ES2945283T3 - Pala de rotor para una turbina eólica - Google Patents

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Abstract

Pala de rotor para una turbina eólica, que comprende un cuerpo de pala hueco (6) con una raíz (10) y una punta (13), donde el cuerpo de pala (6) está dividido a lo largo de un plano dividido (7) en dos partes de cuerpo (8 , 9), uno que se extiende desde la raíz (10) hasta una primera sección de conexión (11) y el otro que se extiende desde una segunda sección de conexión (12) hasta la punta (13), donde la primera y la segunda sección de conexión (11, 12) están adaptados para superponerse entre sí en la posición conectada. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Pala de rotor para una turbina eólica
La invención se refiere a una pala de rotor para una turbina eólica, que comprende un cuerpo de pala hueco con una raíz y una punta.
Las turbinas eólicas habitualmente comprenden al menos dos, en la mayoría de los aparatos, tres palas de rotor que están unidas a un buje. Las palas de rotor interactúan con el viento haciendo rotar el buje. Dado que el buje está acoplado a un generador, se produce energía eléctrica tal como se conoce comúnmente.
Las turbinas eólicas se instalan en tierra, pero también se conocen bien las turbinas eólicas en alta mar. Especialmente las turbinas eólicas en alta mar aumentaron de tamaño a lo largo de los años. Con una altura creciente de la torre de turbina eólica, también aumenta la longitud de las palas de rotor. Esto dificulta la producción y el transporte de la pala de rotor. Se dan a conocer ejemplos de la técnica anterior en los documentos WO2018/215457A1 y US2018/238300A1.
Un objeto de la invención es proporcionar una pala de rotor mejorada.
Para resolver el problema, se proporciona una pala de rotor para una turbina eólica, que comprende un cuerpo de pala hueco con una raíz y una punta, que se caracteriza porque el cuerpo de pala está dividido a lo largo de un plano de división en dos partes de cuerpo, extendiéndose una desde la raíz hasta una primera sección de conexión y extendiéndose la otra desde una segunda sección de conexión hasta la punta, en la que las secciones de conexión primera y segunda están adaptadas para superponerse entre sí en la posición conectada.
La pala de rotor inventiva está dividida en dos partes de cuerpo de pala, que son más fáciles de producir debido a su longitud reducida. También se simplifica el manejo y el transporte hasta el sitio de instalación. Luego pueden conectarse entre sí en el sitio, de modo que puede montarse en el buje la pala de rotor larga completa.
En una realización no cubierta por la invención, el plano de división está en una zona donde la pala tiene una geometría periférica convexa. La forma general de la pala de rotor habitualmente cambia mucho desde la raíz, donde la sección transversal es cilíndrica, hasta la punta que tiene una sección transversal similar a la de un perfil de ala. A lo largo de la longitud, habitualmente comenzando cerca de la raíz, la circunferencia y respectivamente la sección transversal, se ensancha al máximo y se vuelve más pequeña hacia la punta, cambiando también la geometría de la sección transversal. Según una realización no cubierta por la invención, el plano de división se dispone en una zona donde la pala tiene una geometría periférica convexa, observada desde el lado de la pala. En esta zona, la sección transversal y respectivamente la circunferencia, todavía se ensancha, está en su máximo o se reduce ligeramente, pero en cualquier caso es relativamente grande, de modo que se realiza una gran superposición de las secciones de conexión primera y segunda en la posición conectada.
En una realización no cubierta por la invención, también es posible disponer el plano de división en una zona donde la pala del rotor tiene una única sección transversal curva observada en la dirección desde la raíz hasta la punta. Una única sección transversal curva significa que la sección transversal tiene una forma circular, ovalada o en forma de huevo. No cambia la dirección, pero siempre tiene, observada desde el interior de la pala, una circunferencia convexa a lo largo del plano de división. Esta geometría en la región del plano de división es ventajosa para una conexión sencilla de las dos partes del cuerpo.
Según la invención, el plano de división está en una zona donde la pala tiene una geometría periférica convexa y donde tiene una única sección transversal curva observada en la dirección desde la raíz hasta la punta. En esta realización, el plano de división está dispuesto en una zona en la que se proporciona una geometría periférica convexa y una única sección transversal curva. Esta realización permite combinar los efectos positivos de ambas posiciones del plano de división. Ambas posiciones posibles mejoran el rendimiento estructural y permiten una conexión más ligera y más fuerte. Según la invención, se eligen estas dos posiciones posibles para disponer este plano de división, pudiendo usarse las ventajas mecánicas y estructurales positivas.
