ES2930337T3

ES2930337T3 - Inserto y pieza en bruto para una raíz de pala de aerogenerador

Info

Publication number: ES2930337T3
Application number: ES18821699T
Authority: ES
Inventors: Jonathan Smith; James Smith; Robert Ernst; Mark Folsom
Original assignee: Vestas Wind Systems AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2022-12-12
Anticipated expiration: 2038-12-07
Also published as: CN111684154B8; CN111684154B; EP3721077A1; WO2019110071A1; US20200392936A1; EP3721077B1; CN111684154A; US11713744B2; US11408392B2; US20220333572A1; DK3721077T3

Abstract

Una pieza inicial de material compuesto (190) que comprende un cuerpo principal alargado (300) que se extiende entre una primera cara extrema (312a) y una segunda cara extrema (312b); extendiéndose dicho cuerpo en bruto (300) en dirección longitudinal, paralelo a un eje longitudinal del mismo, y teniendo cuatro lados periféricos (341, 342, 343, 344); teniendo cada una de dichas caras extremas primera y segunda (312a, 312b) bordes (361a-364a; 361b-364b) que definen una forma trapezoidal; donde los lados periféricos (341, 342, 343, 344) de dicho cuerpo en blanco (190) conectan los bordes (361a-364a) de dicha primera cara final (312a) con los bordes (361b-364b) de dicha segunda cara final (312b); y en el que dicha primera cara de extremo trapezoidal (312a) está invertida con respecto a dicha segunda cara de extremo trapezoidal (312b). Un método para fabricar un blanco compuesto (190), (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Inserto y pieza en bruto para una raíz de pala de aerogenerador

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un inserto para una raíz de pala de aerogenerador, un método de fabricación de tal inserto, una pieza en bruto en un método de fabricación de insertos para una raíz de pala de aerogenerador y un método de fabricación de tal pieza en bruto.

Antecedentes de la invención

El documento US2011044817 se refiere a un proceso para fabricar una conexión de pala de una pala de rotor para un sistema de energía eólica que comprende elementos de sujeción para sujetar la conexión de pala a un buje. Los elementos de sujeción se proporcionan en un arco circular, preferiblemente equidistantes unos de otros, y separados unos de otros con elementos separadores en forma de cuña. Según un aspecto de la descripción del documento EP2697045B1, puede haber un elemento de incrustación para la incrustación en la raíz de una pala de aerogenerador que es alargado y tiene un primer extremo y un segundo extremo opuesto, una primera cara lateral longitudinal y una segunda cara lateral longitudinal opuesta, una cara superior y una cara inferior que interconectan las caras laterales, el elemento de incrustación que está formado por un material compuesto reforzado con fibra que comprende fibras incrustadas en una matriz de polímero y que comprende un elemento de sujeción alargado de metal que tiene una superficie exterior, un primer extremo y un segundo extremo opuesto, y un medio de sujeción accesible desde el primer extremo, dicho elemento de sujeción que está incrustado en el material compuesto reforzado con fibra, dicho primer extremo del elemento de sujeción que está dispuesto en el primer extremo del elemento de incrustación, en donde un elemento de sujeción de un elemento de incrustación del tipo descrito anteriormente está dotado con fibras de metal, un primer extremo del mismo que está firmemente fijado al elemento de sujeción y la parte restante del mismo que se extiende hacia fuera desde el elemento de sujeción y que está incrustado en la matriz de polímero reforzada con fibra del elemento de incrustación. Según un aspecto adicional de la descripción de EP2697045B1, el elemento de incrustación puede tener una sección transversal sustancialmente cuadrangular sobre al menos una parte de la longitud del mismo, la cara superior e inferior del elemento de incrustación que son preferiblemente sustancialmente paralelas sobre dicha parte o la longitud del mismo. El elemento alargado puede tener una sección transversal sustancialmente rectangular o trapezoidal. No obstante, el elemento de incrustación también puede tener una sección transversal circular. Según una realización adicional, el elemento de incrustación se estrecha sobre al menos una parte de la longitud del mismo, el elemento de incrustación puede estrecharse en una dirección desde el primer extremo del mismo hacia el segundo extremo del mismo, y el estrechamiento puede ser gradual para proporcionar un elemento de incrustación en forma de cuña. Una pala de aerogenerador de un aerogenerador de eje horizontal grande puede tener una masa significativa, quizás del orden de 10 toneladas o más, hasta 30 toneladas o más. Las palas se sujetan a un buje para constituir un rotor. Un rotor gira sobre un eje principal para accionar un generador. Las palas están unidas en su extremo de raíz a una reborde de buje. Una pala típicamente se conecta a un reborde de buje usando un grupo de pernos. Las tensiones en una conexión de buje de pala son considerables, debido principalmente a la masa de la pala y la fuerza del viento, así como al efecto de la rotación perpetua del rotor, que tiende a variar el grado y la dirección de las fuerzas sobre la pala con cada rotación del rotor. Las vibraciones en el sistema también pueden ser considerables. Con una vida útil esperada de 20 años y más, el rendimiento de fatiga de la conexión de buje de pala es crítico. Un grupo de pernos, a menudo conocidos como pernos prisioneros, se puede conectar a la raíz de pala usando casquillos roscados, incrustados en el extremo de raíz de una pala. Tales casquillos son normalmente cilíndricos, a menudo hechos de acero. Los casquillos transfieren las cargas de la pala a los pernos prisioneros. Los pernos prisioneros transfieren esas cargas al buje, que es un componente rígido, a menudo fundido. Considerando los requisitos de fatiga impuestos a la conexión de buje de pala, la manera de incrustar los casquillos en la raíz de pala puede ser crítica. La presente invención aborda el diseño de un inserto, en el que se puede incrustar un casquillo, y los métodos de preparación del mismo. El inserto, generalmente hecho de material compuesto y que contiene un casquillo, se puede incrustar en una raíz de pala junto con otros insertos. La raíz de pala, con sus insertos, presenta por ello una cara de conexión para una conexión atornillada a un buje.

Compendio de la invención

Un primer aspecto de la invención proporciona una pieza en bruto de material compuesto en un método de fabricación de un par de insertos para una raíz de pala de aerogenerador, la pieza en bruto que comprende un cuerpo de pieza en bruto alargado que se extiende entre una primera cara de extremo y una segunda cara de extremo. El cuerpo de pieza en bruto se extiende en una dirección longitudinal, paralela a un eje longitudinal del mismo, y tiene cuatro lados periféricos; cada una de dichas primera y segunda caras de extremo que tiene bordes que definen una forma trapezoide; en donde los lados periféricos de dicho cuerpo de pieza en bruto conectan los bordes de dicha primera cara de extremo con los bordes de dicha segunda cara de extremo y en donde dicha primera cara de extremo trapezoide está invertida con relación a dicha segunda cara de extremo trapezoide. Por invertida se entiende que la segunda cara de extremo está girada a través de 180 grados en relación con la primera cara de extremo. La pieza en bruto puede exhibir por ello dos caras planas paralelas opuestas y dos caras laterales no paralelas. Las caras laterales pueden ser no planas o parcialmente planas.

La pieza en bruto se puede formar de manera que se pueda dividirse en dos partes iguales por un único plano. En otras palabras, la pieza en bruto se puede formar preferiblemente para generar dos partes dimensionadas idénticamente, cuando se divide a lo largo de un plano transversal, y preferiblemente perpendicular al eje longitudinal de la pieza en bruto. Preferiblemente, la pieza en bruto es una pieza en bruto de material compuesto en un método para fabricar dos insertos de raíz de pala de aerogenerador simultáneamente. Por lo tanto, la pieza en bruto puede comprender preferiblemente un primer y un segundo casquillo de raíz de pala de aerogenerador. Un casquillo puede ser cilíndrico. Un casquillo cilíndrico puede extenderse alrededor de un eje longitudinal paralelo o coincidente con el eje longitudinal de dicha pieza en bruto. Un casquillo puede ser un casquillo de metal, preferiblemente un casquillo de acero. Un casquillo puede comprender preferiblemente una región de sujeción para enganche del casquillo con un elemento de conexión de buje de aerogenerador. Una región de sujeción de casquillo puede comprender un orificio. Un orificio puede incluir una parte roscada. Un elemento de conexión de buje de aerogenerador puede comprender un perno prisionero. Un perno prisionero se puede sujetar a un casquillo mediante el enganche de una parte roscada del perno prisionero con una parte roscada de un orificio de buje. Preferiblemente, el primer y segundo casquillos están dispuestos en oposición entre sí en la pieza en bruto.

La pieza en bruto puede comprender una primera parte de extremo y una segunda parte de extremo. En particular, dicho cuerpo de pieza en bruto puede comprender una primera parte de extremo y una segunda parte de extremo. Preferiblemente, se puede incrustar un primer casquillo en una primera parte de extremo de dicha pieza en bruto, mientras que un segundo casquillo se puede incrustar en una segunda parte de extremo de dicha pieza en bruto. Por lo tanto, la pieza en bruto puede comprender una primera y segunda partes de extremo, cada una que tiene un casquillo respectivo. En las realizaciones, a lo largo de dicha primera y segunda partes de extremo, en una dirección longitudinal de dicha pieza en bruto, los cuatro lados periféricos de dicho cuerpo de pieza en bruto pueden ser todos planos y extenderse paralelos al eje longitudinal de dicho cuerpo de pieza en bruto. El cuerpo de pieza en bruto puede tener una sección transversal generalmente cuadrilátera a lo largo de toda o parte de su longitud. La pieza en bruto puede incluir además una parte de transición en la que dichas caras laterales de dicho cuerpo de pieza en bruto no son paralelas a dicho eje longitudinal. En las realizaciones, el cuerpo de pieza en bruto puede extenderse a lo largo de una parte de transición, entre dicha primera parte de extremo y dicha segunda parte de extremo. Una bisección de la pieza en bruto puede generar dos insertos de raíz de pala de aerogenerador de iguales dimensiones. En cada parte de extremo, las caras periféricas de dicho cuerpo de pieza en bruto alargada pueden incluir una cara mayor, una cara menor y un par de caras laterales, la cara mayor que es más ancha que la cara menor. El cuerpo de pieza en bruto puede tener una forma de cuadrilátero alargado que se asemeja a un prisma. El cuerpo de pieza en bruto puede tener una superficie superior y una superficie inferior opuesta que son generalmente planas. Las superficies superior e inferior del cuerpo de pieza en bruto pueden ser preferiblemente generalmente paralelas. Como se mencionó, el primer aspecto de la invención proporciona un producto intermedio o pieza en bruto. La pieza en bruto se puede cortar en dos, para generar dos insertos. Cuando se colocan en un pilar uno al lado del otro en un molde de pala, los insertos describen preferiblemente una sección circular, preferiblemente sin requerir un elemento separador en forma de cuña adicional.

Preferiblemente, la parte de cuerpo de pieza en bruto comprende dos partes de extremo separadas por una parte de transición. La parte de transición puede exhibir un par de caras laterales. Cada cara lateral de dicha parte de transición puede encontrarse con una cara lateral de la primera y segunda partes de extremo respectivas. Cada cara lateral puede ser no plana. Preferiblemente, cada cara lateral puede ser predominantemente plana y marginalmente no plana. En las realizaciones, cada cara lateral de la parte de transición puede comprender dos o más facetas sustancialmente planas. Alternativamente, cada cara lateral de la parte de transición puede estar curvada.

La pieza en bruto tiene preferiblemente simetría rotacional de orden 2. La pieza en bruto se puede cortar por la mitad a lo largo de una línea diagonal para formar un par de insertos coincidentes.

Los dos casquillos respectivos se pueden incrustar en una pieza en bruto. Los casquillos pueden ser cilíndricos. Se puede incrustar un casquillo en cada región de extremo de dicha pieza en bruto. Un casquillo puede sobresalir ligeramente de una cara de extremo de dicha pieza en bruto. Típicamente, los casquillos se pueden separar por un núcleo cilíndrico longitudinal. Un núcleo puede ser no metálico y puede ser fibroso, por ejemplo, o estar hecho de un material a granel tal como espuma o balsa. Opcionalmente, la pieza en bruto puede comprender además dos o más listones fibrosos que rodean los casquillos y el núcleo. Cada listón puede tener una sección transversal de deltoides. Los listones pueden dar por ello a la pieza en bruto alargada una sección transversal generalmente cuadrilátera. Las caras laterales pueden estar ligeramente curvadas. Más preferiblemente, pueden ser parcialmente planas, preferiblemente de modo que los insertos generados a partir de ellas puedan formar un anillo continuo cuando las caras laterales planas de insertos adyacentes se colocan unas al lado de otras, en contacto unas con otras.

