ES2963899T3 - Conexión de brida para una pala de rotor de turbina eólica, capa de rigidización para una conexión de brida, inserto de brida, pala de rotor de turbina eólica, turbina eólica, así como procedimiento para fabricar una conexión de brida - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a una conexión de brida (128) para una pala de rotor de turbina eólica, que tiene una capa laminada exterior (140) y una capa laminada interior (138). Entre las capas de laminado exterior e interior (138, 140) está prevista una capa de refuerzo (144), que tiene perfiles alargados (148) hechos de un material dimensionalmente estable, que se encuentran uno al lado del otro a lo largo de la capa de laminado exterior (140) y están dispuestos a distancia entre sí sobre la capa laminada exterior (140). Además, están previstos varios manguitos (142) con rosca interior, cada uno de los cuales está rodeado por otra capa de laminado (146) y dispuesto en una zona de alojamiento (149) entre dos perfiles alargados (148), de modo que la otra capa de laminado (146) de cada funda (142) está al menos parcialmente en contacto con la capa laminada exterior (140). La invención también se refiere a una capa de refuerzo (144, 160), un inserto de brida (136), una pala de rotor de turbina eólica (110), una turbina eólica (110) y un método para producir una conexión de brida (128). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Conexión de brida para una pala de rotor de turbina eólica, capa de rigidización para una conexión de brida, inserto de brida, pala de rotor de turbina eólica, turbina eólica, así como procedimiento para fabricar una conexión de brida La presente invención hace referencia a una conexión de brida para una pala de rotor de turbina eólica, a una capa de rigidización para una conexión de brida de una pala de rotor de turbina eólica, a un inserto de brida, a una pala de rotor de turbina eólica, a una turbina eólica, así como a un procedimiento para fabricar una conexión de brida.
Las turbinas eólicas con palas de rotor de turbina eólica son bien conocidas por el estado de la técnica y se utilizan para transformar energía eólica en energía eléctrica. En el área de un pie de la pala de rotor, las palas de rotor presentan una conexión de la pala de rotor con una pluralidad de manguitos integrados en el laminado, mediante los cuales las palas de rotor, con tornillos de fijación o pernos roscados de fijación, se conectan a un anillo de rodamiento de un así llamado rodamiento de pala o a un componente conectado al anillo de rodamiento, como por ejemplo a un elemento de extensión de la turbina eólica. Los manguitos pueden formar parte de un inserto de brida para la conexión de pala de rotor. Una estructura de esa clase se conoce por ejemplo por la solicitud WO 2015/124568 A1.
Asimismo, las solicitudes EP 3 121 441 A1 y WO 2014/041151 A2 hacen referencia a grupos de pies de palas de rotor para una turbina eólica, donde una pluralidad de insertos de pie están dispuestos distribuidos sobre la circunferencia de la pala de rotor, en el área del pie. La solicitud US 2010/098552 A1 hace referencia a dispositivos de prolongación de la pala que están dispuestos entre el pie de la pala de la turbina eólica y el soporte de la pala o el cubo, debido a lo cual se agranda la superficie que cubren las palas y se aumenta la producción de energía.
De manera alternativa, los manguitos también se utilizan en la conexión de segmentos de pala de rotor que están dispuestos a lo largo y al unirse forman una pala de rotor. Los manguitos se encuentran en el laminado de una brida de división de los segmentos de pala de rotor. Los segmentos de pala de rotor se conectan directamente unos con otros mediante los manguitos, con pernos roscados, o mediante piezas intermedias adecuadas.
Un objeto de la presente invención consiste en proporcionar un concepto para una conexión de brida que posibilite una resistencia elevada y en particular mucho espacio de instalación para laminados.
Según un aspecto se describe una conexión de brida para una pala de rotor de turbina eólica. La conexión de brida presenta una capa de laminado externa que conforma una superficie externa de la conexión de brida. La conexión de brida presenta una capa de laminado interna que conforma una superficie interna de la conexión de brida. La conexión de brida presenta una capa de rigidización dispuesta entre la capa de laminado externa y la interna. La capa de rigidización está formada por perfiles alargados individuales, de un material estable en cuanto a la forma, que están dispuestos unos junto a otros a lo largo de la capa de laminado externa y distanciados unos con respecto a otros en la capa de laminado externa. Respectivamente dos perfiles alargados dispuestos uno junto a otro conforman entre sí un área de alojamiento. La conexión de brida presenta varios manguitos con roscado interno que respectivamente están rodeados por otra capa de laminado, donde cada manguito está dispuesto en un área de alojamiento entre dos perfiles alargados, de manera que la otra capa de laminado de cada manguito se encuentra en contacto, al menos de forma parcial, con la capa de laminado externa. Cada perfil alargado, partiendo desde la capa de laminado externa en dirección de la capa de laminado interna, no se proyecta por encima de un plano que se genera mediante dos ejes longitudinales de dos manguitos directamente contiguos al respectivo perfil.
Según otro aspecto se describe una brida de conexión estructurada de forma análoga, en la que, a diferencia de la conexión de brida antes descrita, la capa de rigidización no está dispuesta en la capa de laminado externa, sino en la interna. En este caso, cada perfil alargado, partiendo desde la capa de laminado interna en dirección de la capa de laminado externa, no se proyecta por encima de un plano que se genera mediante dos ejes longitudinales de dos manguitos directamente contiguos al respectivo perfil.