En una realización adicional de la pala de rotor, la primera sección de conexión y la segunda sección de conexión tienen una geometría cónica adaptada para insertar una sección de conexión en la otra sección de conexión. Esta geometría cónica permite una alineación y un ensamblaje más fáciles de las dos partes de cuerpo, mientras que la sección superpuesta también permite una conexión sencilla pero mecánicamente fuerte de las partes de cuerpo. Las geometrías cónicas respectivas en ambas secciones de conexión son bastante sencillas de producir y permiten un montaje sencillo, ya que simplemente es necesario empujar ambas secciones de conexión una hacia la otra.
Como alternativa a proporcionar las geometrías cónicas en las secciones de conexión, es posible que al menos una sección de conexión tenga una geometría escalonada. Esta sección de conexión tiene preferiblemente un diámetro reducido y un saliente de tope. La otra sección de conexión tiene un diámetro interior más grande, de modo que la sección de conexión escalonada puede empujarse hacia la otra sección de conexión, que hace tope con su superficie frontal en el saliente de tope. Sin duda, además es posible proporcionar un saliente de tope de este tipo también en la segunda sección de conexión, que puede tener un diámetro interior más grande en la sección de conexión, de modo que ambas secciones de conexión estén escalonadas, teniendo una un diámetro exterior reducido y teniendo la otra un diámetro interior aumentado, y empujándose una hacia la otra superponiéndose entre sí y haciendo tope en los salientes de tope respectivos.
En cualquier caso, no importa si la geometría cónica o la geometría escalonada se proporciona en la(s) sección(es) de conexión, las secciones de conexión están diseñadas para enclavarse con un ajuste de forma, de modo que encajen perfectamente entre sí. Este enclavamiento de ajuste de forma significa que en la zona de superposición, las partes del cuerpo, respectivamente, las secciones de conexión se unen entre sí sin espacios o hendiduras más grandes, pero se unen directamente entre sí, de modo que ya se proporciona una determinada fijación justo después de unir las partes de cuerpo entre sí sin proporcionar medios especiales de fijación o conexión.
Preferiblemente, la primera sección de conexión que se proporciona en la parte de cuerpo que comprende la raíz se inserta en la segunda sección de conexión que se proporciona en la parte de cuerpo con la punta.
Otra realización preferida se caracteriza porque en la primera sección de conexión y/o en la segunda sección de conexión se proporcionan una o más hendiduras que se extienden desde el borde de extremo a lo largo de al menos una parte de la longitud de la sección de conexión. Aunque al menos una hendidura es ventajosa, preferiblemente se proporcionan varias hendiduras, dispuestas alrededor de la circunferencia y a la misma distancia entre sí. Esta hendidura o estas hendiduras potencian la flexibilidad de las secciones de conexión primera y/o segunda, lo que permite una conexión de ajuste de forma incluso mejor de las partes de cuerpo. La hendidura o las hendiduras se dirigen hacia la raíz y respectivamente la punta. Si se proporciona más de una hendidura, las hendiduras definen una especie de dedos flexibles que se extienden en el borde de extremo libre de la sección de conexión respectiva. Para conectar las partes de cuerpo y respectivamente para rigidizar la conexión, se proporcionan medios de conexión o rigidización que se extienden en las superficies interiores y que unen la región de transición desde la primera sección de conexión hasta la segunda sección de conexión. Estos medios de conexión o rigidización se disponen o se unen preferiblemente a la superficie interior, de modo que la superficie exterior sea lisa y ambas partes de cuerpo se fusionen sin un escalón o saliente o ranura destacable en la superficie exterior.