En una realización, la sección transversal de cada parte de extremo de la pieza en bruto tiene un par de caras rectas, opuestas, paralelas y un par de lados opuestos que son casi paralelos pero que se encuentran en planos ligeramente convergentes. Más preferiblemente, la sección transversal de cada parte de extremo de la pieza en bruto es una sección transversal trapezoidal.

Opcionalmente, cada parte de extremo de la pieza en bruto tiene una forma prismática. En este caso, la sección transversal de cada parte de extremo no varía a lo largo de un eje longitudinal de la pieza en bruto. Preferiblemente, una parte de transición entre las partes de extremo de la pieza en bruto puede tener una sección transversal que varía a lo largo del eje longitudinal de la pieza en bruto. Preferiblemente, una sección transversal de la parte de transición puede ser generalmente cuadrilátera, aunque en algunas realizaciones, las caras laterales en particular pueden ser ligeramente cóncavas.

La invención también proporciona un método de fabricación de un par de insertos para una raíz de pala de aerogenerador, el método que comprende: producir una pieza en bruto según el primer aspecto de la invención; y cortar la pieza en bruto en dos piezas iguales haciendo un corte diagonal a través del cuerpo de pieza en bruto. En las realizaciones, se puede hacer un corte diagonal a través de la parte de transición. En las realizaciones, un corte diagonal a través de la pieza en bruto puede estar completamente en la parte de transición. El corte diagonal puede definir un plano que pasa transversalmente a través de caras paralelas opuestas del cuerpo de pieza en bruto, y que pasa diagonalmente a través de las caras laterales opuestas de dicho cuerpo de pieza en bruto.

La invención también proporciona un método de fabricación de la pieza en bruto, el método que comprende; colocar un conjunto en un molde de infusión; inyectar un material de matriz en el molde de infusión de modo que el material de matriz infunda el conjunto; curar el material de matriz; y después de que el material de matriz haya curado, retirar la pieza en bruto del molde de infusión.

En un ejemplo, el molde de infusión comprende una primera y segunda partes de molde que se encuentran en una línea divisoria; en donde cada una de dicha primera y segunda partes del molde moldea respectivamente dos superficies principales de dicha pieza en bruto; en donde dicha primera parte de molde moldea una de las dos caras laterales opuestas de dicha pieza en bruto y una de las dos caras paralelas opuestas de dicha pieza en bruto, mientras que dicha segunda parte del molde moldea la otra de dichas dos caras laterales opuestas de dicha pieza en bruto y la otra de dichas dos caras paralelas opuestas de dicha pieza en bruto. Opcionalmente, cada parte de molde puede moldear una parte de cada cara de extremo de dicha pieza en bruto. Preferiblemente, la división de molde describe un plano diagonal a través de la sección transversal generalmente cuadrilátera de dicho cuerpo de pieza en bruto. Esta disposición se puede llamar molde dividido diagonal. Esta disposición de molde dividido diagonal permite que la pieza en bruto curada se retire fácilmente del molde.

Típicamente, el conjunto se puede formar encajando los casquillos a los extremos opuestos de un núcleo y encajando dos o más listones fibrosos alrededor de los casquillos y el núcleo. Cada listón puede tener una sección transversal de deltoides de modo que los listones le den al conjunto de pieza en bruto una sección transversal cuadrilátera (típicamente rectangular o trapezoidal), y el material de matriz infunde los listones fibrosos en el molde de infusión.

Un aspecto adicional de la invención proporciona un inserto para una raíz de pala de aerogenerador, el inserto que comprende: una parte de extremo que comprende un casquillo con un orificio roscado, en donde la parte de extremo tiene caras periféricas que forman una sección transversal, las caras periféricas que incluyen una cara mayor, una cara menor y un par de caras laterales, la cara mayor que es más ancha que la cara menor; y una parte de extensión que se extiende lejos de la parte de extremo hasta una punta; en donde la parte de extensión tiene una cara exterior que se encuentra con la cara mayor de la parte de extremo, una cara interior que se encuentra con la cara menor de la parte de extremo, un par de caras laterales que se encuentran con las caras laterales de la parte de extremo, y una altura entre sus caras interior y exterior que se reduce a medida que se extiende lejos de la parte de extremo, en donde la anchura de la cara exterior se reduce a medida que la parte de extensión se extiende lejos de la parte de extremo. La pieza en bruto generada por un método según esta descripción puede ser generalmente prismática y puede tener una sección transversal predominantemente cuadrilátera. Por lo tanto, la extensión del estrechamiento de un inserto lejos de su parte de extremo puede ser del orden de solo unos pocos milímetros desde la parte de extremo hasta una punta de la parte de extensión; posiblemente solo uno o dos milímetros. Posiblemente tres o cuatro milímetros.

Cortar la pieza en bruto en dos partes típicamente produce un par de insertos coincidentes iguales según el aspecto adicional de la invención. El inserto tiene una altura y una anchura que se estrechan ambas hacia el interior hacia la punta.

La altura puede reducirse en una serie de pasos o de otra forma no uniforme, pero más preferiblemente se reduce uniformemente a medida que la parte de extensión se extiende lejos de la parte de extremo.

La cara interior es preferiblemente plana. Esto permite que la cara interior se forme fácilmente, por ejemplo, cortando la pieza en bruto con un instrumento de corte como una sierra giratoria.

Cada cara lateral de la parte de extensión puede comprender una o más facetas sustancialmente planas. Alternativamente, cada cara lateral de la parte de extensión puede estar curvada.

Las caras laterales de la parte de extremo de un inserto pueden ser curvas , pero más preferiblemente pueden ser planas de modo que múltiples insertos, cuando se disponen uno al lado del otro, formen un anillo continuo con las caras laterales planas de insertos adyacentes en contacto unos con otros.

Las caras mayor y menor paralelas y opuestas de la parte de extremo pueden ser preferiblemente planas y preferiblemente llanas.

Preferiblemente, una parte de extremo del inserto tiene una sección transversal poligonal con lados sustancialmente rectos - por ejemplo, puede tener una sección transversal trapezoidal con cuatro lados sustancialmente rectos. Alternativamente, la sección transversal de la parte de extremo del inserto puede tener uno o más lados curvos. En una realización, la sección transversal de la parte de extremo del inserto tiene un par de lados rectos que son casi paralelos pero que son ligeramente convergentes.

Opcionalmente, una parte de extremo del inserto tiene una forma prismática en la que todos los lados son paralelos al eje longitudinal de la pieza en bruto. En este caso, la sección transversal de cada parte de extremo no varía a lo largo de un eje longitudinal de la pieza en bruto. Por el contrario, una parte de transición de dicha pieza en bruto puede tener una forma casi prismática, en otras palabras, una parte de transición puede tener una sección transversal que varía a lo largo del eje longitudinal del inserto.

Un aspecto adicional de la invención proporciona una pala de aerogenerador que comprende: una raíz y una punta, la pala de aerogenerador que se extiende desde la raíz hasta la punta; y una pluralidad de insertos según el aspecto adicional de la invención incrustados en la raíz.

Breve descripción de los dibujos

Ahora se describirán realizaciones de la invención con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que: la Figura 1 muestra un aerogenerador;

la Figura 2 muestra una pala del aerogenerador de la Figura 1;

la Figura 3 muestra un extremo de raíz de la pala de la Figura 2;

la Figura 4 es una vista de extremo ampliada de parte del extremo de raíz de la Figura 3;

la Figura 5 muestra un inserto de raíz de pala de aerogenerador;

la Figura 6a es una vista en sección transversal a lo largo de la longitud de un conjunto de husillo de doble extremo, envuelto con una capa de transición;

la Figura 6b es una vista en sección transversal a través del conjunto de la Figura 6, seccionada a lo largo una línea y-y y que muestra adicionalmente elementos de colocación alrededor de la capa de transición;

la Figura 6c muestra un perfil en sección a través de los surcos de un casquillo, con una serie de crestas y canales poco profundos y sinuosos;

la Figura 7 es una vista lateral esquemática de un casquillo envuelto en una capa de transición y que muestra secciones de conexión de material filamentoso entre surcos adyacentes;

la Figura 8 es una vista lateral en sección que muestra dos surcos y una capa de transición que cubre los surcos; la Figura 9 es una vista lateral en sección que muestra dos surcos y una capa de transición alternativa que cubre los surcos;

la Figura 10 es una vista lateral en sección que muestra dos surcos y una capa de transición alternativa adicional que cubre los surcos;

la Figura 11a muestra un material filamentoso que se enrolla sobre un husillo para formar un conjunto de bobinados sobre una capa envolvente de material;

la Figura 11b muestra material laminar fibroso que se enrolla alrededor de un husillo;

la Figura 12 muestra el material filamentoso que se enrolla en un conjunto de pieza en bruto, para asegurar sus elementos en su lugar;

la Figura 13 es una vista isométrica figurativa que muestra listones pultruídos encajados alrededor de uno de los casquillos;

la Figura 14 muestra una disposición alternativa en la que los listones están formados por varillas de vidrio; la Figura 15 muestra un listón alternativo formado por varillas de vidrio de sección transversal variable; la Figura 16 muestra una disposición de moldeo por infusión;

la Figura 17 es una vista isométrica de una pieza en bruto;

la Figura 18 es una vista lateral de la pieza en bruto de la Figura 17;

la Figura 19 es una vista en planta de la pieza en bruto de la Figura 17;

la Figura 20 es una vista inferior de la pieza en bruto de la Figura 17;

la Figura 21 es una vista en sección transversal de la segunda parte de extremo de la pieza en bruto de la Figura 17; la Figura 22 es una vista en sección transversal a mitad de camino a lo largo de la pieza en bruto de la Figura 17; la Figura 23 es una vista en sección transversal de la primera parte de extremo de la pieza en bruto de la Figura 17; la Figura 24 es una vista en planta de un inserto cortado de la pieza en bruto de la Figura 17;

la Figura 25 es una vista inferior del inserto de la Figura 24;

la Figura 26 es una vista lateral del inserto de la Figura 24;

la Figura 27 muestra una disposición de molde de infusión dividida diagonalmente;

la Figura 28 muestra una sección transversal a través de una primera disposición de listones lobulados;

la Figura 29 muestra una sección transversal a través de una segunda disposición de listones lobulados;

la Figura 30 muestra una vista en sección transversal diagonal de un extremo de una pieza en bruto que incluye un casquillo incrustado;

la Figura 31 es una vista isométrica de una tapa de extremo;

la Figura 32 muestra una pieza en bruto;

la Figura 33 muestra una vista isométrica que muestra el perfil exterior de una pieza en bruto con una geometría alternativa.

Descripción detallada de la realización o realizaciones

La Figura 1 muestra un aerogenerador 10 de eje horizontal. El aerogenerador 10 comprende una torre 12 que soporta una góndola 14 en la que está montado un rotor 16. El rotor 16 comprende una pluralidad de palas de aerogenerador 18 que se extienden radialmente desde un buje central 19. En este ejemplo, el rotor 16 comprende tres palas 18.

La Figura 2 es una vista de una de las palas 18. La pala 18 se extiende desde una raíz 20 generalmente circular hasta una punta 22 en una dirección longitudinal “en sentido transversal”, y entre una borde de ataque 24 y un borde de salida 26 en una dirección transversal 'en sentido de la cuerda'. La pala 18 comprende un armazón 27 que puede estar formado principalmente de plástico reforzado con fibra (FRP). La pala 18 comprende una superficie de succión 28 y una superficie de presión 29. Las superficies de succión y presión definen una dimensión de espesor de la pala. La pala 18 hace una transición de un perfil circular a un perfil aerodinámico que se mueve desde la raíz 20 de la pala 18 hacia un resalte 25 de la pala 18, que es la parte más ancha de la pala 18 donde la pala tiene su cuerda máxima. La pala 18 tiene un perfil aerodinámico de espesor progresivamente decreciente en una parte exterior de la pala 18, que se extiende desde el resalte 25 hasta la punta 22 de la pala 18.

