ES2879308T3

ES2879308T3 - Mejoras relacionadas con la fabricación de pala de turbina eólica

Info

Publication number: ES2879308T3
Application number: ES18717208T
Authority: ES
Inventors: Arne Haahr; Andrew Hedges; Morten Taulbjerg
Original assignee: Vestas Wind Systems AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 2017-04-05
Filing date: 2018-04-04
Publication date: 2021-11-22
Anticipated expiration: 2038-04-04
Also published as: CN110582394A; US11326575B2; US20210115892A1; WO2018184643A1; EP3606730A1; EP3606730B1; CN110582394B

Abstract

Método para fabricar una pala de turbina eólica (10) que tiene una carcasa externa formada por medias carcasas primera y segunda (12,14), comprendiendo el método: proporcionar una primera media carcasa (12) soportada por una primera mitad de molde (38); proporcionar una segunda media carcasa (14) soportada por una segunda mitad de molde (40); proporcionar un alma de cizalladura (16) que tiene un panel de alma (26) dispuesto entre las pestañas de montaje que se extienden longitudinalmente primera y segunda (28, 30); proporcionar adhesivo (42, 44) entre la primera pestaña de montaje (28) y una superficie interna (32) de la primera media carcasa para formar una primera línea de unión (48); proporcionar adhesivo entre la segunda pestaña de montaje (30) y una superficie interna (34) de la segunda media carcasa para formar una segunda línea de unión (50); proporcionar uno o más separadores de unión (54) entre la segunda pestaña de montaje y la superficie interna de la segunda media carcasa; disponer la segunda mitad de molde y la segunda media carcasa respectivamente encima de la primera mitad de molde y la primera media carcasa para unir las medias carcasas primera y segunda entre sí, en el que el peso de la segunda media carcasa y la segunda mitad de molde actúa sobre el alma de cizalladura y provoca la compresión del adhesivo en la segunda línea de unión, caracterizado porque también provoca la deformación plástica del uno o más separadores de unión.

Description

DESCRIPCIÓN

Mejoras relacionadas con la fabricación de pala de turbina eólica

Campo técnico

La presente invención se refiere, en general, a palas de turbina eólica, y más específicamente a métodos para fabricar palas de turbina eólica y aparatos para su uso en tales métodos.

Antecedentes

Las palas de turbina eólica modernas comprenden normalmente una carcasa hueca compuesta por dos medias carcasas unidas entre sí a lo largo de los bordes de ataque y de salida de las carcasas. Se proporcionan una o más almas de cizalladura que se extienden longitudinalmente dentro de la cavidad interna de la pala. Un alma de cizalladura comprende un panel de alma dispuesto entre las pestañas de montaje superior e inferior. Las pestañas de montaje están unidas respectivamente a superficies internas opuestas de las dos medias carcasas. El uso de separadores para unir partes de pala de turbina eólica se da a conocer en los documentos GB2535697 A y GB2529186 A usando separadores flexibles compresibles o rígidos para proporcionar la línea de unión deseada.

El método de fabricación de la pala implica normalmente formar las dos medias carcasas de manera independiente de los materiales compuestos en los medios moldes respectivos de un conjunto de molde de la pala. Con las medias carcasas soportadas en sus medios moldes respectivos, el alma de cizalladura se une entonces entre las superficies internas respectivas de las medias carcasas, y las medias carcasas están unidas entre sí.

El proceso de unir las diversas partes entre sí implica normalmente depositar una línea de adhesivo en la superficie interna de una primera media carcasa. El alma de cizalladura se eleva luego al interior de la primera media carcasa y se sitúa con su pestaña de montaje inferior encima del adhesivo. Se aplica adhesivo adicional a la pestaña de montaje superior del alma de cizalladura, y a lo largo de los bordes de ataque y de salida de la primera media carcasa. A continuación, la segunda mitad de molde se eleva, se gira y se sitúa encima de la primera mitad de molde. Esto se denomina 'cierre del molde'. El peso de la segunda media carcasa y la segunda mitad de molde ejerce presión sobre el alma de cizalladura y la primera media carcasa. Esto provoca que el adhesivo se comprima entre las diversas partes. Una vez que se cura el adhesivo, la pala completa puede retirarse del molde.

Normalmente, las partes se unen en un proceso de unión en dos etapas. La primera etapa de la unión implica unir el alma de cizalladura a la primera media carcasa mientras el molde está abierto. Puede usarse una plantilla para soportar el alma de cizalladura durante esta etapa. El uso de una plantilla permite lograr líneas de unión consistentes y de alta calidad entre el alma de cizalladura y la primera media carcasa. Una vez que el adhesivo entre la primera media carcasa y el alma de cizalladura se ha curado, la plantilla se retira y el molde se cierra luego para unir el alma de cizalladura a la segunda media carcasa y para unir las medias carcasas primera y segunda entre sí en la segunda etapa de la unión en dos etapas.

Una desventaja de la unión en dos etapas es que puede llevar mucho tiempo. Esto se debe a que el adhesivo tarda un tiempo en curarse en la primera etapa antes de que pueda comenzar la segunda etapa. Con el fin de aumentar la tasa de producción de palas de turbina eólica, puede considerarse una unión en una etapa, en la que el alma de cizalladura se une simultáneamente a las medias carcasas primera y segunda. Sin embargo, una unión en una etapa introduce desafíos adicionales en el proceso de fabricación porque las líneas de unión en cada lado del alma de cizalladura deben crearse con el molde cerrado. Esto hace imposible usar una plantilla para soportar el alma de cizalladura. Por lo tanto, puede ser un desafío lograr líneas de unión consistentes y de alta calidad entre el alma de cizalladura y las medias carcasas.

En una unión tanto en una etapa como en dos etapas, cuando la segunda mitad de molde se sitúa encima de la primera mitad de molde, la segunda media carcasa tiende a liberarse parcial o totalmente de la segunda mitad de molde (por la acción de la gravedad), dando como resultado uno o más huecos entre la segunda media carcasa y su mitad de molde. Esto puede dificultar el control del proceso de unión, y puede conducir a una compresión desigual del adhesivo en uno o ambos lados del alma de cizalladura. Además, cuando se aplica calor para curar el adhesivo, la expansión térmica puede hacer que la segunda media carcasa se mueva de vuelta hacia la mitad de molde, lo que entonces puede provocar desuniones en las líneas de unión.

