ES2867760T3 - Unidad de conexión y de fijación para un receptor de rayos para la integración en una pala de rotor de turbina eólica - Google Patents
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Abstract
Unidad de conexión y de fijación (32) para componentes de un sistema de protección de rayos, en donde la unidad de conexión y de fijación (32) está configurada para ser integrada en una pala de rotor de turbina eólica y para ser conectada con los componentes del sistema de protección de rayos, en donde la unidad de conexión y de fijación (32) presenta un espacio hueco (40) que se puede cerrar de forma hermética al aire, en el que están dispuestos unos medios de conexión para la conexión y/o fijación de al menos uno de los componentes del sistema de protección de rayos, caracterizada porque la unidad de conexión y de fijación (32) presenta un cuerpo de base (36) de un material aislante de electricidad y un cuerpo de conexión (38) de un material conductor de electricidad, en donde el cuerpo de base (36) y el cuerpo de conexión (38) están conectados fijamente entre sí y el espacio hueco (40) está dispuesto entre el cuerpo de base (36) y el cuerpo de conexión (38).
Description
DESCRIPCIÓN
Unidad de conexión y de fijación para un receptor de rayos para la integración en una pala de rotor de turbina eólica La invención se refiere a una unidad de conexión y de fijación para componentes de un sistema de protección de rayos, que está configurado para ser integrado en una pala de rotor de turbina eólica y para ser conectado con los componentes del sistema de protección del rayo.
Tales unidades de conexión y de fijación son parte de las instalaciones de protección del rayo de palas de rotor de turbina eólica conocidas, que sirven para la fijación y/o para la conexión de una parte de los componentes del sistema de protección de rayos. Por ejemplo, se puede fijar un receptor de rayos, dispuesto en un lado exterior de la pala de rotor de turbina eólica, en la unidad de conexión y de fijación y se puede establecer una conexión eléctrica entre el receptor de rayos y un conductor de protección de rayos dispuesto la mayoría de las veces en el interior de la pala de rotor de turbina eólica, a través de la unidad de conexión y de fijación. En ocasiones, se designan tales unidades de conexión y de fijación también como bases de receptor. Sin embargo, existen otras posibilidades para fijar los receptores de rayos y conectarlos con un conductor de protección de rayos.
Por ejemplo, la publicación EP 1664528 B1 muestra una pala de rotor de turbina eólica con receptores de rayos en forma de bulones roscados metálicos, que están dispuestos en una pared de la pala de rotor y están enroscados con diferentes elementos de conexión.
Se conoce a partir de la publicación EP 1965076 A1 unas unidades de conexión y de fijación en forma de placas metálicas macizas, que se incrustan en una pala de rotor de turbina eólica. Los receptores de rayos son enroscados con taladros roscados practicados posteriormente en las placas metálicas.
Se conocen de la misma manera a partir de la publicación WO 2015/055214 A1 unas unidades de conexión y de fijación, que se incrustan en palas de rotor de turbina eólica y en las que se enroscan receptores de rayos en taladros roscados practicados posteriormente.
Se conoce a partir de la publicación DE 102009003405 B4 una pala de rotor de turbina eólica con receptores de rayos, que están integrados directamente en una pared de la pala de rotor. En un ejemplo de realización, uno de los receptores de rayos presenta una sección separable, que cierra una abertura de acceso a un espacio interior de la pala de rotor.
Se conoce a partir de la publicación WO 2012/012198 A2 un receptor de rayos para una pala de rotor de turbina eólica. En un lado interior de la pared de la pala de rotor se encola una unidad de conexión y de fijación, en la que se enrosca el receptor de rayos desde el lado exterior de la pala de rotor.
Se conoce a partir de la publicación WO 2014/200333 A1 un dispositivo para la fijación de un receptor de rayos en una pared de una pala de rotor de turbina eólica. A tal fin se utilizan un elemento de fijación interior y un elemento de fijación exterior. El receptor de rayos puede ser fijado o bien desde el lado exterior de la pala de rotor en el elemento de fijación interior o junto con el elemento de fijación interior desde el lado interior de la pala de rotor en el elemento de fijación exterior.
Se conoce a partir de la publicación EP 2 930 357 A1 una unidad de conexión y de fijación para un receptor de rayos, que se encola sobre un lado interior de una pared de la pala de rotor. A continuación se practica en la pared de la pala de rotor un taladro de paso y se dispone un receptor de rayos en la posición prevista.
Se conoce a partir de la publicación EP 2930356 A1 una pala de rotor de turbina eólica, cuyo sistema de protección de rayos presenta un receptor de la punta de la pala y un conductor de protección de rayos conectado con él. En el caso de un impacto de rayos se establece una compensación de potencial entre el conductor de protección de rayos y otra línea eléctrica a través de una cámara de conmutación de vacío. La cámara de conmutación de vacío presenta un espacio hueco cerrado hermético al aire, en el que están dispuestos los electrodos de la cámara de conmutación de vacío. Fuera del espacio hueco existen medios de conexión, en los que se conectan, por una parte, el conductor de protección de rayos, por otra parte el otro conductor eléctrico.
Se conoce a partir de la publicación US 2016/0298608 A1 una pala de rotor de turbina eólica, en la que está integrada una unidad de conexión y de fijación. Está constituida por capas aislantes eléctricas y capas conductoras de electricidad, que se insertan en un molde de fabricación para la pala de rotor de turbina eólica.
Partiendo de aquí, el cometido de la invención es proporcionar una unidad de conexión y de fijación para componentes de un sistema de protección de rayos, que se puede integrar fácilmente en una pala de rotor de turbina eólica, sin debilitar esencialmente la integridad estructural de la pala de rotor, y que posibilita una fijación especialmente sencilla y/o una conexión de componentes de un sistema de protección de rayos, así como un
procedimiento correspondiente para el montaje de estos componentes.