La Figura 3 muestra la raíz 20 de una de las palas 18, y la Figura 4 es una vista de extremo de un sector de la raíz 20. La raíz 20 preferiblemente se une al buje 19 mediante pernos prisioneros (no mostrados) que pueden extenderse desde o a través de un reborde de buje (no mostrado) hacia casquillos de metal 40, cuatro de los cuales se muestran en la Figura 4. Cada casquillo se extiende en una dirección longitudinal y tiene un orificio axial interno 109. Cada casquillo de acero 40 se puede incrustar en un inserto 105 mostrado en la Figura 5. El inserto 105 tiene un cuerpo de inserto 108 en el que se incrusta el casquillo 40. Los insertos 105 pueden tener una sección transversal cuadrilátera, preferiblemente trapezoidal, y se pueden colocar uno al lado del otro en un anillo alrededor de la circunferencia de la raíz 20. Los insertos 105 se pueden incrustar entre las paredes 41 y 42. Estas paredes 41 y 42 pueden, en particular, ser de material compuesto reforzado con fibra de vidrio. En la realización ilustrada, la pared de compuesto 41 forma una capa exterior del armazón 27 en la raíz de pala 20, mientras que la pared de compuesto 42 forma una capa interior del armazón 27 en la raíz 20. Los insertos 105 se pueden colocar en un molde y luego integrar con el armazón 27 de la pala a través de un proceso de moldeo por infusión de resina tal como infusión al vacío. Para lograr esto, los insertos 105 pueden estar prefabricados y ser colocados en el molde colocándolos sobre material de colocación para el armazón 27. Se puede aplicar material de colocación adicional sobre los insertos 105 en el molde, antes de la infusión.

Obsérvese que en las realizaciones, las caras laterales 143 de los insertos 105 son preferiblemente planas de modo que los insertos 105 se puedan disponer, como se muestra en la Figura 4, en un anillo continuo con las caras laterales planas 143 de los insertos 105 adyacentes en contacto contiguo unas con otras. Si los insertos 105 tienen una forma ligeramente trapezoidal, entonces las caras laterales 143 respectivas se pueden disponer unas al lado de otras para formar una disposición circular como se ilustra en las Figs. 3 y 4, sin requerir separadores en forma de cuña entre ellos.

En las Figuras 6a a 16 se muestran aspectos de un método preferido de fabricación de un par coincidente de los insertos 105. En primer lugar, se puede configurar un husillo 167 de doble extremo, sobre el cual se puede constituir una capa de transición 102. Ventajosamente, dos casquillos 40 se pueden separar longitudinalmente en cualquier extremo de un núcleo longitudinal 62 para formar el husillo 167. El husillo 167 ilustrado comprende un núcleo 62 con extremos troncocónicos 63, y un par de casquillos de acero 40 que tienen cada uno rebajes troncocónicos 65 en los que los extremos 63 del núcleo se pueden encajar a presión como se muestra en la Figura 6a. El núcleo 62 se puede hacer de una variedad de materiales, tales como espuma de tereftalato de polietileno (PET), vidrio pultruído, material compuesto reforzado con fibra de vidrio o madera.

Con referencia a la Fig. 30, un casquillo 40 puede servir tanto para transferir cargas entre un elemento de conexión de buje, tal como un perno prisionero (no mostrado) y el casquillo 40, como para transferir cargas entre el casquillo 40 y el cuerpo de inserto 108, el inserto 105 que está incrustado en una raíz de pala de aerogenerador 20. Para transferir cargas entre un elemento de conexión de buje y el casquillo 40, el casquillo puede estar dotado con un orificio interno 109, el orificio interno 109 que tiene a su vez un elemento de enganche 66 para el enganche con un elemento de conexión de buje (no mostrado). En el caso ilustrado, el casquillo 40 puede tener una rosca interna 66 para enganche con un perno prisionero (no mostrado), para conexión a un buje de aerogenerador. Además, el casquillo 40 puede tener una superficie externa texturizada (véanse los surcos 68) para mejorar la transferencia de carga entre el casquillo 40 y el cuerpo de inserto 108. En la Fig. 30, la superficie exterior texturizada 68 del casquillo 40 se extiende axialmente adyacente al elemento de enganche 66. Esto puede servir para maximizar el área disponible en la superficie del casquillo 40 para transferencia de carga al cuerpo de inserto 108. En otras palabras, las dos disposiciones de transferencia de carga en el casquillo 40 pueden ser axialmente coincidentes. Con el fin de mejorar el rendimiento de un casquillo 40, puede ser deseable separar axialmente aquellas áreas que realizan las funciones de transferencia de carga respectivas. Tal separación axial puede reducir las cargas de pico locales en el casquillo 40 y se ilustra a modo de ejemplo en la Fig. 6a. Por consiguiente, un casquillo 40 puede incluir una región de extremo 61 que termina en una cara de extremo plana 61a en un extremo de raíz del casquillo, y una región de cuerpo 59 que se extiende desde la región de extremo 61 hasta el extremo opuesto del casquillo. La región de extremo 61 puede no estar texturizada, es decir, puede tener una superficie exterior predominantemente lisa. Por liso se entiende predominantemente cilíndrico, y preferiblemente sin características de superficie externa. Una superficie lisa puede ser rugosa para una adherencia mejor a la resina, aunque tal rugosidad no se puede considerar como una característica de superficie en este contexto. Una región de cuerpo 59 puede estar dotada con una superficie exterior texturizada para el enganche entre el casquillo 40 y el cuerpo de inserto 108. En tal disposición, con la superficie exterior texturizada de la parte de cuerpo 59 desplazada axialmente desde la superficie exterior cilíndrica y lisa de la región de extremo de raíz 61, la transferencia de carga entre el casquillo 40 y el cuerpo de inserto 108 se puede localizar lejos de la región de extremo de raíz 61. En las realizaciones, una rosca interna 66 o un elemento de enganche del perno prisionero, se puede colocar en una región de extremo de raíz 61 de un casquillo 40. De esta forma, como se ilustra en la Fig. 6a, la transferencia de carga entre un elemento de conexión de buje y el casquillo 40, a través del elemento de enganche 66, se puede separar axialmente de la transferencia de carga entre el casquillo y el cuerpo de inserto 108. Esto puede reducir las cargas de pico experimentadas por el casquillo 40. En las realizaciones, la región de extremo de raíz 61, desplazada axialmente de la región de cuerpo 59, puede exhibir un diámetro exterior mínimo mayor que el diámetro exterior mínimo de la región de extremo 61. Esta disposición puede asegurar que, en las realizaciones donde una rosca 66 está desplazada axialmente de una región texturizada de un casquillo 40, entonces el casquillo 40 tiene un espesor de pared mayor en la región de la rosca 66 que en la región de la superficie exterior texturizada. Esto, a su vez, puede mejorar la capacidad del casquillo 40 para resistir altos niveles de tensión a través del elemento de enganche 66, quizás especialmente en niveles de tensión momentáneos altos.

Opcionalmente, por lo tanto, la rosca interna 66 en un orificio 109 a través del casquillo 40 se puede disponer dentro de la región de extremo 61. La región de extremo 61 puede tener una superficie exterior cilíndrica lisa (sin surcos) o con surcos. La región de extremo 61, desplazada de la región de cuerpo 59, puede estar configurada de modo que ninguno de los surcos 68 rodee la rosca interna 66. Desplazar los surcos 68 de la rosca 66 de esta forma maximiza el espesor de pared de la región de extremo 61, haciéndola resistente a las grietas. También separa el casquillo 40 en dos regiones funcionales, separadas axialmente: la región de extremo 61 y la región de cuerpo 59. La región de extremo 61 transmite cargas entre el perno prisionero y el casquillo 40, mientras que la región de cuerpo 59 transmite cargas entre el casquillo 40 y el cuerpo de inserto 108, a través de una capa de transición 102.

Un espesor de pared efectivo h (Fig. 6a) del casquillo 40 puede variar entre un máximo, medido entre la extensión muy exterior del casquillo 40, por ejemplo, en su región de extremo de raíz 61 o en una cresta 69 entre surcos adyacentes y la pared interna de un orificio 109, y una extensión mínima entre los surcos de una rosca interna 66 y los surcos 68 de un perfil ondulado. Un mayor espesor de pared mínimo h en el orificio roscado hace el área de alta transferencia de carga en una región de extremo 61 más resistente a la tensión.

La Figura 7 es una vista lateral que muestra tres surcos 68 en una superficie de casquillo 40. La Figura 8 es una vista en sección que muestra dos de los surcos 68. Como se muestra más claramente en la Figura 7, los surcos 68 y las aristas 69 son anulares en lugar de helicoidales, de modo que cada uno se encuentra perpendicular a la longitud del husillo 167, es decir, perpendicular a la dirección axial del casquillo 40.

Después de que se haya configurado un husillo 167, se puede construir una capa de transición 102 alrededor de él, como se muestra en la Figura 8. La capa de transición 102 puede comprender capas fibrosas 98, cada una superpuesta con un conjunto de bobinados 80 asociado respectivo. En el ejemplo ilustrado en Fig. 8, la capa de transición 102 puede comprender cuatro capas fibrosas 98, cada una superpuesta con uno asociado respectivo de cuatro conjuntos de bobinados 80. En la Fig. 8, las cuatro capas fibrosas 98 están numeradas individualmente 81 84, la capa 81 siendo la capa más interna. No obstante, el número de capas fibrosas 98 puede ser dos o tres o cuatro o cinco o más. Cada capa 98 tiene preferiblemente su propio conjunto de bobinados 80 asociado. En la Fig. 8, los cuatro conjuntos de bobinados 80 están numerados individualmente 85-88, el conjunto más interior de los bobinados 85 que está asociado con la capa más interior 81. La capa de transición 102 puede ser una capa continua que termina en cada extremo del husillo 167. En las realizaciones, la capa de transición 102 puede terminar donde un último surco 68 se encuentra con la región de extremo 61 de un casquillo 40, como se muestra en la Figura 6a. Alternativamente, una capa de transición 102 respectiva se puede aplicar de manera que rodee a un casquillo 40 respectivo en cualquier extremo de dicho husillo 167.

Las capas 98 pueden comprender láminas de material laminar fibroso 164, una lámina 164 que se muestra en la Figura 11b. A modo de ejemplo, el material laminar fibroso 164 puede comprender fibra de vidrio o fibra de material sintético tal como fibra de material polimérico de alta resistencia a la tracción. El término fibroso se usa aquí aunque puede incluir láminas fibrosas hechas de material filamentoso tal como fibra de vidrio u otro material filamentoso continuo de tipo extruido. El material laminar fibroso 164 se puede seleccionar de combinaciones de una o más de: láminas unidireccionales, láminas biaxiales (por ejemplo, 45°/-45°) o láminas triaxiales (por ejemplo, 45°/0°/-45°). A modo de ejemplo, el material laminar fibroso 164 puede ser una tela no tejida hecha con capas de fibras unidireccionales apiladas en diferentes orientaciones y mantenidas juntas por costura de espesor total. En las realizaciones, el material laminar fibroso 164 de una capa 98 externa puede tener un peso base mayor (g/m2) que el material laminar fibroso 164 de una capa 98 interna. En una construcción típica, las láminas fibrosas 164 que constituyen las capas 98 pueden tener un peso base entre aproximadamente 400 g/m2 y 1600 g/m2. A modo de ejemplo, en una realización preferida, la primera capa 81 (la más interna) puede comprender material laminar fibroso 164 en forma de un lámina biaxial (+45°/-45°) de 600 gramos por metro cuadrado (g/m2), mientras que una o más de las demás capas 98 pueden comprender material laminar fibroso 164 en forma de láminas biaxiales (+10°/-10°) con un peso más alto, tal como por ejemplo 1200 g/m2. Alternativamente, algunas o todas las capas 98 pueden estar constituidas por múltiples láminas - por ejemplo, la primera capa 81 (la más interna) puede comprender dos láminas, con cada lámina que tiene un peso base de 300 g/m2.

Las Figuras 11a, 11b y 12 muestran una herramienta para formar la capa de transición 102. El husillo 167 está montado de manera giratoria entre un par de soportes 130. Primero, como se indica en la Fig. 11b, una capa fibrosa 81 más interna se enrolla sobre el husillo 167 desenrollándola de un carrete 136 de material laminar fibroso 164 y girando el husillo 167 en al menos una vuelta completa. En las realizaciones, se pueden preferir dos o más vueltas completas de modo que la capa 81 más interna se forme a partir de múltiples capas del material laminar fibroso 164 formando una espiral. Inicialmente, la capa 81 tiene un perfil cilíndrico como se muestra en la Figura 11b y cubre los surcos 68 y el núcleo 62. Después de que se envuelva una longitud del material laminar fibroso 164 alrededor del husillo 167, el material laminar 164 se puede cortar, dejando el husillo 167 completamente envuelto por al menos una vuelta del material laminar fibroso 164.

