ES2953547T3 - Proceso de ensamblaje de segmentos de pala de rotor eólico por medio de elementos estructurales - Google Patents
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Abstract
Un método para unir segmentos de pala de rotor de una pala de rotor incluye formar un miembro estructural hembra que tiene una porción de recepción con una cavidad y una porción estructural. Además, el método incluye asegurar el miembro estructural hembra dentro de un primer segmento de hoja. El método también incluye formar un miembro estructural macho que tiene una porción saliente y una porción estructural. Además, el método incluye asegurar la porción estructural del miembro estructural macho dentro de un segundo segmento de cuchilla. Además, el método incluye insertar la porción saliente en la cavidad. Como tal, cuando se inserta, una interfaz de la porción saliente y la cavidad forma uno o más canales internos. Por lo tanto, el método incluye además inyectar adhesivo en uno o más canales internos para asegurar juntos el primer y segundo segmento de cuchilla. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Proceso de ensamblaje de segmentos de pala de rotor eólico por medio de elementos estructurales
Solicitudes relacionadas
[0001] La presente solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de EE. UU. con número de serie 16/054.355 presentada el 3 de agosto de 2018.
Campo
[0002] La presente materia se refiere en general a turbinas eólicas, y más en particular a palas de rotor segmentadas para turbinas eólicas y procedimientos para juntar las mismas.
Antecedentes
[0003] La energía eólica se considera una de las fuentes de energía más limpias y más respetuosas con el medioambiente disponibles actualmente, y las turbinas eólicas han obtenido una creciente atención a este respecto. Una turbina eólica moderna incluye típicamente una torre, un generador, una caja de engranajes, una góndola y una o más palas de rotor. Las palas de rotor captan la energía cinética del viento usando principios de perfil alar conocidos y transmiten la energía cinética en forma de energía de rotación para hacer girar un eje que acopla las palas de rotor a una caja de engranajes, o si no se usa una caja de engranajes, directamente al generador. A continuación, el generador convierte la energía mecánica en energía eléctrica que se puede distribuir en una red de suministro.
[0004] La construcción de una pala de rotor moderna en general incluye componentes de revestimiento o concha, tapas de larguero opuestas y una o más almas (“shear webs”) que se extienden entre las tapas de larguero (“spar caps”) opuestas. El revestimiento se fabrica típicamente a partir de capas de material compuesto de fibra y un material de núcleo liviano y forma la conformación o forma de perfil alar exterior de la pala de rotor. Además, las tapas de larguero proporcionan una resistencia de pala de rotor incrementada proporcionando elementos estructurales a lo largo de la extensión de la pala de rotor en ambos lados interiores de la pala de rotor. Además, las tapas de larguero se construyen típicamente con materiales compuestos reforzados con fibra de vidrio, aunque las tapas de larguero para algunas palas más grandes se pueden construir con materiales compuestos reforzados con fibra de carbono. El/Las alma(s) en general incluye(n) componentes similares a viga estructurales que se extienden esencialmente perpendiculares entre las tapas de larguero opuestas y a través de la parte interior de la pala de rotor entre los revestimientos exteriores.
[0005] El tamaño, forma y/o peso de las palas de rotor son factores que contribuyen a las eficiencias energéticas de las turbinas eólicas. Un incremento en el tamaño de pala de rotor incrementa la producción de energía de una turbina eólica, mientras que una disminución en el peso también aumenta la eficacia de una turbina eólica. Además, a medida que incrementa el tamaño de las turbinas eólicas, en particular el tamaño de las palas de rotor, también incrementan los respectivos costes de fabricación, transporte y conjunto de las turbinas eólicas. Los beneficios económicos de tamaños de turbina eólica incrementados se deben sopesar frente a estos factores.
[0006] Una estrategia conocida para reducir los costes de preformado, transporte y construcción de turbinas eólicas que tienen palas de rotor de tamaños crecientes es fabricar las palas de rotor en segmentos de pala. Como tal, los segmentos de pala se pueden ensamblar para formar la pala de rotor después, por ejemplo, de que los segmentos de pala individuales se transporten a una localización de montaje. Por ejemplo, algunas palas de rotor incluyen juntas unidas o atornilladas. El documento EP2749765 divulga una pala de rotor de turbina eólica segmentada que tiene dos secciones de pala y una conexión realizada por la inyección de un adhesivo.
[0007] Sin embargo, determinadas uniones adhesivas presentan retos adicionales. Por ejemplo, la presión de consolidación interna requerida para obtener una unión eficaz puede ser difícil de lograr y mantener durante el proceso de unión. De particular preocupación es la presión de consolidación interna en áreas de la pala de turbina que son inaccesibles. Por ejemplo, la parte de la pala de rotor en la punta a menudo es más pequeña y no se puede alcanzar fácilmente usando procedimientos convencionales. La presión de consolidación interna necesaria en estas áreas inaccesibles se denomina en general presión ciega. Además, los adhesivos húmedos pueden ser difíciles de aplicar sin burbujas de aire y/o pueden proporcionar una cobertura desigual con conjuntos deslizables. Adicionalmente, la salida de adhesivo puede provocar un peso parásito, derrames no deseados, una unión deficiente y/o una limpieza no deseada. Además, la capacidad de reposicionar las superficies se puede limitar debido al riesgo de introducir aire y/o bolsas de aire en el adhesivo.