Este cometido se soluciona por medio de la unidad de conexión y de fijación con las características de la reivindicación 1 así como por medio del procedimiento con las características de la reivindicación 10. Las configuraciones ventajosas se indican en las reivindicaciones dependientes siguientes respectivas.
La unidad de conexión y de fijación está prevista para componentes de un sistema de protección de rayos y está configurada para ser integrada en una pala de rotor de turbina eólica. Presenta un espacio huecos que se puede cerrar de forma hermética al aire, en el que están dispuestos unos medios de conexión para la conexión con al menos uno de los componentes del sistema de protección de rayos.
La unidad de conexión y de fijación está diseñada para ser integrada en una pala de rotor de turbina eólica, es decir, especialmente para ser incrustadas en una pared de la pala de rotor de turbina eólica. En particular, se puede incrustar junto con fibras de refuerzo contenidas en la pared en una matriz de plástico, por ejemplo en un procedimiento de infusión en vacío o en otro procedimiento, en el que las fibras de refuerzo y la unidad de conexión y de fijación son incrustadas en un material de plástico en primer lugar líquido y que se endurece posteriormente. Los medios de conexión establecen una conexión eléctrica con capacidad suficiente de soporte de energía entre al menos un componente del sistema de protección de rayos y la unidad de conexión y de fijación o bien un conductor de protección de rayos conectado con la unidad de conexión y de fijación. Los medios de conexión son parte de la unidad de conexión y de fijación y están present4es ya antes de la integración de la unidad de conexión y de fijación en la pala de rotor de turbina eólica. Por lo tanto, se pueden utilizar después de la integración de la unidad de conexión y de fijación en la pala de rotor directamente para la conexión y fijación de los componentes del sistema de protección de rayos.
En la invención, los medios de conexión están dispuestos en un espacio hueco que se puede cerrar de forma hermética al aire de la unidad de conexión y de fijación, de manera que ni se dañan ni se contaminan durante la integración de la unidad de conexión y de fijación en una pala de rotor. En particular, se impide que llegue material de plástico líquido al espacio hueco y con ello a la zona de los medios de conexión. Después de la integración de la unidad de conexión y de fijación en la pala de rotor de turbina eólica, en particular después del endurecimiento de un material de plástico líquido, utilizado a tal fin, está previsto abrir el espacio hueco hasta el punto de que los medios de conexión son accesibles. A continuación se puede conectar al menos un componente del sistema de protección de rayos con los medios de conexión, en particular a través de una unión roscada. De esta manera, se simplifica el montaje de los componentes del sistema de protección de rayos y se consigue una disposición en posición exacta de los componentes.
Los componentes del sistema de protección de rayos son conductores de electricidad y contr9ibuyen, en el caso de una utilización correcta, a la derivación de una corriente de rayo. Pueden comprender, por ejemplo, un conductor de protección de rayos, un receptor de rayos, una conexión de compensación de potencial y/u otro conductor de conexión. En particular, está previsto conectar la unidad de conexión y de fijación con al menos dos de estos componentes para establecer una conexión eléctrica entre estos componentes. En este caso, se conecta al menos uno de los componentes a través de los medios de conexión dispuestos en el espacio hueco y/o se fijan. Otra ventaja consiste en que la unidad de conexión y de fijación se puede proveer con dimensiones adecuadas y con una estabilidad de forma suficiente para ser integrada de una manera especialmente sencilla en la pala de rotor de turbina eólica. En particular, durante la fabricación de la pared de la pala de rotor de turbina eólica en el tipo de construcción de sándwich, se pueden sustituir o formar partes de un material del núcleo, es decir, que se pueden disponer entre dos capas de cubierta de la pared. También cuando antes o durante el endurecimiento de un material de plástico líquido actúan fuerzas considerables sobre la unidad de conexión y de fijación, por ejemplo durante la producción de un vacío, la unidad de conexión y de fijación mantiene su forma, de manera que no se perjudica la fabricación de la pared.
En una configuración, la unidad de conexión y de fijación está configurada de tal manera que el espacio hueco se puede abrir después de la integración de la unidad de conexión y de fijación en la pala de rotor de turbina eólica desde un lado exterior y/o desde un lado interior de la pala de rotor de turbina eólica. Después de la apertura del espacio hueco, los medios de conexión son accesibles desde el exterior y/o desde el interior, de manera que se pueden fijar y conectar de una manera sencilla los componentes del sistema de proyección de rayos. Para crear la posibilitad de apertura, la unidad de conexión y de fijación puede presentar, por ejemplo, un elemento desprendible como un tapón. De la misma manera es posible que la unidad de conexión y de fijación presenta una pared prevista para la apertura del espacio hueco y se realiza la apertura a través de la retirada de esta pared, por ejemplo a través de la realización de un taladro a través de la pared, o a través de la rotura de una sección de la pared prevista a tal fin.
De acuerdo con la invención, la unidad de conexión y de fijación presenta un cuerpo de base de un material aislante de electricidad y un cuero de conexión de un material conductor de electricidad, en donde el cuerpo de base y el
cuerpo de conexión están conectados fijamente entre sí y el espacio hueco está dispuesto entre el cuerpo de base y el cuerpo de conexión. Los medios de conexión están configurados en el cuerpo de conexión. La combinación de cuerpo de base y cuerpo de conexión posibilita una fabricación especialmente sencilla de la unidad de conexión y de fijación con el espacio hueco. La realización del cuerpo de base de un material no conductor de electricidad posibilita un montaje aislado eléctricamente del cuerpo de conexión. Además, el cuerpo de base puede iniciar, en el caso de una selección adecuada del material, una unión especialmente íntima con la pared de la pala de rotor de turbina eólica. A tal fin, especialmente la superficie periférica exterior de la unidad de conexión y de fijación puede estar formada por el cuerpo de base.