A continuación, como se muestra en la Figura 11a, el husillo 167 se hace girar mientras que una línea de material filamentoso 131, tal como una estopa filamentosa, se alimenta desde un carrete 132. Un material filamentoso típico usado con este propósito puede ser, por ejemplo, fibra de carbono o fibra de vidrio o material polimérico de alta resistencia a la tensión. Los ejemplos incluyen estopa de fibra de carbono 12K. “12K” indica el hecho de que el material filamentoso 131 es un haz de 12000 filamentos, aunque se pueden usar otros calibres de estopa, tal como por ejemplo, en cualquier lugar entre 2K y 40K. Inicialmente, el carrete 132 se puede colocar en línea con un primer surco 68 en o cerca de un extremo del casquillo 40. Por ejemplo, el carrete 132 se puede colocar inicialmente en o cerca de una región de extremo 61 del casquillo 40. A partir de entonces, el husillo 167 se hace girar de modo que el material filamentoso 131 se enrolle en un primer surco formando un bobinado 80 alrededor de la capa 81 más interna y uniendo esa parte de la capa 11 en un surco 68 del casquillo. El número de vueltas del husillo 167 en esta etapa determina el número de bobinados 80 de material filamentoso 131 en el surco 68. Por ejemplo, se pueden hacer una o dos o tres o cuatro o más vueltas del husillo 167, generando correspondientemente uno o dos o tres o cuatro o más bobinados 80 en el surco 68. Preferiblemente, el carrete 132 se puede mover a lo largo de una pista 134 hasta que el material filamentoso 131 esté en línea con el siguiente surco 68. El husillo 167 continúa siendo girado a medida que el carrete 132 de material filamentoso 131 se mueve incrementalmente entre los surcos 68 adyacentes, de modo que una sección de conexión en ángulo 70 del material filamentoso 131 pase por encima de las aristas 69 entre los surcos 68 como se muestra en la Figura 7 y conecte entre sí los bobinados 80 en los surcos 68 adyacentes. El proceso luego continúa surco por surco 68 hasta que un primer conjunto de bobinados 80 esté en su lugar. En la Fig. 8, el primer juego de bobinados se muestra con el número 85 y tiene dos bobinados por surco. Luego, el material filamentoso 131 se ata en cada extremo, por ejemplo, envolviéndolo sobre sí mismo.

La ilustración en la Fig. 8 muestra cómo un primer conjunto de bobinados 85 atrae una primera capa 81 asociada hacia los surcos 68 del casquillo 40 de modo que se deforme a partir de un perfil cilíndrico para adoptar el perfil arrugado o corrugado mostrado en la Figura 8, incluyendo corrugaciones anulares circunferenciales que están ancladas en los surcos 68 por el primer conjunto de bobinados 85 como se muestra en la Figura 8.

A continuación, una segunda capa fibrosa 98, mostrada en la Fig. 8 con el número 82, se envuelve alrededor del husillo 167 y un segundo conjunto asociado de bobinados 80, mostrado en la Fig. 8 con el número 86, se envuelve alrededor de él, atándolo o anclándolo en los surcos 68 - esta vez con, por ejemplo, cuatro bobinados 80 por surco 68 en lugar de los dos que se ilustran en la Fig. 8 sobre la capa 81 más interna. El segundo conjunto de bobinados 86 atrae la segunda capa 82 asociada hacia los surcos 68 de modo que la capa 82 adopte el perfil ondulado o corrugado mostrado en la Figura 8, incluyendo las corrugaciones anulares circunferenciales que están ancladas en los surcos 68 por los bobinados 86. El proceso se puede repetir para completar la capa de transición 102, por ejemplo, añadiendo capas 98 adicionales (mostradas en la Fig. 8 con los números 83 y 84) unidas en su lugar por conjuntos de bobinados 80 asociados adicionales (mostrados en la Figura 8 con los números 87 y 88).

Los conjuntos de bobinados 80 (mostrados en la Fig. 8 como cuatro conjuntos de bobinados 85-88) discurren a lo largo de los surcos 68 y se alternan con las capas fibrosas 98 (mostradas en la Fig. 8 como cuatro capas fibrosas 81-84) que se superponen a los surcos 68. Las capas 98 más internas pueden tener perfiles significativamente ondulados que incluyen corrugaciones anulares circunferenciales que están ancladas en los surcos 68 por sus bobinados 80 asociados. Este anclaje proporciona una interfaz fuerte que resiste que el casquillo 40 se extraiga axialmente del cuerpo de inserto 108 terminado, y es resistente a la fatiga. El material laminar fibroso 164 que constituye las capas 98 se puede envolver alrededor del casquillo 40 de tal forma que aplique una dirección de fibra que discurre a través de los surcos en un ángulo oblicuo a los surcos 68 tal como 45°. Además o alternativamente, el material laminar fibroso 164 se puede envolver alrededor del casquillo 40 tal como para aplicar una combinación de direcciones de fibra que discurren a través de los surcos 68. De esta forma, por ejemplo, una capa 98 puede exhibir una dirección de fibra a 45° mientras que otra capa 98 puede exhibir una dirección de fibra a 90° o 60° o 75°, etc. Como resultado del material filamentoso 131 estrechamente enrollado que constituye los bobinados 80 alrededor de las láminas fibrosas 164, las capas 98 que discurren a través de los surcos 68 adoptan por ello una forma corrugada, o corrugaciones, a medida que se anclan en los surcos 68 por los bobinados 80.

Las corrugaciones se reducen progresivamente en amplitud de una capa a otra en una dirección lejos de la superficie del casquillo 40 de modo que las corrugaciones, por ejemplo, en una capa 98 relativamente externa puedan ser relativamente poco profundas y, a diferencia de la primera, segunda y tercera capas 98 (mostradas en la Fig. 8 como las capas más internas 81-83), las corrugaciones de una capa relativamente externa, tal como una cuarta capa 98 (mostrada en Fig. 8 con el número 84) o la capa 98 posterior difícilmente pueden extenderse dentro de los surcos 68. En las realizaciones, el número de bobinados 80 que se superponen a una capa 98 puede aumentar progresivamente de una capa a una capa posterior en una dirección radial lejos de la superficie del casquillo 40. En realizaciones opcionales, la capa fibrosa 98 más externa de la capa de transición 102 (mostrada como la capa 89 en la Fig. 8) se puede envolver alrededor de una capa corrugada 80 más externa (mostrada como la capa 84 en la Fig. 8) de tal forma que se mantenga un perfil cilíndrico no corrugado porque no se aplican bobinados 80 a alrededor de ella. Opcionalmente esta capa cilíndrica 90 más externa se puede extender para cubrir la región de extremo 61 del casquillo 40, a diferencia de las capas corrugadas 81-84.

Los bobinados 80 se pueden formar girando el husillo 167, cada rotación del husillo 167 que forma un único bobinado 80. El número de bobinados 80 por surco 68 para cada conjunto de bobinados puede aumentar en una dirección radial lejos de la superficie del casquillo 40. Así, los conjuntos de bobinados 80, ilustrados en la Fig. 8 con los números 85-88, pueden tener dos, cuatro, seis y ocho vueltas por surco 68 respectivamente. Por consiguiente, el número de filamentos por surco 68 puede aumentar por ello correspondientemente en una dirección radial lejos de la superficie del casquillo 40. A modo de ejemplo, con dos bobinados 80 de una estopa filamentosa de 12K sobre una capa 98 dada en un único surco 68, puede ser un recuento de 24000 filamentos individuales (por ejemplo, el primer conjunto de bobinados 85 más interior mostrado sobre la capa 81 más interior en la Fig. 8). Esto puede aumentar a, por ejemplo, 96.000 filamentos por surco 68 sobre una capa 98 posterior o más exterior (por ejemplo, el cuarto conjunto de bobinados 88 sobre la cuarta capa 84 mostrada en la Fig. 8).

Como se mencionó anteriormente, los surcos 68 circunferenciales y las aristas 69 son preferiblemente anulares. El término “anular” se usa en la presente memoria para denotar una forma no helicoidal cerrada o sin fin, que puede ser circular o no. Así, puede haber múltiples surcos anulares 68 no conectados, en lugar de surcos conectados que colectivamente formarían una única rosca externa helicoidal que discurre a lo largo de toda la longitud de la región de cuerpo 59 del casquillo. La forma de surco anular permite que múltiples bobinados sean envueltos en cada surco con un único paso del carrete 132. En una realización alternativa, se puede usar una rosca externa helicoidal (no ilustrada), pero en este caso se deben usar múltiples pasadas del carrete 132 a lo largo de toda la región de cuerpo 59 con surcos si se requiere enrollar múltiples bobinados 80 en la rosca externa.

La superficie exterior del casquillo 40 tiene un perfil en sección a través de los surcos 68 y las aristas 69 con una serie de crestas y canales como se muestra en las Figuras 6a, 6c y 8. Las crestas y canales pueden ser triangulares como en la Figura 6a, o con crestas planas como en la Figura 8, pero en la Figura 6c se muestra un perfil en sección sinuoso más preferido. En este caso el perfil en sección tiene crestas convexas redondeadas (correspondientes a las aristas 69). Las crestas redondeadas, por ejemplo, pueden tener un radio de curvatura de alrededor de 4-8 mm, opcionalmente 4-6 mm, opcionalmente 4 o 5 mm, opcionalmente de alrededor de 4,54 mm. El perfil en sección también tiene canales cóncavos redondeados (correspondientes con los surcos 68) con un radio de curvatura de alrededor de 4-8 mm, opcionalmente 4-6 mm, opcionalmente 4 o 5 mm, opcionalmente de alrededor de 4,54 mm. Los surcos ilustrados 68 tienen una profundidad A y están separados por un paso P. En el caso de la Figura 6c, el paso P es de 10 mm y la profundidad A es de 1,5 mm. Así, los surcos son relativamente poco profundos y la relación A/P es baja - en este caso, de alrededor de 1/6,7. Esta relación baja hace las paredes de los surcos menos empinadas, lo que facilita anclar las capas fibrosas en los surcos - particularmente la capa 81 más interna que debe seguir estrechamente el perfil sinuoso del casquillo como se muestra en la Figura 8. Se pueden usar otros valores de paso P y la profundidad A.

La Figura 9 muestra una capa de transición 102a alternativa, formada usando solo bobinados. En las realizaciones, un conjunto inicial de bobinados 90 de material filamentoso 131 que puede discurrir en un primer ángulo a la dirección longitudinal del casquillo 40. A modo de ejemplo, el conjunto inicial de bobinados se puede enrollar en un primer ángulo de 90° a la dirección longitudinal del casquillo 40. Se pueden enrollar bobinados 91 adicionales de material filamentoso 131 alrededor del casquillo 40 en un ángulo diferente, por ejemplo, 15°, 30°, 45°, 60° o 75°. En las realizaciones, los bobinados de material filamentoso 90, 91 pueden comprender estopa de fibra de vidrio o fibra de carbono.

La Figura 10 muestra una capa de transición 102b alternativa adicional también formada usando bobinados solo. En el caso ilustrado en la Fig. 10, un único conjunto de bobinados 100 está dispuesto sobre los surcos 68, en un ángulo de bobinado dado al casquillo 40, sin bobinados 91 superpuestos adicionales. A modo de ejemplo, el material filamentoso 131 de los bobinados 100 ilustrados puede ser fibra de vidrio o de carbono. Estos pueden discurrir a 90° a la dirección longitudinal del casquillo 40.

En el método descrito anteriormente, el material laminar 164 que forma cada capa 98 de la capa de transición 102 puede extenderse casi en toda la longitud del husillo, hasta una región de extremo 61 de cada casquillo 40. En otras realizaciones (no mostradas) cada capa 98 se puede formar a partir de múltiples láminas colocadas unas al lado de otras, o se puede formar enrollando una tira o cinta estrecha de material fibroso sobre el husillo 167 para cubrir por ello el casquillo 40 y todo o parte del núcleo 62 en una espiral.

En el ejemplo descrito anteriormente, los bobinados 80 se pueden formar opcionalmente a partir de material filamentoso 131 en forma de estopa, tal como estopa de carbono. En realizaciones alternativas, quizás por razones de coste, el material filamentoso 131 se puede sustituir por un hilo fibroso trenzado (no mostrado) siempre que se pueda aplicar y mantener el requisito de nivel de tensión.