Las conexiones de brida descritas se caracterizan por una estructura especialmente compacta y fija, en particular por una estructura resistente a la presión y a la flexión, donde en particular se logra mucho espacio para un laminado o capas de laminado en la conexión de brida. En este caso, la capa de rigidización no está formada por una capa de una pieza de un material que, referido a una sección transversal de la conexión de brida, se extiende a lo largo de toda la circunferencia de la conexión de brida, sino que está dividida en perfiles alargados individuales. Debido a esto, el grosor del material se reduce considerablemente en comparación con una variante de una pieza y proporciona espacio de instalación adicional entre los perfiles y - dependiendo de la forma de ejecución de las conexiones de brida anteriores - en particular entre la capa de laminado externa y los manguitos, así como entre la capa de laminado interna y los manguitos. Otra ventaja consiste en que la capa de laminado interna y el laminado que rodea los manguitos, así como la capa de laminado externa y el laminado que rodea los manguitos, se encuentran en contacto al menos de forma parcial, de modo que las capas de laminado que se encuentran en contacto se conectan de forma fija y directa unas con otras durante la última fabricación de la conexión de brida, por ejemplo en la infusión de vacío. En comparación con una estructura con capas de rigidización continuas de una pieza, en las que las capas de laminado de los manguitos están separadas de la capa de laminado interna o externa, en la conexión de brida según la invención puede garantizarse una impregnación segura de todas las capas de laminado. Gracias a esto, las conexiones de brida según la invención están estructuradas de forma particularmente fija y rígida.
Además, puede mejorarse la resistencia a la extracción del manguito mediante los laminados insertados en el espacio de instalación obtenido de forma adicional y debido a la rigidez más elevada que resulta de ello.
Asimismo, las conexiones de bridas descritas, al evitar áreas con una sección transversal delgada dentro de la capa de rigidización, contribuyen a que la capa de rigidización deba transmitir cargas de empuje esencialmente más reducidas entre los manguitos y el laminado externo, de modo que puede reducirse una función necesaria en el proceso de fabricación. En el caso de una realización de varias piezas de la capa de rigidización, a esto se agrega la ventaja de que en áreas muy cargadas de la brida, para las capas de rigidización puede utilizarse un material con mayor capacidad de carga, mientras que en áreas menos cargadas se emplean materiales más económicos y más ligeros. En este sentido, la realización de varias piezas, por una parte, ofrece un mayor potencial de optimización que la realización de una pieza; por otra parte, ofrece una capacidad de carga más elevada, como también la posibilidad de un aumento adicional de la capacidad de carga.
Al utilizar la capa de rigidización en el lado interno de la conexión de brida, por una parte, resulta la ventaja de un aumento de la resistencia a la flexión de la conexión de brida en el área de los manguitos; por otra parte, de que se forma una superficie interna plana sobre los manguitos. Esto permite depositar de forma simplificada las capas de laminado internas que forman la cubierta interna, así como después de terminada la pala de rotor de turbina eólica, permite una fijación mejorada de otros componentes, como por ejemplo de placas base integradas en la pala de rotor, sensores o medios para un posicionamiento de 0°, por ejemplo mediante procesos de pegado.
Junto con la conexión de la pala, las conexiones de brida descritas también pueden utilizarse en palas de rotor divididas, en los segmentos de pala de rotor mencionados en la introducción.
La conexión de brida, por ejemplo, forma parte de la pala de rotor terminada y está fabricada mediante procedimientos de fabricación conocidos, como por ejemplo infusión de vacío, de manera que los componentes antes mencionados están conectados unos con otros de forma fija y rígida.
Por una capa de laminado se entiende un material compuesto de fibras en forma de un tejido o una estructura plana de hilos con una o varias direcciones de las fibras principales.
Los perfiles alargados que forman la capa de rigidización se componen de un material estable en cuanto a la forma bajo presión de vacío, que se utiliza como una pieza opuesta para el laminado no curado. Esos perfiles habitualmente tienen propiedades portantes. El material estable en cuanto a la forma puede ser por ejemplo un material de núcleo que se trata de un material estructural sin fibras, como por ejemplo un material plástico expandido. De manera alternativa, el material de los perfiles, estable en cuanto a la forma, también puede ser un material estructuralmente firme, con mayor capacidad de carga, con un contenido predeterminado de fibrasvolumen, como por ejemplo materiales pultruidos en base a plástico reforzado con fibras de vidrio o fibras de carbono. Esto permite otro aumento de las resistencias a la extracción del manguito con respecto a la variante base con un material de núcleo, debido a otro aumento de la rigidez del laminado que rodea los manguitos. Por la expresión "propiedades portantes" aquí y a continuación se entiende que los perfiles están conformados de manera que pueden absorber cargas típicas que actúan sobre las palas de rotor durante el funcionamiento de las turbinas eólicas.
La capa de rigidización se utiliza para absorber fuerzas, en particular fuerzas de presión y de flexión en un funcionamiento, conforme a lo previsto, de la brida de conexión, pero también se utiliza para el posicionamiento de los manguitos durante la fabricación de la conexión de brida. Además, la capa de rigidización se utiliza como pieza opuesta o pieza de presión para consolidar las capas de laminado adyacentes a la capa de rigidización, que aún no se han curado.