Es un objeto de la presente invención proporcionar un proceso mejorado para unir las diversas partes de una pala entre sí, que evita algunos o todos los problemas descritos anteriormente.

Sumario de la invención

Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un método para fabricar una pala de turbina eólica que tiene una carcasa externa formada por las medias carcasas primera y segunda, comprendiendo el método: proporcionar una primera media carcasa soportada por una primera mitad de molde; proporcionar una segunda media carcasa soportada por una segunda mitad de molde; proporcionar un alma de cizalladura que tiene un panel de alma dispuesto entre las pestañas de montaje que se extienden longitudinalmente primera y segunda; proporcionar adhesivo entre la primera pestaña de montaje y una superficie interna de la primera media carcasa para formar una primera línea de unión; proporcionar adhesivo entre la segunda pestaña de montaje y una superficie interna de la segunda media carcasa para formar una segunda línea de unión; proporcionar uno o más separadores de unión entre la segunda pestaña de montaje y la superficie interna de la segunda media carcasa; disponer la segunda mitad de molde y la segunda media carcasa respectivamente encima de la primera mitad de molde y la primera media carcasa para unir las medias carcasas primera y segunda entre sí, en el que el peso de la segunda media carcasa y la segunda mitad de molde actúa sobre el alma de cizalladura y provoca la compresión del adhesivo en la segunda línea de unión y deformación plástica del uno o más separadores de unión.

El método puede comprender disponer uno o más separadores de unión adicionales entre la primera pestaña de montaje y la superficie interna de la primera media carcasa. El peso de la segunda media carcasa y el segundo medio molde que actúa sobre el alma de cizalladura puede provocar compresión del adhesivo en la primera línea de unión y deformación plástica del uno o más separadores de unión adicionales.

El método puede comprender formar las líneas de unión primera y segunda simultáneamente y al mismo tiempo unir la media carcasas primera y segunda entre sí. El método puede comprender curar el adhesivo en las líneas de unión primera y segunda simultáneamente. Por consiguiente, los separadores de unión pueden usarse en un proceso de unión en una etapa.

El método puede comprender disponer una primera pluralidad de separadores de unión entre la primera pestaña de montaje y la primera media carcasa. El método puede comprender además disponer una segunda pluralidad de separadores de unión entre la segunda pestaña de montaje y la segunda media carcasa.

El método puede comprender comprimir simultáneamente la primera y segunda pluralidad de separadores de unión en extensiones sustancialmente iguales de modo que las líneas de unión primera y segunda tengan un grosor sustancialmente igual.

El método puede comprender formar la primera línea de unión antes de formar la segunda línea de unión y antes de unir las medias carcasas primera y segunda entre sí. El método puede comprender curar el adhesivo en la primera línea de unión antes de disponer la segunda mitad de molde y la segunda media carcasa encima de la primera mitad de molde y la primera media carcasa. Por consiguiente, los separadores de unión pueden usarse en un proceso de unión en dos etapas.

Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona una pala de turbina eólica que comprende: una carcasa externa formada por las medias carcasas primera y segunda unidas entre sí; un alma de cizalladura dispuesta en el interior de la carcasa externa, teniendo el alma de cizalladura un panel de alma dispuesto entre las pestañas de montaje que se extienden longitudinalmente primera y segunda; una primera línea de unión de adhesivo entre la primera pestaña de montaje y una superficie interna de la primera media carcasa; una segunda línea de unión de adhesivo entre la segunda pestaña de montaje y una superficie interna de la segunda media carcasa; y uno o más separadores de unión deformados plásticamente ubicados en la segunda línea de unión.

La pala de turbina eólica puede comprender además uno o más separadores de unión deformados plásticamente ubicados en la primera línea de unión.

El uno o más separadores de unión pueden comprender bloques, por ejemplo, bloques de espuma. Preferiblemente, el uno o más separadores de unión están hechos de tereftalato de polietileno (PET) de células cerradas.

La pala de turbina eólica puede comprender una pluralidad de separadores de unión deformados plásticamente dispuestos a intervalos separados a lo largo de la primera y/o segunda línea de unión.

El uno o más separadores de unión pueden comprimirse entre una pestaña de montaje del alma de cizalladura y la superficie interna de una media carcasa.

El uno o más separadores de unión pueden comprender una primera pluralidad de separadores de unión proporcionados en la primera línea de unión. El uno o más separadores de unión pueden incluir una segunda pluralidad de separadores de unión proporcionados en la segunda línea de unión. La primera y segunda pluralidad de separadores de unión pueden comprimirse en extensiones sustancialmente iguales de modo que el grosor de las líneas de unión primera y segunda sea sustancialmente igual. Por consiguiente, el alma de cizalladura puede ser sustancialmente central entre las medias carcasas primera y segunda.

Las características opcionales descritas anteriormente o reivindicadas en relación con el primer aspecto de la invención se aplican igualmente al segundo aspecto de la invención y viceversa. La repetición de tales características se evita puramente por motivos de concisión.

Breve descripción de los dibujos

Ahora se describirá la invención a modo de ejemplo no limitativo con referencia a las figuras adjuntas, en las que: la figura 1 es una vista en despiece ordenado de una pala de turbina eólica que comprende medias carcasas primera y segunda y un alma de cizalladura;

la figura 2 muestra las medias carcasas primera y segunda soportadas en mitades de molde primera y segunda respectivas y una línea de adhesivo depositada en una superficie interna de la primera media carcasa;

la figura 3 muestra el alma de cizalladura situada en la primera media carcasa encima de la línea de adhesivo mostrada en la figura 2;

la figura 4 muestra adhesivo adicional aplicado a una pestaña de montaje superior del alma de cizalladura y a los bordes de ataque y de salida de la primera media carcasa;

la figura 5 muestra la segunda mitad de molde y la segunda media carcasa situadas encima de la primera mitad de molde y la primera media carcasa con el fin de unir las diversas partes de la pala entre sí;

la figura 6 es una vista en sección transversal de una pala de turbina eólica que muestra la unión ideal entre el alma de cizalladura y las medias carcasas, en la que las líneas de unión superior e inferior tienen el mismo grosor;