Una vez que se ha formado la capa de transición 102 como se describió anteriormente, se pueden colocar dos o más listones fibrosos 148 alrededor de la capa de transición 102 para formar el cuerpo de inserto 108. Estos listones preferiblemente pueden dar al cuerpo de inserto 108 una sección transversal cuadrada o trapezoidal. Un listón 148 puede tener diferentes formas. Estos listones pueden incluir por ejemplo: una preforma pultruída 150 como se muestra en la Figura 13, o conjuntos de varillas de fibra de vidrio pultruídas 160, 170 como se muestra en las Figuras 14 y 15 respectivamente. Obsérvese que en la Fig. 13 se ilustra un casquillo 40, mientras que no se muestra la capa de transición 102. Las varillas de fibra de vidrio pultruídas se pueden proporcionar en particular en un único calibre, como se muestra por ejemplo de la Fig. 14 o mezcla de calibres, como se muestra en la Fig. 15. En todos los casos, los listones 148 permiten generar una forma de sección transversal deseada del cuerpo de inserto 108 antes de un paso de envoltura y/o moldeo para formar además el inserto 105. Los listones 148 dispuestos longitudinalmente también dan resistencia estructural al cuerpo de inserto 108. En las realizaciones, los listones 148 pueden ser porosos y capaces de ser infundidos con resina. En una realización (no mostrada), los listones se pueden formar colocando longitudes de cuerda junto al casquillo 40, preferiblemente a lo largo y adyacente a la capa de transición 102.

Como se muestra en el ejemplo de la Figura 13, las preformas 150 pueden tener una sección transversal de deltoides con una cara interior 151 cilíndrica cóncava. Los deltoides pueden adaptarse aproximadamente al contorno exterior cilíndrico convexo de una capa de transición 102 (véase, por ejemplo, la Fig. 6b), y un par de caras exteriores 152 que se encuentran en una esquina o borde convexo o exterior 153.

En las realizaciones, una preforma 150 se puede hacer a partir de material fibroso pultruído en una matriz de resina. Alternativamente, en las realizaciones, una preforma 150 puede comprender un material de fibra pultruído “seco” que contiene material aglutinante pero no resina, por lo que permanece poroso. El material de fibra “seco” se puede pultruir recubriendo las fibras en el material aglutinante, o añadiendo material aglutinante en polvo al material de fibra, y luego tirando de ellos a través de un troquel calentado que tiene la sección transversal de deltoides requerida. El material aglutinante mantiene las fibras juntas de modo que la preforma 150 retenga la sección transversal de deltoides. En el contexto de los deltoides, o preformas, el término “fibra” se pretende que designe material filamentoso tal como material filamentoso continuo tal como fibra de vidrio o fibra de carbono u otro material filamentoso extruido tal como material polimérico filamentoso.

En la Figura 13 o la Fig. 6b, el inserto se muestra que tiene cuatro listones fibrosos 148 en forma de preformas pultruídas 150. Cada preforma 150 tiene preferiblemente una sección transversal de deltoides con una cara interior cóncava 151 que se encuentra adyacente a, y preferiblemente puede hacer contacto con, la capa de transición 102. Obsérvese que, con propósitos de ilustración, la capa de transición 102 no se muestra en la Figura 13, para permitir que se vea la superficie exterior con surcos del casquillo. Obsérvese también que en este ejemplo, los surcos en la superficie exterior se muestran casi hasta el extremo de raíz del casquillo, a diferencia de la Figura 6a en la que la región de extremo 61 del casquillo no tiene surcos.

El par de caras exteriores 152 se encuentran en una esquina externa 153 de la preforma de deltoides 150. Cada preforma 150 puede tener una sección transversal idéntica. De esta forma, las preformas de deltoides 150 dan al cuerpo de inserto 108 una sección transversal cuadrada. En el ejemplo alternativo de la Figura 14, el cuerpo de inserto 108 puede tener solamente dos listones 148, cada uno conformado en forma de medio reloj de arena, que tiene dos lóbulos de deltoides.

Una pluralidad de varillas pultruídas 160 o 170 se pueden agregar o ensamblar entre sí en una forma de deltoides aproximada. En una realización, como se muestra en la Fig. 14, las varillas pultruídas 160 que pueden ser del mismo calibre se pueden agregar para formar formas de deltoides que se extienden longitudinalmente. Estas varillas 160 agregadas entonces se pueden colocar junto a un casquillo 40 envuelto para generar un cuerpo de inserto 108 que tenga la forma de sección transversal deseada y que tenga las propiedades estructurales deseadas.

En realizaciones adicionales (no mostradas) se pueden usar longitudes de cuerda para formar los listones 148 en lugar de preformas pultruídas 150 o varillas 160, 170. Tal cuerda puede ser porosa. Las longitudes de cuerda se pueden colocar aproximadamente como se ilustra en la realización de la Fig. 14, aunque se puede preferir usar una única cuerda de mayor calibre que, siendo compatible, se puede formar en una forma de deltoides, ocupando el espacio correspondiente a lo largo de un casquillo envuelto 40.

Se puede preferir el uso de cuatro listones fibrosos 148 separados (como en la Figura 13) sobre dos listones 148 como en la Figura 14, dado que se pueden mover aproximadamente de manera independiente para ajustarse mejor alrededor de un casquillo 40 y proporcionar un efecto de “cuña” que puede mejorar la consolidación en el producto moldeado final.

La Figura 15 ilustra un listón fibroso de deltoides 148 alternativo, en este caso formado por un conjunto de varillas de fibra de vidrio porosas 170 que tienen áreas de sección transversal circular variables de modo que formen la sección transversal de deltoides requerida. Las varillas 170 se pueden estabilizar siendo unidas a una malla 171 envuelta alrededor de la capa de transición, o colocándolas en un molde y uniéndolas entre sí en ubicaciones discretas. Las secciones transversales se aproximan a una forma de deltoides, por lo que los listones le dan a la pieza una sección transversal cuadrada. Según la realización ilustrada en la Fig. 15, una varilla pultruída 170 de calibre grande se puede colocar en una posición de esquina que se extiende longitudinalmente de un cuerpo de inserto 108. Las varillas pultruídas 170 de calibre más pequeño se pueden colocar en regiones de flanco adyacentes a la varilla de esquina 170. En algunas realizaciones, las varillas de flanco también pueden ser de calibre variable. Las varillas de flanco 170 pueden disminuir en tamaño de sección transversal en una dirección lejos de una varilla de esquina 170 de mayor calibre.

Una ventaja de usar cuerdas o varillas 160, 170 para los listones 148, en comparación con el uso de preformas pultruídas 150, es que las cuerdas o varillas 160, 170, que son productos en stock, están disponibles a bajo coste y no requieren un troquel de pultrusión a medida.

Los listones 148 pueden extenderse a lo largo de toda la longitud del casquillo y el núcleo 62, cubriendo no solamente la capa de transición 102 sino también la región de extremo 61 del casquillo. Alternativamente, los listones 148 pueden terminar en el extremo de la región de cuerpo 59 donde la región de cuerpo 59 se encuentra con la región de extremo 61. Por consiguiente, las tapas de extremo de una pieza (tratadas a continuación con referencia a la Figura 31) se pueden encajar sobre las regiones de extremo 61, las tapas de extremo que tienen el perfil exterior cuadrado o trapezoidal requerido del cuerpo de inserto 108.

El perfil cilíndrico de la capa 89 más externa de la capa de transición 102 asegura una superficie de conexión suave para interactuar con los listones de deltoides 148 descritos anteriormente. Después de que se hayan encajado los listones 148, una capa de armazón exterior 186 (mostrada en la Figura 6b) compuesta por láminas de material laminar fibroso 164 se puede envolver alrededor del conjunto, para unir por ello entre sí el conjunto de los listones 148 y el casquillo envuelto 40. La capa de armazón exterior 186 puede formar por ello una región exterior del cuerpo de inserto 108. Las láminas fibrosas 164 de la capa exterior 186 pueden comprender fibras unidireccionales o capas de fibras biaxiales o triaxiales. El material laminar fibroso de la capa de armazón exterior 186 puede tener opcionalmente un peso base más alto que una o más de las capas 98 de la capa de transición 102 alrededor del casquillo 40. Alternativamente, el material laminar fibroso de la capa de armazón exterior 186 puede ser opcionalmente de un mismo material o tipo que una o más de las capas 98 de la capa de transición 102 alrededor del casquillo 40. Opcionalmente, el material laminar fibroso 164 de la capa de armazón exterior 186 se puede aplicar desenrollando el material 164 del carrete 136 y girando el husillo 167 un número de vueltas requerido. En las realizaciones, se puede aplicar una única vuelta, aunque se puede preferir aplicar dos o tres o más vueltas del material laminar 164 para constituir la capa de armazón exterior 186. Finalmente, la capa de armazón exterior 186 se puede asegurar en su lugar enrollando material filamentoso 131 alrededor de ella, como se muestra en la Figura 12. La estopa filamentosa 131 alrededor de la capa de armazón exterior 186 puede ser igual o de un tipo diferente al material filamentoso 131 de los bobinados 80 sobre las capas 98 de la capa de transición 102. Opcionalmente, se puede enrollar una estopa de fibra de carbono 12K alrededor de los listones de deltoides 148 antes de que se apliquen las láminas de la capa de armazón exterior 186, con el fin de sujetar los listones 148 al casquillo 40 y al núcleo 62.

Una vez que se ha completado el proceso de enrollado del material laminar fibroso 164 y del material filamentoso 131 alrededor del casquillo 40 y del núcleo 62, el conjunto final 120 mostrado en la Figura 12 se puede retirar entonces a partir de los soportes 130.

Como se muestra en la Figura 6a, el casquillo 40 puede tener un tapón 75 que bloquea su orificio interno 109. Opcionalmente, el tapón 75 se puede colocar entre el rebaje troncocónico 65 y el orificio 109. El tapón 75 puede evitar que el material de matriz fluya desde el rebaje 66 hacia el orificio 109 durante el proceso de infusión. Opcionalmente, el tapón 75 puede ser integral con el casquillo. Alternativamente, el tapón se puede añadir como elemento separado en el orificio 109.

Cada preforma pultruída 150 en el conjunto 120 puede comprender un material de fibra “seco” que contiene material aglutinante pero no resina, por lo que es poroso y llega a ser infundido con resina epoxi en el molde de infusión. En una realización alternativa, cada preforma pultruída 150 en el conjunto 120 se puede suministrar como un material compuesto reforzado con fibra curado - tal como un material fibroso en una resina de éster de vinilo curada.

Después de que se haya moldeado en la cavidad de molde y curado, el producto intermedio mostrado en las Figuras 17-20 se puede retirar del molde de infusión. Se hace referencia a continuación al producto intermedio de las Figuras 17-20 como pieza en bruto 190. Las paredes 182, 183, 185 de la cavidad de molde pueden dar a la pieza en bruto 190 un perfil exterior deseado, un ejemplo del cual se muestra en las Figuras 17-20. Se debería observar que en las Figs. 17-20 ya lo largo de esta especificación, el ángulo de atracción, es decir, el ángulo de convergencia de las caras laterales 343, 344 de la pieza en bruto 190, en sus respectivas caras de extremo 312a, 312b está enormemente exagerado, por claridad. En la práctica, la desviación de un ángulo recto puede ser del orden de un grado o de dos grados o de tres grados, entre ambas caras laterales 343, 344.