En una configuración, en una posición de montaje de la unidad de conexión y de fijación en una pala de rotor de turbina eólica, el cuerpo de base está dirigido hacia un lado exterior de la pala de rotor de turbina eólica y el cuerpo de conexión está dirigido hacia un espacio interior de la pala de rotor de turbina eólica. Después de la integración de la unidad de conexión y de fijación en la pala de rotor de turbina eólica, el cuerpo de conexión es de esta manera accesible de una forma especialmente sencilla desde el lado interior de la pala de rotor, en particular para el establecimiento de una conexión con un conductor de protección del rayo. Al mismo tiempo, el cuerpo de conexión puede estar aislado eléctricamente desde un lado exterior de la pala de rotor de turbina eólica a través del cuerpo de base, de manera que se contrarrestan los impactos de rayos inmediatos en el cuerpo de conexión.
En una configuración, el material aislante de electricidad es un material compuesto de fibras. De esta manera se puede incrustar la unidad de conexión y de fijación de una manera óptima en una pared de una pala de rotor de turbina eólica. Al mismo tiempo, el cuerpo de base recibe una alta estabilidad de forma y se puede mecanizar con el mismo procedimiento que otros componentes de la pala de rotor de turbina eólica fabricados, dado el caso, del mismo material o de un material similar.
En una configuración, los medios de conexión comprenden un primer medio de conexión, que presenta una rosca interior en el cuerpo de conexión, en donde la rosca interior está cubierta por una pared del cuerpo de base, que presenta en la zona de la rosca interior una distancia desde el cuerpo de conexión. Considerada desde el interior, la rosca interior se encuentra detrás de la pared. El primer medio de conexión está previsto para el montaje de un receptor de rayos. Éste se puede enroscar después de la retirada o bien después de la apertura de la pared directamente en la rosca interior, con lo que se establece al mismo tiempo una conexión eléctrica o mecánica entre el receptor de rayos y el cuerpo de conexión. La pared del cuerpo de base se puede retirar total o parcialmente durante la apertura del espacio hueco. Puesto que contiene una distancia desde el cuerpo de conexión en la zona de la rosca interior, la pared se puede retirar de una manera especialmente sencilla sin que se dañe la rosca interior, Además, a través de la distancia se evita que durante la unión del cuerpo de base y el cuerpo de conexión (durante la fabricación de la unidad de conexión y de fijación) deban encolarse secciones de la pared con el cuerpo de conexión, que deben retirarse posteriormente. La distancia desde la rosca interior o bien desde el cuerpo de conexión se puede mantener tanto en dirección axial como también en dirección radial (especialmente radial hacia fuera), en cada caso con respecto a la rosca interior.
En una configuración, el cuerpo de conexión presenta un orificio de paso, que se puede cerrar de forma hermética al aire con un tapón ciego que se puede retirar. El tapón ciego puede cerrar al mismo tiempo el espacio hueco en la unidad de conexión y de fijación. Después de la integración de la unidad de conexión y de fijación en una pala de rotor de turbina eólica, se puede retirar el tapón ciego, para liberar el orificio de paso. De esta manera, se crea, por una parte, otra posibilidad de acceso al espacio hueco, en particular desde un lado interior de la pala de rotor de turbina eólica. Por otra parte, existe la posibilidad de abrir la unidad de conexión y de fijación tanto desde el lado exterior como también desde el lado interior de la pala de rotor de turbina eólica, de manera que se proporciona una abertura de paso a través de toda la unidad de conexión y de fijación y a través de una pared de la pala de rotor, en la que está integrada la unidad de conexión y de fijación. De esta manera, la unidad de conexión y de fijación ofrece especialmente desde un lado exterior de la pala de rotor un acceso a su espacio interior, que se puede utilizar para diferentes trabajos de mantenimiento y de montaje.
En una configuración, la unidad de conexión y de fijación está combinada con un receptor de rayos, que se puede conectar con los primeros medios de conexión y presenta un diámetro exterior, que es mayor que un diámetro exterior del cuerpo de conexión. Esta adaptación de las dimensiones del receptor de rayos al cuerpo de conexión conduce a un blindaje efectivo del cuerpo de conexión, con lo que se evita un impacto de rayo por delante del receptor de rayo directamente en el interior del cuerpo de conexión. El receptor del rayo es al menos una combinación del sistema de protección de rayos, que se conecta con medios de conexión en el espacio hueco. En una configuración, la unidad de conexión y de fijación presenta un tope, en el que se apoya el receptor de rayos, cuando está conectado a través de los primeros medios de conexión con el cuerpo de conexión. En la zona del tope se puede establecer en particular un contacto de superficie grande, en particular con una superficie de contacto de 20 mm2 o más. Esto asegura, por una parte, una alta capacidad de soporte de la corriente de la conexión entre el receptor de rayos y la unidad de conexión y de fijación. Por otra parte, el tope se ocupa de que el receptor de rayos se encuentra, en el caso de una conexión correcta a través de los primeros medios de conexión con el cuerpo de
conexión, a una distancia definida desde el cuerpo de conexión o bien la unidad de conexión y de fijación. El tope se puede disponer de tal forma que el receptor de rayos termina aproximadamente enrasado con un lado exterior de la pala de rotor de turbina eólica cuando la unidad de conexión y de fijación está dispuesta en la posición de montaje prevista y el receptor de rayos está conectado correctamente con los primeros medios de conexión.