Del modo descrito, cada perfil alargado, partiendo desde la capa de laminado externa en dirección de la capa de laminado interna, así como desde la capa de laminado interna en dirección de la capa de laminado externa, no se proyecta por encima de un plano que se genera mediante dos ejes longitudinales de dos manguitos directamente contiguos al respectivo perfil. Esto contribuye a las ventajas y funciones antes mencionadas, donde en particular se crea espacio de instalación para capas de laminado. En una configuración especialmente ventajosa, la punta de los perfiles triangulares está dispuesta entre dos manguitos a una distancia desde el plano que es suficientemente grande para posibilitar un contacto entre las otras capas de laminado que rodean los manguitos durante la infusión de vacío de la conexión de brida. Al mismo tiempo no se limita la función de los perfiles como ayuda para el posicionamiento.
Según una forma de ejecución, las otras capas de laminado de dos manguitos contiguos están en contacto unas con otras. De forma análoga a lo anterior, gracias a esto se contribuye a una estructura compuesta especialmente compacta y rígida.
Según una forma de ejecución, entre dos manguitos contiguos está dispuesto un elemento espaciador. El mismo puede favorecer el posicionamiento de los manguitos para la fabricación. De manera alternativa o adicional, mediante elementos espaciadores de esa clase, por ejemplo, puede modificarse una estabilidad y/o una resistencia (a la flexión) de la conexión de brida. El elemento espaciador, por ejemplo, puede componerse de capas de laminado enrolladas de forma cilíndrica. En esta realización, las otras capas de laminado de dos manguitos contiguos, mediante el laminado del elemento espaciador, están en contacto unos con otras y, durante la infusión de vacío, se unen al elemento espaciador formando un componente compacto.
Según una forma de ejecución, cada perfil alargado está conformado esencialmente de forma triangular. En particular, con respecto a una sección transversal, las puntas de los perfiles triangulares apuntan en dirección de un espacio intermedio entre dos manguitos, mientras que los perfiles con un lado opuesto a esas puntas, en particular a un lado de la forma triangular, están dispuestos en la capa de laminado interna o externa. Debido a la forma triangular se contribuye a una ayuda efectiva para el posicionamiento de los manguitos.
Según una forma de ejecución, los lados de cada perfil alargado, orientados hacia un manguito, son curvados y, con ello, están adaptados a una conformación de los manguitos correspondientes con otra capa de laminado circundante. Esto contribuye a las ventajas y funciones antes mencionadas.
Según una forma de ejecución, entre la capa de laminado interna y la externa está proporcionada otra capa de rigidización que está formada por perfiles alargados individuales de material estable en cuanto a la forma. Los perfiles alargados, en función de la variante de la brida de conexión descrita, están dispuestos a lo largo de la respectivamente otra capa de laminado interna o externa y están distanciados uno con respecto a otro en la capa de laminado interna o externa. Es decir que si la capa de rigidización está dispuesta en la capa de laminado externa, entonces la otra capa de rigidización se proporciona en la capa de laminado interna, o de forma inversa. Respectivamente dos perfiles alargados dispuestos uno junto a otro de la otra capa de rigidización conforman entre sí un área de alojamiento. Cada manguito está dispuesto en un área de alojamiento entre dos perfiles alargados de la otra capa de rigidización, de manera que la otra capa de laminado de cada manguito se encuentra en contacto, al menos de forma parcial, con la capa de laminado interna o externa. Gracias a esto se contribuye adicionalmente a las ventajas y funciones antes descritas.
Los perfeccionamientos descritos se aplican de forma análoga también para la otra capa de rigidización.
Según una forma de ejecución, los perfiles alargados de la capa de rigidización y/o de la otra capa de rigidización están conectados unos con otros, en particular están conectados de forma flexible, mediante uno o varios medios de conexión que pueden presentar un material distinto con respecto al perfil alargado. A modo de ejemplo, para conectar los perfiles se utiliza cinta adhesiva de rejilla que resulta especialmente ventajosa, ya que la misma sólo debe pegarse sobre los perfiles, manteniéndolos juntos como una capa uniforme. Por una parte, la cinta adhesiva de rejilla es adecuada para la fabricación final de la conexión de brida, por ejemplo para la infusión con resina. De manera similar, se considera adecuado un tejido que se una mecánicamente a los perfiles individuales, por ejemplo mediante engrapado, utilizando grapas metálicas o plásticas. Esto permite la estructura de una capa de rigidización completa, conectada, en forma de un "conjunto de perfil" que puede colocarse de una pieza, como una parte, en un molde para la fabricación de la conexión de brida. Además se garantizan distancias definidas entre los perfiles. En general son posibles todos los materiales compatibles con una estructura compuesta de fibras, como por ejemplo estructuras planas de hilos, tejidos o esteras de fibras de vidrio o de plástico. La fijación puede tener lugar de forma química mediante pegado, pero preferentemente de forma mecánica, mediante grapas o engrapado.
Según otro aspecto se describe una capa de rigidización para una conexión de brida de una pala de rotor de turbina eólica. La capa de rigidización está formada por perfiles alargados individuales, de un material estable en cuanto a la forma, que están dispuestos unos junto a otros y distanciados unos con respecto a otros. Los perfiles alargados están conectados mediante uno o varios medios de conexión que pueden presentar un material distinto al material del perfil alargado. Respectivamente dos perfiles alargados dispuestos uno junto a otro conforman entre sí un área de alojamiento, en donde pueden disponerse manguitos con roscado interno.
