ES2735227T5 - Inserto de pala - Google Patents

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ES2735227T5 ES09008602T ES09008602T ES2735227T5 ES 2735227 T5 ES2735227 T5 ES 2735227T5 ES 09008602 T ES09008602 T ES 09008602T ES 09008602 T ES09008602 T ES 09008602T ES 2735227 T5 ES2735227 T5 ES 2735227T5
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Description

DESCRIPCIÓN
Inserto de pala
Objeto de la invención
La invención describe un inserto para una pala de aerogenerador según el preámbulo de la reivindicación primera.
Antecedentes de la invención
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.
Descripción de la invención
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. El ejemplo con el inserto atornillado al rodamiento del buje está fuera del alcance de la invención.
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.
Por su parte, la cabeza del inserto tiene dos alternativas de acuerdo con el inserto del que estamos hablamos, un inserto para unir partes intermedias de pala o un inserto de raíz de pala;
- en la primera alternativa, el inserto determina una cabeza de ajuste metálica con un orificio pasante
- en la segunda alternativa, la cabeza del inserto está completamente laminada y determina un área roscada interior. El inserto de raíz de pala está fuera del alcance de la invención.
Breve descripción de los dibujos
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.
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 ejemplos de la cabeza del inserto en función de su área de implementación en la pala. El ejemplo de la figura 7, que se refiere a una raíz de pala, está fuera del alcance de la invención.
La figura 9 muestra la unión entre dos insertos de diferentes estructuras según a la realización en la figura 7.
La figura 10 muestra una sección del inserto de la unión entre el ajuste de metal, el inserto y el perno según la realización en la figura 7.
La figura 11 muestra una realización de una herramienta de apriete relacionada con la realización de la figura 7.
Descripción de una realización preferencial
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 del inserto, mediante elementos de fijación (9), a otra estructura (1', 2', 3'), 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 orificio pasante en función de si se implementa como inserto en la raíz de la pala (que está fuera del alcance de la invención) 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) insertándolo 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 una pieza interior (5) adherida al cuerpo (3) del inserto es insertada, 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 cavidad 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.
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.
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 con anterioridad y, finalmente, se laminan el resto de las 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.
Como se ha dicho anteriormente, de acuerdo con las características de la junta que se va a realizar (si se va a instalar como un inserto de la raíz de la pala o como inserto para unir partes intermedias), la cabeza (2) del inserto varía, como si el inserto fuera a ser unido a una brida (junta de la raíz de la pala), esta cabeza (2) determina un área roscada interior y está embebida en la laminación (1) de la pala y, si el inserto va a ser unido a un inserto idéntico en otra estructura, determina un cabezal de ajuste de metal (2) equipado con un orificio pasante que no está incrustado en la laminación (1) (ver figuras 7 y 8 respectivamente).
Como se muestra en la Figura 9, otra alternativa para unir el inserto a un inserto idéntico de otra estructura (1', 2', 3'), es prever la inserción de un accesorio metálico auxiliar (10) que determina que al menos uno de los agujeros pasantes no roscados (11) que alberga el cabezal de fijación (12) de los pernos de anclaje (9, 9') de ambos insertos de las estructuras (1, 2, 3; 1', 2', 3').
Estos pernos (9, 9') determinan una rosca interior (13) "antihoraria”, una rosca exterior (14) en sentido "horario" y un cabezal de fijación (12) al final del perno (9, 9'). Después del cabezal de fijación (12) sea una tuerca (15) que determina en este perno (9) una rosca con sentido "horario", como se muestra en la Figura 10. Entre la tuerca (15) y el accesorio metálico auxiliar (10) hay una arandela (20).
El proceso de apriete se basa en la aplicación de un par de apriete en la superficie exterior de la tuerca (15) que reacciona en el cabezal de fijación (12) del perno (9). Cuando el torque es aplicado, si las dos roscas (13, 14) del perno (9) están lubricadas correctamente, no se producirá ningún movimiento relativo entre la cabeza (2), el accesorio metálico auxiliar (10) y la tuerca (15). Como resultado del torque aplicado, el perno (9) avanza en una dirección a lo largo de la rosca de la cabeza (2) y en la dirección opuesta a la rosca de la tuerca (15), lo que resulta en un pretensado del perno (9).
Para realizar el apriete de acuerdo con esta realización preferente, una herramienta como la mostrada en la Figura 11 es utilizada. Esta herramienta consiste preferiblemente en dos partes diferentes: una llave fija (16) que soporta la tuerca (15) durante el apriete y una llave activa (17) que consiste en una vía fija (18), que está unida integralmente a la llave fija (16), y una vía en movimiento (tipo de trinquete) (19), que aplica el torque al cabezal de fijación (12) del perno (9).

