ES2822563T3

ES2822563T3 - Pala para energía eólica de gran tamaño con estructura de vigas múltiples y método de fabricación de la misma

Info

Publication number: ES2822563T3
Application number: ES15850951T
Authority: ES
Inventors: Xuebing Feng; Chaoyi Peng; Jingcheng Zeng; Hang Deng; Fubiao Yang; Ziqian Zhang
Original assignee: Zhuzhou Times New Material Technology Co Ltd
Current assignee: Zhuzhou Times New Material Technology Co Ltd
Priority date: 2014-10-15
Filing date: 2015-03-18
Publication date: 2021-05-04
Anticipated expiration: 2035-03-18
Also published as: EP3208459A4; WO2016058325A1; BR112017006209A2; BR112017006209B1; EP3208459B1; EP3208459A1; CN105508142B; BR112017006209A8; US20170241402A1; CN105508142A

Abstract

Una pala para energía eólica con una estructura de vigas múltiples, en donde la pala está provista de una estructura de diseño hueca y comprende un borde (11) de succión del revestimiento de la pala, un borde (12) de presión del revestimiento de la pala, vigas (1, 2, 4, 5) transversales de la estructura principal que soporta la carga y almas (7, 8) anticizalladura, en donde el borde (11) de succión del revestimiento de la pala y el borde (12) de presión del revestimiento de la pala se combinan para formar una estructura de cavidad que tiene una sección transversal aerodinámica, en donde una estructura de soporte formada por la combinación de las vigas (1, 2, 4, 5) transversales de la estructura principal que soporta la carga y las almas (7, 8) anticizalladura está situada en la cavidad, en donde tanto el borde de succión del revestimiento de la pala como el borde de presión del revestimiento de la pala presentan una estructura combinada de múltiples segmentos respectivamente, en donde la estructura combinada de múltiples segmentos consiste en que el borde de succión del revestimiento de la pala y el borde de presión del revestimiento de la pala están divididos en tres segmentos respectivamente, que son las secciones frontales del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala, las secciones (9, 10) intermedias entre las vigas transversales, y las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala, y los múltiples segmentos están conectados a la superficie lateral de las vigas (1, 2, 4, 5) transversales de la estructura principal que soporta la carga para formar integralmente el borde (11) de succión del revestimiento de la pala y el borde (12) de presión del revestimiento, en donde la viga transversal de la estructura principal que soporta la carga está compuesta por cuatro vigas (1, 2, 4, 5) transversales de la pala, en donde el borde de succión del revestimiento de la pala está provisto de una primera viga (1) transversal de la pala y de una segunda viga (2) transversal de la pala, y el borde de presión del revestimiento de la pala está provisto de una tercera viga (4) transversal de la pala y de una cuarta viga (5) transversal de la pala, y las cuatro vigas (1, 2, 4, 5) transversales de la pala están conectadas lateralmente con el borde de succión del revestimiento de la pala y con el borde de presión del revestimiento de la pala, de modo que las cuatro vigas (1, 2, 4, 5) transversales de la pala formen parte del borde (11) de succión del revestimiento de la pala y del borde (12) de presión del revestimiento de la pala, caracterizada por que la conexión entre las cuatro vigas (1, 2, 4, 5) transversales de la pala y el borde de succión del revestimiento de la pala, así como con el borde de presión del revestimiento de la pala, es una conexión cohesiva, en donde los dos lados de cada una de las cuatro vigas (1, 2, 4, 5) transversales de la pala están conectados con los lados del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala respectivamente mediante una sección transversal uniforme y a través de adhesivo de resina, y las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala están provistas de riostras (3, 6) de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida respectivamente, en donde las riostras (3, 6) de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida están conectadas con el segmento medio de las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala respectivamente para formar parte de las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala, en donde las riostras (3, 6) de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida están conectadas cohesivamente con el borde de succión del revestimiento de la pala y con el borde de presión del revestimiento de la pala, en donde los dos lados de las riostras (3, 6) de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida están conectados con los lados de las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala mediante pegamento, respectivamente.

Description

DESCRIPCIÓN

Pala para energía eólica de gran tamaño con estructura de vigas múltiples y método de fabricación de la misma

Campo técnico:

La presente invención se refiere a los componentes de un equipo de energía eólica y a su método de fabricación, especialmente en relación con una pala para energía eólica de gran tamaño con estructura de vigas múltiples y con un método mejorado para su fabricación.

Antecedentes técnicos:

Es bien sabido que las palas para energía eólica son cada vez más grandes. Incluso con la misma potencia, las dimensiones de las palas son cada vez mayores y más largas. Con el cambio de tamaño de las palas, las palas son más largas y blandas. Para cumplir con los requisitos de rigidez, resistencia y estabilidad, es necesario agregar capas de estructura, especialmente agregar capas de estructura cerca de la punta de la pala. Esto conduce a un aumento del peso de la pala, y el centro de pesos está más cerca de la punta de la pala y la frecuencia es menor. Mientras tanto, con el aumento del peso, la carga de fatiga también aumentará; especialmente el aumento de la carga de fatiga a lo largo de la dirección de vibración es muy obvio.