[0008] Como tal, la técnica busca continuamente tecnologías para juntas nuevas y mejoradas para juntar segmentos de pala de palas de rotor. En consecuencia, la presente divulgación se refiere a un conjunto de pala de rotor que guía/autoalinea, controla la exactitud y simplifica la unión estructural entre dos segmentos de pala por la capacidad de ensamblar en seco las piezas entrelazadas e inyectar el adhesivo in situ.
Breve descripción
[0009] Los aspectos y ventajas de la invención se expondrán en parte en la siguiente descripción, o pueden ser obvios a partir de la descripción, o se pueden aprender a través de la práctica de la invención.
[0010] En un aspecto, la presente divulgación se refiere a un procedimiento para juntar segmentos de pala de rotor de una pala de rotor. El procedimiento incluye formar un miembro estructural hembra que tiene una parte de recepción y una parte estructural, definiendo la parte de recepción una cavidad. Además, el procedimiento incluye fijar el miembro estructural hembra dentro de un primer segmento de pala. El procedimiento también incluye formar un miembro estructural macho que tiene una parte saliente y una parte estructural. Además, el procedimiento incluye fijar la parte estructural del miembro estructural macho dentro de un segundo segmento de pala. Además, el procedimiento incluye la inserción de la parte saliente del miembro estructural macho en la cavidad del miembro estructural hembra. Como tal, cuando se inserta, una interfaz de la parte saliente del miembro estructural macho y la cavidad del miembro estructural hembra forma uno o más canales internos. Por tanto, el procedimiento incluye además inyectar adhesivo en el uno o más canales internos para fijar el primer y segundo segmentos de pala entre sí.
[0011] El procedimiento incluye además formar cualquiera o ambos del miembro estructural hembra o el miembro estructural macho con uno o más mamparos. Por ejemplo, en determinados modos de realización, el procedimiento puede incluir formar el miembro estructural hembra con un primer mamparo de extremo (“first end bulkhead”) y un segundo mamparo de extremo (“second end bulkhead”).
[0012] El miembro estructural hembra incluye un mamparo divisor posicionado entre la parte de recepción y la parte estructural del miembro estructural hembra. El miembro estructural macho puede incluir un mamparo divisor posicionado entre la parte saliente y la parte estructural del miembro estructural macho. En dichos modos de realización, el procedimiento puede incluir insertar la parte saliente del miembro estructural macho en la cavidad del miembro estructural hembra hasta que el mamparo divisor del miembro estructural macho haga tope contra el primer mamparo de extremo del miembro estructural hembra en una junta de mamparo. En otros modos de realización, el/los mamparo(s) se puede(n) dimensionar para hacer tope contra una pared interna de uno de los segmentos de pala de rotor de la pala de rotor.
[0013] En varios modos de realización, el procedimiento puede incluir inyectar el adhesivo en el uno o más canales internos desde una localización exterior de la pala de rotor a través del uno o más mamparos. En dichos modos de realización, el procedimiento también puede incluir llenar el uno o más canales internos con el adhesivo y permitir que el adhesivo llene la junta de mamparo por medio de uno o más orificios de soplado controlados.
[0014] En otros modos de realización, las partes estructurales de los miembros estructurales hembra y macho pueden incluir una o más tapas de larguero y/o al menos un alma. En dichos modos de realización, el procedimiento puede incluir formar una o más tapas de larguero en la cavidad y la parte saliente de los miembros estructurales hembra y macho, respectivamente. Como tal, cuando la parte saliente se inserta en la cavidad, la(s) tapa(s) de larguero de la cavidad y la(s) tapa(s) de larguero de la parte saliente se configuran para alinearse en una dirección en sentido de la envergadura.
[0015] En otro aspecto, la presente divulgación se refiere a un conjunto de pala de rotor segmentada para una turbina eólica. El conjunto de pala de rotor incluye un primer segmento de pala que comprende un miembro estructural hembra que tiene una parte de recepción y una parte estructural. La parte de recepción define una cavidad. El conjunto de pala de rotor también incluye un segundo segmento de pala que tiene un miembro estructural macho con una parte saliente y una parte estructural. La parte saliente del miembro estructural macho se recibe dentro de la cavidad del miembro estructural hembra. Además, cuando se inserta, una interfaz de la parte saliente del miembro estructural macho y la cavidad del miembro estructural hembra forma uno o más canales internos. El conjunto de pala de rotor incluye además un adhesivo dentro y limitado al uno o más canales internos que fija el primer y segundo segmentos de pala entre sí. Se debe entender que el conjunto de pala de rotor puede incluir además cualquiera de los rasgos característicos adicionales descritos en el presente documento.