En una configuración, los medios de conexión comprenden un segundo medio de conexión, que está dispuesto en una superficie del cuerpo de conexión que apunta hacia el espacio hueco y presenta un taladro con una rosca interior. El segundo medio de conexión sirve para la conexión de una línea eléctrica. La línea eléctrica puede ser, por ejemplo, un desviador de rayos o u conductor de conexión, que establece una conexión entre la unidad de conexión y de fijación y un conductor de protección de rayos (desviador principal). De una manera alternativa, la línea eléctrica puede ser una conexión de compensación de potencial entre dos unidades de conexión y de fijación. Respectivamente, una de las dos unidades de conexión y de fijación puede estar integrada en este caso en una de las dos semi-cáscaras de la pala de rotor de turbina eólica. La conexión de la línea eléctrica se realiza en este caso con preferencia a través de un disco perforado, que se conecta con la línea eléctrica y se inserta en la unidad de conexión y de fijación. La fijación en la unidad de conexión y de fijación se realiza por medio de bulones en el segundo medio de conexión.
En una configuración está previsto un tercer medio de conexión, que está dispuesto en una superficie del cuerpo de conexión que apunta hacia el espacio interior de la pala de rotor de turbina eólica y comprende un taladro con una rosca interior. El tercer medio de conexión sirve para la conexión de otra línea eléctrica. Se puede disponer fuera del espacio hueco que se puede cerrar de forma hermética al líquido. La otra línea de conexión puede establecer, por ejemplo, una conexión de compensación de potencial entre la unidad de conexión y de fijación y un desviador del rayo incrustado en la cáscara de la pala de rotor de turbina eólica.
En una configuración, la unidad de conexión y de fijación está combinada con una pala de rotor de turbina eólica, que presenta componentes de un sistema de protección de rayos, en donde la unidad de conexión y de fijación está integrada en la pala de rotor de turbina eólica y los medios de conexión están conectados con al menos uno de los componentes del sistema de protección de rayos. La unidad de conexión y de fijación puede presentar primeros, segundos y/o terceros medios de conexión, en donde los primeros medios de conexión pueden estar conectados con el receptor de rayos y el segundo y tercero medios de conexión pueden estar conectados con líneas eléctricas. En particular, la unidad de conexión y de fijación puede estar integrada en un procedimiento de infusión de vació en una pared de la pala de rotor de turbina eólica. Con respecto a las particularidades y ventajas de esta configuración, se remite a las explicaciones anteriores.
El cometido mencionado anteriormente se soluciona de la misma manera por medio del procedimiento con las características de la reivindicación 10. El procedimiento sirve para el montaje de componentes de un sistema de protección de rayos en una pala de rotor de turbina eólica y presenta las siguientes etapas:
• Integración de una unidad de conexión y de fijación en una pala de rotor de turbina eólica, en donde la unidad de conexión y de fijación presenta un espacio hueco que se puede cerrar de forma hermética al aire, en el que están dispuestos medios de conexión para la conexión con al menos uno de los componentes del sistema de protección de rayos,
• Abertura del espacio hueco antes de la conexión de los medios de conexión con al menos un componente del sistema de protección de rayos, y
• Conexión de los medios de conexión con al menos un componente del sistema de protección de rayos.
La unidad de conexión y de fijación pude estar configurada de acuerdo con una o varias de las configuraciones explicadas anteriormente. Para la explicación de las características del procedimiento y de la unidad de conexión y de fijación se remite a las explicaciones anteriores. Se entiende que la unidad de conexión y de fijación puede presentar primeros, segundos y/o terceros medios de conexión, que se conectan en otras etapas del procedimiento con componentes del sistema de protección de rayos de la pala de rotor de turbina eólica.
Antes de la conexión de los medios de conexión con al menos un componente del sistema de protección de rayos se abre el espacio hueco, especialmente desde el lado exterior y/o desde el lado interior de la pala de rotor de turbina eólica. Como ya se ha explicado, a tal fin, se puede retirar, por ejemplo, un tapón de la unidad de conexión y de fijación o se puede realizar una abertura en una pared de la unidad de conexión y de fijación, por ejemplo a través de la realización de un taladro o a través de la apertura parcial de la pared.
En una configuración, al menos un componente del sistema de protección de rayos es un receptor de rayos. El receptor de rayos se conecta con los medios de conexión dispuestos en el espacio hueco.
En una configuración, el procedimiento presenta la siguiente etapa adicional: conexión de un conductor de protección de rayos con la unidad de conexión y de fijación. Como ya se ha explicado, a tal fin se pueden emplear, en particular, terceros medios de conexión de la unidad de conexión y de fijación, que están dispuestos fuera del
espacio hueco.
En una configuración, la pala de rotor de turbina eólica presenta una pared constituida en un tipo de construcción de sándwich, en la que se integra la unidad de conexión y de fijación, de manera que la unidad de conexión y de fijación se dispone durante la fabricación de la pared entre una primera capa de cubierta y una segunda capa de cubierta. A este respecto, se remite a las explicaciones anteriores. En particular, la unidad de conexión y de fijación puede estar rodeada lateralmente por un material de núcleo. A tal fin, en otras etapas del procedimiento se puede fabricar una escotadura correspondiente en un material de núcleo y se puede insertar la unidad de conexión y de fijación en esta escotadura.