Una forma muy común de reducir la carga de la pala es cambiar el material de la estructura principal que soporta la carga de la pala, por ejemplo, utilizando fibras de alto módulo y alta resistencia para reemplazar las fibras de vidrio normales, con el fin de reducir el peso de las palas y por lo tanto la carga de la pala. Sin embargo, estructuralmente, el método de capas común daría lugar a nuevos problemas. Por ejemplo, cuando el ancho de la viga transversal de la pala no cambia, y la fibra de vidrio comúnmente utilizada se reemplaza por fibra de carbono, el grosor de la viga transversal se reduce y la estabilidad de la estructura de la pala se ve comprometida. Como consecuencia, es importante encontrar una forma científica y razonable de reducir el peso de la pala con la configuración aerodinámica inalterada, de modo que la frecuencia de la pala aumente y la carga de fatiga de la pala se reduzca, lo cual es de importancia para el diseño y la estructura de palas alargadas de gran tamaño.

El estado de la técnica relevante es el siguiente:

1. La solicitud de patente, CN201010106039. 3, con el título "Multi-beam structure glass fiber reinforced plastic vierendeel vane of megawatt wind generator and producing method thereof", describe un álabe de tipo Vierendeel de plástico reforzado con fibra de vidrio con estructura de vigas múltiples de un generador eólico de megavatios, que comprende dos cubiertas de pala, vigas principales fijadas en los lados interiores de las cubiertas del álabe. La mejora es que: una pluralidad de costillas se distribuyen a intervalos a lo largo de la dirección longitudinal de las cubiertas de las palas. Las costillas tienen forma de anillo; y las superficies laterales superiores y las superficies laterales inferiores de las costillas se pegan al revestimiento interior de las cubiertas de las palas y a las vigas principales que se van a fijar. Las palas originales a tensión total se transforman a tensión en áreas pequeñas mediante una estructura de costilla de tipo Vierendeel, la fuerza de torsión se refuerza mediante una estructura de costillas de tipo Vierendeel y se mejora la resistencia de la pala. Por lo tanto, no se necesita rellenar con espumas y la calidad de la pala se reduce en gran medida, por lo que la estructura de costillas de tipo Vierendeel se construye sobre un álabe de generador eólico de megavatios, la dificultad de que la pala sea grande y larga se reduce significativamente. Las vigas principales de la pala y las cubiertas de la pala se moldean en una forma integradora.

2. La solicitud de patente china, CN201120483523.8, con el título de "a 2.0 MW carbon fiber wind turbine blades", describe unas palas de fibra de carbono de una turbina eólica de 2,0 MW. La pala está hecha de fibra de vidrio. En el centro de la cubierta de la pala, las vigas principales de fibra de carbono y las vigas secundarias de fibra de vidrio se colocan en ambos lados. El espacio entre la viga principal de fibra de carbono y las vigas secundarias de fibra de vidrio se rellena con madera ligera, y la viga principal de fibra de carbono y las vigas secundarias de fibra de vidrio forman una estructura doble “í ”que utiliza un alma doble para la cizalladura. Dado que las fibras de carbono de la presente invención proporcionan suficiente resistencia, se supera el problema de tener demasiada fibra de vidrio y demasiado gruesa en la capa de pala convencional y se ha reducido la cantidad de resina utilizada, lo que puede reducir el peso en unos 2000 Kg. Mientras tanto, la pala no tiene pre-doblado, lo que es más conveniente para el transporte, y mejora la eficiencia aerodinámica. El Cpmax máximo puede llegar a 0,49, lo que aumenta la potencia generada. Además, debido a la alta rigidez de la pala, es difícil que la pala choque con la torre durante el funcionamiento y, por lo tanto, es más segura.

La solicitud de patente china, CN201010532996.2, con el título "wind power blade", describe/proporciona una pala de generador accionado por el viento. La pala del generador accionado por el viento está hecha de material compuesto, y el material compuesto comprende múltiples capas de fibra y un material base unido a las múltiples capas de fibra; y las capas de fibra comprenden fibras de carbono y fibras de vidrio, y la relación en volumen de las fibras de carbono a las fibras de vidrio es de 1:4-4:1. Las capas de fibra en la pala del generador accionado por el viento comprenden al menos dos tipos de fibras, a saber, las fibras de carbono y las fibras de vidrio, en donde las fibras de carbono tienen la ventaja de la alta resistencia y el peso ligero; y las fibras de vidrio tienen la ventaja de una buena tenacidad y una buena humedad de interfaz con la resina.

La solicitud de patente, GB2497578 A describe una estructura 9 de refuerzo para una pala de turbina eólica. La estructura 9 de refuerzo tiene la forma de un apilamiento 26 alargado de capas 30 de tiras compuestas fibrosas pultrudidas sujetas dentro de un canal 27 en forma de U. La longitud de cada capa 30 puede ser diferente y los extremos de cada capa están biselados para crear un ahusado en los extremos del apilamiento, que también puede estar revestido con una tira 32 fina y flexible de material compuesto fibroso pultrudido. La estructura de refuerzo puede extenderse a lo largo de una trayectoria curva dentro de la cubierta exterior de la pala. Durante el montaje de los componentes de la pala dentro de un molde 36, la estructura de refuerzo se introduce en el molde deslizando el canal a lo largo de la superficie de una cuña 28 alargada dentro del molde a lo largo de la trayectoria curva. Las regiones de la cubierta exterior de la pala a cada lado de la estructura de refuerzo están rellenas con espuma 17 estructural, y la estructura de refuerzo y la espuma están ambas intercaladas entre un revestimiento 24 interior y un revestimiento exterior.