[0016] Además, en un modo de realización, una forma de sección transversal de la cavidad del miembro estructural hembra se corresponde sustancialmente con la forma de sección transversal de la parte saliente del miembro estructural macho. En otro modo de realización, las formas de sección transversal de la cavidad y la parte saliente se estrechan desde un primer extremo hasta un segundo extremo, respectivamente. Más específicamente, en modos de realización particulares, las formas de sección transversal de la cavidad y la parte saliente pueden ser un trapezoide.
[0017] Estos y otros rasgos característicos, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor con referencia a la siguiente descripción y reivindicaciones adjuntas. Los dibujos adjuntos, que se incorporan en y constituyen una parte de esta memoria descriptiva, ilustran modos de realización de la invención y, conjuntamente con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención.
Breve descripción de los dibujos
[0018] Una divulgación completa y suficiente de la presente invención, incluyendo el mejor modo de la misma, dirigida a un experto en la técnica, se expone en la memoria descriptiva, que hace referencia a las figuras adjuntas, en las que:
la FIG. 1 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización de una turbina eólica de acuerdo con la presente divulgación;
la FIG. 2 ilustra una vista en perspectiva de una de las palas de rotor de la FIG. 1;
la FIG. 3 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización del miembro estructural hembra fijado a un segmento de pala de rotor de un conjunto de pala de rotor de acuerdo con la presente divulgación;
la FIG. 4 ilustra una sección transversal de un modo de realización del miembro estructural hembra de un conjunto de pala de rotor de acuerdo con la presente divulgación;
la FIG. 5 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización del miembro estructural hembra de un conjunto de pala de rotor de acuerdo con la presente divulgación;
la FIG. 6 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización del miembro estructural macho fijado a un segmento de pala de rotor de un conjunto de pala de rotor de acuerdo con la presente divulgación;
la FIG. 7 ilustra una sección transversal de un modo de realización del miembro estructural macho de un conjunto de pala de rotor de acuerdo con la presente divulgación;
la FIG. 8 ilustra una vista en perspectiva de otro modo de realización del miembro estructural macho de un conjunto de pala de rotor de acuerdo con la presente divulgación;
la FIG. 9 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización del miembro estructural macho a medida que se inserta en un miembro estructural hembra de un conjunto de pala de rotor de acuerdo con la presente divulgación;
la FIG. 10 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización del miembro estructural macho insertado en un miembro estructural hembra de un conjunto de pala de rotor de acuerdo con la presente divulgación; la FIG. 11 ilustra una vista en sección transversal de un modo de realización de una junta de un conjunto de pala de rotor de acuerdo con la presente divulgación;
la FIG. 12 ilustra una vista esquemática de un modo de realización de una etapa inicial de un proceso de unión para juntar segmentos de pala de rotor de una pala de rotor de acuerdo con la presente divulgación;
la FIG. 13 ilustra una vista esquemática de un modo de realización de otra etapa de un proceso de unión para juntar segmentos de pala de rotor de una pala de rotor de acuerdo con la presente divulgación;
la FIG. 14 ilustra una vista esquemática de un modo de realización de aún otra etapa de un proceso de unión para juntar segmentos de pala de rotor de una pala de rotor de acuerdo con la presente divulgación;
la FIG. 15 ilustra una vista esquemática de un modo de realización de todavía otra etapa de un proceso de unión para juntar segmentos de pala de rotor de una pala de rotor de acuerdo con la presente divulgación; y la FIG. 16 ilustra un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento para juntar segmentos de pala de rotor de una pala de rotor de acuerdo con la presente divulgación.
Descripción detallada
[0019] Ahora se hará referencia en detalle a modos de realización de la invención, de los que uno o más ejemplos se ilustran en los dibujos. Cada ejemplo se proporciona a modo de explicación de la invención, no de limitación de la invención. De hecho, será evidente para los expertos en la técnica que se pueden realizar diversas modificaciones y variaciones en la presente invención sin apartarse del alcance de las reivindicaciones. Por tanto, se pretende que la presente invención cubra dichas modificaciones y variaciones que entran dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas y sus equivalentes.
[0020] En general, la presente divulgación se refiere a una pala de rotor segmentada para una turbina eólica y procedimientos para juntarla. Por ejemplo, en un modo de realización, el procedimiento incluye formar un miembro
estructural hembra que tiene una parte de recepción con una cavidad y una parte estructural. Además, el procedimiento incluye fijar el miembro estructural hembra dentro de un primer segmento de pala. El procedimiento también incluye formar un miembro estructural macho que tiene una parte saliente y una parte estructural. Además, el procedimiento incluye fijar la parte estructural del miembro estructural macho dentro de un segundo segmento de pala. Además, el procedimiento incluye insertar la parte saliente en la cavidad. Como tal, cuando se inserta, una interfaz de la parte saliente y la cavidad forma uno o más canales internos. Por tanto, el procedimiento incluye además inyectar adhesivo en el uno o más canales internos para fijar el primer y segundo segmentos de pala entre sí. En consecuencia, se evita una unión ciega crítica en la conexión de junta al tener una estructura secundaria (es decir, los miembros estructurales hembra y macho) unida a una estructura primaria (es decir, el primer y segundo segmentos de pala) donde la continuación del miembro de tensión es primordial.