La capa de rigidización contribuye a las ventajas y funciones antes mencionadas. En particular, la capa de rigidización que está estructurada en base a perfiles individuales puede introducirse como una totalidad en un molde para fabricar una conexión de brida. La capa de rigidización puede estar diseñada en correspondencia con las realizaciones anteriores.
Según otro aspecto se describe un inserto de brida para una pala de rotor de turbina eólica que presenta una brida de conexión de una forma de ejecución antes descrita. Un inserto de brida de esa clase puede utilizarse para fabricar una pala de rotor y se introduce como una totalidad en un molde de fabricación correspondiente.
Según otro aspecto se describe una pala de rotor de turbina eólica que presenta una conexión de pala de rotor con una conexión de brida o un inserto de brida de una forma de ejecución antes descrita.
Según otro aspecto se describe una pala de rotor de turbina eólica que presenta un segmento de pala de rotor con una conexión de brida o un inserto de brida de una forma de ejecución antes descrita.
Según otro aspecto se describe una turbina eólica que presenta un rotor con una o varias palas de rotor de turbina eólica de una forma de ejecución antes descrita.
Las palas de rotor, así como la turbina eólica de los otros aspectos, esencialmente posibilitan las ventajas y funciones antes mencionadas y respectivamente pueden estar perfeccionadas en correspondencia con las realizaciones anteriores.
Según otro aspecto se describe un procedimiento para fabricar una conexión de brida de una pala de rotor de turbina eólica. El procedimiento presenta las etapas:
- inserción de una capa de laminado externa de la conexión de brida en un molde de fabricación para la conexión de brida,
- inserción de una capa de rigidización sobre la capa de laminado externa, en el molde de fabricación, donde la capa de rigidización está formada por perfiles alargados individuales, de un material estable en cuanto a la forma, que están dispuestos unos junto a otros a lo largo de la capa de laminado externa y distanciados unos con respecto a otros sobre la capa de laminado externa, donde respectivamente dos perfiles alargados dispuestos uno junto a otro conforman entre sí un área de alojamiento,
- inserción de manguitos con roscado interno, que respectivamente están rodeados por otra capa de laminado, sobre la capa de rigidización, en el molde de fabricación, de manera que cada manguito está dispuesto en un área de alojamiento entre dos perfiles alargados, de manera que la otra capa de laminado de cada manguito está en contacto con la capa de laminado externa, al menos de forma parcial,
- inserción de una capa de laminado interna de la conexión de brida en el molde de fabricación mediante los manguitos, y
- conexión fija de los componentes insertados, de manera que está formada la conexión de brida,
donde cada perfil alargado (148), partiendo desde la capa de laminado externa (140) en dirección de la capa de laminado interna (138) no se proyecta por encima de un plano (154) que se genera mediante dos ejes longitudinales de dos manguitos (142) directamente contiguos al respectivo perfil (148).
El procedimiento descrito, de manera ventajosa, se realiza mediante un molde de fabricación diseñado de forma cóncava.
De manera alternativa se describe un procedimiento que puede realizarse mediante un molde de fabricación diseñado de forma convexa, una así llamada placa positiva, y presenta las siguientes etapas:
- aplicación de una capa de laminado interna de la conexión de brida sobre un molde de fabricación para la conexión de brida,
- aplicación de una capa de rigidización sobre la capa de laminado interna, sobre el molde de fabricación, donde la capa de rigidización está formada por perfiles alargados individuales, de un material estable en cuanto a la forma, que están dispuestos unos junto a otros a lo largo de la capa de laminado interna y distanciados unos con respecto a otros sobre la capa de laminado interna, donde respectivamente dos perfiles alargados dispuestos uno junto a otro conforman entre sí un área de alojamiento,
- aplicación de manguitos con roscado interno, que respectivamente están rodeados por otra capa de laminado, sobre la capa de rigidización, sobre el molde de fabricación, de manera que cada manguito está dispuesto en un área de alojamiento entre dos perfiles alargados, de manera que la otra capa de laminado de cada manguito está en contacto con la capa de laminado interna, al menos de forma parcial,
- aplicación de una capa de laminado externa de la conexión de brida sobre el molde de fabricación mediante los manguitos, y
- conexión fija de los componentes insertados, de manera que está formada la conexión de brida,
donde cada perfil alargado (148), partiendo desde la capa de laminado interna (138) en dirección de la capa de laminado externa (140) no se proyecta por encima de un plano (154) que se genera mediante dos ejes longitudinales de dos manguitos (142) directamente contiguos al respectivo perfil (148).
Los procedimientos esencialmente posibilitan las ventajas y funciones antes mencionadas. Los componentes individuales pueden estar perfeccionados en correspondencia con las realizaciones anteriores. Los procedimientos pueden estar perfeccionados de modo correspondiente.