La solicitud de patente US 2013189114 A1 describe un método para fabricar una pala de turbina eólica, que comprende los pasos de prefabricar un primer elemento de pala, colocar dicho primer elemento de pala prefabricado en un molde de unión y unir dicho primer elemento de pala con un segundo elemento de pala usando un proceso de infusión asistido por vacío a fin de formar una pieza de pala integrada.

La solicitud de patente WO 2014079456 A1 describe un método para fabricar una tapa 146 de larguero para una pala de turbina eólica así como un método para producir una pala de turbina eólica que contiene la tapa 146 de larguero. La pala de turbina comprende una cubierta 148 de barlovento y una cubierta de sotavento, cada una fabricada en su respectivo semimolde 150. Durante la fabricación de cada cubierta 148, se coloca primero un revestimiento 152 exterior en forma de un material de fibra seca sobre una superficie del semimolde 150. Las tiras 100 se colocan luego en el molde 150. A continuación, se introduce una capa de espuma 154 estructural en el semimolde 150 para rellenar las regiones entre las tapas 146 de larguero. Luego se coloca un revestimiento 156 interior, en forma de material de fibra seca, sobre las superficies superiores de las tapas 146 de larguero y la espuma 154 estructural. Los componentes se cubren con una bolsa 158 hermética para formar una cámara de evacuación que encapsula todos los componentes.

La solicitud de patente, US 2013149154 A1 describe una pala de turbina eólica que tiene una función de protección frente a los rayos e incluye una cubierta exterior, un larguero dispuesto en un espacio dentro de la cubierta exterior, una tapa de larguero que está formada por un elemento laminado de plástico de fibra de carbono dispuesto en un lado de la raíz de la pala y un elemento laminado de fibra de plástico dispuesto en un lado de la punta de la pala que están conectados entre sí, sujetando la tapa del larguero el larguero a la cubierta exterior, y una unidad de protección frente a los rayos. La unidad de protección frente a los rayos incluye un receptor para recibir los rayos que se proporciona en la cubierta exterior en un lado donde está dispuesto el elemento laminado de plástico de fibra de vidrio, un conductor de bajada que dirige la corriente del rayo recibida por el receptor al suelo o al agua, y un elemento de metal conductor que cubre la cubierta exterior en un lado donde está dispuesto el elemento laminado de plástico de fibra de carbono.

En las solicitudes de patente anteriores, la estructura de vigas múltiples de la primera solicitud de patente contiene 2 vigas y la estructura completa no es del todo relevante para la presente invención. En la estructura de la pala de la segunda solicitud de patente, hay dos vigas principales y dos vigas secundarias, en donde las vigas secundarias están hechas de tela de fibra de vidrio, que es diferente de la capa de fibra de carbono de las cuatro vigas principales de la presente invención. Aunque la tercera solicitud de patente menciona el uso de fibra de carbono, esta se mezcla con fibra de vidrio y la pala se fabrica con la mezcla. Esto no cambia la seguridad de toda la estructura y no resuelve el problema de estabilidad de la estructura de la pala. Además, se incrementan los costes de producción, lo que no es bueno para su amplia distribución. Por lo tanto, es importante aprovechar razonablemente las características de las fibras de carbono y aumentar la capacidad de soportar carga de la pala para energía eólica de gran tamaño y garantizar la estabilidad de la estructura al mismo tiempo, y reducir razonablemente el peso de la pala.

Contenido de la invención:

El problema técnico a resolver por la presente invención es proporcionar una pala para energía eólica alargada y de gran tamaño con un peso reducido, mayor frecuencia de pala, carga de pala reducida y costes de producción reducidos, así como el método de fabricación de la misma.

El problema se resuelve mediante una pala para energía eólica de gran tamaño con una estructura de múltiples vigas, en donde la pala adopta una estructura de diseño hueco y comprende un borde de succión del revestimiento de la pala, un borde de presión del revestimiento de la pala, una viga transversal de la estructura principal que soporta la carga y almas anticizalladura, en donde el borde de succión del revestimiento de la pala y el borde de presión del revestimiento de la pala se combinan para formar una estructura de cavidad que tiene una sección transversal aerodinámica, en donde una estructura de soporte formada por la combinación de la viga transversal de la estructura principal que soporta la carga y el alma anticizalladura está situada en la cavidad, caracterizada por que tanto el borde de succión del revestimiento de la pala como el borde de presión del revestimiento de la pala adoptan una estructura combinada de múltiples segmentos, en donde los múltiples segmentos están conectados a la superficie lateral de la viga transversal de la estructura principal que soporta la carga para formar de manera integral el borde de succión del revestimiento de la pala y el borde de presión del revestimiento.