Los medios de conexión o rigidización comprenden una o más bandas o láminas unidas a la superficie interior. Estas bandas o láminas permiten cubrir zonas más grandes y son bastante fáciles de unir muy firmemente a la superficie interior respectiva. Entre estas bandas o láminas, los medios de conexión o rigidización pueden comprender al menos una banda o lámina que se extiende a lo largo de la circunferencia interior en al menos 360 grados. Esta banda o lámina en forma de anillo cubre toda el área de transición en forma de anillo y se une a ambas superficies interiores de las partes de cuerpo. Puede extenderse de manera destacable hacia las respective partes de cuerpo respectivas, de modo que la zona o región de unión en ambas partes de cuerpo sean grandes de manera destacable para anclar firmemente la banda o lámina en las superficies respectivas.
Alternativa o adicionalmente, los medios de conexión o rigidización también pueden comprender varias bandas o láminas de tipo cinta o tira que se extienden en una dirección longitudinal a lo largo de la región de transición y que están distanciadas entre sí a lo largo de la circunferencia interior. Las bandas o láminas de tipo cinta o tira también están firmemente ancladas y fijadas a las superficies interiores respectivas que unen la región de transición. Preferiblemente están dispuestas junto con la banda o lámina circular y se extienden hacia las partes de cuerpo respectivas incluso más largas que esta banda o lámina en forma de anillo. Las bandas o láminas de tipo cinta o tira preferiblemente están a la misma distancia entre sí dispuestas a lo largo de la circunferencia interior, de modo que se realiza una distribución uniforme.
Las bandas o láminas, independientemente de qué banda o lámina esté unida, se unen preferiblemente por medio de un agente de adhesión endurecido, por laminación o por moldeo de transferencia de resina asistido por vacío. Hay varias formas de anclar o incrustar firmemente las bandas a las superficies respectivas. Independientemente de la forma que se elija, todas se basan en adherir o pegar la banda respectiva firmemente a la parte de cuerpo respectiva.
El propio plano de división está preferiblemente en la sección interna del cuerpo de pala más cerca de la raíz, ya que en esta zona se proporciona preferiblemente la geometría convexa y de una sola curva respectiva.
Además de la propia pala de rotor, la invención también se refiere a una turbina eólica, que comprende una pala de rotor con al menos una pala de rotor tal como se describió anteriormente.
Otros objetos y características de la presente invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada considerada junto con los dibujos adjuntos. Sin embargo, los dibujos son sólo esquemas principales diseñados únicamente con fines de ilustración y no limitan la invención. Los dibujos muestran:
la figura 1 muestra un esquema principal de una turbina eólica inventiva que comprende tres palas de rotor inventivas,
la figura 2 muestra un esquema en despiece ordenado en perspectiva de una pala de rotor inventiva de una primera realización,
la figura 3 muestra un esquema parcial de una sección transversal de la pala de rotor en la zona de conexión de las dos partes de cuerpo, proporcionándose un medio de conexión o rigidización de tipo banda,
la figura 4 muestra un esquema según la figura 3, proporcionándose medios de conexión o rigidización de tipo banda adicionales, y
la figura 5 muestra un esquema principal de una pala de rotor inventiva según una segunda realización en una vista en despiece ordenado.
La figura 1 muestra una turbina 1 eólica inventiva, que comprende una torre 2 con una góndola 3 y un buje 4, buje al que en esta realización están unidas tres palas 5 de rotor inventivas. Tal como se conoce comúnmente, las palas 5 de rotor interactúan con el viento haciendo rotar el buje 4. Esta rotación acciona un generador dispuesto en la góndola 3 para producir energía eléctrica.
La figura 2 muestra un esquema principal en forma de una vista en despiece ordenado de una pala 5 de rotor según una primera realización. A continuación se describen varias realizaciones. Se usarán los mismos números de referencia para partes iguales o comparables de la realización respectiva.
La pala 5 de rotor tal como se muestra en la figura 2 comprende un cuerpo 6 de pala hueco que está dividido a lo largo de un plano 7 de división en dos partes 8, 9 de cuerpo que, tal como se muestra mediante las flechas P, pueden empujarse la una hacia la otra conectadas respectivamente entre sí. El primer cuerpo 8 de pala se extiende desde una raíz 10 hasta una primera sección 11 de conexión, mientras que la segunda parte 9 de cuerpo se extiende desde una segunda sección 12 de conexión hasta una punta 13.
