ES2965908T3

ES2965908T3 - Pala de turbina eólica y procedimiento para producir una pala de turbina eólica

Info

Publication number: ES2965908T3
Application number: ES19162101T
Authority: ES
Inventors: Michael Nielsen; David Roberts; Rune Vestergaard; Maurits Bakkum
Original assignee: LM Wind Power AS
Current assignee: LM Wind Power AS
Priority date: 2019-03-12
Filing date: 2019-03-12
Publication date: 2024-04-17
Anticipated expiration: 2039-03-12
Also published as: US20220145850A1; PL3708825T3; EP3708825A1; CN113508226A; DK3708825T3; US12392317B2; EP3708825B1; WO2020182813A1

Abstract

Se divulga una pala de turbina eólica y un método para su producción. La pala de turbina eólica comprende una parte de carcasa lateral a favor del viento y una parte de carcasa lateral a favor del viento. La parte de cubierta lateral a barlovento y la parte lateral a favor del viento están unidas entre sí a lo largo de al menos una junta. En dicha al menos una junta, el lado a contraviento se separará y la parte de armazón del lado a favor del viento se unirán a una brida de pegamento interna así como a una brida de pegamento externa. La pestaña de pegamento se puede producir usando un inserto de molde a lo largo del cual se lamina la pestaña de pegamento. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Pala de turbina eólica y procedimiento para producir una pala de turbina eólica

[0001]La presente divulgación se refiere a una pala de turbina eólica y a un procedimiento de su producción. La pala de turbina eólica comprende una parte lateral a barlovento (“upwind”) y una parte lateral a sotavento (“downwind”) que se unen a lo largo de al menos una junta.

Antecedentes

[0002]A medida que las turbinas eólicas y las palas de turbina eólica incrementan su tamaño, se incrementan las cargas de pala, es decir, las deformaciones, los momentos de flexión, las cargas de pelado (“peel loads”), etc., en particular a lo largo del borde de salida. Por este y otros motivos, el diseño del borde de salida es un factor importante para la integridad estructural de la turbina eólica.

[0003]Las palas de turbina que comprenden un perfil posterior plano (“flatback”) en el borde de salida pueden tener un incremento en la eficacia. Un perfil optimizado comprende una geometría variable del borde de salida a lo largo de la región de perfil alar de la pala. De acuerdo con algunos modos de realización, el borde de salida comprende también una pestaña (“flap”) aerodinámica, que reduce las pérdidas provocadas por las turbulencias del aire.

[0004]Es difícil ensamblar una pala de turbina eólica que soporta cargas altas y que comprende subsecciones o segmentos que son escalables en geometría y resistencia. En particular, es difícil proporcionar un perfil posterior plano aerodinámicamente optimizado en el borde de salida que también soporte altas fuerzas mecánicas, mientras se mantiene un diseño interior optimizado y usando refuerzos y materiales mínimos.

[0005]El documento EP 2 909 474 A1 muestra una pala de turbina eólica con un perfil posterior plano, que comprende partes de concha con bridas de encolado dispuestas entre sí en el borde de salida.

[0006]El documento WO 2018/015250 A1 divulga una pala de turbina eólica en la que una de las partes de concha comprende un núcleo de concha dispuesto entre un laminado interior y un laminado exterior, en la que el núcleo de concha comprende una curva que tiene un ángulo de curvatura de al menos 60 grados entre una primera parte del núcleo de concha y una segunda parte del núcleo de concha.

[0007]El documento WO 2017/220596 A1 se refiere a un procedimiento de fabricación de una pala de turbina eólica que comprende proporcionar un elemento espaciador de borde de ataque en una brida de borde de ataque. Dos moldes de pala se disponen uno encima del otro de modo que uno o más elementos espaciadores de borde de ataque se disponen entre la primera brida de borde de ataque y la segunda brida de borde de ataque.

Breve explicación

[0008]Es un objetivo de la presente invención proporcionar una pala de turbina eólica que soporte cargas altas y proporcionar un procedimiento para su fabricación.

[0009]De forma ventajosa, el diseño permite que la pala de turbina eólica sea escalable en geometría, resistencia y/o diseño de laminación.

[0010]El objetivo de la invención se logra por una pala de turbina eólica y por un procedimiento para producir una pala de turbina eólica de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 12 respectivamente.

[0011]Los modos de realización preferentes de la invención son la materia de las reivindicaciones dependientes, la descripción y los dibujos.

[0012]La invención se refiere a una pala de turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 1.

[0013]Una pala de turbina eólica comprende típicamente una región de raíz, una región de perfil alar con una punta, un lado de presión, un lado de succión y una línea de cuerda que se extiende entre un borde de ataque y un borde de salida.

[0014]La pala de turbina eólica comprende una parte de concha a barlovento y una parte de concha a sotavento.