Además, la viga transversal de la estructura principal que soporta la carga está compuesta por cuatro vigas transversales de la pala, en donde el borde de succión del revestimiento de la pala está provisto de una primera viga transversal de la pala y de una segunda viga transversal de la pala, y el borde de presión del revestimiento de la pala está provisto de una tercera viga transversal de la pala y de una cuarta viga transversal de la pala, y las cuatro vigas transversales de la pala están conectadas lateralmente con el borde de succión del revestimiento de la pala y con el borde de presión del revestimiento de la pala, de modo que las cuatro vigas transversales de la pala forman parte del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala.

Además, la conexión entre las cuatro vigas transversales de la pala y el borde de succión del revestimiento de la pala, así como con el borde de presión del revestimiento de la pala, es una conexión cohesiva, en donde los dos lados de cada una de las cuatro vigas transversales de la pala están conectados con los lados del borde de succión del revestimiento de la pala y el borde de presión del revestimiento de la pala, respectivamente, a través de una sección transversal uniforme y a través del adhesivo de resina.

Además, la estructura combinada de múltiples segmentos consiste en que el borde de succión del revestimiento de la pala y el borde de presión del revestimiento de la pala están divididos en tres segmentos respectivamente, que son las secciones frontales del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala, las secciones intermedias entre las vigas transversales y las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala.

Además, las secciones entre las vigas transversales están provistas de una estructura tipo sándwich, en donde el grosor del sándwich se determina de forma óptima mediante el cálculo de estabilidad según la carga de la pala.

Además, las placas de alma anticizalladura se colocan en la parte media de la viga transversal de la pala correspondiente al borde de succión del revestimiento de la pala y al borde de presión del revestimiento de la pala, de modo que las cuatro vigas transversales de la pala forman dos vigas transversales de soporte en forma de “33 ”.

Además, las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala están provistas de riostras de la estructura de soporte de fuerza del borde de salida respectivamente, en donde las riostras de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida están conectadas con el segmento medio de las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala, respectivamente, para formar parte de las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala.

Además, las riostras de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida están conectadas de manera cohesiva con el borde de succión del revestimiento de la pala y con el borde de presión del revestimiento de la pala, en donde los dos lados de las riostras de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida están conectados con los lados de las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y con el borde de presión del revestimiento de la pala mediante un pegamento, respectivamente.

Además, las cuatro vigas transversales de pala y las riostras de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida se colocan con una capa de fibra de carbono y se solidifican, en donde la densidad superficial de la tela de fibra de carbono es menor que la densidad superficial de la tela de fibra de vidrio.

Un método para fabricar la pala para energía eólica de gran tamaño descrita anteriormente con una estructura de múltiples vigas, utilizando una estructura hueca de múltiples vigas para fabricar las palas, proporcionando una pluralidad de vigas transversales de la estructura principal que soporta la carga en el borde de succión del revestimiento de la pala y en el borde de presión del revestimiento de la pala que están soportados por el alma anticizalladura, de modo que se forma una pala para energía eólica con estructura de cavidades cuya sección transversal es aerodinámica, caracterizada por que tanto el borde de succión del revestimiento de la pala como el borde de presión del revestimiento de la pala adoptan una estructura combinada de múltiples segmentos, en donde el borde de succión del revestimiento de la pala y el borde de presión del revestimiento de la pala se dividen en una pluralidad de segmentos y se fabrican por separado, y los segmentos se conectan de forma adhesiva con las vigas transversales de la estructura principal que soporta la carga desde el lateral respectivamente, de modo que se forman el borde de succión del revestimiento de la pala y el borde de presión del revestimiento de la pala con múltiples segmentos.

Además, la viga transversal de la estructura principal que soporta la carga está compuesta por cuatro vigas transversales de pala, en donde el borde de succión del revestimiento de la pala está provisto de una primera viga transversal de pala y de una segunda viga transversal de pala, y el borde de presión del revestimiento de la pala está provisto de una tercera viga transversal de pala y de una cuarta viga transversal de pala, y las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala están provistas de riostras de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida, respectivamente, en donde las cuatro vigas transversales de la pala están conectadas lateralmente con el borde de succión del revestimiento de la pala y con el borde de presión del revestimiento de la pala, de modo que las cuatro vigas transversales de la pala se convierten en parte del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala, y las cuatro vigas transversales de la pala se fabrican primero y se conectan de manera cohesiva con el alma anticizalladura para formar una viga transversal con forma de “ T - ”. La viga transversal se coloca entonces en el equipo de posicionamiento y se deposita e infunde junto con el borde de succión del revestimiento de la pala y con el borde de presión del revestimiento de la pala, y se utiliza la resina epoxi como resina de infusión para llevar a cabo la solidificación mediante infusión al vacío.

Además, las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala están provistas de riostras de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida respectivamente, en donde las riostras de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida están conectadas con el segmento medio de las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala, respectivamente, para formar parte de las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala.

Además, las riostras de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida están conectadas de manera cohesiva con el borde de succión del revestimiento de la pala y con el borde de presión del revestimiento de la pala, en donde los dos lados de las riostras de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida están conectados con los lados de las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y con el borde de presión del revestimiento de la pala mediante pegamento, respectivamente.