Otros perfeccionamientos, ventajas y características resultan de los siguientes ejemplos de ejecución explicados en combinación con las figuras. En las figuras, los elementos idénticos, de la misma clase o que cumplen la misma función están provistos de los mismos símbolos de referencia. Para una mayor claridad eventualmente no todos los elementos representados, en todas las figuras, están identificados con símbolos de referencia correspondientes. En las figuras muestran:
Figura 1 una representación esquemática de una turbina eólica según un ejemplo de ejecución,
Figura 2 una representación esquemática de una pala de rotor de turbina eólica,
Figura 3 una representación esquemática de la sección transversal de un inserto de brida con una conexión de brida según un ejemplo de ejecución de la invención,
Figura 4: una vista en detalle de la representación de la sección transversal según la figura 3,
Figura 5 una representación esquemática de la sección transversal de una conexión de brida para una pala de rotor,
Figura 6 una representación esquemática de la sección transversal de una conexión de brida según otro ejemplo de ejecución de la invención,
Figuras 7 y 8 vistas esquemáticas, en perspectiva, de una capa de rigidización según un ejemplo de ejecución de la invención, y
Figura 9 un diagrama de flujo esquemático de un procedimiento para fabricar una conexión de brida según un ejemplo de ejecución de la invención.
La figura 1 muestra una representación esquemática de una turbina eólica 100. La turbina eólica 100 presenta una torre 102. La torre 102 está fijada sobre una base inferior, mediante una cimentación 104. En un extremo de la torre 102 opuesto a la base inferior, una góndola 106 está montada de forma giratoria. La góndola 106 presenta por ejemplo un generador que está acoplado a un rotor 108 mediante un árbol del rotor (no mostrado). El rotor 108 presenta una o varias palas del rotor 110 (de instalaciones de energía eólica) que están dispuestas en un cubo del rotor 112.
El rotor 108, durante el funcionamiento, comienza a rotar mediante una corriente de aire, por ejemplo viento. Ese movimiento de rotación, mediante el árbol del rotor y eventualmente un mecanismo de transmisión, se transmite al generador. El generador convierte la energía cinética del rotor 108 en energía eléctrica.
La figura 2 muestra una pala de rotor de una turbina eólica 110 a modo de ejemplo. La pala de rotor 110 tiene la forma de una pala de rotor convencional y tiene un área del pie de la pala de rotor 114, que está orientada al cubo del rotor 112. El área del pie de la pala de rotor 114 habitualmente tiene una sección transversal esencialmente circular. Al área del pie de la pala de rotor 114 se unen un área de transición 116 y un área del perfil 118 de la pala de rotor 110. La pala de rotor 110, con respecto a una dirección de extensión longitudinal 120, tiene un lado de presión 122 y un lado de succión 124 opuesto. La pala de rotor 110 está diseñada esencialmente hueca en el interior.
En el área del pie de la pala de rotor 114 está proporcionada una conexión de pala de rotor 126 con una conexión de brida 128, mediante la cual la pala de rotor 110 se conecta mecánicamente a un rodamiento de pala o a un elemento de extensión.
La pala de rotor 110 presenta un punto de división 130 en el que un segmento de pala de rotor del lado del pie de la pala 132 y un segmento de pala de rotor del lado de la punta de la pala 134 están conectados uno con otro mediante una o varias bridas de división, donde al menos una brida de división presenta una conexión de brida 128.
Para fabricar una conexión de brida 128 para la conexión de pala de rotor 126 y/o para la brida de división está proporcionado por ejemplo un inserto de brida 136, como se representa en la figura 3 como un ejemplo de ejecución de la invención. La figura 3 muestra un segmento parcialmente circular del inserto de brida 136 en una vista esquemática de la sección transversal. El inserto de brida 136 presenta la conexión de brida 128 y, como pieza de inserción, se inserta en un molde de fabricación para fabricar la totalidad de la pala de rotor 110. La estructura comprende una capa de laminado interna 138, así como una capa de laminado externa 140, que se extienden a modo de un arco de círculo y en la cual, en la dirección de extensión longitudinal 120, están incorporados manguitos 142 con un roscado interno. La capa de laminado interna 138 forma una superficie interna 139 de la conexión de brida 128 y la capa de laminado externa 140 forma una superficie externa 141 de la conexión de brida 128. Las dos superficies, en el caso de una utilización conforme a lo previsto, también pueden ser superficies de la pala de rotor 110. Los manguitos 142, por ejemplo, pueden tratarse de manguitos de acero. Además, en la conexión de brida 128 está incorporada una capa de rigidización 144. A continuación se describen con más precisión éstos y otros detalles de la conexión de brida 128.
No obstante, también es posible que no esté proporcionado ningún inserto de brida 136 y que los manguitos 142 se incorporen y laminen directamente en la pala de rotor 110, por ejemplo en semicascos de la pala de rotor, formando la conexión de brida 128. La estructura de una conexión de brida 128 de esa clase es análoga.
La figura 4 muestra una vista detallada de la conexión de brida 128 según la figura 3 en una sección transversal esquemática. Junto con la capa de laminado externa 140, al menos de forma parcial, están representados tres manguitos 142 incorporados. Cada manguito 142 de la conexión de brida 128 está rodeado por otra capa de laminado 146 que está enrollada varias veces alrededor del manguito.