la figura 7 es una vista en sección transversal de una pala de turbina eólica que muestra una unión subóptima, en la que el adhesivo en la línea de unión superior está sobrecomprimido mientras que el adhesivo en la línea de unión inferior está subcomprimido;

la figura 8 es una vista en sección transversal de una pala de turbina eólica que muestra una desunión en la línea de unión superior;

la figura 9 muestra un separador de unión para su inclusión en las líneas de unión entre el alma de cizalladura y las medias carcasas según realizaciones de la presente invención;

la figura 10 muestra las medias carcasas primera y segunda soportadas en las mitades de molde primera y segunda respectivas y una línea de adhesivo depositada en una superficie interna de la primera media carcasa, con una primera pluralidad de separadores de unión situados en el adhesivo;

la figura 11 muestra parte de un alma de cizalladura con una línea de adhesivo y una segunda pluralidad de separadores de unión situados en una pestaña de montaje superior del alma de cizalladura;

las figuras 12a-12d son vistas en sección transversal esquemáticas a través de un conjunto de pala y molde que muestra la función de los separadores de unión durante un proceso de unión de pala en una etapa; y

las figuras 13a-13d son vistas en sección transversal esquemáticas a través de un conjunto de pala y molde que muestra la función de los separadores de unión durante un proceso de unión de pala en dos etapas.

Descripción detallada

La figura 1 es una vista en despiece ordenado de una pala de turbina eólica 10. La pala 10 comprende una carcasa externa formada por las medias carcasas primera y segunda 12, 14, por ejemplo, una media carcasa de barlovento y una media carcasa de sotavento, y una única alma de cizalladura 16. Las medias carcasas 12, 14 se extienden cada una desde un extremo de raíz 18 hasta un extremo de punta 20 en una dirección longitudinal, S, y se extienden entre un borde de ataque 22 y un borde de salida 24 en una dirección en el sentido de la cuerda, C.

El alma de cizalladura 16 es una estructura que se extiende longitudinalmente, que en el ejemplo ilustrado comprende un panel de alma 26 dispuesto entre las pestañas de montaje primera y segunda 28, 30. En la orientación del alma de cizalladura 16 mostrada en las figuras, la primera pestaña de montaje 28 es una pestaña de montaje 'inferior', y la segunda pestaña de montaje 30 es una pestaña de montaje 'superior'. Las pestañas de montaje 28, 30 están dispuestas transversalmente con respecto al panel de alma 26 y cada pestaña 28, 30 tiene una superficie 'de montaje' externa 28a, 30a para unirse a una superficie interna 32, 34 de una media carcasa 12, 14 respectiva.

En este ejemplo, el alma de cizalladura 16 tiene sustancialmente forma de I en sección transversal. En otras realizaciones, el alma de cizalladura 16 puede tener una forma diferente, por ejemplo, forma de C. Además, en este ejemplo, el alma de cizalladura 16 se estrecha en altura moviéndose progresivamente desde un extremo de raíz hasta un extremo de punta, correspondiente al grosor ahusado de la pala 10 hacia la punta 20.

Las diversas partes de la pala 10 están hechas normalmente de materiales compuestos, por ejemplo, plástico reforzado con fibra de vidrio (GFRP) y/o plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP). Las carcasas de pala 12, 14 se forman en medios moldes independientes de un conjunto de molde de pala, mientras que el alma de cizalladura se forma generalmente en una herramienta de molde de alma de cizalladura dedicada. Una vez que se han formado las diversas partes, luego se unen en un proceso de unión para formar la pala completa 10. Esto normalmente implica unir las medias carcasas primera y segunda 12, 14 junto con el alma de cizalladura 16 dentro de la pala 10 unida a las superficies internas respectivas 32, 34 de las medias carcasas 12, 14.

Como se comentó a modo de antecedentes, puede usarse un proceso de unión en una etapa o en dos etapas para unir el alma de cizalladura 16 a las respectivas medias carcasas 12, 14. En la unión en una etapa, el alma de cizalladura 16 se une simultáneamente a las medias carcasas primera y segunda 12, 14, mientras que en la unión en dos etapas el alma de cizalladura 16 se une primero a la primera media carcasa 12 en una primera etapa, y luego a la segunda media carcasa 14 en una segunda etapa.

Antes de comentar la presente invención, un proceso básico de unión en una etapa se comentará con más detalle con referencia a las figuras 2 a 5.

Con referencia a la figura 2, esta muestra un conjunto de molde de pala 36 que comprende un par de mitades de molde una al lado de la otra, es decir, una primera mitad de molde 38 y una segunda mitad de molde 40. Como se muestra, las mitades de molde 38, 40 ya se han usado para formar las dos mitades de la carcasa de la pala. Por consiguiente, la primera mitad de molde 38 se muestra soportando una primera media carcasa 12, mientras que la segunda mitad de molde 40 está soportando una segunda media carcasa 14.

Antes de la unión, un cordón de adhesivo 42 se deposita sobre una superficie interna 32 de una de las medias carcasas 12. Como se muestra en la figura 2, en este ejemplo, se deposita un cordón de adhesivo 42 sobre la superficie interna 32 de la primera media carcasa 12. El adhesivo se usará para unir el alma de cizalladura 16 (mostrado en la figura 1) a la primera media carcasa 12. El adhesivo puede depositarse en línea recta, que se extiende a lo largo de la mayor parte de la longitud de la carcasa de pala 12. La longitud del cordón adhesivo 42 corresponde generalmente a la longitud del alma de cizalladura 16.

Con referencia a la figura 3, el alma de cizalladura 16 se sitúa encima del adhesivo 42 depositado en la etapa anterior. En este ejemplo, el alma de cizalladura 16 se eleva en la primera media carcasa 12 y se sitúa con su pestaña de montaje inferior encima del cordón de adhesivo 42.

Con referencia a la figura 4, se aplica un cordón de adhesivo 44 a la pestaña de montaje superior 30 del alma de cizalladura 16 y se aplica más adhesivo 46 a lo largo de los bordes de ataque y de salida 22, 24 de la primera media carcasa 12. Como se muestra en la figura 4, el adhesivo 42 se comprime parcialmente por el peso del alma de cizalladura 16.