Además, las cuatro vigas transversales de pala y las riostras de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida se depositan con una capa de fibra de carbono y se solidifican, en donde la densidad superficial de la tela de fibra de carbono es menor que la densidad superficial de la tela de fibra de vidrio, y la resina epoxi se usa como resina de infusión para llevar a cabo la solidificación mediante infusión al vacío.

En comparación con el estado de la técnica, las ventajas de la presente invención son: la presente invención proporciona un método de fabricación de palas así como su estructura, en donde el revestimiento de múltiples segmentos está conectado con los perfiles de las vigas transversales de las palas. De esta manera, la condición de soporte de fuerza del revestimiento se puede cambiar de manera eficiente, se reduce la anchura de la viga transversal y se aumenta el grosor de la capa de la viga transversal de la pala. De acuerdo con las diferentes condiciones de soporte de fuerza, se fabrican revestimientos diferentes para segmentos diferentes. La estructura de sándwich se utiliza en la sección entre vigas transversales, con el fin de aumentar la estabilidad de toda la estructura de la pala. Bajo la premisa de asegurar la rigidez y resistencia estructural, se reduce el peso de la pala, se incrementa la frecuencia de la pala y se disminuye la carga de la pala. Además, se resuelve el problema de inestabilidad provocado por el material de alta resistencia y alto módulo. La presente invención es adecuada para la fabricación de palas para energía eólica alargadas y de gran tamaño, lo que reduce significativamente el peso así como la carga de la pala.

Figuras:

La figura 1 muestra la sección transversal de la pala de la presente invención.

La figura 2 muestra la estructura a lo largo de la pala de la presente invención (borde de succión).

La figura 3 muestra la estructura a lo largo de la pala de la presente invención (borde de presión).

En las figuras:

1. Borde de succión cerca de la viga transversal del borde de ataque; 2. Borde de succión cerca de la viga transversal del borde de salida; 3. Borde de succión cerca de las riostras del borde de salida; 4. Borde de presión cerca de la viga transversal del borde de ataque; 5. Borde de presión cerca de la viga transversal del borde de salida; 6. Borde de presión cerca de las riostras del borde de salida; 7. Placa de alma del borde de ataque; 8. Placa de alma del borde de salida; 9. Sección entre vigas transversales del borde de succión; 10. Sección entre vigas transversales del borde de presión; 11. Borde de succión del revestimiento de la pala; 12. Borde de presión del revestimiento de la pala.

Realizaciones:

La presente invención se ilustra además con las siguientes figuras y realizaciones.

La figura 1 muestra la sección transversal de la pala de la presente invención. La figura 2 y la figura 3 muestran la estructura a lo largo de la cubierta de la pala de la presente invención.

Una pala para energía eólica de gran tamaño con una estructura de múltiples vigas, en donde la pala adopta una estructura de diseño hueca y comprende un borde (11) de succión del revestimiento de la pala, un borde (12) de presión del revestimiento de la pala, una viga (1,2, 4, 5) transversal de la estructura principal que soporta la carga y alma (7,8) anticizalladura, riostras (3, 6) de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida. La viga (1,2, 4, 5) transversal de la estructura principal que soporta la carga está compuesta por cuatro vigas transversales de pala. El ancho de la viga transversal de la estructura de la pala es de 0,31 m y la longitud total de la viga transversal es de 52,51 m. La viga transversal está provista de una capa de fibra de carbono unidireccional, es decir, la fibra a 0° es idéntica a la línea central de la viga transversal. La densidad superficial de la tela de fibra de carbono es de 600 g/m2.

Las secciones 9 entre las vigas transversales del borde de succión y las secciones 10 entre las vigas transversales del borde de presión están provistas de una estructura en sándwich, en donde la anchura del sándwich es de 0,20 m. El sándwich está hecho de tela de fibra de carbono y el grosor del sándwich es determinado de forma óptima mediante el cálculo de estabilidad de acuerdo con la carga de la pala.

En la realización actual, para reducir el peso de la pala, las cuatro vigas transversales del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala se depositan con una capa de fibra de carbono y se solidifican, en donde la densidad superficial de la tela de fibra de carbono es menor que la densidad superficial de la tela de fibra de vidrio. En una realización preferida, la densidad superficial de la tela de fibra de carbono es de 600 g/m2 y la densidad superficial de la tela de fibra de vidrio es de 1215 g/m2. Preferiblemente, se usa resina epoxi como la resina de infusión para realizar la solidificación mediante infusión al vacío.

En comparación con el uso de tela de fibra de vidrio sola en el estado de la técnica, la presente invención reemplaza la fibra de vidrio de las vigas transversales con la tela de fibra de carbono que tiene una menor densidad superficial, de modo que el peso de la pala se reduce significativamente.