[0021] La presente divulgación proporciona muchas ventajas que no están presentes en la técnica anterior. Por ejemplo, el procedimiento de la presente divulgación proporciona un hueco de capa adhesiva cerrado y controlado para alimentarse externamente por medio del/de canal(es) en la interfaz de los miembros estructurales hembra y macho (por ejemplo, cajas). Además, las cajas macho y hembra también pueden proporcionar material compuesto fibroso y adhesión a los extremos de la conexión de viga de larguero que son propensos a deformarse hasta el primer agrietamiento de degradación por desprendimiento, es decir, una capa antidesprendimiento. Además, toda la operación de unión se completa a ciegas o dentro de una estructura o cavidad interna. Como tal, la contención del área unida elimina el derrame y/o peso parásito de la pala de rotor. En consecuencia, el conjunto final proporciona una trayectoria de tensión controlada y uniforme, limita los cambios en el momento de flexión de la pala de rotor y reduce el peso adicional de otros procedimientos convencionales.
[0022] En referencia ahora a los dibujos, la FIG. 1 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización de una turbina eólica 10 de acuerdo con la presente divulgación. Como se muestra, la turbina eólica 10 incluye una torre 12 con una góndola 14 montada sobre la misma. Una pluralidad de palas de rotor 16 se montan en un buje de rotor 18, que a su vez se conecta a una brida principal que gira un eje de rotor principal (no mostrado). Los componentes de generación de potencia y control de turbina eólica se alojan dentro de la góndola 14. La vista de la FIG. 1 se proporciona solo con propósitos ilustrativos para posicionar la presente invención en un campo de uso de ejemplo. Se debe apreciar que la invención no se limita a ningún tipo particular de configuración de turbina eólica.
[0023] En referencia ahora a la FIG. 2, se muestra una vista en perspectiva de un modo de realización de una de las palas de rotor 16 de la turbina eólica 10 de la FIG. 1 de acuerdo con la presente divulgación. Como se muestra, la pala de rotor 16 puede incluir una pluralidad de segmentos de pala individuales 20 alineados en una configuración de extremo a extremo desde una punta de pala 22 hasta una raíz de pala 24. Además, como se muestra, cada uno de los segmentos de pala individuales 20 se puede configurar de manera única de modo que la pluralidad de segmentos de pala 20 define una pala de rotor completa 16 que tiene un perfil aerodinámico diseñado, longitud y otras características deseadas. Por ejemplo, cada uno de los segmentos de pala 20 puede tener un contorno aerodinámico que corresponde al contorno aerodinámico de los segmentos de pala contiguos 20. Por tanto, los contornos aerodinámicos de los segmentos de pala 20 pueden formar un contorno aerodinámico continuo de la pala de rotor 16. Como tal, la pala de rotor 16 puede incluir cualquier número adecuado de segmentos 20. Por ejemplo, como se muestra, la pala de rotor 16 incluye tres segmentos de pala de rotor 20. Se debe entender, sin embargo, que la pala de rotor 16 puede tener cualquier número adecuado de segmentos de pala 20, tal como menos de tres o más de tres, tal como cuatro o más.
[0024] En general, la pala de rotor 16, y por tanto cada segmento de pala 20, puede incluir un lado de presión 32 y un lado de succión 34 que se extienden entre un borde de ataque 36 y un borde de salida 38. Adicionalmente, la pala de rotor 16 puede tener una envergadura 44 que se extiende a lo largo de un eje en sentido de la envergadura 46 y una cuerda 48 que se extiende a lo largo de un eje en sentido de la cuerda 50. Además, como se muestra, la cuerda 48 puede cambiar en toda la envergadura 44 de la pala de rotor 16. Por tanto, se puede definir una cuerda local en cualquier localización en sentido de la envergadura en la pala de rotor 16 o cualquier segmento de pala 20 de la misma.