Con referencia adicional a la figura 5, el proceso de unión implica unir las diversas partes entre sí, es decir, unir las dos medias carcasas 12, 14 entre sí, y unir el alma de cizalladura 16 entre las dos medias carcasas 12, 14. En este ejemplo, el proceso implica situar la segunda media carcasa 14 encima de la primera media carcasa 12. Esto se logra elevando y girando la segunda mitad de molde 40 y colocándola encima de la primera mitad de molde 38 (este proceso se denomina 'cierre del molde').

Con el molde 36 cerrado, el adhesivo 42, 44, 46 (mostrado en la figura 4) entre los diversos componentes se comprime por el peso de la segunda media carcasa 14 y la segunda mitad de molde 40. Específicamente, el adhesivo 42 depositado en la primera media carcasa 12 se aprieta entre la superficie interna 32 de la primera media carcasa 12 y la pestaña de montaje inferior 28 del alma de cizalladura 16 para crear una línea de unión primera o 'inferior' 48 (mostrada en la figura 6); el adhesivo 44 aplicado a la pestaña de montaje superior 30 del alma de cizalladura 16 se aprieta entre la superficie interna 34 de la segunda media carcasa 14 y la pestaña de montaje superior 30 del alma de cizalladura 16 para crear una línea de unión segunda o 'superior' (mostrada en la figura 6); y el adhesivo 46 aplicado a los bordes de ataque y de salida de la primera media carcasa 12 se aprieta contra los bordes de ataque y de salida correspondientes de la segunda media carcasa 14.

La figura 6 es una sección transversal esquemática a través de una pala de turbina eólica 10a, y muestra la unión ideal entre el alma de cizalladura 16 y las carcasas de pala 12, 14, en la que el adhesivo 42, 44 en las líneas de unión inferior y superior 48, 50 del alma de cizalladura 16 está igualmente comprimida. Por consiguiente, las líneas de unión inferior y superior 48, 50 son de grosor sustancialmente igual. Por lo tanto, el alma de cizalladura 16 está ubicado centralmente entre las dos medias carcasas 12, 14.

En la práctica, puede ser difícil lograr una compresión uniforme del adhesivo 42, 44 en ambos lados del alma de cizalladura 16 (por ejemplo, por encima y por debajo del alma de cizalladura 16 como se muestra en las figuras) durante la unión. Un problema es que la media carcasa superior 14 tiende a liberarse parcialmente de la mitad de molde superior 40 (mostrada en la figura 5) durante la unión. La parte liberada de la media carcasa superior 14 puede provocar una compresión desigual del adhesivo 42, 44, por ejemplo, una sobrecompresión localizada del adhesivo 42, 44 por debajo y/o por encima del alma de cizalladura 16. Esto puede dar como resultado partes de las líneas de unión 48, 50 por debajo y por encima del alma de cizalladura 16 que tienen grosores desiguales.

Con referencia a la figura 7, por ejemplo, esto muestra la situación en la que el adhesivo 44 en la pestaña de molde superior 30 del alma de cizalladura 16 está sobrecomprimido. La sobrecompresión del adhesivo 44 por encima del alma de cizalladura 16 puede dar como resultado a su vez una subcompresión del adhesivo 42 por debajo del alma de cizalladura, como se muestra en la figura 7. La línea de unión superior 50 es entonces más delgada que la línea de unión inferior 48, y el alma de cizalladura 16 no está ubicada centralmente entre las dos medias carcasas 12, 14 pero en cambio está más cerca de la segunda media carcasa 14 que de la primera media carcasa 12.

Además, como se comentó a modo de antecedentes, las separaciones pueden provocarse por la elevación de la media carcasa superior 14 durante el curado del adhesivo 42, 44. En particular, si la media carcasa superior 14 se libera de la mitad de molde superior 40 (mostrada en la figura 5) durante el proceso de unión, puede quedar un hueco entre la media carcasa superior 14 y el medio molde superior 40. Cuando se aplica calor para curar el adhesivo 42, 44, la expansión térmica de la media carcasa superior 14 puede hacer que se eleve hacia la mitad de molde superior 40 provocando una desunión en la línea de unión superior 50. Una separación 52 en la línea de unión superior 50 se muestra a modo de ejemplo en la figura 8.

La presente invención aborda estos problemas proporcionando separadores de unión en las líneas de unión 48, 50 entre el alma de cizalladura 16 y las medias carcasas 12, 14, como se describirá ahora con referencia a las figuras restantes.

Con referencia a la figura 9, esta es una vista en perspectiva que muestra un ejemplo de un separador de unión 54 según una realización de la presente invención. El separador de unión 54 en este ejemplo comprende un bloque hecho de material compresible. En este ejemplo, el separador de unión 54 está hecho de espuma. El separador de unión 54 puede tener cualquier dimensión adecuada, pero en este ejemplo el bloque tiene una dimensión longitudinal (I) de aproximadamente 60 mm, una dimensión de anchura (w) de aproximadamente 15 mm, y una dimensión de altura (h) (también denominada 'grosor') de aproximadamente 12 mm.

Preferiblemente, la altura/el grosor (h) de los separadores de unión 54 es mayor que el grosor del adhesivo curado 42, 44 (véase la figura 6) requerida en las líneas de unión 48, 50 entre el alma de cizalladura 16 y las carcasas de pala 12, 14. De esta manera, los separadores de unión 54 impiden la sobrecompresión del adhesivo 42, 44. Como se describe con más detalle más adelante, los separadores de unión 54 están diseñados para experimentar deformación plástica cuando se someten a cargas por encima de una cantidad predeterminada.

En un ejemplo, el separador de unión 54 está hecho de material de tereftalato de polietileno (PET) de células cerradas. En este ejemplo, este tiene un módulo de compresión de 60 MPa y una resistencia a la compresión de 1,5 MPa. Cuando los separadores de unión 54 se someten a una carga de compresión, experimentarán deformación elástica hasta que se alcance un punto de fluencia, después de lo cual el material experimentará deformación plástica y cualquier cambio en la forma de los separadores de unión 54 será irreversible. En el punto de fluencia, el límite elástico del material en este ejemplo es 1,2 MPa. El límite elástico se define usando el método de límite elástico de desviación en el 0,2 % de deformación.