En la presente invención, primero se fabrican las vigas transversales de las palas. La placa de alma anticizalladura está conectada cohesivamente en la posición media de la superficie interna de la viga transversal de la estructura de la pala. A continuación, la viga transversal se coloca en el equipo de posicionamiento. En el equipo de posicionamiento, la estructura en sándwich, el revestimiento y las vigas transversales se depositan y se infunden juntas. El borde de succión del revestimiento de la pala y el borde de presión del revestimiento de la pala forman una estructura de combinación de múltiples segmentos, en donde los múltiples segmentos están conectados a la superficie lateral de la viga transversal de la estructura principal que soporta la carga para formar integralmente el borde de succión del revestimiento de la pala y el borde de presión del revestimiento, y se combinan con la viga transversal de la estructura de la pala y el alma anticizalladura, de manera que se forma una pala para energía eólica con estructura de cavidad cuya sección transversal es aerodinámica.

Con el mismo nivel del campo de viento, las características de la pala de la presente invención se comparan con las características de la pala en el estado de la técnica, como se muestra en la Fig.1. La viga transversal del borde de succión y la viga transversal del borde de presión del estado de la técnica están ambas infundidas con fibra de vidrio/resina epoxi.

Como se muestra en la figura 1, la ondulación de orden uno y el movimiento de desfase de orden uno de la pala de la presente invención son significativamente mayores que los de la pala del estado de la técnica. Además, la carga límite en la raíz de la pala y la carga de fatiga en la raíz de la pala de la pala de la presente invención son menores que las de la pala del estado de la técnica. Esto significa que la carga producida por la pala de la presente invención es muy pequeña, lo que mejora la seguridad de toda la máquina.

A partir de los ejemplos anteriores, la presente invención está relacionada con un método para fabricar la pala para energía eólica de gran tamaño con una estructura de vigas múltiples, así como la pala para energía eólica, utilizando una estructura hueca de vigas múltiples para hacer las palas, proporcionando una pluralidad de vigas transversales de la estructura principal que soporta la carga en el borde de succión del revestimiento de la pala y en el borde de presión del revestimiento de la pala que están soportados por el alma anticizalladura, de modo que se forma una pala para energía eólica con estructura de cavidades cuya sección transversal es aerodinámica, caracterizada por que, tanto el borde de succión del revestimiento de la pala como el borde de presión del revestimiento de la pala, adoptan una estructura combinada de múltiples segmentos, en donde el borde de succión del revestimiento de la pala y el borde de presión del revestimiento de la pala se dividen en una pluralidad de segmentos y se fabrican por separado, y los segmentos se conectan de manera adhesiva con las vigas transversales de la estructura principal que soporta la carga desde el lateral, respectivamente, de modo que se formen el borde de succión del revestimiento de la pala y el borde de presión del revestimiento de la pala con múltiples segmentos.

Además, la viga transversal de la estructura principal que soporta la carga está compuesta por cuatro vigas transversales de la pala, en donde el borde de succión del revestimiento de la pala está provisto de una primera viga transversal de la pala y de una segunda viga transversal de la pala, y el borde de presión del revestimiento de la pala está provisto de una tercera viga transversal y de una cuarta viga transversal de la pala, y las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala están provistas de riostras de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida respectivamente, en donde las cuatro vigas transversales de la pala están conectadas lateralmente con el borde de succión del revestimiento de la pala y con el borde de presión del revestimiento de la pala, de modo que las cuatro vigas transversales de la pala se convierten en parte del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala, y las cuatro vigas transversales de la pala se fabrican primero y se conectan cohesivamente con el alma anticizalladura para formar una viga transversal con forma de “ T . ”, la viga transversal se coloca entonces en el equipo de posicionamiento y se deposita e infunde junto con el borde de succión del revestimiento de la pala y el borde de presión del revestimiento de la pala, y se utiliza resina epoxi como la resina de infusión para realizar la solidificación mediante infusión al vacío.

Además, las riostras de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida están cohesivamente conectadas con el borde de succión del revestimiento de la pala y con el borde de presión del revestimiento de la pala, en donde los dos lados de las riostras de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida están conectados con los lados de las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala mediante pegamento, respectivamente.

Además, las cuatro vigas transversales de pala y las riostras de la estructura que soporta la fuerza del borde trasero se depositan junto con una capa de fibra de carbono y se solidifican, en donde la densidad superficial de la tela de fibra de carbono es menor que la densidad superficial de la tela de fibra de vidrio, y se usa resina epoxi como la resina de infusión para realizar la solidificación mediante infusión al vacío.

Una pala para energía eólica de gran tamaño con una estructura de múltiples vigas, en donde la pala adopta una estructura de diseño hueca y comprende un borde de succión del revestimiento de la pala, un borde de presión del revestimiento de la pala, una viga transversal de la estructura principal que soporta la carga y un alma anticizalladura, en donde el borde de succión del revestimiento de la pala y el borde de presión del revestimiento de la pala se combinan para formar una estructura de cavidad que tiene una sección transversal aerodinámica, en donde una estructura de soporte formada por la combinación de la viga transversal de la estructura principal que soporta la carga y el alma anticizalladura está situada en la cavidad, caracterizada por que tanto el borde de succión del revestimiento de la pala como el borde de presión del revestimiento de la pala adoptan una estructura combinada de múltiples segmentos, en donde los múltiples segmentos están conectados a la superficie lateral de la viga transversal de la estructura principal que soporta la carga para formar integralmente el borde de succión del revestimiento de la pala y el borde de presión del revestimiento.