En una configuración, la pala de rotor de turbina eólica presenta dos semi-cáscaras, de manera que la unidad de conexión y de fijación se integra en una de las semi-cáscaras y la integración de la unidad de conexión y de fijación en una de las semi-cáscaras tiene lugar durante el proceso de infusión de vacío. El establecimiento de la conexión entre la unidad de conexión y de fijación y el conducir de protección de rayos integrado de la misma manera en la semi-cáscara se realiza antes del ensamblaje de las dos semi-cáscaras y la conexión de los medios de conexión con el receptor de rayos a continuación. Por lo tanto, se puede terminar en primer lugar una de las dos semi-cáscaras incluyendo la unidad de conexión y de fijación y la conexión con el conductor de protección de rayos. Estas etapas se pueden realizar desde un lado interior de la semi-cáscara. Después del ensamblaje de las dos semi-cáscaras se monta el receptor de rayos, lo que comprende la conexión de los medios de conexión con el receptor de rayos y, dado el caso, también la apertura previa del espacio hueco, para crear acceso a los medios de conexión dispuestos en el espacio hueco.
En una configuración, en la otra de las dos semi-cáscaras se integra otra unidad de conexión y de fijación, que presenta un espacio hueco que se puede cerrar de forma hermética al aire, en el que están dispuestos medios de conexión para la conexión con al menos uno de los componentes del sistema de protección de rayos. Ya antes del ensamblaje de las dos semi-cáscaras e puede establecer una conexión eléctrica entre la otra unidad de conexión y de fijación y un conductor de protección de rayos dispuesto en la otra de las dos semi-cáscaras. Después del ensamblaje de las dos semi-cáscaras se inserta una línea eléctrica en la pala de rotor de turbina eólica y se conecta eléctricamente con las dos unidades de conexión y de fijación. El establecimiento de una conexión eléctrica, realizada después del ensamblaje de las dos semi-cáscaras- entre las dos unidades de conexión y de fijación lleva a cabo entonces de una manera especialmente sencilla una compensación fiable de potencial entre los dos conductores de protección de rayos.
A continuación se explica en detalle la invención con la ayuda de un ejemplo de realización representado en las figuras, En este caso:
Las figuras 1 a 3 muestran la integración de una unidad de conexión y de fijación en una semi-cáscara de una pala de rotor de turbina eólica, respectivamente, representada en una sección transversal esquemática en diferentes instantes.
La figura 4 muestra un fragmento ampliado de la disposición de acuerdo con la figura 3 después de la realización de otras etapas de fabricación.
La figura 5 muestra la disposición de la figura 4 después del ensamblaje con otra semi-cáscara, de la misma manera en una representación esquemática de la sección transversal.
La figura 6 muestra la disposición de la figura 5 después de la apertura de los espacios huecos de las dos unidades de conexión y de fijación contenidas, de la misma manera en una representación esquemática de la sección transversal.
La figura 7 muestra las unidades de conexión y de fijación de la figura 6 junto a otros elementos de una instalación de protección de rayos después del establecimiento de una conexión de compensación del potencial, de la misma manera en una representación esquemática de la sección transversal, en la que no se representan los restantes elementos de las semi-cáscaras.
La figura 8 muestra la disposición de la figura 7 después del montaje de dos receptores de protección de rayos, de la misma manera en una representación esquemática de la sección transversal.
La figura 1 ilustra la inserción de diferentes materiales durante la fabricación de una semi-cáscara para una pala de rotor de turbina eólica en un molde de fabricación 10. El molde de fabricación 10 se representa en la sección transversal y presenta un desarrollo curvado entre un canto extremo perfilado 12 representado a la izquierda en la figura 1 y un canto saliente perfilado 14 representado a la derecha en la figura 1 de una pala de rotor de turbina eólica a fabricar, cuyo desarrollo corresponde a un perfil aerodinámico de la pala de rotor de turbina eólica.
Como capa más baja representada en la figura 1 se encuentra en el molde de fabricación 10 una primera capa de cubierta 16 de fibras de refuerzo, por ejemplo una o varias capas de un tejido, en particular de fibras de vidrio.
Aproximadamente en el centro entre el canto extremo perfilado 12 y el canto saliente perfilado 14 están dispuestas varias capas de fibras de refuerzo alineadas unidireccionalmente, en particular fibras de carbono, que se extienden en la dirección longitudinal de la pala de rotor y forman un cordón principal 18. Hacia el santo saliente perfilado 14 se conectan en las fibras de refuerzo del cordón principal 18 un primer inserto 20 en el lado del canto saliente y un segundo inserto 22 en el lado del canto saliente. Ambos están constituidos de un material de núcleo, por ejemplo de un plástico espumoso.
Hacia el canto extremo perfilado 12 se conectan en las fibras de refuerzo del cordón principal 18 un primer inserto 24 en el lado del canto extremo y un segundo inserto 26 en el lado del canto extremo. En una escotadura rectangular en la sección transversal del primer inserto 24 en el lado del canto extremo está dispuesto un conductor de protección de rayos 28, cuyo lado superior termina aproximadamente enrasado con un lado superior del primer inserto 24 en el lado del canto extremo.
El segundo inserto 26 en el lado del canto extremo presenta una escotadura 30, que se extiende sobre todo el espesor del segundo inserto 26 en el lado del canto extremo. La escotadura 30 está adyacente a la primera capa de cubierta 16 y presenta en el ejemplo mostrado una forma cónica, simétrica rotatoria. En una vista no representada desde arriba en el interior del molde de fabricación 10 aparece la escotadura 30 de forma circular.
La figura 2 muestra cómo se inserta en la escotadura 30 del segundo inserto 26 en el lado del canto extremo una unidad de conexión y de fijación 32. La unidad de conexión y de fijación 32 está configu7rada, en general, en forma de disco con una superficie periférica cónica 34 circundante. La unidad de conexión y de fijación 32 está formada complementaria de la escotadura 30 en el segundo inserto 26 en el lado del canto extremo.