Con referencia a la figura 10, esta figura corresponde a la figura 2 pero muestra adicionalmente una primera pluralidad de separadores de unión 'inferiores' 54a situados en la línea de adhesivo 42 aplicada a la superficie interior 32 de la primera media carcasa 12. Los separadores de unión 54a corresponden al separador de unión mostrado esquemáticamente en la figura 9. Los separadores de unión 54a están separados mutuamente en la dirección longitudinal o de la envergadura S. Preferiblemente, los separadores de unión 54a están separados a intervalos longitudinales regulares a lo largo de la línea de adhesivo 42. En este ejemplo, los separadores de unión 54a están dispuestos aproximadamente cada metro, aunque puede usarse otra separación adecuada. En este ejemplo, los separadores de unión 54a están orientados con su dimensión longitudinal (I) sustancialmente paralela a la dirección en el sentido de la cuerda C de la media carcasa 12, y su dimensión de anchura (w) sustancialmente paralela a la dirección longitudinal S de la media carcasa 12.

Los separadores de unión 54a pueden situarse en el adhesivo 42 a mano, por ejemplo, después de que se haya depositado el adhesivo 42. Alternativamente, los separadores de unión 54a pueden situarse previamente, por ejemplo, unidos a la superficie interna 32 de la primera media carcasa 12, y la línea de adhesivo 42 puede depositarse encima de los separadores de unión 54a. Como alternativa adicional, los separadores de unión 54a pueden estar unidos a la pestaña de montaje inferior 28 del alma de cizalladura 16 (mostrada en la figura 1).

Los separadores de unión 54 se sitúan en el adhesivo 42 y, por lo tanto, interrumpen la línea de adhesivo 42 a intervalos. La dimensión de anchura (w) de los separadores de unión 54a no puede ser tan grande como para tener un efecto perjudicial en la resistencia de la línea de unión de adhesivo.

Con referencia a la figura 11, esto muestra parte del alma de cizalladura 16 aislada. El adhesivo 44 se ha aplicado a la pestaña de montaje superior 30 del alma de cizalladura 16, y se ha insertado una segunda pluralidad de separadores de unión 'superiores' 54b en el adhesivo 44. Los segundos separadores de unión 54b son idénticos a los primeros separadores de unión 54a en este ejemplo. Los separadores de unión 54b están separados entre sí. Preferiblemente, los separadores de unión 54b están separados a intervalos regulares a lo largo de la pestaña de montaje superior 30. En este ejemplo, los separadores de unión 54b están dispuestos aproximadamente cada metro, aunque puede usarse otra separación adecuada. En este ejemplo, los separadores de unión 54b están orientados con su dimensión longitudinal (I) sustancialmente paralela a la anchura de la pestaña de montaje superior 30, y su dimensión de anchura (w) sustancialmente paralela a la longitud de la pestaña de montaje superior 30.

Los separadores de unión 54b pueden situarse en el adhesivo 44 a mano, por ejemplo, después de que el adhesivo 44 se haya aplicado a la pestaña de montaje superior 30. Alternativamente, los separadores de unión 54b pueden situarse previamente, por ejemplo, unidos a la pestaña de montaje superior 30, y la línea de adhesivo 44 puede depositarse encima. Como alternativa adicional, los separadores de unión 54b superior pueden estar unidos a la superficie interna 34 de la segunda media carcasa 14.

Preferiblemente, los separadores de unión están posicionados de tal manera que los separadores de unión inferior y superior 54a, 54b están mutuamente alineados.

De la misma manera que se describió anteriormente con referencia a las figuras 4 y 5, con los separadores de unión 54a, 54b en su lugar, el alma de cizalladura 16 se eleva en la primera media carcasa 12 y se sitúa encima del adhesivo 42 y los primeros separadores de unión 54a en la primera media carcasa 12. El molde 36 se cierra entonces para unir la medias carcasas primera y segunda 12, 14 entre sí y para unir el alma de cizalladura 16 a las superficies internas 32, 34 de las respectivas medias carcasas 12, 14. Los separadores de unión 54a, 54b mantienen una separación sustancialmente fija entre las pestañas de montaje del alma de cizalladura 28, 30 y las medias carcasas 12, 14 durante la unión y están diseñados para experimentar deformación plástica cuando se someten a una carga suficiente, como se discutirá con más detalle a continuación.

La función de los separadores de unión 54a, 54b durante un proceso de unión en una etapa se describirá ahora con más detalle con referencia a las figuras 12a-12d.

Con referencia a la figura 12a, esta es una vista esquemática en sección transversal de la mitad de molde primera o 'inferior' 38 que soporta la media carcasa primera o 'inferior' 12. El alma de cizalladura 16 está dispuesta en la primera media carcasa 12 y se muestra soportada encima de los primeros separadores de unión 'inferiores' 54a. Como se comentó anteriormente en relación con la figura 11, los segundos separadores de unión 'superiores' 54b se proporcionan en la pestaña de montaje superior 30 del alma de cizalladura 16. La masa del alma de cizalladura 16 es menor que el límite elástico de los separadores de unión inferiores 54a. Por consiguiente, no se produce deformación plástica de los separadores de unión inferiores 54a en esta etapa.

Con referencia a la figura 12b, el conjunto de molde 36 se cierra haciendo descender la mitad de molde segunda o 'superior'40 sobre la mitad de molde inferior 38. Como se muestra en la figura 12b, la media carcasa segunda o 'superior' 14 puede liberarse del medio molde superior 40 cuando el molde 40 se pone boca abajo, dando como resultado un hueco 56 entre la media carcasa superior 14 y la mitad de molde superior 40, como se muestra. Cabe señalar que el hueco 56 no está a escala y sería más pequeño en realidad.

La media carcasa 14 liberada está soportada por los separadores de unión superiores 54b. La masa de la carcasa superior 14 es menor que el límite elástico de los separadores de unión superiores 54b y los separadores de unión superiores 54b mantienen la carcasa 14 hacia arriba hasta que el molde superior 40 hace contacto de nuevo con la carcasa 14. Los separadores de unión 54a, 54b son más gruesos que el grosor del adhesivo curado 42, 44 (mostrado en la figura 6) requerido en las líneas de unión 48, 50 (también mostradas en la figura 6), lo que impide que el adhesivo 42, 44 se comprima en exceso cuando la media carcasa superior 14 se libera de la mitad de molde superior 40.