[0025] La pala de rotor 16, en modos de realización de ejemplo, puede ser curvada. Curvar la pala de rotor 16 puede implicar flexionar la pala de rotor 16 en una dirección en general en el sentido perpendicular al eje entre el borde de ataque y salida (“flapwise direction”) y/o en una dirección en general en el sentido del eje entre el borde de ataque y salida (“edgewise direction”). La dirección en el sentido perpendicular al eje entre el borde de ataque y salida es una dirección sustancialmente perpendicular a un eje transversal a través de una sección transversal del lado más ancho de la pala de rotor 16. De forma alternativa, la dirección en el sentido perpendicular al eje ente el borde de ataque y salida se puede interpretar como la dirección (o la dirección opuesta) en la que la sustentación aerodinámica actúa sobre la pala de rotor 16. La dirección en el sentido del eje entre el borde de ataque y salida es perpendicular a la dirección en el sentido perpendicular al eje ente el borde de ataque y salida. La curvatura en el sentido perpendicular al eje ente el borde de ataque y salida de la pala de rotor 16 también es conocida como flexión previa (“pre-bend”), mientras que la curvatura en el sentido del eje entre el borde de ataque y salida también es conocida como combadura (“sweep”). Por tanto, una pala de rotor curvada 16 puede estar preflexionada y/o combada (“swept”). La curvatura puede permitir que la pala de rotor 16 resista mejor las cargas en el sentido
perpendicular al eje entre el borde de ataque y salida y en el sentido del eje entre el borde de ataque y salida durante la operación de la turbina eólica 10 y puede proporcionar además espacio a la pala de rotor 16 desde la torre 12 durante la operación de la turbina eólica 10.
[0026] En referencia ahora a las FIGS. 3-8, se ilustran diversas vistas del/de los segmento(s) de pala 20 y componentes del/de los mismo(s) de acuerdo con la presente divulgación. En particular, la FIG. 3 ilustra una vista interna en perspectiva de un modo de realización de un primer segmento de pala 26 que tiene un miembro estructural hembra 40 fijado en él. Las FIGS. 4 y 5 ilustran diversas vistas del miembro estructural hembra 40 de acuerdo con la presente divulgación. La FIG. 6 ilustra una vista interna en perspectiva de un modo de realización de un segundo segmento de pala 28 que tiene un miembro estructural macho 42 fijado en él. Las FIGS. 7 y 8 ilustran diversas vistas del miembro estructural macho 42 de acuerdo con la presente divulgación.
[0027] En referencia en particular a las FIGS. 3 y 5, el miembro estructural hembra 40 puede tener una parte de recepción 52 y una parte estructural 54. Además, como se muestra, la parte de recepción 52 define una cavidad 56 o caja que está cerrada por todos los extremos excepto su entrada, que se configura para recibir el miembro estructural macho 42. Por ejemplo, como se muestra en particular en las FIGS. 3 y 5, la forma de sección transversal de la cavidad 56 se puede estrechar desde un primer extremo 62 hasta un segundo extremo 64. Más específicamente, en modos de realización particulares, la forma de sección transversal de la cavidad 56 puede ser un cuadrado, un rectángulo, un trapezoide o cualquier otra forma de sección transversal adecuada. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 4, la forma de sección transversal de la cavidad 56 puede ser un cuadrado.
[0028] Además, como se muestra, la parte estructural 54 del miembro estructural hembra 40 puede incluir una o más tapas de larguero 55 y/o al menos un alma 57 dispuesta entre las tapas de larguero 55. Además, como se muestra, la cavidad 56 del miembro estructural hembra 40 también puede incluir una o más tapas de larguero 59 formadas en una pared lateral del mismo. Por tanto, como se muestra, las tapas de larguero 55 de la parte estructural 54 y las tapas de larguero 59 de la cavidad se alinean sustancialmente en una dirección en sentido de la envergadura para formar una tapa de larguero continua.
[0029] Además, como se muestra en las FIGS. 3 y 5, el miembro estructural hembra 40 se puede formar con uno o más mamparos 66. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 3, el miembro estructural hembra 40 puede un primer mamparo de extremo 68 y un mamparo divisor 70. Más específicamente, como se muestra, el mamparo divisor 70 se puede posicionar entre la parte de recepción 52 y la parte estructural 54 del miembro estructural hembra 40. Además, como se muestra en la FIG. 5, el miembro estructural hembra 40 también puede incluir un segundo mamparo de extremo 72. Se debe entender además que los miembros estructurales hembra y macho 40, 42 pueden incluir además cualquier número de mamparos en cualquier localización adecuada a lo largo de sus longitudes.
[0030] En referencia ahora a las FIGS. 6 y 8, el miembro estructural macho 42 puede incluir una parte saliente 58 y una parte estructural 60. Por tanto, como se muestra en las FIGS. 9-11, la parte saliente 58 del miembro estructural macho 42 se dimensiona para recibirse dentro de la cavidad 56 del miembro estructural hembra 40. En otros modos de realización, la parte estructural 60 del miembro estructural macho 42 puede incluir una o más tapas de larguero 65 y/o al menos un alma 67. Además, la parte saliente 58 del miembro estructural macho 42 también puede incluir una o más tapas de larguero 69 formadas en él. Como tal, cuando la parte saliente 58 se inserta en la cavidad 56, la(s) tapa(s) de larguero 59 de la cavidad 56 y la(s) tapa(s) de larguero 69 de la parte saliente 58 se configuran para alinearse en una dirección en sentido de la envergadura. Además, como se muestra, la forma de sección transversal de la cavidad 56 del miembro estructural hembra 40 se corresponde sustancialmente con una forma de sección transversal de la parte saliente 58 del miembro estructural macho 42 de modo que la parte saliente 58 encaja fácilmente dentro del cavidad 56, por ejemplo por medio de un ajuste en seco. Por ejemplo, como se muestra en particular en las FIGS. 6 y 8, la forma de sección transversal de la parte saliente 58 se puede estrechar desde un primer extremo 74 hasta un segundo extremo 76. Más específicamente, en modos de realización particulares, la forma de sección transversal de la parte saliente 58 puede ser un cuadrado, un rectángulo, un trapezoide o cualquier otra forma de sección transversal adecuada. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 7, la forma de sección transversal de la parte saliente 58 puede ser un cuadrado.