Además, la viga transversal de la estructura principal que soporta la carga está compuesta por cuatro vigas transversales de pala, en donde el borde de succión del revestimiento de la pala está provisto de una primera viga transversal de la pala y de una segunda viga transversal de la pala, y el borde de presión del revestimiento de la pala está provisto de una tercera viga transversal de la pala y de una cuarta viga transversal de la pala, y las cuatro vigas transversales de la pala están conectadas lateralmente con el borde de succión del revestimiento de la pala y con el borde de presión del revestimiento de la pala, de modo que las cuatro vigas transversales de la pala forman parte del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala.

Además, la conexión entre las cuatro vigas transversales de la pala y el borde de succión del revestimiento de la pala, así como con el borde de presión del revestimiento de la pala, es una conexión cohesiva, en donde los dos lados de cada una de las cuatro vigas transversales de la pala están conectados con los lados del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala, respectivamente, a través de una sección transversal uniforme y a través del adhesivo de resina. Es decir, los perfiles del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala cerca de las vigas transversales de la pala son los mismos que los perfiles de las vigas transversales de la pala y forman una abertura en forma de boca de campana del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala, con el fin de asegurar una conexión cohesiva estable entre la viga transversal de la pala y el borde de succión del revestimiento de la pala, así como con el borde de presión del revestimiento de la pala.

Además, las secciones entre las vigas transversales están provistas de una estructura tipo sándwich, en donde el grosor del sándwich se determina de forma óptima mediante el cálculo de estabilidad de acuerdo con la carga de la pala.

Las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala están provistas de riostras de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida respectivamente, en donde las riostras de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida están conectadas con el segmento medio de las secciones de cola del borde de succión de piel de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala, respectivamente, para formar parte de las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala.

Además, una pala para energía eólica de gran tamaño con una estructura de vigas múltiples según un ejemplo relacionado con la presente descripción, es tal que las riostras de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida están cohesivamente conectadas con el borde de succión del revestimiento de la pala y con el borde de presión del revestimiento de la pala, en donde los dos lados de las riostras de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida están conectados con los lados de las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala mediante pegamento, respectivamente.

Además, las cuatro vigas transversales de pala y las riostras de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida se depositan con una capa de fibra de carbono y se solidifican, en donde la densidad superficial de la tela de fibra de carbono es menor que la densidad superficial de la tela de fibra de vidrio.

En comparación con el estado de la técnica, las ventajas de la presente invención son: la presente invención proporciona un método de fabricación de palas así como su estructura, en donde el revestimiento de múltiples segmentos está conectado con los perfiles de las vigas transversales de las palas. De esta manera, la condición de soporte de fuerza del revestimiento se puede cambiar de manera eficiente, se reduce la anchura de la viga transversal y se aumenta el grosor de la capa de la viga transversal de la pala. De acuerdo con las diferentes condiciones de soporte de fuerzas, se fabrican revestimientos diferentes para segmentos diferentes. La estructura de sándwich se utiliza en la sección entre vigas transversales, con el fin de aumentar la estabilidad de toda la estructura de la pala. Bajo la premisa de asegurar la rigidez y resistencia estructurales, se reduce el peso de la pala, se incrementa la frecuencia de la pala y se disminuye la carga de la pala. Además, se resuelve el problema de inestabilidad provocado por el material de alta resistencia y alto módulo. La presente invención es adecuada para la fabricación de palas para energía eólica alargadas y de gran tamaño, lo que reduce significativamente el peso así como la carga de la pala.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una pala para energía eólica con una estructura de vigas múltiples, en donde la pala está provista de una estructura de diseño hueca y comprende un borde (11) de succión del revestimiento de la pala, un borde (12) de presión del revestimiento de la pala, vigas (1,2, 4, 5) transversales de la estructura principal que soporta la carga y almas (7, 8) anticizalladura, en donde el borde (11) de succión del revestimiento de la pala y el borde (12) de presión del revestimiento de la pala se combinan para formar una estructura de cavidad que tiene una sección transversal aerodinámica, en donde una estructura de soporte formada por la combinación de las vigas (1, 2, 4, 5) transversales de la estructura principal que soporta la carga y las almas (7, 8) anticizalladura está situada en la cavidad, en donde tanto el borde de succión del revestimiento de la pala como el borde de presión del revestimiento de la pala presentan una estructura combinada de múltiples segmentos respectivamente, en donde la estructura combinada de múltiples segmentos consiste en que el borde de succión del revestimiento de la pala y el borde de presión del revestimiento de la pala están divididos en tres segmentos respectivamente, que son las secciones frontales del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala, las secciones (9, 10) intermedias entre las vigas transversales, y las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala, y los múltiples segmentos están conectados a la superficie lateral de las vigas (1,2, 4, 5) transversales de la estructura principal que soporta la carga para formar integralmente el borde (11) de succión del revestimiento de la pala y el borde (12) de presión del revestimiento, en donde la viga transversal de la estructura principal que soporta la carga está compuesta por cuatro vigas (1, 2, 4, 5) transversales de la pala, en donde el borde de succión del revestimiento de la pala está provisto de una primera viga (1) transversal de la pala y de una segunda viga (2) transversal de la pala, y el borde de presión del revestimiento de la pala está provisto de una tercera viga (4) transversal de la pala y de una cuarta viga (5) transversal de la pala, y las cuatro vigas (1, 2, 4, 5) transversales de la pala están conectadas lateralmente con el borde de succión del revestimiento de la pala y con el borde de presión del revestimiento de la pala, de modo que las cuatro vigas (1,2, 4, 5) transversales de la pala formen parte del borde (11) de succión del revestimiento de la pala y del borde (12) de presión del revestimiento de la pala, caracterizada por que la conexión entre las cuatro vigas (1,2, 4, 5) transversales de la pala y el borde de succión del revestimiento de la pala, así como con el borde de presión del revestimiento de la pala, es una conexión cohesiva, en donde los dos lados de cada una de las cuatro vigas (1, 2, 4, 5) transversales de la pala están conectados con los lados del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala respectivamente mediante una sección transversal uniforme y a través de adhesivo de resina, y las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala están provistas de riostras (3, 6) de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida respectivamente, en donde las riostras (3, 6) de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida están conectadas con el segmento medio de las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala respectivamente para formar parte de las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala, en donde las riostras (3, 6) de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida están conectadas cohesivamente con el borde de succión del revestimiento de la pala y con el borde de presión del revestimiento de la pala, en donde los dos lados de las riostras (3, 6) de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida están conectados con los lados de las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala mediante pegamento, respectivamente.