Con referencia a la figura 12c, la mitad de molde superior 40 se hace descender más y hace contacto de nuevo con la media carcasa superior 14. Los separadores de unión superiores 54b fuerzan la media carcasa superior 14 de vuelta a la mitad de molde superior 40 antes de que tenga lugar una compresión sustancial del adhesivo 42, 44 (véase la figura 6). La masa del molde 40 ahora también actúa sobre los separadores de unión 54a, 54b. La carga combinada de la mitad de molde superior 40 y la media carcasa superior 14 que actúa sobre los separadores de unión 54a, 54b excede el límite elástico de los separadores de unión 54a, 54b. Los separadores de unión 54a, 54b, por lo tanto, comienzan a experimentar deformación plástica. Como los separadores de unión 54a, 54b empujan la carcasa superior 14 firmemente dentro de su molde 40, el adhesivo 42, 44 (véase la figura 6) se comprime uniformemente a lo largo de la longitud del alma de cizalladura 16.

Con referencia a la figura 12d, el molde superior 40 se hace descender más para juntar las medias carcasas primera y segunda 12, 14. Los separadores de unión 54a, 54b continúan comprimiéndose hasta que se alcanzan los topes finales en el molde 36. Con la media carcasa superior 14 empujada firmemente hacia arriba dentro del medio molde superior 40, la tensión de compresión en los separadores de unión superior e inferior 54a, 54b es la misma. También se deduce que la compresión del adhesivo 42, 44 en las líneas de unión 48, 50 (mostrado en la figura 6) encima y debajo del alma de cizalladura 16 es igual. Esto da como resultado que el alma de cizalladura 16 esté centralizada entre las medias carcasas inferior y superior 12, 14.

El grosor del adhesivo comprimido 42, 44 en las líneas de unión inferior y superior 48, 50 es, por lo tanto, también igual, dando como resultado una unión ideal entre el alma de cizalladura 16 y ambas carcasas de pala 12, 14, como se comentó anteriormente en relación con la figura 6. Ahora puede aplicarse calor para curar el adhesivo 42, 44. Con la media carcasa superior 14 empujada firmemente al interior de la mitad de molde superior 40, los huecos entre la media carcasa superior 14 y el medio molde superior 40 se eliminan sustancialmente y, por lo tanto, la media carcasa superior 14 no puede elevarse y provocar una desunión durante el proceso de curado.

Se apreciará a partir de las figuras 12a-12d que la altura combinada (h-i) del alma de cizalladura 16 y los separadores de unión 54a, 54b antes de cerrar el molde 36 (véase la figura 12a) es mayor que la altura (h²) de la cavidad interna 58 definida entre las superficies internas 32, 34 de las medias carcasas primera y segunda 12, 14 en la pala completa (véase la figura 12d). Los separadores de unión 54a, 54b se comprimen por el peso de la segunda media carcasa 14 y el segundo medio molde 40 y experimentan deformación plástica (como se muestra en la figura 12d) de manera que la altura combinada del alma de cizalladura 16 y los separadores de unión comprimidos 54a, 54b es igual a la altura (h²) de la cavidad interna 58 en la pala acabada.

El uso de separadores de unión 54a, 54b presenta una serie de ventajas cuando se usa en una unión en una etapa. En resumen, los separadores de unión 54a, 54b aseguran que la segunda media carcasa 14 se empuje firmemente al interior del segundo medio molde 40 antes de que tenga lugar una compresión sustancial del adhesivo 42, 44. Esto evita los huecos 56 (véase la figura 12b) entre la carcasa 14 y el molde 40 durante el proceso de curado, y, por lo tanto, impide la posibilidad de que la media carcasa superior 14 se eleve y provoque una desunión. Más generalmente, los separadores de unión 54a, 54b sirven para impedir el movimiento entre la carcasa 12, 14 y el alma 16 durante el proceso de unión. Con la segunda media carcasa 14 firmemente asentada en su molde 40, incluso la compresión del adhesivo 42, 44 se logra a lo largo de la longitud del alma de cizalladura 16. Esto evita la compresión excesiva del adhesivo 42, 44, lo que también podría provocar desuniones. Además, cuando se usa en una unión en una etapa, los separadores de unión 54a, 54b sirven para centralizar el alma de cizalladura 16 entre las medias carcasas primera y segunda 12, 14, dando como resultado una compresión sustancialmente igual del adhesivo 42, 44 en ambos lados del alma de cizalladura 16, y, por lo tanto, las líneas de unión 48, 50 de grosor sustancialmente igual.

Los separadores de unión también pueden utilizarse durante una unión en dos etapas, como se describirá ahora con referencia a las figuras 13a-13d. Las figuras 13a-13d corresponden a las figuras 12a-12d, sin embargo, se recordará que, en una unión en dos etapas, el alma de cizalladura 16 se une a la primera media carcasa 12 antes de unirse a la segunda media carcasa 14.

Con referencia a la figura 13a, esto muestra el alma de cizalladura 16 ya unido a la media carcasa inferior 12 por medio del adhesivo 42 según una primera etapa del proceso de unión en dos etapas. En este ejemplo, los separadores de unión inferiores no se usan en la línea de unión inferior 48. Sin embargo, en otros ejemplos, los separadores de unión inferiores podrían usarse en una unión en dos etapas. Puede utilizarse una plantilla (no mostrada) para soportar el alma de cizalladura 16 durante la primera etapa de la unión, permitiendo un control preciso sobre el grosor de la línea de unión inferior 48. Como se muestra en la figura 13a, los separadores de unión superiores 54b se proporcionan encima de la pestaña de montaje superior 30 del alma de cizalladura 16.

Con referencia a la figura 13b, el conjunto de molde 36 se cierra haciendo descender la mitad de molde superior 40 sobre la mitad de molde inferior 38. Como se muestra en la figura 13b, la media carcasa superior 14 se libera del medio molde superior 38 y se soporta por los separadores de unión superiores 54b. La masa de la media carcasa superior 14 es menor que el límite elástico de los separadores de unión superiores 54b, que, por lo tanto, soportan la carcasa superior 14 sin deformarse plásticamente.