En la posición conectada, tal como se muestra en la figura 3, que muestra una vista en sección transversal parcial de la pala 5 de rotor de la figura 2, las partes 8, 9 de cuerpo se empujan una hacia la otra con sus respectivas secciones 11, 12 de conexión, en las que en esta realización, la primera sección 11 de conexión de la primera parte 8 de cuerpo se empuja hacia la segunda sección 12 de conexión de la segunda parte 9 de cuerpo. Tal como muestra la figura 3, ambas secciones 11, 12 de conexión son cónicas, lo que permite una alineación y un montaje sencillos de las secciones 11, 12 de conexión y unirlas entre sí con un ajuste de forma tal como se muestra en la figura 3.
El plano 7 de división está dispuesto en una zona de la pala 5 de rotor, donde la pala tiene, tal como se muestra en la figura 3, una geometría periférica convexa observada desde el lado de la pala. Tal como puede observarse claramente en la figura 3, la circunferencia se ensancha desde la izquierda hacia una especie de circunferencia máxima en la zona del plano 7 de división y luego se estrecha de nuevo.
Además, el plano 7 de división está dispuesto en una zona donde la pala tiene una única sección transversal curva, tal como se muestra en la vista en despiece ordenado en la figura 1. La sección transversal de las secciones 11, 12 de conexión es circular y respectivamente ovalada, por tanto las secciones de conexión tienen una única sección transversal curva y son respectivamente convexas en toda la circunferencia observada desde el interior de la pala. La disposición del plano 7 de división en la zona convexa y curva única tal como se explicó anteriormente potencia el rendimiento estructural y permite una conexión más ligera y más fuerte de ambas partes 8, 9 de cuerpo junto con la conexión de ajuste de forma de las secciones 11, 12 de conexión preferiblemente a través de las geometrías cónicas de las secciones 11, 12 de conexión.
La figura 3 muestra un medio 22 de conexión o rigidización que se proporciona en las superficies 14, 15 interiores de las respectivas partes 8, 9 de cuerpo y respectivamente las respectivas secciones 11, 12 de conexión. Este medio 13 de conexión o rigidización comprende una banda 16, por ejemplo una banda de fibra de vidrio o banda de fibra de carbono o similar, que tiene forma de anillo y se extiende alrededor de al menos 360 grados a lo largo de la circunferencia interior que cubre la región 17 de transición, donde la superficie 14 interior cambia a la superficie 15 interior. La banda 16 se extiende en la dirección longitudinal hacia ambas partes 8, 9 de cuerpo y se superpone a una zona determinada de las superficies 14, 15 interiores, en las que se incrusta firmemente por medio de un agente de adhesión endurecido o por laminación o por moldeo de transferencia de resina asistido por vacío o similares. Esta banda 16 conecta las partes 8, 9 de cuerpo y rigidiza la conexión y también transfiere las cargas de cizalladura de una parte de cuerpo a otra parte de cuerpo.
La figura 4 muestra una vista según la figura 3, donde además de la banda 16, se unen varias bandas 18 de tipo cinta o tira adicionales a las superficies 14, 15 interiores respectivas que se extienden aún más hacia la parte 8, 9 de cuerpo respectiva. 0bviamente, se extienden a lo largo de la banda 16 y la región 17 de transición respectiva y se usan para mejorar adicionalmente la conexión y respectivamente la rigidización y la transferencia de carga de cizalladura.
Ciertamente, pueden usarse medios de fijación adicionales para fijar las partes 8, 9 de cuerpo entre sí en las secciones de conexión superpuestas, por ejemplo conexiones de perno-tuerca, o similares, que no se muestran en detalle. Está claro que es necesario que la conexión de las partes 8, 9 de cuerpo sea lo más firme posible debido a las fuerzas que actúan sobre la pala de rotor y por tanto sobre la zona de conexión cuando está en movimiento. Finalmente, la figura 5 muestra otra realización de una pala 5 de rotor inventiva que comprende de nuevo un cuerpo 6 de pala hueco que está dividido a lo largo de un plano 7 de división en dos partes 8, 9 de cuerpo, extendiéndose una desde la raíz 10 hasta una primera sección 11 de conexión y extendiéndose la otra desde una segunda sección 12 de conexión hasta una punta 13. Además, en esta realización, el plano 7 de división se proporciona en una zona en la que la pala 5 de rotor tiene una geometría periférica convexa observada desde el lado de la pala y donde tiene una única sección transversal curva observada en la dirección desde la raíz hasta la punta, tal como ya se ha explicado con respecto a la figura 1.