[0031] Al igual que el miembro estructural hembra 40, el miembro estructural macho 42 también puede incluir uno o más mamparos 78. Por ejemplo, como se muestra en particular en las FIGS. 6 y 8, el miembro estructural macho 42 también puede incluir un mamparo divisor 80 posicionado entre la parte saliente 58 y la parte estructural 60 del miembro estructural macho 42. Por tanto, como se muestra en las FIGS. 9-11, la parte saliente 58 del miembro estructural macho 42 se puede insertar en la cavidad 56 del miembro estructural hembra 40, por ejemplo, hasta que el mamparo divisor 80 del miembro estructural macho 42 haga tope contra el primer mamparo de extremo 68 del miembro estructural hembra 40 en una junta de mamparo 82. Además, en otros modos de realización, el/los mamparo(s) 66, 78 descrito(s) en el presente documento se puede(n) dimensionar para hacer tope contra una pared interna de uno de los segmentos de pala de rotor 26, 28 de la pala de rotor 16.
[0032] En referencia ahora a las FIGS. 11 y 12, cuando la parte saliente 58 del miembro estructural macho 42 se inserta en la cavidad 56 del miembro estructural hembra 40, se forman uno o más canales internos 84 en una
interfaz entre los miembros estructurales 40. Además, como se muestra en particular en la FIG. 11, se forman uno o más canales de inyección de adhesivo 87 cuando se forman los miembros estructurales hembra y macho 40, 42.
[0033] Por tanto, una vez que la parte saliente 58 del miembro estructural macho 42 se inserta en la cavidad 56 del miembro estructural hembra 40, el primer y segundo segmentos de pala 26, 28 se pueden fijar entre sí inyectando un adhesivo 86 en el uno o más miembros internos 84, como se muestra en la FIG. 13. Como se muestra en la FIG. 13, el adhesivo 86 se inyecta desde una localización exterior de la pala de rotor 16 a través del mamparo divisor 70 del miembro estructural hembra 40. Por tanto, como se muestra en la FIG. 14, el adhesivo 86 fluye a través y llena el/los canal(es) interno(s) 84 y se limita por el/los canal(es) 84 (es decir, el adhesivo 86 no se desborda a otras áreas de la pala de rotor 16). Además, como se muestra en la FIG. 15, el adhesivo 86 también puede llenar la junta de mamparo 82 por medio de uno o más orificios de soplado controlados 88 para fijar la junta entre sí.
[0034] En referencia ahora a la FIG. 16, se ilustra un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento 100 para juntar segmentos de pala de rotor 20 de la pala de rotor 16. En general, el procedimiento 100 se describirá en el presente documento con referencia a la turbina eólica 10 y a la pala de rotor 16 mostradas en las FIGS. 1-15. Sin embargo, se debe apreciar que el procedimiento divulgado 100 se puede implementar con cualquier turbina eólica que tiene cualquier otra configuración adecuada. Además, aunque la FIG. 16 representa las etapas realizadas en un orden particular con propósitos de ilustración y análisis, los procedimientos analizados en el presente documento no se limitan a ningún orden o disposición particular. Un experto en la técnica, usando las divulgaciones proporcionadas en el presente documento, apreciará que diversas etapas de los procedimientos divulgados en el presente documento se pueden omitir, reorganizar, combinar y/o adaptar de diversas formas sin desviarse del alcance de la presente divulgación.
[0035] Como se muestra en 102, el procedimiento 100 incluye formar el miembro estructural hembra 40 que incluye la parte de recepción 52 que define la cavidad interna 56 y la parte estructural 54. Por ejemplo, en un modo de realización, el miembro estructural hembra 40 se puede formar usando cualquier procedimiento y material de fabricación adecuado, incluyendo pero sin limitarse a, moldeo por inyección, impresión tridimensional, pultrusión bidimensional, pultrusión tridimensional, termoformado, formación a vacío, formación a presión, formación en cámara de aire y/o infusión a vacío. Los materiales adecuados pueden incluir, por ejemplo, materiales termoplásticos y/o termoestables opcionalmente reforzados con uno o más materiales de fibra y/pultrusiones.