La unidad de conexión y de fijación 32 presenta un cuerpo de base 36 de un material aislante de electricidad, por ejemplo de un material de plástico reforzado con fibras, y un cuerpo de conexión 38. El cuerpo de base 36 forma la superficie periférica cónica 34 y presenta, además, una superficie 44 esencialmente plana, de forma circular, que está dirigida hacia un lado exterior de la pala de rotor de turbina eólica a fabricar y después de la inserción de la unidad de conexión y de fijación 32 en la escotadura 30 está adyacente a la primera capa de cubierta 16.
El cuerpo de conexión 38 está constituido de un material conductor de electricidad, por ejemplo de cobre, aluminio o acero inoxidable, y está configurado esencialmente simétrico rotatorio. En su centro, el cuerpo de conexión 38 presenta una abertura de paso 46 (ver la figura 4), que está cerrada por un tapón ciego 42. De esta manera, se cierre de forma hermética a aire el espacio hueco 40 configurado entre el cuerpo de base 36 y el cuerpo de conexión 38.
Después de la inserción de la unidad de conexión y de fijación 32 en la escotadura 30 se cubre toda la disposición, que se encuentra en el molde de fabricación 10, con una segunda capa de cubierta 48 de fibras de refuerzo (ver la figura 3). Las fibras de refuerzo de la segunda capa de cubierta 48 se pueden insertar especialmente en forma de una capa o de varias capas de un tejido, por ejemplo de fibras de vidrio, en el molde de fabricación 10. La unidad de conexión y de fijación 32 está incrustada entre la primera capa de cubierta 16 y la segunda capa de cubierta 48 y asume allí la función de un material de núcleo.
A continuación se introduce un material de plástico líquido en el molde de fabricación 10, especialmente en un procedimiento de infusión de vacío. Todos los elementos que se encuentran en el molde de fabricación 10 (como se muestra en la figura 3) se incrustan de esta manera en una matriz de plástico. Los espacios libres entre los elementos que se encuentran en el molde de fabricación 10, especialmente entre las diferentes capas de fibras de refuerzo, los diferentes insertos 20 a 26 y la unidad de conexión y de fijación 32 se rellenan con el material de plástico y de esta manera se encolan de forma duradera entre sí. Debido al cierre hermético al aire del espacio hueco 40, sin embargo, no llega ningún material de plástico hasta la unidad de conexión y de fijación 32. Después de la inserción del material de plástico, éste se endurece en el molde de fabricación 10, con lo que se termina esencialmente la semi-cáscara 62.
La figura 4 muestra un fragmento de la figura 3, en el que está dispuesta la unidad de conexión y de fijación 32. Después del endurecimiento del material de plástico, se retiró parcialmente la segunda capa de cubierta 48 en la zona de la unidad de conexión y de fijación 32, en particular por encima de una abertura e paso 46 configurada en el cuerpo de conexión 38. El tapón ciego 42, con el que se había cerrado el espacio hueco 46 de una manera hermética al aire durante la introducción y el endurecimiento del material de plástico líquido, se ha retirado de la misma manera después de la retirada de la segunda capa de cubierta 48.
La figura 4 permite reconocer que el cuerpo de conexión 38 presenta una placa de base en forma de disco, en cuyo centro está configurada la abertura de paso 46. Un lado superior de la placa de base está dirigido hacia la segunda
capa de cubierta 48, de la misma manera un espacio interior de la pala de rotor de turbina eólica a fabricar. La placa de base en forma de disco pasa en su lado inferior a una sección 50 de forma tubular, en cuyo lado interior está configurada una osca interior 52.
La rosca interior 52 forma los primeros medios de conexión de la unidad de conexión y de fijación 32. La rosca interior 52 presenta una distancia desde una pared 82 del cuerpo de base 36, que cubre la rosca interior 52. Esta distancia se extiende con respecto a la rosca interior 52 en dirección axial, en dirección a la primera capa de cubierta 16. Entre el extremo libre de la rosca interior 52 y el cuerpo de base 36 existe, además, una distancia en dirección radial hacia fuera.
La unidad de conexión y de fijación 32 presenta, además, segundos medios de conexión en forma de un taladro roscado 54 en el lado superior de la placa de base en forma de disco del cuerpo de conexión 38. Estos segundos medios de conexión sirven para la conexión eléctrica con el conductor de protección de rayos 28. A tal fin, la figura 4 muestra que un conductor de conexión en forma de tira 56 está enroscado en cada caso con un bulón roscado 58, por una parte, con el cuerpo de conexión 38, por otra parte con el conductor de protección de rayos 28.
Además, la unidad de conexión y de fijación 32 presenta terceros medios de conexión en forma de otro taladro roscado 60, que está dispuesto dentro de la sección 50 de forma tubular en un lado exterior, dirigido hacia la primera capa de cubierta 16, de la placa de base en forma de disco del cuerpo de conexión 38, adyacente a la abertura de paso 46. Todas las etapas de fabricación explicadas hasta ahora, hasta el estado mostrado en la figura 4, se pueden realizar dentro del molde de fabricación 10.