Con referencia a la figura 13c, la mitad de molde superior 40 se hace descender más y hace contacto de nuevo con la media carcasa superior 14. Al igual que con el ejemplo anterior, los separadores de unión superiores 54b fuerzan la media carcasa superior 14 de vuelta a la mitad de molde superior 40 antes de que tenga lugar una compresión sustancial del adhesivo 42, 44 (el adhesivo 44 en la pestaña de montaje superior 30 puede verse, por ejemplo, en la figura 6). La masa de la mitad de molde superior 40 ahora también actúa sobre los separadores de unión 54b. La carga combinada de la mitad de molde superior 40 y la media carcasa superior 14 que actúa sobre los separadores de unión 54b excede el límite elástico de los separadores de unión 54b. Por lo tanto, los separadores de unión 54b comienzan a experimentar deformación plástica. A medida que los separadores de unión 54b empujan la carcasa superior 14 firmemente al interior de su mitad de molde 40, el adhesivo 44 (mostrado en la figura 6) se comprime uniformemente a lo largo de la longitud del alma de cizalladura 16.

Con referencia a la figura 13d, la mitad de molde superior 40 se hace descender más para juntar las medias carcasas primera y segunda 12, 14. Los separadores de unión 54b continúan comprimiéndose hasta que se alcanzan los topes finales en el molde. A medida que la media carcasa superior 14 se empuja firmemente al interior de la mitad de molde superior 40, se garantiza una compresión uniforme del adhesivo 44 (mostrado en la figura 6) en la línea de unión superior 50 (también mostrada en la figura 6) a lo largo de la longitud del alma de cizalladura 16. Ahora puede aplicarse calor para curar el adhesivo 44. Con la media carcasa superior 14 empujada firmemente al interior de la mitad de molde superior 40, se evita que la media carcasa superior 14 se eleve y provoque una desunión durante el proceso de curado.

Por lo tanto, el uso de separadores de unión 54b también presenta una serie de ventajas cuando se usan en una unión en dos etapas. En resumen, los separadores de unión 54b aseguran que la segunda media carcasa 14 se empuje firmemente al interior del segundo medio molde 40 antes de que tenga lugar una compresión sustancial del adhesivo 44. Esto evita huecos entre la carcasa 14 y el molde 40 durante el proceso de curado, y, por lo tanto, evita la posibilidad de que la media carcasa superior 14 se eleve y provoque una desunión. Más generalmente, los separadores de unión 54b sirven para evitar el movimiento entre la carcasa 14 y el alma 16 durante el proceso de unión. Con la segunda media carcasa 14 firmemente asentada en su molde 40, se logra una compresión uniforme del adhesivo 44 a lo largo de la longitud del alma de cizalladura 16. Esto evita la compresión excesiva del adhesivo 44, que también podría provocar desuniones.

Los separadores de unión 54, 54a, 54b descritos anteriormente tienen propiedades materiales tales que cuando se comprimen por una carga suficiente, mantienen su forma deformada (es decir, se someten a deformación plástica). Si los separadores 54, 54a, 54b no mantuvieron su forma comprimida (por ejemplo, si solo se sometieron a deformación elástica) entonces pueden actuar como resortes entre el alma 16 y las carcasas 12, 14 y podría empujar la brida del alma lejos de la carcasa 12, 14 y provocar desuniones en el adhesivo 42, 44. El uso de separadores de unión 54, 54a, 54b que experimentan deformación plástica evita, por lo tanto, la posibilidad de que los bloques del separador 54, 54a, 54b provoquen desuniones en las líneas de unión 48, 50 entre el alma de cizalladura 16 y las medias carcasas 12, 14. Los separadores de unión 54, 54a, 54b también son relativamente livianos y, por lo tanto, no añaden peso apreciable a la pala 10.

Como se indicó anteriormente, se usa una pluralidad de separadores de unión 54 a lo largo de la longitud del alma de cizalladura 16, en los lados superior e inferior. Cuando la descripción anterior se refiere a la masa de la mitad de molde superior 40 y la media carcasa superior 14 que excede el límite elástico de los separadores de unión 54a, 54b, debe apreciarse que la masa de la mitad de molde 40 se distribuirá entre la pluralidad de separadores de unión 54a, 54b.

El módulo de compresión y el límite elástico del material de los separadores de unión 54a, 54b se eligen cuidadosamente. Si el material es demasiado rígido (un módulo de alta compresión), entonces los separadores de unión 54a, 54b no se comprimirían suficientemente y puede provocar daños a las pestañas del alma 28, 30 y/o las medias carcasas 12, 14 o incluso las mitades de molde 38, 40. Por ejemplo, si el material del separador de unión tiene un módulo de compresión alto, el separador de unión 54a, 54b no se comprimiría cuando la media carcasa superior 14 y la mitad de molde superior 40 ejercen presión sobre el separador de unión 54a, 54b. Esto podría hacer que se doble el alma 16, o que se dañen las carcasas 12, 14, o que se dañe la mitad de molde 38, 40.

El número de separadores de unión superiores 54b que se usan está relacionado con la rigidez de la media carcasa superior 14 y el peso de la media carcasa superior 14. La media carcasa superior 14 tenderá a colgar (es decir, combarse) entre los separadores de unión 54b, es decir, adoptará una forma ondulada en una dirección longitudinal S (mostrada en la figura 1). Por lo tanto, una segunda media carcasa 14 que tiene una rigidez relativamente baja requerirá separadores de unión 54b a intervalos más cercanos que una segunda media carcasa 14 que tiene una rigidez relativamente alta. El número de separadores de unión superiores 54b que se usan también está vinculado al tamaño máximo permitido de los separadores 54b porque los separadores 54b no pueden ser tan grandes como para tener un impacto negativo en la línea de unión 50, y la carga puntual máxima permitida en la mitad de molde superior 40.

En un ejemplo, a partir de la rigidez de la carcasa de pala superior 14, se determina que los separadores de unión 54b deben colocarse a intervalos de tres metros. Un separador de unión 54b se someterá entonces al peso de la media carcasa superior 14 y la mitad de molde superior 40 para 1,5 metros a cada lado del separador de unión 54b. Por lo tanto, el separador de unión 54b se someterá al peso de una longitud de tres metros de la media carcasa superior 14 y la mitad de molde superior 40. Si el peso de esta media carcasa superior 14 de tres metros de longitud y la mitad de molde superior 40 es de 1500 N (solamente a modo de ejemplo), entonces el material y las dimensiones del separador de unión 54b se seleccionan de manera que el límite elástico de compresión del separador de unión sea de 1500 N o menos. Además, la resistencia al fallo de compresión del separador de unión 54b debe ser mayor de 1500N.