[0036] Como se muestra en 104, el procedimiento 100 incluye además fijar el miembro estructural hembra 40 dentro del primer segmento de pala 26. Por ejemplo, en un modo de realización, el miembro estructural hembra 40 se puede fijar al primer segmento de pala 26 por medio de unión, soldadura y/o sujetadores mecánicos. Como se muestra en 106, el procedimiento 100 también incluye formar el miembro estructural macho 42 que incluye la parte saliente 58 y la parte estructural 60. Por ejemplo, al igual que el modo de realización del miembro estructural hembra 40, el miembro estructural macho 42 se puede formar usando cualquier procedimiento y material de fabricación adecuado, incluyendo pero sin limitarse a, moldeo por inyección, impresión tridimensional, pultrusión bidimensional, pultrusión tridimensional, termoformado, formación a vacío, formación a presión, formación en cámara de aire y/o infusión a vacío. Además, como se menciona, los materiales adecuados pueden incluir, por ejemplo, materiales termoplásticos y/o termoestables opcionalmente reforzados con uno o más materiales de fibra y/o pultrusiones.
[0037] Todavía en referencia a la FIG. 13, como se muestra en 108, el procedimiento 100 incluye fijar la parte estructural 60 del miembro estructural macho 42 dentro del segundo segmento de pala 28. Por ejemplo, en un modo de realización, el miembro estructural macho 42 se puede fijar al segundo segmento de pala 28 por medio de unión, soldadura y/o sujetadores mecánicos. Como se muestra en 110, el procedimiento 100 también incluye insertar la parte saliente 58 del miembro estructural macho 42 en la cavidad 56 del miembro estructural hembra 40. Como tal, cuando se inserta, una interfaz de la parte saliente 58 del miembro estructural macho 42 y la cavidad 56 del miembro estructural hembra 40 forma uno o más canales internos 84. Por tanto, como se muestra en 112, el procedimiento 100 incluye además inyectar el adhesivo 86 en el/los canal(es) interno(s) 84 para fijar el primer y segundo segmentos de pala 26, 28 entre sí. Además, los miembros estructurales hembra y/o macho 40, 42 también pueden incluir elementos electrónicos y/o no electrónicos internos y/o externos embebidos en ellos para ayudar a curar los adhesivos descritos en el presente documento. Como tales, los miembros estructurales hembra y macho 40, 42 se pueden juntar por medio de calor (inducido de forma electrónica o conductora), contacto o reticulación o curado químico.
[0038] En consecuencia, el procedimiento 100 de la presente divulgación proporciona un hueco de capa adhesiva cerrado y controlado para alimentarse externa o internamente por medio del/de los canales internos 84. Además, los miembros estructurales hembra y macho 40, 42 también proporcionan compuesto fibroso y adhesión a los extremos de la conexión de viga de larguero propensos a deformarse hasta el primer agrietamiento de degradación por desprendimiento, es decir, una capa antidesprendimiento. Además, como se ilustra en las diversas figuras, toda la operación de unión se puede realizar a ciegas o dentro de la estructura/cavidad interna 56, eliminando de este modo derrames y/o peso parásito.
[0039] Esta descripción escrita usa ejemplos para divulgar la invención, incluyendo el mejor modo, y también para permitir que cualquier experto en la técnica practique la invención, incluyendo fabricar y usar cualquier dispositivo o sistema y realizar cualquier procedimiento incorporado. El alcance patentable de la invención se define por las reivindicaciones y puede incluir otros ejemplos que se les ocurran a los expertos en la técnica. Se pretende que dichos otros ejemplos estén dentro del alcance de las reivindicaciones si incluyen elementos estructurales que no difieren del lenguaje literal de las reivindicaciones o si incluyen elementos estructurales equivalentes con diferencias insustanciales del lenguaje literal de las reivindicaciones.
Claims (15)
1. Un procedimiento (100) para juntar segmentos de pala de rotor (26, 28) de una pala de rotor (16), comprendiendo el procedimiento (100):
formar un miembro estructural hembra (40) que tiene una parte de recepción (52), una parte estructural (54) y un mamparo divisor (70), definiendo la parte de recepción (52) una cavidad (56), estando posicionado el mamparo divisor (70) entre la parte de recepción (52) y la parte estructural (54) del miembro estructural hembra (40);
fijar el miembro estructural hembra (40) dentro de un primer segmento de pala (26);
formar un miembro estructural macho (42) que tiene una parte saliente (58) y una parte estructural (60);
fijar la parte estructural (60) del miembro estructural macho (42) dentro de un segundo segmento de pala (28);
insertar la parte saliente (58) del miembro estructural macho (42) en la cavidad (56) del miembro estructural hembra (40), en el que, cuando se inserta, una interfaz de la parte saliente (58) del miembro estructural macho (42) y la cavidad (56) del miembro estructural hembra (40) forma uno o más canales internos (84); e,
inyectar adhesivo (86) desde una localización exterior de la pala de rotor (16) a través del mamparo divisor 70 del miembro estructural hembra (40) y dentro del uno o más canales internos (84) para fijar el primer y segundo segmentos de pala (26, 28) entre sí.