La capa de rigidización 144, según una realización de la invención, está formada por perfiles alargados 148 individuales, espacialmente separados, que respectivamente están formados por material de núcleo, por tanto, por material plástico expandido. Los perfiles alargados 148 se extienden en dirección longitudinal 120. Los perfiles alargados 148, para la fabricación, pueden estar conectados con medios de conexión adicionales 164, pero esto no es obligatorio. Los perfiles alargados 148 están diseñados esencialmente de forma triangular y están dispuestos sobre la capa de laminado externa 140. Cada perfil está dispuesto entre dos manguitos 142 contiguos. Respectivamente dos perfiles 148 contiguos conforman entre sí un área de alojamiento 149 en la que respectivamente, al menos de forma parcial, está alojado un manguito 142. Los lados del perfil 150 de los perfiles 148, que están orientados a los manguitos 142 respectivamente contiguos, en cuanto a su conformación, están adaptados a una conformación de los manguitos 142. En particular, esos lados del perfil 150 son levemente cóncavos, por tanto, están arqueados hacia un centro de los perfiles 148, referido a la sección transversal. Además, los perfiles 148 están diseñados de manera que una punta 152 de cada perfil 148, partiendo desde la capa de laminado externa 140, está dispuesta a una distancia de un plano 154 que se forma mediante ejes longitudinales 156 de manguitos 142 directamente contiguos (véase también la figura 3).
Gracias a esto resultan las ventajas y funciones mencionadas en la introducción. Mediante la estructura descrita, entre otras cosas, las otras capas de laminado 146 que rodean los manguitos 142, al menos de forma parcial, entre dos perfiles 148 contiguos, entran en contacto con la capa de laminado externa 140. Además, las otras capas de laminado 146 de dos manguitos contiguos pueden estar directamente en contacto, al menos de forma parcial. Además, se contribuye a una superficie externa 141 particularmente lisa y plana.
En la figura 5 puede observarse otra ventaja mediante la comparación con una conexión de brida 128 estructurada de forma similar. En esa conexión de brida 128, la capa de rigidización 144 no está formada por perfiles individuales, sino que está realizada de una pieza. Expresado de otro modo, está proporcionado un segmento anular de la capa de rigidización que puede componerse de material de núcleo. Debido a esto se producen puntos problemáticos en áreas delgadas 158 de la capa de rigidización 144, en las que predomina una distancia más reducida entre un manguito 142 y una capa de laminado externa 140. En esas áreas delgadas 158, en un funcionamiento conforme a lo previsto de una pala de rotor 110, con el inserto de brida 128, predominan cargas por empuje particularmente elevadas (identificadas con flechas), que pueden ocasionar roturas o rasgados de las capa de rigidización 144 en las áreas delgadas 158. Un problema de esa clase se evita en la realización según las figuras 3 y 4 (y también según la figura 6 que aún debe describirse).
En lugar de material de núcleo, para los perfiles 148 también pueden utilizarse otros materiales. Por ejemplo, los perfiles 148 puede estar formados por barras pultrusionadas.
Además, la forma de los perfiles 148 también puede estar modificada y no debe corresponder exactamente a la forma mostrada en las figuras.
En una forma de ejecución no mostrada, la capa de rigidización 144, según el ejemplo de ejecución de la invención correspondiente a las figuras 3 y 4, también puede estar dispuesta en la capa de laminado interna 138.
La figura 6 muestra una vista detallada de una conexión de brida 128 según otro ejemplo de ejecución de la invención. En este caso, junto con una capa de rigidización 144 está proporcionada también otra capa de rigidización 160 que corresponde a la capa de rigidización 144. Debido a esto, tanto en la capa de laminado interna, como también en la externa 138, así como 140, están dispuestas capas de rigidización con perfiles 148. Resultan las ventajas y funciones mencionadas, donde a pesar de las capas de rigidización 144 y 160, las otras capas de laminado 146 de los manguitos 142, entre dos perfiles 148 contiguos de modo correspondiente, están en contacto, al menos de forma parcial, tanto con la capa de laminado interna 138, como también entre perfiles 148 contiguos de modo correspondiente, con la capa de laminado externa 140. Por ejemplo, esto aumenta aún más la estabilidad/resistencia a la flexión, y contribuye a una superficie recta de la superficie interna 139.
De manera opcional, también elementos espaciadores 162 mencionados en la introducción pueden estar dispuestos entre dos manguitos 142 contiguos, donde uno está ilustrado esquemáticamente en la figura 6.
Las figuras 7 y 8, en vistas esquemáticas en perspectiva, muestran una capa de rigidización 144, así como 160, según un ejemplo de ejecución de la invención. Del modo ya mencionado, los perfiles 148 pueden utilizarse de forma individual en la fabricación de una conexión de brida 128 o pala de rotor 110, es decir, antes de la unión fija de todos los componentes involucrados, sin estar conectados directamente entre sí. Las figuras 7 y 8 muestran una forma de ejecución en la que los perfiles 148 individuales están conectados unos con otros con medios de conexión 164. En el ejemplo de ejecución se utiliza una cinta adhesiva de rejilla que es adecuada para una estructura compuesta de fibras, y que por ejemplo puede infundirse. Un medio de conexión 164 de esa clase es flexible, de manera que los perfiles pueden curvarse o inclinarse unos con respecto a otros, paralelamente con respecto a la dirección de extensión longitudinal 120. Esto en particular facilita la fabricación, ya que la capa de rigidización 144, 160, durante la inserción, debido a ello, puede adaptarse bien al molde de fabricación y a componentes ya insertados. Como se mencionó en la introducción, los medios de conexión 164 también pueden adoptar otras conformaciones, donde pueden ser más rígidos o más flexibles. Mediante los perfiles 148 conectados que forman un "conjunto", se contribuye a una fabricación simplificada de la conexión de brida 128.