Estos mismos principios se aplican al seleccionar el número, separación y materiales para los primeros separadores de unión (inferiores) 54a. Preferiblemente, los primeros separadores de unión 54a son idénticos a los segundos separadores de unión 54b.

Pueden hacerse muchas modificaciones a los ejemplos anteriores sin apartarse del alcance de la presente invención. Por ejemplo, el adhesivo 42 podría aplicarse alternativamente directamente a la brida de montaje inferior 28 del alma de cizalladura 16 en lugar de a la primera media carcasa 12. Los separadores de unión 'inferiores' 54a pueden aplicarse alternativa o adicionalmente a la pestaña de montaje inferior 28, de manera similar a la descrita anteriormente en relación con la pestaña de montaje superior 30. Además, en otras realizaciones, el adhesivo 44 podría aplicarse a la superficie interna 34 de la segunda media carcasa 14 en lugar de a la pestaña de montaje superior 30 del alma de cizalladura 16. Los separadores de unión 'superiores' 54b pueden aplicarse alternativa o adicionalmente a la superficie interna 34 de la segunda media carcasa 14, de manera similar a la descrita anteriormente en relación con el adhesivo 42 aplicado a la primera media carcasa 12.

Los términos 'superior' e 'inferior' se usan por conveniencia en la descripción anterior para referirse a las diversas partes en las orientaciones mostradas en las figuras. Estos términos no pretenden limitar el alcance de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES

i. Método para fabricar una pala de turbina eólica (10) que tiene una carcasa externa formada por medias carcasas primera y segunda (12,14), comprendiendo el método:

proporcionar una primera media carcasa (12) soportada por una primera mitad de molde (38); proporcionar una segunda media carcasa (14) soportada por una segunda mitad de molde (40); proporcionar un alma de cizalladura (16) que tiene un panel de alma (26) dispuesto entre las pestañas de montaje que se extienden longitudinalmente primera y segunda (28, 30);

proporcionar adhesivo (42, 44) entre la primera pestaña de montaje (28) y una superficie interna (32) de la primera media carcasa para formar una primera línea de unión (48);

proporcionar adhesivo entre la segunda pestaña de montaje (30) y una superficie interna (34) de la segunda media carcasa para formar una segunda línea de unión (50);

proporcionar uno o más separadores de unión (54) entre la segunda pestaña de montaje y la superficie interna de la segunda media carcasa;

disponer la segunda mitad de molde y la segunda media carcasa respectivamente encima de la primera mitad de molde y la primera media carcasa para unir las medias carcasas primera y segunda entre sí, en el que el peso de la segunda media carcasa y la segunda mitad de molde actúa sobre el alma de cizalladura y provoca la compresión del adhesivo en la segunda línea de unión,

caracterizado porque también provoca la deformación plástica del uno o más separadores de unión.
2. Método según la reivindicación 1, que comprende disponer uno o más separadores de unión adicionales entre la primera pestaña de montaje y la superficie interna de la primera media carcasa.
3. Método según la reivindicación 2, en el que el peso de la segunda media carcasa y la segunda mitad de molde que actúan sobre el alma de cizalladura provoca la compresión del adhesivo en la primera línea de unión y la deformación plástica del uno o más separadores de unión adicionales.
4. Método según cualquier reivindicación anterior, que comprende formar las líneas de unión primera y segunda simultáneamente y al mismo tiempo que se unen la medias carcasas primera y segunda entre sí.
5. Método según cualquier reivindicación anterior, que comprende curar el adhesivo en las líneas de unión primera y segunda simultáneamente.
6. Método según cualquier reivindicación anterior, en el que el método comprende disponer una primera pluralidad de separadores de unión entre la primera pestaña de montaje y la primera media carcasa y una segunda pluralidad de separadores de unión entre la segunda pestaña de montaje y la segunda media carcasa.
7. Método según la reivindicación 6, que comprende comprimir simultáneamente la primera y segunda pluralidad de separadores de unión en extensiones sustancialmente iguales de manera que las líneas de unión primera y segunda tengan un grosor sustancialmente igual.
8. Método según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende formar la primera línea de unión antes de formar la segunda línea de unión y antes de unir las medias carcasas primera y segunda entre sí.
9. Método según la reivindicación 1 o la reivindicación 2 o la reivindicación 8, que comprende curar el adhesivo en la primera línea de unión antes de disponer la segunda mitad de molde y la segunda media carcasa encima de la primera mitad de molde y la primera media carcasa.
10. Pala de turbina eólica (10) que comprende:

una carcasa externa formada por las medias carcasas primera y segunda (12, 14) unidas entre sí;

un alma de cizalladura (16) dispuesta en el interior de la carcasa externa, teniendo el alma de cizalladura un panel de alma (26) dispuesto entre las pestañas de montaje que se extienden longitudinalmente primera y segunda (28, 30);

una primera línea de unión de adhesivo (48) entre la primera pestaña de montaje y una superficie interna (32) de la primera media carcasa;

una segunda línea de unión de adhesivo (50) entre la segunda pestaña de montaje y una superficie interna (34) de la segunda media carcasa;

caracterizada porque la pala también comprende uno o más separadores de unión deformados plásticamente (54) ubicados en la segunda línea de unión.
11. Pala de turbina eólica según la reivindicación 10, que comprende además uno o más separadores de unión deformados plásticamente ubicados en la primera línea de unión.
12. Pala de turbina eólica según la reivindicación 10 o la reivindicación 11, en la que el uno o más separadores de unión comprenden bloques de espuma.
13. Pala de turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en la que la pala comprende una pluralidad de separadores de unión deformados plásticamente dispuestos a intervalos separados a lo largo de la primera y/o segunda línea de unión.
14. Pala de turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en la que el uno o más separadores de unión se comprimen entre una pestaña de montaje y la superficie interna de una media carcasa.
15. Pala de turbina eólica según cualquier reivindicación anterior, en la que el uno o más separadores de unión comprenden una primera pluralidad de separadores de unión proporcionados en la primera línea de unión y una segunda pluralidad de separadores de unión proporcionados en la segunda línea de unión, y en la que la primera y segunda pluralidad de separadores de unión se comprimen en extensiones sustancialmente iguales de manera que el grosor de las líneas de unión primera y segunda es sustancialmente igual.