El propósito de fabricar insertos 105 mediante el método de colocar dos casquillos 40 en cualquier extremo de un material de núcleo longitudinal 62 para formar un husillo 167, es optimizar y racionalizar el proceso de formación de los insertos 105. El proceso se optimiza porque permite que se hagan dos insertos 105 a partir de una única pieza en bruto 190, dividiendo la pieza en bruto 190 de doble extremo en dos partes, para formar dos insertos. En otras palabras, se puede usar un único proceso de moldeo o formación de una pieza en bruto 190 para hacer dos insertos 105. Cuando se usa el proceso de RTM para formar las piezas en bruto 190, surge el problema de que es difícil obtener la forma óptima de los insertos 105 por este método. Es posible obtener un prisma rectangular por moldeo RTM, aunque puede ser difícil extraer un prisma moldeado de lados paralelos de su molde de RTM sin usar un inserto de molde extraíble, en forma de una parte de pared lateral extraíble que se puede estrechar para permitir su retirada del molde junto con la pieza en bruto moldeada. Luego, la pieza en bruto moldeada se puede liberar del inserto de molde extraíble fuera del molde. La misma técnica se puede usar cuando se moldean piezas con socavados. Pero usar una parte de pared extraíble de un molde crea dificultades cuando se trabaja con técnicas de infusión de resina, porque la resina tiende a pegar los elementos de molde supuestamente extraíbles, o a obstruir los elementos de molde separables. En cualquier caso, incluso si se moldease una forma de prisma rectangular de lados paralelos para formar una pieza en bruto 190 de doble extremo, los insertos 105 generados a partir de tal pieza en bruto necesitarían ser mecanizados en una forma ligeramente trapezoidal con el fin de permitir la creación de una disposición circular de los insertos 105 alrededor de una raíz de pala, cuando estos insertos 105 están pegados uno al lado del otro como en la Figura 4. Es posible moldear una forma de prisma en forma de trapezoide, cuyos lados inclinados permitirían su retirada de un molde de RTM. Pero si un prisma trapezoidal se ha de dividir en dos insertos 105 idénticos, la división solamente puede ser por medio de una bisección de la extensión longitudinal de la pieza en bruto 190. En el caso de los insertos 105 de raíz, esto genera una forma subóptima para el proceso de fabricación y para los insertos 105 colocados en una raíz de pala 20. En particular, es deseable proporcionar insertos que exhiban una parte de estrechamiento, que se estrecha hacia abajo en una dirección lejos de la cara de raíz de una pala de aerogenerador. Esta forma estrechada de un inserto 105 permite una transferencia de carga más gradual entre un inserto 105 y el material compuesto del armazón de pala de aerogenerador 27. La creación de un inserto estrechado a partir de una pieza en bruto 190 de doble extremo requiere preferiblemente que se haga un corte diagonal a través de la pieza en bruto 190, dividiendo la pieza en bruto 109 en dos insertos idénticos 105. Cuando una pieza en bruto 190 tiene la forma de un prisma rectangular, tal corte diagonal genera dos insertos 105 idénticos. Por otra parte, si la pieza en bruto tiene la forma de un trapezoide, los dos insertos 105 generados a partir de un corte de sección diagonal no serán idénticos, como en un zapato izquierdo y derecho, o similar. Esto significa que cuando se forma un círculo a partir de los insertos 105 trapezoidales estrechados dispuestos uno al lado del otro, un conjunto de insertos dejará las caras estrechadas orientadas en una dirección opuesta a la orientación de las caras estrechadas del otro conjunto de insertos. En otras palabras, un conjunto de insertos sería inutilizable. En cualquier caso, ya sea que se moldeen piezas en bruto 190 rectangulares o trapezoidales, se requeriría que se realizase un paso de mecanizado adicional sobre los insertos 105 seccionados con el fin de generar insertos 105 que se puedan encajar entre sí para crear un círculo de insertos 105 que tengan una geometría consistente. Con el fin de superar este problema, se sugiere generar la pieza en bruto 190 en forma de una forma de doble trapezoide. Esta pieza en bruto 190 con forma de doble trapezoide permite la creación de dos insertos 105 estrechados idénticos, cada uno que tiene una sección transversal ligeramente trapezoidal, meramente seccionando diagonalmente la pieza en bruto 190. Tales insertos 105 se pueden colocar en una parte de raíz 20 de una pala de aerogenerador 18 sin mecanización adicional, y preferiblemente sin requerir la inserción de calzos en forma de cuña entre insertos 105 adyacentes. Una pieza en bruto 190 de doble trapezoide tiene una forma ventajosa, permitiéndola ser dividida en dos insertos 105 idénticos o casi idénticos. Los aspectos de la presente invención pueden incluir un proceso para fabricar tal pieza en bruto 190, cuyo proceso se adapta en ciertas formas, así como aspectos de la pieza en bruto en sí misma.

La Figura 32 muestra una pieza en bruto 190 alargada compuesta que tiene un cuerpo de pieza en bruto 300 alargado. El cuerpo de pieza en bruto 300 se extiende longitudinalmente alrededor de un eje longitudinal (no dibujado) entre las caras de extremo trapezoidales 312a, 312b. Las caras de extremo ilustradas incluyen una primera cara de extremo 312a y una segunda cara de extremo 312b. Cada cara de extremo 312a, 312b está delimitada por bordes que definen su forma trapezoidal. Una primera cara de extremo 312a comprende dos bordes paralelos opuestos: un primer borde de extremo menor 361a y un segundo borde de extremo mayor 362a. La primera cara de extremo 312a comprende dos bordes laterales opuestos no paralelos o de longitud igual o casi equivalente: un tercer borde lateral 363a y un cuarto borde lateral 364a. Una segunda cara de extremo 312b comprende dos bordes paralelos opuestos: un primer borde de extremo mayor 361b y un segundo borde de extremo menor 362b. La segunda cara de extremo 312b comprende dos bordes laterales opuestos no paralelos: un tercer borde lateral 363b y un cuarto borde lateral 364b. El cuerpo de pieza en bruto 300 tiene cuatro caras periféricas longitudinales principales, incluyendo una primera cara periférica 341, una segunda cara periférica 342, una tercera cara periférica 343 y una cuarta cara periférica 344. Cada una de dichas caras periféricas 341-344 se extiende en una dirección longitudinal de la pieza en bruto 190. Cada una de dichas caras longitudinales 341-344 conecta pares correspondientes de bordes laterales 361a y b; 362a y b; 363a y b; 364a y b. Dicha primera cara periférica 361, une un primer borde de extremo menor 361a con un segundo borde de extremo mayor 361b; dicha segunda cara periférica 362, une un primer borde de extremo mayor 362a con un segundo borde de extremo menor 362b; dicha tercera cara periférica 363, une un tercer borde lateral 363a de una primera cara de extremo 312a con un tercer borde lateral 363b de una segunda cara de extremo 312b; dicha cuarta cara periférica 364, une un cuarto borde lateral 364a de una primera cara de extremo 312a con un cuarto borde lateral 364b de una segunda cara de extremo 312b. En la realización ilustrada en la Fig. 32, el cuerpo de pieza en bruto 300 define una parte de transición de la pieza en bruto 190, a lo largo de la cual la sección transversal de la pieza en bruto 190 hace una transición de una forma trapezoidal en un primer extremo 312a de la región de transición a una forma trapezoidal invertida en un segundo extremo 312b de la parte de transición 200. En la realización de la Fig. 32, la parte de transición 200 se extiende entre las caras de extremo 312a, 312b de la pieza en bruto 190. En otras realizaciones, una parte de transición 200 puede comenzar y terminar longitudinalmente en el interior de dichas caras de extremo 312a, 312b, entre las partes de extremo 192a, 192b del cuerpo de pieza en bruto 300. La primera y segunda caras periféricas 341, 342 de la pieza en bruto 190 pueden ser planas; preferiblemente planas y paralelas; preferiblemente también llanas. La tercera cara lateral 343 y cuarta cara lateral 344 puede ser predominantemente, aunque no estrictamente, planas. La tercera cara lateral 343 y la cuarta cara lateral 344 pueden ser predominantemente planas y ligeramente curvadas o arqueadas. Partes de las caras laterales 343, 344 pueden ser planas. En particular, las caras laterales 343, 344 pueden comprender más de una faceta plana. La parte de transición 200 puede tener una sección transversal variable a lo largo de su longitud. La parte de transición puede tener una sección transversal generalmente cuadrilátera a lo largo de su longitud. Una sección transversal de la parte de transición 200 puede incluir bordes superior e inferior rectos y paralelos y bordes laterales no paralelos. Los bordes laterales de una sección transversal a través de la parte de transición 200 pueden ser parcialmente cóncavos o ligeramente cóncavos. Cada parte de extremo 192a y 192b puede comprender un casquillo incrustado respectivo (no mostrado). La sección transversal trapezoidal de la primera parte de extremo 192a está invertida con relación a la sección transversal cuadrilátera de la segunda parte de extremo 192b. Las caras superior e inferior 341, 342 del cuerpo de pieza en bruto 200 pueden ser trapecios paralelos y planos, que se estrechan en direcciones opuestas. Las caras laterales 343, 344 pueden ser superficies continuamente curvas no planas que se retuercen a lo largo de la longitud de la pieza en bruto. La pieza en bruto 190 mostrada en la Fig. 32 se puede dividir en partes iguales, en particular para formar dos insertos 105 dimensionados por igual. Un plano de bisección puede pasar transversalmente a través de la pieza en bruto 190. El plano de bisección puede intersecarse diagonalmente con las caras laterales 343, 344. El plano de bisección puede intersecarse en una línea transversal recta con las caras superior e inferior 341, 342. Cada inserto puede extenderse desde un extremo de cara de raíz 232 a un extremo de incrustación 236.

En una realización alternativa, y haciendo referencia a las Figuras 17-23, la pieza en bruto 190 tiene preferiblemente la forma aproximada de un prisma. La pieza en bruto 190, además de su parte de transición 200, también puede comprender un par de partes de extremo 192a y 192b que son una primera parte de extremo 192a y una segunda 192b respectivas. Cada parte de extremo 192a y 192b puede contener un casquillo 40 respectivo. Cada parte de extremo 192a o b tiene preferiblemente cuatro caras periféricas que se encuentran en cuatro bordes o esquinas para formar preferiblemente una sección transversal ligeramente trapezoidal. De este modo, por ejemplo, las caras de la primera parte de extremo 192a pueden comprender una respectiva cara mayor de primera parte de extremo 194a; una cara menor de primera parte de extremo 196a; y un par de caras laterales de primera parte de extremo 198a. Por otra parte, las caras de la segunda parte de extremo 192b pueden comprender una segunda cara mayor de segunda parte de extremo 194b; una cara menor de segunda parte de extremo 196b; y un par de caras laterales de segunda parte de extremo 198b. Obsérvese que el grado de convergencia del ángulo subtendido por las caras laterales de parte de extremo 198a y 198b está exagerado en las Figuras 17-23 para enfatizar la forma trapezoidal de esa parte de la pieza en bruto 190. Preferiblemente, todas las caras periféricas de las partes de extremo 192a, 192b se extienden paralelas a un eje longitudinal a través de dicha pieza en bruto 190. En las realizaciones, las caras laterales opuestas no paralelas 198a, 198b de la pieza en bruto 190 cerca de sus extremos respectivos pueden divergir en un ángulo de menos de cinco grados, preferiblemente menos de cuatro grados, preferiblemente tres grados o menos.

En un primer o segundo extremo respectivo de la pieza en bruto 190, cada una de dicha cara mayor 194a o b de la pieza en bruto 190 es más ancha que su cara menor 196a o b asociada. Como se muestra más claramente comparando la Figura 21 con la Figura 23, la sección transversal trapezoidal de la primera parte de extremo 192a de la pieza en bruto 190 está invertida con relación a la sección transversal trapezoidal de su segunda parte de extremo 192b. Así, la cara mayor 194a de la primera parte de extremo 192a (mostrada en la Figura 23) está en la cara inferior 342 de la pieza en bruto, mientras que la cara mayor 194b de la segunda parte de extremo 192b (mostrada en la Figura 21) está en su cara superior 341. De manera similar, la citada cara menor 196a de la primera parte de extremo 192a está en la cara superior 341 de la pieza en bruto, mientras que la citada cara menor 196b de la segunda parte de extremo 192b está en su cara inferior 342.

En las realizaciones, una parte de transición 200 puede extenderse entre las dos partes de extremo 192a, b de la pieza en bruto 190. Como se mencionó anteriormente, cada parte de extremo 192a y 192b puede contener un casquillo 40 respectivo y la sección transversal trapezoidal de cada parte de extremo 192a, b preferiblemente no varía a lo largo de la dirección longitudinal de la pieza en bruto - en otras palabras cada parte de extremo tiene una forma prismática de lados paralelos. La parte de transición 200, por otra parte, tiene una forma de sección transversal que preferiblemente varía continuamente a lo largo de la dirección longitudinal de la pieza en bruto. Por lo tanto, en la realización de las Figuras 17-23, la región de transición 200 define esa parte de la pieza en bruto 190 a lo largo de la cual hay una transición de forma entre las formas de sección transversal trapezoidal mutuamente invertidas de la primera parte 192a y la segunda parte 192b.