2. El procedimiento (100) de la reivindicación 1, que comprende además formar al menos uno del miembro estructural hembra (40) o el miembro estructural macho (42) con uno o más mamparos (66).
3. El procedimiento (100) de la reivindicación 2, que comprende además formar el miembro estructural hembra (40) con un primer mamparo de extremo (68) y un segundo mamparo de extremo (72).
4. El procedimiento (100) de la reivindicación 3, en el que los miembros estructurales hembra y macho (40, 42) comprende cada uno un mamparo divisor (70, 80) posicionado entre la parte de recepción (52) y la parte estructural (54) del miembro estructural hembra (40) y la parte saliente (58) y la parte estructural (60) del miembro estructural macho (42), respectivamente.
5. El procedimiento (100) de la reivindicación 4, que comprende además insertar la parte saliente (58) del miembro estructural macho (42) en la cavidad (56) del miembro estructural hembra (40) hasta que el mamparo divisor (80) del miembro estructural macho (42) haga tope contra el primer mamparo de extremo (68) del miembro estructural hembra (40) en una junta de mamparo (82).
6. El procedimiento (100) de la reivindicación 2, en el que el uno o más mamparos (66) se dimensionan para hacer tope contra una pared interna de uno de los segmentos de pala de rotor (26, 28) de la pala de rotor (16).
7. El procedimiento (100) de la reivindicación 5, que comprende además inyectar el adhesivo (86) en el uno o más canales internos (84) desde una localización exterior (85) de la pala de rotor (16) a través del uno o más mamparos (66).
8. El procedimiento (100) de la reivindicación 7, que comprende además llenar el uno o más canales internos (84) con el adhesivo (86) y permitir que el adhesivo (86) llene la junta de mamparo (82) por medio de uno o más orificios de soplado controlados (88).
9. El procedimiento (100) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que las partes estructurales (54, 60) de los miembros estructurales hembra y macho (40, 42) comprenden una o más tapas de larguero y al menos un alma.
10. El procedimiento (100) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además formar una o más tapas de larguero en cada una de la cavidad (56) y la parte saliente (58) de los miembros estructurales hembra y macho, respectivamente, en el que, cuando la parte saliente (58) se inserta en la cavidad (56), la una o más tapas de larguero de la cavidad (56) y la una o más tapas de larguero de la parte saliente (58) se alinean en una dirección en sentido de la envergadura.
11. Un conjunto de pala de rotor segmentada (16) para una turbina eólica, comprendiendo el conjunto de pala de rotor (16):
un primer segmento de pala (26) que comprende un miembro estructural hembra (40) que tiene una parte de recepción (52), una parte estructural (54) y un mamparo divisor (70), definiendo la parte de recepción (52) una cavidad (56), estando posicionado el mamparo divisor (70) entre la parte de recepción (52) y la parte estructural (54) del miembro estructural hembra (40);
un segundo segmento de pala (28) que comprende un miembro estructural macho (42) que tiene una parte saliente (58) y una parte estructural (60), la parte saliente (58) del miembro estructural macho (42) recibida dentro de la cavidad (56) del miembro estructural hembra (40), en el que, cuando se inserta, una interfaz de la parte saliente (58) del miembro estructural macho (42) y la cavidad (56) del miembro estructural hembra (40) forma uno o más canales internos (84); y en el que,
un adhesivo (86) que se extiende desde una localización exterior de la pala de rotor (16) a través del mamparo divisor (70) del miembro estructural hembra (40) y dentro y limitado al uno o más canales internos (84) que fija el primer y segundo segmentos de pala (26, 28) entre sí.
12. El conjunto de pala de rotor (16) de la reivindicación 11, en el que al menos uno del miembro estructural hembra (40) o el miembro estructural macho (42) comprende uno o más mamparos (66), comprendiendo el miembro estructural hembra (40), al menos, un primer mamparo de extremo (68) y un segundo mamparo de extremo (72).
13. El conjunto de pala de rotor (16) de la reivindicación 12, en el que los miembros estructurales hembra y macho (40, 42) comprende cada uno un mamparo divisor (70, 80) posicionado entre la parte de recepción (52) y la parte estructural (54) del miembro estructural hembra (40) y la parte saliente (58) y la parte estructural (60) del miembro estructural macho (42), respectivamente, haciendo tope el mamparo divisor (80) del miembro estructural macho (42) contra el primer mamparo de extremo (68) del miembro estructural hembra (40) en una junta de mamparo (82).
14. El conjunto de pala de rotor (16) de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el uno o más mamparos (66) hacen tope contra una pared interna de uno de los segmentos de pala de rotor (26, 28) de la pala de rotor (16).
15. El conjunto de pala de rotor (16) de la reivindicación 14, en el que uno o más de los mamparos (66) comprende al menos un puerto de inyección exterior configurado para recibir el adhesivo (86), proporcionando el al menos un puerto de inyección exterior una trayectoria de adhesivo (86) hacia el uno o más canales internos (84).
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