A continuación se ensambla la semi-cáscara fabricada en el molde de fabricación 10 con otra semi-cáscara 64, como se representa de forma fragmentaria en la figura 5. El ensamblaje de realiza a través de encolado de los cantos extremos perfilados 14, La otra semi-cáscara 64 corresponde con respecto a su estructura a la semi-cáscara 62, cuya fabricación se ha explicado con la ayuda de las figuras 1 a 4, y presenta de la misma manera una unidad de conexión y de fijación 32 y un conductor de protección de rayos 28 conectado con ella. Se reconoce que las dos unidades de conexión y de fijación 32 están colocadas opuestas entre sí
La figura 6 muestra la disposición de la figura 5 después de la apertura de los dos espacios huecos 40 de las unidades de conexión y de fijación 32, respectivamente desde un lado exterior de la pala de rotor de turbina eólica que está constituida por las semi-cáscaras 62, 64 ensambladas. A tal fin, se ha realizado en cada caso desde el lado exterior un taladro 80 a través de la primera capa de cubierta 16 y una pared 82, que forma la superficie 44 de forma circular del cuerpo de base 36 adyacente respectivo, con un diámetro, que corresponde al diámetro medio de la sección 50 de forma tubular de los cuerpos de conexión 38.
Para realizar este taladro 80 en el lugar deseado, se pueden localizar fácilmente las unidades de conexión y de fijación 32 desde el lado exterior de la pala de rotor, porque los cuerpos de conexión 38 o bien los lados frontales de sus secciones 50 de forma tubular y/o los espacios huecos 40 dispuestos dentro de ellas y/o las aberturas de paso 46 son visibles desde el lado exterior.
La figura 6 muestra la disposición de la figura 4 después de la fabricación de los dos taladros 80. Los primeros medios de conexión en forma de la rosca interior 52 están ahora libres y son accesibles desde el lado exterior de la pala de rotor. Además, ahora existe también una posibilidad de acceso desde el lado exterior de la pala de rotor a través de las aberturas de paso 46 en el espacio interior de la pala de rotor.
La figura 7 muestra las dos unidades de conexión y de fijación 32, que están conectadas, respectivamente, por medio de una línea de conexión 56 con un conductor de protección de rayos 28 dispuesto en la semi-cáscara 62, 64 respectiva, que no se muestra en la figura 7. Además, la figura 7 muestra una línea eléctrica 66 insertada en la disposición de la figura 6, es decir, después del ensamblaje de las dos semi-cáscaras 62, 64, en la pala de rotor de turbina eólica, que establece una compensación del potencial entre las dos unidades de conexión y de fijación 32 y los conductores de protección del rayo 28 conectados con ellas.
La línea eléctrica 66 está dimensionada de tal forma que se extiende entre las dos unidades de conexión y de fijación 32 a través del espacio interior de la pala de rotor en línea recta, de manera que no necesita ninguna fijación especial. La línea eléctrica 66 presenta en sus dos extremos unas piezas de conexión 68, que presentan, respectivamente, una rosca interior. Las piezas de conexión 68 están dispuestas dentro de las aberturas de paso 46 de los cuerpos de conexión 38. En los lados frontales de las piezas de conexión 68 está dispuesto en cada caso un disco 70 de metal, que presenta un orificio, a través del cual se conduce un bulón roscado 72 y se enrosca en una rosca interior de una pieza de conexión 68. Los discos 70, por su parte, se apoyan, dado el caso, con la adición de uno o varios discos espaciadores 74, en un lado interior de una placa de base en forma de disco de un cuerpo de conexión 38 y están atornillados con éste a través de otro taladro roscado 60 (ver la figura 4), que forma un tercer medio de conexión. Los discos 70 junto a los discos espaciadores 74 están dispuestos en cada caso dentro de un espacio hueco 40 de una unidad de conexión y de fijación 32.
La figura 8 muestra la disposición de la figura 7, después de que en cada una de las unidades de conexión y de fijación 32 ha sido enroscado un recepto5r de rayos 76. Cada receptor de rayos 76 presenta una placa en forma de cilindro circular con borde cónico y una sección 78 en forme tubular, dispuesta concéntricamente a su lado interior, que presenta una rosca exterior, que está enroscada en una rosca interior 52 de una sección 50 de forma tubular de un cuerpo de conexión 38. En este caso, el lado frontal de la sección 78 de forma tubular de cada receptor de rayos 76 se apoya en la placa de base en forma de disco de un cuerpo de conexión 38, que forma un tope y que predetermina la posición relativa del receptor de rayos 76 con respecto a la unidad de conexión y de fijación 32. El tope está dispuesto de tal forma que las placas en forma de disco circular de los receptores de rayos 76 se apoyan esencialmente en una de las primeras capas de cubierta 16 de las semi-cáscaras 62, 64 respectivas o bien se puede obturar una juntura pequeña que se produce allí.
Lista de los signos de referencia utilizados:
10 Molde de fabricación
12 Canto extremo perfilado
14 Canto saliente perfilado
16 Primera capa de cubierta
18 Cordón principal
20 Primer inserto en el lado del canto saliente
22 Segundo inserto en el lado del canto saliente
24 Primer inserto en el lado del canto extremo
26 Segundo inserto en el lado del canto extremo
28 Conductor de protección de rayos
30 Escotadura
32 Unidad de conexión y de fijación
34 Superficie periférica cónica
36 Cuerpo de base
38 Cuerpo de conexión
40 espacio hueco
42 Tapón ciego
44 Superficie de forma circular
46 Abertura de paso
48 Segunda capa de cubierta
50 Sección en forma tubular
52 Rosca interior
54 Taladro roscado
56 Conductor de conexión
60 Otro taladro roscado
62 Semi-cáscara
64 Otra semi-cáscara
66 Línea eléctrica
68 Pieza de conexión
70 Disco
72 Bulón roscado
74 Disco espaciador
76 Receptor de rayos
78 Sección de forma tubular
80 Taladro
82 Pared
Claims (15)
1. Unidad de conexión y de fijación (32) para componentes de un sistema de protección de rayos, en donde la unidad de conexión y de fijación (32) está configurada para ser integrada en una pala de rotor de turbina eólica y para ser conectada con los componentes del sistema de protección de rayos, en donde la unidad de conexión y de fijación (32) presenta un espacio hueco (40) que se puede cerrar de forma hermética al aire, en el que están dispuestos unos medios de conexión para la conexión y/o fijación de al menos uno de los componentes del sistema de protección de rayos, caracterizada porque la unidad de conexión y de fijación (32) presenta un cuerpo de base (36) de un material aislante de electricidad y un cuerpo de conexión (38) de un material conductor de electricidad, en donde el cuerpo de base (36) y el cuerpo de conexión (38) están conectados fijamente entre sí y el espacio hueco (40) está dispuesto entre el cuerpo de base (36) y el cuerpo de conexión (38).