La figura 9 muestra un diagrama de flujo esquemático de un procedimiento para fabricar una conexión de brida 128 de una pala de rotor de turbina eólica 110 según las figuras 3 y 4. En el procedimiento, a modo de ejemplo, se presupone un molde de fabricación que debe estar proporcionado de modo correspondiente.
En una primera etapa S1, la capa de laminado externa 140 de la conexión de brida 128, se inserta en el molde de fabricación para la conexión de brida 128.
En una siguiente etapa S2, una capa de rigidización 144 con perfiles 148, sobre la capa de laminado externa 140, se inserta en el molde de fabricación.
En una siguiente etapa S3, manguitos 142 con roscado interno, que respectivamente están rodeados por otra capa de laminado 146, sobre la capa de rigidización 144, se insertan en el molde de fabricación, donde cada manguito 142 está dispuesto en un área de alojamiento 149 entre dos perfiles alargados 148 contiguos, de manera que la otra capa de laminado 146 de cada manguito 142 se encuentra en contacto, al menos de forma parcial, con la capa de laminado externa 140.
En una siguiente etapa S4, la capa de laminado interna 138 de la conexión de brida 128 se inserta en el molde de fabricación mediante los manguitos 142.
En una etapa S5 subsiguiente, los componentes insertados se conectan de forma fija formando la conexión de brida 128. En este caso pueden utilizarse procedimientos típicos para la producción de haces de fibras, como por ejemplo procedimientos de infusión de vacío.
La fabricación de una conexión de brida 128 tiene lugar de forma análoga, en donde la capa de rigidización 144 está dispuesta sobre la capa de laminado interna 138. Con la ayuda de un molde de fabricación correspondiente (placa positiva) se cambian las etapas S1 y S4 del procedimiento antes descrito.
La fabricación de una conexión de brida 128 según la figura 6, que presenta dos capas de rigidización 144 y 160, tiene lugar de modo similar. En ese caso, la otra capa de rigidización 160 se inserta antes de la inserción de la capa de laminado externa, así como interna 138, 140.
Lista de símbolos de referencia
100 Turbina eólica
102 Torre
104 Cimentación
106 Góndola
108 Rotor
110 Pala de rotor, pala de rotor de turbina eólica
112 Cubo del rotor
114 Área del pie de la pala de rotor
116 Área de transición
118 Área del perfil
120 Dirección de extensión longitudinal
122 Lado de presión
124 Lado de succión
126 Conexión de pala de rotor
128 Conexión de brida
130 Punto de división
132 Segmento de pala de rotor del lado del pie de la pala
134 Segmento de pala de rotor del lado de la punta de la pala
136 Inserto de brida
138 Capa de laminado interna
139 Superficie interna
140 Capa de laminado externa
141 Superficie externa
142 Manguito
144 Capa de rigidización
146 Otra capa de laminado
148 Perfil alargado
149 Área de alojamiento
150 Lado del perfil
152 Punta
154 Plano
156 Eje longitudinal
158 Área delgada
160 Otra capa de rigidización
162 Elemento espaciador
164 Medio de conexión
Claims (13)
1. Conexión de brida (128) para una pala de rotor de turbina eólica (110), que presenta
- una capa de laminado externa (140) que conforma una superficie externa (141) de la conexión de brida (128),
- una capa de laminado interna (138) que conforma una superficie interna (139) de la conexión de brida (128), - una capa de rigidización (144) dispuesta entre la capa de laminado externa e interna (138, 140), donde - la capa de rigidización (144) está formada por perfiles alargados (148) individuales, de un material estable en cuanto a la forma, que están dispuestos unos junto a otros a lo largo de la capa de laminado externa (140) y distanciados unos con respecto a otros en la capa de laminado externa (140),
- respectivamente dos perfiles alargados (148) dispuestos uno junto a otro conforman entre sí un área de alojamiento (149),
- varios manguitos (142) con roscado interno, que respectivamente están rodeados por otra capa de laminado (146), donde cada manguito (142) está dispuesto en un área de alojamiento (149) entre dos perfiles alargados (148), de manera que la otra capa de laminado (146) de cada manguito (142) se encuentra en contacto, al menos de forma parcial, con la capa de laminado externa (140),
- donde cada perfil alargado (148), partiendo desde la capa de laminado externa (140) en dirección de la capa de laminado interna (138), o partiendo de la capa de laminado interna (138) en dirección de la capa de laminado externa (140), respectivamente no se proyecta por encima de un plano (154) que se genera mediante dos ejes longitudinales de dos manguitos (142) directamente contiguos al respectivo perfil (148).
2. Conexión de brida (128) según la reivindicación 1, donde las otras capas de laminado (146) de dos manguitos (142) contiguos están en contacto una con otra.
3. Conexión de brida (128) según la reivindicación 1, donde entre dos manguitos (142) contiguos está dispuesto un elemento espaciador (162).
4. Conexión de brida (128) según una de las reivindicaciones precedentes, donde cada perfil alargado (148) esencialmente está diseñado de forma triangular.
5. Conexión de brida (128) según la reivindicación 4, donde los lados (150) de cada perfil alargado (148), orientados hacia un manguito (142), son curvados y, con ello, están adaptados a una conformación de los manguitos (142) correspondientes con otra capa de laminado (146) circundante.