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Una pala de aerogenerador que comprende un inserto de pala acoplado en el laminado sólido situado en la zona central de la parte superior o inferior de la parte aerodinámica de la pala del aerogenerador,caracterizada porqueestá compuesta por una cabeza (2), para atornillar el inserto a otra estructura (1', 2', 3'), y un cuerpo (3) que determina una forma cilíndrica o cónica con una cavidad cónica interior para unir la superficie exterior e interior del cuerpo (3) del inserto de pala al laminado (1) de la pala por medio de una unión química adhesiva (4) a doble cortadura.
2. La pala de aerogenerador que comprende un inserto de pala, según la primera reivindicación, caracterizado porque comprende al menos una pieza interior (5) adherida a la parte interior del cuerpo (3) del inserto que está embebido en el laminado (1) de la pala.
3. La pala de aerogenerador que comprende un inserto de pala, según la segunda reivindicación, caracterizado porque la pieza interior (5), cuando los requerimientos de resistencia son altos, se fabrica en un material rígido como fibra de vidrio.
4. La pala de aerogenerador que comprende un inserto de pala, según la segunda reivindicación, caracterizado porque la pieza interior (5), cuando los requerimientos de resistencia son bajos, se fabrica en un material ligero y muy rígido como espuma o madera.
5. Método de colocación del inserto de pala en el interior del laminado (1) de pala al fabricar una pala de aerogenerador según una cualquiera de las reivindicaciones 2-4, que comprende los siguientes pasos:
- 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 las capas de material compuesto sobre los insertos y los separadores (6).
6. Método de colocación de un inserto de pala en el interior del laminado de pala, según la reivindicación 5, en donde los separadores están hechos de fibra de vidrio o espuma.
7. Método de colocación de un inserto de pala en el interior del laminado de pala, según la reivindicación 5, caracterizado porque se utiliza el proceso de laminación por preimpregnado, impregnando previamente el material con resina.
8. Método de colocación de un inserto de pala en el interior del laminado de pala, según la reivindicación 5, caracterizado porque se utiliza el proceso de laminación por tejido seco, seguido de una infusión de resina.
9. Un aerogenerador que comprende un inserto de pala, según la primera reivindicación, caracterizado porque comprende un accesorio metálico auxiliar (10) para el atornillado del inserto a otra estructura (1', 2', 3) que determina al menos un orificio pasante sin rosca (11) y al menos un perno de anclaje (9, 9') para cada estructura a unir.
10. Un aerogenerador según la reivindicación 9, en donde el perno de anclaje (9) determina una rosca interior (13) "antihoraria", una rosca exterior (14) en sentido "horario" y un cabezal de fijación (12) al final del perno (9) alrededor de una tuerca (15) de la cual se atornilla.
11. Un aerogenerador de acuerdo con la reivindicación 9, en donde la tuerca (15) para atornillar en el perno (9) del inserto de pala presenta una rosca con sentido "horario".
ES09008602T 2008-06-27 2009-06-25 Inserto de pala Active ES2735227T5 (es)

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ES200801927A ES2369442B1 (es) 2008-06-27 2008-06-27 Inserto de pala y método de colocación de insertos en el laminado de una pala.
ES200803279A ES2392301B8 (es) 2008-11-18 2008-11-18 Mecanismo y método de unión entre insertos.

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