2. Unidad de conexión y de fijación (32) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque en una posición de montaje de la unidad de conexión y de fijación (32) en una pala de rotor de turbina eólica, el cuerpo de base (36) está dirigido hacia el lado exterior de la pala de rotor de turbina eólica y el cuerpo de conexión (38) está dirigido hacia un espacio interior de la pala de rotor de turbina eólica.
3. Unidad de conexión y de fijación (32) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque los medios de conexión comprenden un primer medio de conexión, que presenta una rosca interior (52) en el cuerpo de conexión (38), en donde la rosca interior (52) está disp0uesta detrás de una pared (82) del cuerpo de base (36), que presenta en la zona de la rosca interior (32) una distancia desde el cuerpo de conexión (38).
4. Unidad de conexión y de fijación (32) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el cuerpo de conexión (38) presenta una abertura de paso (46), que se puede cerrar de forma hermética al aire con un tapón ciego (42) que se puede retirar.
5. Unidad de conexión y de fijación (32) de acuerdo con la reivindicación 3 o 4, con un receptor de rayos (76), que se puede conectar con los primeros medios de conexión y presenta un diámetro exterior que es mayor que el diámetro exterior del cuerpo de conexión (38).
6. Unidad de conexión y de fijación (32) de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque la unidad de conexión y de fijación (32) presenta un tope, en el que se apoya el receptor de rayos (76), cuando está conectado a través de los primeros medios de conexión con el cuerpo de conexión (38).
7. Unidad de conexión y de fijación (32) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque los medios de conexión comprenden un segundo medio de conexión, que presenta un taladro (60) con una rosca interior, en donde el taladro (60) está dispuesto en una superficie del cuerpo de conexión (36) que apunta hacia el espacio hueco.
8. Unidad de conexión y de fijación (32) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque está previsto un tercer medio de conexión, que está dispuesto en una superficie del cuerpo de conexión, que apunta hacia el espacio interior de la pala de rotor de turbina eólica y comprende un taladro con una rosca interior.
9. Pala de rotor de turbina eólica con una unidad de conexión y de fijación (32) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la pala de rotor de turbina eólica presenta componentes de un sistema de protección de rayos y la unidad de conexión y de fijación (32) está integrada en la pala de rotor de turbina eólica y los medios de conexión están conectados con al menos uno de los componentes del sistema de protección de rayos.
10. - Procedimiento para el montaje de componentes de un sistema de protección de rayos en una pala de rotor de turbina eólica y presenta las siguientes etapas:
• Integración de una unidad de conexión y de fijación (32) en una pala de rotor de turbina eólica, en donde la unidad de conexión y de fijación (32) presenta un espacio hueco (40) que se puede cerrar de forma hermética al aire, en el que están dispuestos medios de conexión para la conexión con al menos uno de los componentes del sistema de protección de rayos, en donde la unidad de conexión y de fijación (32) presenta un cuerpo de base (36) de un material aislante de electricidad y un cuerpo de conexión (38) de un material conductor de electricidad, en donde el cuerpo de base (36) y el cuerpo de conexión (38) están conectados fijamente entre sí y el especio hueco (40) está dispuesto entre el cuerpo de base (36) y el cuerpo de conexión (38).
• Apertura del espacio hueco (40) antes de la conexión de los medios de conexión con al menos un componente del sistema de protección de rayos, y
• Conexión de los medios de conexión con al menos un componente del sistema de protección de rayos.
11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el al menos un componente del sistema de protección de rayos es un receptor de rayos (76).
12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque la otra etapa:
• Conexión de un conductor de protección de rayos (28) con la unidad de conexión y de fijación (32).
13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque la pala de rotor de turbina eólica presenta una pared construida en el tipo de construcción sándwich, en la que se integra la unidad de conexión y de fijación (32), en donde la unidad de conexión y de fijación (32) se dispone durante la fabricación de la pared entre una primera capa de cubierta (16) y una segunda capa de cubierta (46).
14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12 o 13, caracterizado porque la pala de rotor de turbina eólica presenta dos semi-cáscaras (62, 64), en donde la unidad de conexión y de fijación (32) se integra en una de las semi-cáscaras (62) y la integración de la unidad de conexión y de fijación (32) en una de las semi-cáscaras así como la conexión de la unidad de conexión y de fijación (32) con el conductor de protección de rayos (28) se realizan entes del ensamblaje de las dos semi-cáscaras (62, 64) y la conexión de los medios de conexión con el receptor de rayos (76) a continuación.
15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque en la otra de las dos semi-cáscaras (62) se integra otra unidad de conexión y de fijación (32), que presenta un espacio hueco (40) que se puede cerrar de forma hermética al aire, en el que están dispuestos unos medios de conexión para la conexión con al menos uno de los componentes del sistema de protección de rayos, en donde después del ensamblaje de las dos semicáscaras (62, 64) se inserta una línea eléctrica (66) en la pala de rotor de turbina eólica y se conecta eléctricamente con los medios de conexión de las dos unidades de conexión y de fijación (32).
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