010-06-16 2014-07-08 Pete Agtuca Collapsible horizontal axis wind generator
US8029241B2 (en) * 2010-09-15 2011-10-04 General Electric Company Wind turbine rotor blade with aerodynamic winglet

Also Published As

Publication number Publication date
EP2783102B1 (en) 2016-10-12
US20150167638A1 (en) 2015-06-18
DK2783102T3 (en) 2016-12-05
GB2493166A (en) 2013-01-30
EP2783102A2 (en) 2014-10-01
WO2013014463A3 (en) 2014-08-28
CN104053906B (zh) 2016-11-09
WO2013014463A2 (en) 2013-01-31
CN104053906A (zh) 2014-09-17
GB201112844D0 (en) 2011-09-07
US10385825B2 (en) 2019-08-20
US20200003180A1 (en) 2020-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2602448T3 (es) Pala de turbina
ES2347356T3 (es) Dispositivo e instalacion para la generacion de energia regenerativa y renovable a partir de viento.
ES2632643T3 (es) Turbina eólica
ES2295145T3 (es) Instalacion de energia eolica fuera costa flotante.
ES2558088T3 (es) Plataforma flotante
ES2401581T3 (es) Aparato de energía undimotriz que comprende una pluralidad de brazos dispuestos para pivotar con un desfase mutuo
ES2336084T3 (es) Aerogenerador con multiples rotores coaxiales.
ES2701735T3 (es) Conjunto aerogenerador-plataforma flotante y método para la orientación de dicho conjunto
ES2939967T3 (es) Sistema de guía de viento para turbinas eólicas
ES2733950T3 (es) Dispositivo para el control y la dirección de cometas de tracción o molinete para la generación de energía
ES2373058T3 (es) Sistema de conversión de energía mareomotriz.
ES2664896T3 (es) Un sistema de mejora de turbina eólica controlada por presión
ES2878187T3 (es) Estructura adaptada para atravesar un entorno fluido y método de reequipamiento de estructura adaptada para atravesar un entorno fluido
ES2463118T3 (es) Turbina helicoidal hueca de forma cónica para transducción de energía
WO2018029387A1 (es) Sistema captador de la energía de corrientes fluídicas
PT2729696E (pt) Disposição para extração de energia a partir de líquido em escoamento
ES2682193T3 (es) Generador hidroeléctrico para ser instalado en un curso de agua
ES2743739T3 (es) Accionamiento de dispositivos de gestión de cargas en palas aerodinámicas
CN102906421B (zh) 可变部分风壁
WO2016142567A1 (es) Vela de perfil variable
KR100971308B1 (ko) 수개의 공중부양튜브를 이용한 공중풍력발전시스템
ES2678994B1 (es) Sistema y procedimiento captador de la energía de corrientes fluídicas
ES2767181T3 (es) Disposición de palas de turbina
KR20110000214A (ko) 가이드날개가 장착된 풍력 발전장치
RU2173790C2 (ru) Ветроэнергетическое устройство с диффузором (варианты), способ предохранения его от разрушающего воздействия атмосферных явлений и способ развертывания ветроэнергетического устройства с использованием энергии сжатого воздуха