En esta realización, la sección 11 de conexión muestra varias hendiduras 19 que se extienden desde el borde 20 de extremo a lo largo de al menos una parte de la longitud de la sección 11 de conexión. Estas hendiduras 19 están distribuidas preferiblemente por igual alrededor de la circunferencia y definen los respectivos dedos 21 flexibles. Estos dedos 21 flexibles potencian la flexibilidad de la sección 11 de conexión, lo que es ventajoso para el buen ajuste de forma de las secciones 11, 12 de conexión.
Aunque los dedos 21 sólo se proporcionan en la primera sección 11 de conexión, también es posible dotar a la segunda conexión 12 de los dedos 21 respectivos o dotar a ambas conexiones 11, 12 de los dedos 21.

Claims (14)

  1. REIVINDICACI0NES
    i. Pala de rotor para una turbina eólica, que comprende un cuerpo (6) de pala hueco con una raíz (10) y una punta (13), en la que el cuerpo (6) de pala está dividido a lo largo de un plano (7) de división en dos partes (8, 9) de cuerpo, extendiéndose una desde la raíz (10) hasta una primera sección (11) de conexión y extendiéndose la otra desde una segunda sección (12) de conexión hasta la punta (13), en la que las secciones (11, 12) de conexión primera y segunda están adaptadas para superponerse entre sí en la posición conectada, caracterizada porque el plano (7) de división está en una zona donde la pala (5) de rotor tiene una geometría periférica convexa observada desde el lado de la pala y donde tiene una única sección transversal curva observada en la dirección desde la raíz (10) hasta la punta (13).
  2. 2. Pala de rotor según la reivindicación 1, caracterizada porque la sección transversal es circular u ovalada o en forma de huevo.
  3. 3. Pala de rotor según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la primera sección (11) de conexión y la segunda sección (12) de conexión tienen una geometría cónica adaptada para insertar una sección (11) de conexión en la otra sección (12) de conexión.
  4. 4. Pala de rotor según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque al menos una sección (11, 12) de conexión tiene una geometría escalonada.
  5. 5. Pala de rotor según la reivindicación 3 ó 4, caracterizada porque las secciones (11, 12) de conexión están enclavadas con un ajuste de forma.
  6. 6. Pala de rotor según una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizada porque la primera sección (11) de conexión se inserta en la segunda sección (12) de conexión.
  7. 7. Pala de rotor según una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizada porque en la primera sección (11) de conexión y/o en la segunda sección (12) de conexión se proporcionan una o más hendiduras (19) que se extienden desde el borde (20) de extremo a lo largo de al menos una parte de la longitud de la sección (11) de conexión.
  8. 8. Pala de rotor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque se proporcionan medios (13) de conexión o rigidización que se extienden en las superficies (14, 15) interiores y que unen la región (17) de transición desde la primera sección (11) de conexión hasta la segunda sección (12) de conexión.
  9. 9. Pala de rotor según la reivindicación 8, caracterizada porque los medios (13) de conexión o rigidización comprenden una o más bandas (16, 18) o láminas unidas a las superficies (14, 15) interiores.
  10. 10. Pala de rotor según la reivindicación 9, caracterizada porque los medios (13) de conexión o rigidización comprenden al menos una banda (16) o lámina que se extiende a lo largo de la circunferencia interior en al menos 360 grados.
  11. 11. Pala de rotor según la reivindicación 9 ó 10, caracterizada porque los medios (13) de conexión o rigidización comprenden varias bandas o láminas (18) de tipo cinta o tira que se extienden en una dirección longitudinal a lo largo de la región de transición y que están distanciadas entre sí a lo largo de la circunferencia interior.
  12. 12. Pala de rotor según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizada porque las bandas (16, 18) o láminas se unen por medio de un agente de adhesión endurecido, por laminación o por moldeo de transferencia de resina asistido por vacío.
  13. 13. Pala de rotor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el plano (7) de división está en la sección interna del cuerpo (6) de pala.
  14. 14. Turbina eólica, que comprende un rotor con al menos una pala (5) de rotor según una de las reivindicaciones anteriores.
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