6. Conexión de brida (128) según una de las reivindicaciones precedentes, donde
- entre la capa de laminado interna y la externa (138, 140) está proporcionada otra capa de rigidización (160) que está formada por perfiles alargados (148) individuales de un material estable en cuanto a la forma, - los perfiles alargados (148), a lo largo de la respectivamente otra capa de laminado interna o externa (138, 140) están dispuestos unos junto a otros y están distanciados unos con respecto a otros en la capa de laminado interna o externa (138, 140)
- respectivamente dos perfiles alargados (148) dispuestos uno junto a otro, de la otra capa de rigidización (160), conforman entre sí un área de alojamiento (149), y
- cada manguito (142) está dispuesto en un área de alojamiento (149) entre dos perfiles alargados (148) de la otra capa de rigidización (160), de manera que la otra capa de laminado (146) de cada manguito (142) se encuentra en contacto, al menos de forma parcial, con la capa de laminado interna o externa (138, 140).
7. Conexión de brida (128) según una de las reivindicaciones precedentes, donde los perfiles alargados (148) de la capa de rigidización (144) y/o de la otra capa de rigidización (160) están conectados unos con otros, en particular están conectados de forma flexible, mediante uno o varios medios de conexión (164) que pueden presentar un material distinto con respecto al perfil alargado (148).
8. Inserto de brida (136) para una pala de rotor de turbina eólica (110), que presenta una conexión de brida (128) según una de las reivindicaciones precedentes.
9. Pala de rotor de turbina eólica (110) que presenta una conexión de pala de rotor (126) con una conexión de brida (128) según una de las reivindicaciones 1 a 7.
10. Pala de rotor de turbina eólica (110) que presenta un segmento de pala de rotor (132, 134) con una conexión de brida (128) según una de las reivindicaciones 1 a 7.
11. Turbina eólica (100) que presenta un rotor (108) con una o varias palas de rotor de turbina eólica (110) según una de las reivindicaciones 9 ó 10.
12. Procedimiento para fabricar una conexión de brida (128) de una pala de rotor de turbina eólica (110), que presenta las etapas:
- inserción de una capa de laminado externa (140) de la conexión de brida (128) en un molde de fabricación para la conexión de brida (128),
- inserción de una capa de rigidización (144) sobre la capa de laminado externa (140), en el molde de fabricación, donde la capa de rigidización (144) está formada por perfiles alargados (148) individuales, de un material estable en cuanto a la forma, que están dispuestos unos junto a otros a lo largo de la capa de laminado externa (140) y distanciados unos con respecto a otros sobre la capa de laminado externa (140), donde respectivamente dos perfiles alargados (148) dispuestos uno junto a otro conforman entre sí un área de alojamiento (149),
- inserción de manguitos (142) con roscado interno, que respectivamente están rodeados por otra capa de laminado (146), sobre la capa de rigidización (144), en el molde de fabricación, de manera que cada manguito (142) está dispuesto en un área de alojamiento (149) entre dos perfiles alargados (148), de manera que la otra capa de laminado (146) de cada manguito (142) está en contacto con la capa de laminado externa (140), al menos de forma parcial,
- inserción de una capa de laminado interna (138) de la conexión de brida (128) en el molde de fabricación mediante los manguitos (142), y
- conexión fija de los componentes insertados, de manera que está formada la conexión de brida (128), donde cada perfil alargado (148), partiendo desde la capa de laminado externa (140) en dirección de la capa de laminado interna (138) no se proyecta por encima de un plano (154) que se genera mediante dos ejes longitudinales de dos manguitos (142) directamente contiguos al respectivo perfil (148).
13. Procedimiento para fabricar una conexión de brida (128) de una pala de rotor de turbina eólica (110), que presenta las etapas:
- aplicación de una capa de laminado interna (138) de la conexión de brida (128) en un molde de fabricación para la conexión de brida (128),
- aplicación de una capa de rigidización (144) sobre la capa de laminado interna (138), sobre el molde de fabricación, donde la capa de rigidización (144) está formada por perfiles alargados (148) individuales, de un material estable en cuanto a la forma, que están dispuestos unos junto a otros a lo largo de la capa de laminado interna (138) y están distanciados unos con respecto a otros sobre la capa de laminado interna (138), donde respectivamente dos perfiles alargados (148) dispuestos uno junto a otro conforman entre sí un área de alojamiento (149),
- aplicación de manguitos (142) con roscado interno, que respectivamente están rodeados por otra capa de laminado (146), sobre la capa de rigidización (144), sobre el molde de fabricación, de manera que cada manguito (142) está dispuesto en un área de alojamiento (149) entre dos perfiles alargados (148), de manera que la otra capa de laminado (146) de cada manguito (142) está en contacto con la capa de laminado interna (138), al menos de forma parcial,
- aplicación de una capa de laminado externa (140) de la conexión de brida (128) sobre el molde de fabricación mediante los manguitos (142), y
- conexión fija de los componentes insertados, de manera que está formada la conexión de brida (128) donde cada perfil alargado (148), partiendo desde la capa de laminado interna (138) en dirección de la capa de laminado externa (140) no se proyecta por encima de un plano (154) que se genera mediante dos ejes longitudinales de dos manguitos (142) directamente contiguos al respectivo perfil (148).
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