La parte de transición 200 puede comprender un par de caras laterales 343, 344 opuestas, cada una de las cuales se encuentra con una cara lateral de parte de extremo 198a y 198b respectiva en cada una de las partes de extremo 192a y 192b. Una de las caras laterales 343 de la parte de transición 200 se muestra en la Figura 17, y la cara lateral 344 opuesta correspondiente se muestra en la Figura 18. Cada cara lateral 343, 344 de la parte de transición 200 de la pieza en bruto 190 puede ser lisa y continua. Alternativamente, cada una de dichas caras laterales puede comprender múltiples facetas planas. Por ejemplo, una cara lateral 343, 344 de una región de transición 200 puede tener dos facetas planas triangulares 202a, b. Según esta realización, las facetas superiores 202b pueden encontrarse con las facetas inferiores 202a en un borde o esquina diagonal 204. La pieza en bruto 190 de la Figura 17 se puede cortar en un par de insertos coincidentes cortando a lo largo de un borde diagonal 204 a través de una cara lateral 343, 344.

La parte de transición 200 tiene una cara superior 206b preferiblemente plana mostrada desde arriba en la Figura 19 que se encuentra con la cara mayor de segunda parte de extremo 194b y la cara menor de primera región de extremo 196a de las partes de extremo 192a, 192b; y una cara inferior 206a preferiblemente plana mostrada desde abajo en la Figura 20 que se encuentra con la cara menor de segunda parte de extremo 196b y la cara mayor de primera parte de extremo 194a de las partes de extremo 192a, 192b.

Las Figuras 21-23 muestran cómo la sección transversal de la pieza en bruto 190 puede cambiar a lo largo de su longitud. En el punto medio, la sección transversal tiene un perfil entallado mostrado en la Figura 22 con el borde o esquina diagonal 204 en un punto medio entre la superficie superior 206b y una superficie inferior 206a.

Ahora se describirá un inserto 105 mostrado en las Figuras 24-26, usando los mismos números de referencia que la pieza en bruto 190 a partir de la cual se puede cortar. El inserto 105 ilustrado se extiende desde un extremo de cara de raíz 232 hasta un extremo de incrustación 236. Tiene una parte de extremo de raíz 192a con caras que forman una sección transversal trapezoidal, las caras que comprenden una cara mayor 194a, una cara menor 196a y un par de caras laterales 198a en ángulo. La cara mayor 194a es más ancha que la cara menor 196a. Cuando se integra en una pala de aerogenerador 20, la cara mayor 194a está en el exterior del anillo de insertos 105, y la cara menor 196a está en el interior. El inserto 105 también tiene una parte de extensión 200a, formada a partir de la mitad inferior de la parte de transición 200 de la pieza en bruto 190, que se estrecha hacia dentro tanto en altura como en anchura a medida que se extiende lejos de la parte de extremo hasta una punta puntiaguda 224a. La parte de extensión 200a tiene una cara exterior 206a (mostrada en la Figura 25) que se encuentra con la cara mayor 194a de la parte de extremo; una cara interior cortada 226a (Figuras 24 y 26) que se encuentra con la cara menor 196a de la parte de extremo en un borde; y un par de caras laterales triangulares 202a. Las caras laterales triangulares 202a se pueden formar a partir de las facetas inferiores de las caras laterales 343, 344 de la pieza en bruto 190. Aunque el inserto 105 ilustrado en la Fig. 24 se muestra con una región de extremo 192a que tiene todos los lados periféricos paralelos a su eje longitudinal, que también puede ser paralelo a un eje longitudinal de un casquillo 40 incrustado en ella.

Como se muestra en la Figura 25, el inserto 105 puede exhibir una dimensión de anchura máxima W1 en su extremo de cara de raíz 232, mayor que una dimensión de anchura máxima W2 en su extremo de incrustación 236. El inserto puede reducirse uniformemente en anchura de W1 a W2 a medida que se extiende lejos de la cara de extremo de raíz 323, hacia el extremo de incrustación 236, en su punta 224. Alternativamente, la cara exterior 206a de una parte de extensión 200a puede tener una anchura que se reduce uniformemente de W1 a W2 a medida que se extiende lejos de la parte de extremo 192a hasta la punta 224a.

El inserto 105 tiene una altura H1 entre sus caras superior e inferior 341, 342. La altura H1 en un extremo de cara de raíz 232 puede reducirse progresivamente a cero en el extremo de incrustación 236. En realizaciones alternativas, como se muestra en la Figura 26, la altura H1 en la parte de extremo 192a, entre las caras exterior e interior 206a, 226a puede reducirse uniformemente desde H1 hasta cero a medida que se extiende lejos de la parte de extremo 192a hasta la punta 224a de la parte de extensión 192a.

Como se describió anteriormente con referencia a la Figura 4, se puede integrar un inserto 220a en una raíz de pala 20 entre las paredes de material compuesto de fibra de vidrio 41 y 42 con sus caras exteriores 194a, 206a unidas a la pared de compuesto externa 41 y sus caras internas 196a, 226a unidas a la pared compuesta interna 42. El ángulo de estrechamiento entre las caras externa e interna 206a, 226a de la parte de extensión del inserto puede estar entre 2 grados y 20 grados; preferiblemente entre alrededor de 2 grados y 15 grados; preferiblemente entre alrededor de 2 grados y 10 grados; preferiblemente entre alrededor de 3 grados y 10 grados; preferiblemente entre alrededor de 4 grados y 8 grados. En una realización, el ángulo de estrechamiento entre las caras exterior e interior 206a, 226a de la parte de extensión del inserto puede ser de alrededor de arctan(0,1) - es decir, de alrededor de 6° (obsérvese que este ángulo de estrechamiento está exagerado en la Figura 26). Este bajo ángulo de estrechamiento significa que las capas de la pared compuesta interior 42 se pueden desprender gradualmente. Esto puede dar como resultado una baja concentración de tensión cuando las cargas se transfieren entre un inserto 220a y una pala 20. Por ejemplo, alrededor de cinco o diez o más capas se pueden desprender a lo largo de la longitud de la cara interior 226a en ángulo.

Preferiblemente, los elementos ensamblados para fabricar una pieza en bruto 190 se pueden colocar en un molde de infusión de moldeo por transferencia de resina (RTM), un ejemplo del cual se muestra en la Figura 16. El molde de infusión 250 ilustrado puede comprender una base 180 con paredes laterales 182 opuestas, un suelo 185 y una tapa 181, que juntos definen una cavidad de molde. La tapa 181 puede tener una superficie superior de moldeo 183 opuesta al suelo 185. La Figura 16 muestra las dos partes 180, 181 del molde 250 que contienen un conjunto de inserto 120. Después de que se encaja la tapa 181, se inyecta un material de matriz (tal como resina epoxi) en el molde de infusión 250 de modo que el material de matriz se infunda a través del material fibroso poroso que forma la capa de transición 102, alrededor o a través de los listones 148 y la capa de armazón exterior 186. El conjunto 120 adopta por ello el perfil de la cavidad del molde. Todavía con referencia a la Figura 16: el suelo 185 de la base 180 y la superficie de moldeo 183 de la tapa 181 pueden hacer contacto y moldear las caras laterales 343 y 344 de la pieza en bruto 190. Las paredes laterales 182 de la base pueden hacer contacto y moldear su cara superior 341 (o incluyendo 194a, 206a, 196b) y su cara inferior 342 (o incluyendo 196a, 206b, 194b). Obsérvese que los ángulos de las superficies superior e inferior 183, 185 pueden estar exagerados en la Figura 16 con propósitos de ilustración.

En la pieza en bruto 190 terminada, las caras superior e inferior 341, 342 pueden ser paralelas, en cumplimiento de la sección transversal trapezoidal de las partes de extremo de una pieza en bruto 190. No obstante, para moldear la pieza en bruto en un molde rebajado que tiene paredes laterales 182 opuestas fijas y una superficie de suelo fija 185, por la Fig. 16, las paredes laterales 182 de la base 180 pueden necesitar ser formadas con una pequeña atracción en lugar de ser paralelas con el fin de permitir la retirada de la pieza en bruto 190 moldeada de la base de molde 180. Opcionalmente, la pieza en bruto 190 entonces se puede mecanizar para retirar el exceso de material causado por la atracción divergente no paralela pequeña, de modo que las caras superior e inferior 343, 344 se hagan paralelas para las secciones transversales de las partes de extremo 192a, b para llegar a ser precisamente trapezoidales.

Los cuatro listones 148 pueden ser preferiblemente similares o idénticos, de modo que el perfil exterior del conjunto 120 pueda ser cuadrado en lugar de trapezoidal a medida que se encaja en el molde de infusión 180 como se muestra en la Figura 16. Opcionalmente, se puede colocar una fibra para hilar girada o trenzada de fibra de vidrio en la esquina inferior 188 de la base de molde 180 en la parte ancha de la sección trapezoidal, preferiblemente debajo de cualquier lámina de fibra de vidrio unidireccional que constituya el armazón 186. De manera similar, una fibra para hilar girada o trenzada de fibra de vidrio se puede colocar en la esquina superior 189 en la parte ancha de la sección trapezoidal. La fibra para hilar de vidrio se puede colocar debajo de una o más láminas de material laminar de fibra de vidrio unidireccional que constituyen el armazón 186. Estos giros/trenzas dan al conjunto 120 una forma ligeramente trapezoidal antes del moldeo, y fomentan una mayor conformidad en las esquinas del molde.

Una vez que la pieza en bruto 190 se ha curado y retirado del molde 250, se puede cortar diagonalmente en dos partes dimensionadas por igual. La provisión de una pieza en bruto 190 con una forma de doble trapezoide como se describe en la presente memoria, en donde un extremo trapezoidal 192a está invertido en relación con el otro extremo trapezoidal 192b, asegura que los dos insertos 105 que se forman como resultado de dividir en dos la pieza en bruto 190 son de iguales dimensiones y sustancialmente idénticas. En las realizaciones, el corte se puede llevar a cabo a lo largo de los bordes diagonales 204 para proporcionar un par de insertos 105 coincidentes. Uno de los insertos 105 del par coincidente se muestra en las Figuras 24-26.

Un molde de infusión 250 alternativo para infundir y formar la pieza en bruto 190 de un conjunto 120 se muestra en la Figura 27. El molde 250 comprende una primera y una segunda partes de molde que se encuentran en una línea divisoria 259: esto es, una base 251 y una tapa 252. La base 251 tiene un par de caras de moldeo 254, 255 y la tapa 252 tiene un par de caras de moldeo 256, 257.

A diferencia del molde de infusión de la Figura 16, cada parte de molde 251,252 hace contacto y moldea una cara lateral 343, 344 respectiva de la pieza en bruto 190. Así, la cara de moldeo 255 de la base puede hacer contacto con una cara lateral 343, y la cara de moldeo 256 diagonalmente opuesta de la tapa puede hacer contacto con la otra cara lateral 344.

A modo de ejemplo, la cara inferior 342 de la pieza en bruto 190 puede estar en contacto mediante la cara de moldeo 254 de la base 251; y la cara superior 341 de la pieza en bruto 190 puede estar en contacto mediante la cara de moldeo 257 diagonalmente opuesta de la tapa 252. La base 251 puede moldear por ello tanto la cara menor 196b de la segunda parte de extremo como la cara mayor 194a de la primera parte de extremo, y la tapa 252 puede moldear la cara mayor 194b de la segunda parte de extremo y la cara menor 196a de la primera parte de extremo. La línea divisoria entre la base 251 y la tapa 252 coincide sustancialmente con una diagonal de la sección transversal cuadrilátera de la pieza en bruto 190, que es su dimensión de sección transversal máxima. Esta disposición de molde dividido en diagonal tiene por ello un ángulo de atracción intrínseco que permite que la pieza en bruto 190 curada se retire del molde en su forma final - sin requerir ningún mecanizado después de que se haya retirado del molde, a diferencia de la disposición de la Figura 16. El molde dividido en diagonal elimina la necesidad de un mecanizado adicional de la pieza en bruto o de los insertos antes de su uso en una disposición de raíz de pala 20.

La cavidad de molde del molde dividido en diagonal 250 de la Figura 27, por lo tanto, preferiblemente tiene una sección transversal trapezoidal en cada extremo, de modo que las partes de extremo de la pieza en bruto 190 moldeada y curada tengan las secciones transversales trapezoidales descritas. En una disposición de moldeo alternativa adicional, la cavidad de molde del molde dividido en diagonal 250 de la Figura 27 puede tener una forma de sección transversal cuadrada o rectangular en lugar de doble trapezoide. La pieza en bruto moldeada y curada entonces se puede mecanizar luego para darle la forma de doble trapezoide mostrada en las Figuras 17-23 antes de que se corte diagonalmente para proporcionar el par de insertos coincidentes, aunque esta variante no es la preferida.