2. Un método para fabricar la pala para energía eólica con una estructura de vigas múltiples según la reivindicación 1, utilizando una estructura hueca de vigas múltiples para fabricar las palas, proporcionando una pluralidad de vigas (1, 2, 4, 5) transversales de la estructura principal que soporta la carga en el borde (11) de succión del revestimiento de la pala y en el borde (12) de presión del revestimiento de la pala que están soportados por las almas (7, 8) anticizalladura, de modo que se forma una pala para energía eólica con estructura de cavidad cuya sección transversal es aerodinámica, caracterizado por que tanto el borde (11) de succión del revestimiento de la pala como el borde (12) de presión del revestimiento de la pala presentan una estructura combinada de múltiples segmentos, en donde el borde de succión del revestimiento de la pala y el borde de presión del revestimiento de la pala están divididos en una pluralidad de segmentos y se fabrican por separado, y los segmentos se conectan de forma adhesiva con las vigas (1,2, 4, 5) transversales de la estructura principal que soporta la carga desde el lado respectivamente, de modo que se forman el borde (11) de succión del revestimiento de la pala y el borde (12) de presión del revestimiento de la pala con múltiples segmentos.

3. El método para fabricar la pala para energía eólica con una estructura de múltiples vigas según la reivindicación 2, caracterizado por que la viga transversal de la estructura principal que soporta la carga está compuesta por cuatro vigas (1, 2, 4, 5) transversales de pala, en donde el borde de succión del revestimiento de la pala está provisto de una primera viga (1) transversal de la pala y de una segunda viga (2) transversal de la pala, y el borde de presión del revestimiento de la pala está provisto de una tercera viga (4) transversal de la pala y de una cuarta viga (5) transversal de la pala, y las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala están provistas de riostras (3, 6) de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida respectivamente, en donde las cuatro vigas (1,2, 4, 5) transversales de la pala están conectadas lateralmente con el borde de succión del revestimiento de la pala y con el borde de presión del revestimiento de la pala, de modo que las cuatro vigas (1,2, 4, 5) transversales de la pala pasan a formar parte del borde (11) de succión del revestimiento de la pala y del borde (12) de presión del revestimiento de la pala, y las cuatro vigas (1,2, 4, 5) transversales de la pala se fabrican primero y se conectan cohesivamente con el alma (7, 8) anticizalladura para formar una viga transversal en forma de “ T . ”, la viga transversal se coloca entonces en el equipo de posicionamiento y se deposita e infunde junto con el borde de succión del revestimiento de la pala y el borde de presión del revestimiento de la pala, y se utiliza resina epoxi como la resina de infusión para realizar la solidificación mediante infusión al vacío.

4. El método para fabricar la pala para energía eólica con una estructura de múltiples vigas según la reivindicación 3, caracterizado por que las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala están provistas de riostras (3, 6) de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida respectivamente, en donde las riostras (3, 6) de la estructura de soporte de fuerza del borde de salida están conectadas con el segmento medio de las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala, respectivamente, para formar parte de las secciones de cola del borde de succión del revestimiento de la pala y del borde de presión del revestimiento de la pala.

5. El método para fabricar la pala para energía eólica con una estructura de múltiples vigas según la reivindicación 4, caracterizado por que las cuatro vigas (1,2, 4, 5) transversales de pala y las riostras (3, 6) de la estructura que soporta la fuerza del borde de salida se depositan con una capa de fibra de carbono y se solidifican, en donde la densidad superficial de la tela de fibra de carbono es menor que la densidad superficial de la tela de fibra de vidrio y se utiliza resina epoxi como resina de infusión para realizar la solidificación mediante infusión al vacío.