La Figura 14 muestra una disposición de dos listones en la que cada listón 148 tiene opcionalmente un par de lóbulos. Los lóbulos se pueden formar a partir de preformas fibrosas pultruídas 150 o, por ejemplo, formar mediante varillas de fibra de vidrio 160. Las Figuras 28 y 29 muestran disposiciones de listón lobulado similar formadas a partir de preformas pultruídas 150. Según una realización ilustrada en la Figura 28, las dos preformas 150 pueden tener un primer y un segundo lóbulos unidos por una parte de conexión. Los listones lobulados 148 se pueden disponer en lados opuestos de un conjunto 120, para constituir una parte de cuerpo 108 de un inserto 105. Todavía alternativamente, como se muestra en la Figura 29, los listones de dos lóbulos 148, en forma de preformas 150 se pueden disponer en la parte superior e inferior del conjunto 120. Cada lóbulo tiene preferiblemente una sección transversal de deltoides con una cara interior cóncava que hace contacto con la capa de transición 102 y un par de caras exteriores 261 que se encuentran en una esquina convexa 262.

Los listones 148 pueden extenderse a lo largo de toda la longitud de un casquillo y un núcleo 62 hasta el extremo de la raíz del casquillo 40. La Figura 30 muestra un ejemplo de tal disposición. En este caso, el casquillo 40 puede tener ondulaciones formadas a lo largo de toda su longitud, a diferencia de la realización de la Figura 6a en la que el casquillo tiene una región de extremo de raíz 61 con una superficie exterior cilíndrica lisa sin ondulaciones.

Puede ser deseable separar axialmente las funciones de, por una parte, transferir cargas entre un perno de conexión de buje y un casquillo 40 y, por otra parte, transferir cargas entre un casquillo 40 y un cuerpo de inserto 108. Por lo tanto, puede ser deseable desplazar axialmente la posición de una rosca 66 u otra característica de conexión dentro de un orificio 109 de un casquillo 40, desde la capa de transición 102, que proporciona un anclaje entre el casquillo y el cuerpo de inserto 108. Con este fin, como se trató la capa de transición 102 puede terminar axialmente en el interior de una cara de extremo de raíz de un casquillo 40. Al mismo tiempo, una rosca 66 u otra característica de conexión en el interior de un orificio 109 se puede colocar en una región de extremo del casquillo 40 desplazada axialmente de la capa de transición 102. Al mismo tiempo, en las realizaciones, los listones 148 pueden terminar en el extremo de la región de cuerpo 59 donde se encuentra con la región de extremo 61. En particular, los listones 148 en el cuerpo 108 de una pieza en bruto de inserto 190 pueden terminar cerca de un extremo de cara de raíz 232 de un inserto o casquillo 40. En este caso, las tapas de extremo flexibles 310 de una pieza se pueden encajar sobre las regiones de extremo 61. Las tapas de extremo pueden tener, en particular, el perfil exterior cuadrado o trapezoidal requerido del cuerpo de inserto 108. En las realizaciones, preferiblemente, la forma de sección transversal trapezoidal del cuerpo de inserto 108 puede tener un eje de simetría que se extiende perpendicular a sus lados paralelos.

En la Figura 31 se muestra un ejemplo de tal tapa de extremo 310. La tapa de extremo 310 ilustrada puede tener cuatro lóbulos de esquina 312 con la sección transversal de deltoides requerida, y un orificio con una superficie interior 311 cilíndrica lisa que se apoya en la superficie exterior cilíndrica lisa de la región de extremo de casquillo 61. La tapa de extremo 310 puede evitar la entrada de agua o aceite en el cuerpo de inserto 108.

Preferiblemente, la tapa de extremo 310 se puede formar a partir de un material plástico de bajo módulo. Por ejemplo, la tapa de extremo 310 se puede formar a partir de un material con un módulo menor que 1 GPa, que es mucho menor que el módulo de los listones 148 (típicamente del orden de 40 GPa). El módulo relativamente bajo de la tapa de extremo 310 asegura un campo de tensión simple con el camino de carga primaria desde la rosca interna 66 en los listones 148 que es a través de la región de cuerpo 59 y la capa de transición 102, y no a través de la tapa de extremo 310. La tapa de extremo 310 se puede pegar opcionalmente en su lugar.

La Figura 33 muestra una pieza en bruto 190 con una geometría alternativa adicional. En la realización ilustrada en la Figura 33, cada faceta triangular 202a, b puede discurrir solamente a lo largo de la mitad de la longitud de la parte de transición 200 hasta un borde vertical 205.

El término trapezoide en el presente contexto denota una forma de cuadrilátero que tiene un par de lados paralelos y un par de lados no paralelos.

Aunque la invención se ha descrito anteriormente con referencia a una o más realizaciones preferidas, se apreciará que se pueden hacer diversos cambios o modificaciones sin apartarse del alcance de la invención que se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una pieza en bruto (190) de material compuesto que comprende un cuerpo de pieza en bruto (300) alargado que se extiende entre una primera cara de extremo (312a) y una segunda cara de extremo (312b);

dicho cuerpo de pieza en bruto (300) que se extiende en una dirección longitudinal, paralelo a un eje longitudinal del mismo, y teniendo cuatro caras laterales periféricas (341, 342, 343, 344);

cada una de dichas primera y segunda caras de extremo (312a, 312b) que tienen bordes (361a-364a; 361b-364b) que definen una forma trapezoidal;

en donde las caras laterales periféricas (341, 342, 343, 344) de dicho cuerpo de pieza en bruto (190) conectan los bordes (361a-364a) de dicha primera cara de extremo (312a) con los bordes (361b-364b) de dicha segunda cara de extremo (312b);

caracterizada por que

dicha primera cara de extremo trapezoidal (312a) está invertida en relación a dicha segunda cara de extremo trapezoidal (312b).

2. La pieza en bruto (190) según la reivindicación 1, dicho cuerpo de pieza en bruto (300) que exhibe dos caras planas (341, 342) unidas por dos caras laterales (343, 344) no paralelas.

3. La pieza en bruto (190) según la reivindicación 1 o 2, dicha pieza en bruto (190) que está formada para generar dos partes dimensionadas idénticamente, cuando se biseca a lo largo de un plano transversal al eje longitudinal de dicha pieza en bruto (190).

4. La pieza en bruto (190) según la reivindicación 1 o cualquier reivindicación anterior, dicha pieza en bruto que comprende un primer y un segundo casquillo (40) de raíz de pala de aerogenerador; preferiblemente en donde dicho primer y segundo casquillos (40) están dispuestos orientados uno en oposición al otro.

5. La pieza en bruto (190) según la reivindicación 1, o cualquier reivindicación precedente, dicho cuerpo de pieza en bruto (300) que comprende una primera parte de extremo (192a) y una segunda parte de extremo (192b).

6. La pieza en bruto según las reivindicaciones 4 y 5, en donde dicho primer casquillo (40) está dispuesto en dicha primera parte de extremo (192a) de dicho cuerpo de pieza en bruto (300), y dicho segundo casquillo (40) está dispuesto en dicha segunda parte de extremo (192b) de dicho cuerpo de pieza en bruto (300).

7. La pieza en bruto (190) según la reivindicación 5, en donde, a lo largo de la longitud de dicha primera y segunda partes de extremo (192a, 192b), los dichos cuatro lados periféricos (341, 342, 343, 344) de dicho cuerpo de pieza en bruto (300) son planos y se extienden paralelos al eje longitudinal de dicha pieza en bruto (190).

8. La pieza en bruto (190) según la reivindicación 7, dicha pieza en bruto (190) que incluye además una región de transición (200) en la que dos de dichas caras laterales (343, 344) de dicho cuerpo de pieza en bruto (300) no son paralelos a dicho eje longitudinal.

9. La pieza en bruto (190) según la reivindicación 2, en donde cada una de dichas caras laterales (343, 344) comprende dos o más facetas sustancialmente planas (202a, 202b).

10. La pieza en bruto (190) según la reivindicación 4, en donde la pieza en bruto (190) comprende además dos o más listones fibrosos (148) que rodean dichos casquillos (40), y en donde cada listón (148) tiene una sección transversal de deltoides, de modo que los listones (148) den al cuerpo de pieza en bruto (300) una sección transversal cuadrilátera.

11. La pieza en bruto (190) según la reivindicación 7, en donde cada una de dichas partes de extremo (192a, 192b) tiene una forma prismática.

12. Un método de fabricación de un par de insertos (105) para una raíz de pala de aerogenerador (20), el método que comprende: producir una pieza en bruto (190) como se define en cualquier reivindicación anterior 1-11: y a partir de entonces cortar la pieza en bruto (190) en dos piezas iguales haciendo un corte diagonal a través del cuerpo de pieza en bruto (300).

13. El método de la reivindicación 12, dicho corte diagonal que define un plano que pasa transversalmente a través de caras paralelas (341, 342) opuestas de dicho cuerpo de pieza en bruto (300), y que pasa diagonalmente a través de caras laterales (343, 344) opuestas de dicho cuerpo de pieza en bruto (190).

14. Un método de fabricación de la pieza en bruto (190) definida en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, el método que comprende; colocar un conjunto (120) en un molde de infusión (250); inyectar un material de matriz en el molde de infusión (250) de modo que el material de matriz infunda el conjunto (120); curar el material de matriz; y después de que el material de matriz haya curado, retirar la pieza en bruto (190) del molde de infusión (250).

15. El método de la reivindicación 14, en donde dicho molde de infusión (250) comprende la primera y segunda partes de molde (251, 252) que se encuentran en una línea divisoria (259); en donde cada una de dichas primera y segunda partes de molde (251, 252) moldea respectivamente dos superficies principales de dicha pieza en bruto (190); en donde dicha primera parte de molde (251) moldea una de las dos caras laterales (343, 344) opuestas de dicha pieza en bruto y una de las dos caras paralelas (341, 342) opuestas de dicha pieza en bruto (190), mientras que dicha segunda parte de molde (252) moldea la otra de dichas dos caras laterales (343, 344) opuestas de dicha pieza en bruto (190) y la otra de dichas dos caras paralelas (341, 342) opuestas de dicha pieza en bruto (190).

16. Un inserto (105) para una raíz de pala de aerogenerador (20), el inserto (105) que comprende: una parte de extremo (192a) que comprende un casquillo (40) con un orificio roscado (109), en donde la parte de extremo (192a) tiene caras periféricas que forman una sección transversal, las caras periféricas que incluyen una cara mayor (194a), una cara menor (196a) y un par de caras laterales (198a), la cara mayor (194a) que es más ancha que la cara menor (196a); y una parte de extensión (200a) que se extiende desde la parte de extremo (192a) hasta una punta (224a); en donde la parte de extensión (200a) tiene una cara exterior (206a) que se encuentra con la cara mayor (194a) de la parte de extremo (192a), una cara interior (226a) que se encuentra con la cara menor (196a) de la parte de extremo (192a), un par de caras laterales (202a) que se encuentran con las caras laterales (198a) de la parte de extremo (192a), y una altura (H1) entre sus caras interior y exterior que se reduce a medida que se aleja de la parte de extremo (192a), en donde la anchura (W1) de la cara exterior (206a) se reduce a medida que la parte de extensión (200a) se extiende lejos de la parte de extremo (192a).

17. Un inserto (105) según la reivindicación 16, en donde la altura (H1) se reduce uniformemente a medida que la parte de extensión (200a) se extiende lejos de la parte de extremo (192a).

18. Un inserto (190) según la reivindicación 16 o 17, en donde la cara interior (226a) es plana.

19. Un inserto (105) según la reivindicación 16, 17 o 18 en donde cada cara lateral (202a) del inserto comprende una o más facetas sustancialmente planas.

20. Un inserto según cualquiera de las reivindicaciones 16 a 19, en donde una sección transversal de dicho inserto (105) es un cuadrilátero, preferiblemente trapezoide.

21. Una pala de aerogenerador (18) que comprende: una raíz (20) y una punta (22), la pala de aerogenerador (18) que se extiende desde la raíz hasta la punta (22); y una pluralidad de insertos (105) según cualquiera de las reivindicaciones 16 a 20 incrustados en la raíz (20).