[0015]Cada parte de concha comprende típicamente un núcleo, por ejemplo una espuma polimérica, que se lamina con capas de fibra de vidrio y/o carbono que se incluyen en una resina polimérica. El núcleo no se puede extender a lo largo de toda la longitud de la pala de turbina eólica, en particular, una región de extremo de punta solo puede comprender un laminado reforzado con fibra.

[0016]El núcleo también puede consistir en al menos dos partes separadas de geometría variable y/o localizadas en al menos dos secciones diferentes de la pala de turbina eólica.

[0017]También se puede colocar un núcleo entre las propias bridas de pegamento. Tener, por ejemplo, una brida de pegamento externa ancha, en particular una pestaña aerodinámica formada por una brida de pegamento interna y externa, puede dar como resultado la necesidad de incluir material de núcleo en la propia brida.

[0018]La brida de pegamento interna se puede realizar como una extensión de la parte de concha lateral a barlovento o lateral a sotavento, que se coloca contigua al lado interior de la otra parte de concha y que se une con pegamento al lado interior de la parte de concha. La brida de pegamento externa se puede realizar como una extensión de la parte de concha lateral a sotavento y/o la parte de concha lateral a barlovento. Típicamente, la brida de pegamento interna se localiza en el interior de la pala de turbina eólica, mientras que la brida de pegamento externa se localiza en el exterior de la pala de turbina eólica.

[0019]La brida de pegamento adhesiva se puede realizar como un alargamiento, que es más delgado que el cuerpo estructural principal contiguo de la parte de concha. Cuando se ensambla con una parte de concha opuesta, la brida de pegamento forma una junta superpuesta con una unión adhesiva estructural.

[0020]De acuerdo con un modo de realización de la invención, la parte de concha lateral a barlovento y la parte de concha lateral a sotavento comprenden ambas una brida de pegamento. De acuerdo con este modo de realización, la junta se forma entre estas dos bridas de pegamento. Las bridas de pegamento pueden formar una pestaña aerodinámica. En un modo de realización preferente, la parte de concha lateral a barlovento comprende una brida de pegamento interna y una brida de pegamento externa, y la parte de concha lateral a sotavento comprende una brida de pegamento externa. Las respectivas bridas de pegamento externas se adaptan preferentemente para pegarse entre sí a lo largo de al menos parte de las respectivas bridas de pegamento externas. La brida de pegamento interna se adapta preferentemente para pegarse a una superficie interior de la parte de concha opuesta, típicamente una superficie interior de la parte de concha a sotavento.

[0021]Las bridas de pegamento de la parte de concha a barlovento pueden tener una forma que coincide con la forma de la brida de pegamento de concha a sotavento o la forma de la estructura laminada a sotavento. De este modo se puede lograr un grosor mínimo de línea de unión.

[0022]En un modo de realización preferente, al menos una parte de concha, preferentemente la parte de concha a barlovento, comprende una brida de pegamento interna y una brida de pegamento externa, en la que la brida de pegamento interna y la brida de pegamento externa juntas forman un perfil en forma de L, visto en una sección transversal de la parte de concha.

[0023]De acuerdo con otro modo de realización de la invención, solo una de las partes de concha comprende una brida de pegamento externa. En este caso, la brida de pegamento se une a la superficie exterior de la parte de concha opuesta.

[0024]El uso de ambas, una brida de pegamento interna así como externa, da como resultado un diseño de junta unida que es escalable; por ejemplo, cambiando determinados parámetros de diseño, son posibles diferentes propiedades de la junta a lo largo de su longitud. Un incremento en la resistencia al momento de flexión de junta se puede lograr, por ejemplo, por un número variable de capas de refuerzo y/o un grosor de núcleo variable y/o un ancho variable de la junta unida.

[0025]El diseño de junta de acuerdo con la invención ofrece la capacidad de ajustar el ancho unido a lo largo de la junta, por ejemplo para optimizar los requisitos de carga cortante. El diseño permite además que los paneles tipo sándwich de concha se extiendan hasta la junta y maximicen la estabilidad de panel. Los paneles tipo sándwich también ayudan a reducir el peso de pala.

[0026]Además, usando dos bridas de pegamento, se puede lograr un grosor de línea de unión sustancialmente constante a lo largo de la pala, lo que permite un bajo consumo de pegamento. Preferentemente, la junta se coloca en un borde de salida de la pala de turbina eólica y/o el borde de salida se realiza como un borde de salida posterior plano.

[0027]En particular, el borde de salida posterior plano puede tener una altura que se reduce hacia una región de raíz de pala y/o hacia un extremo de punta de la pala de turbina eólica. Por medio de la invención se puede proporcionar de manera muy sencilla y eficaz un perfil aerodinámico optimizado de la región de perfil alar.

[0028]De acuerdo con un modo de realización de la invención, un borde de salida posterior plano también se puede extender hasta la raíz mientras se usa una brida de pegamento interna y externa.

[0029]La configuración de brida de pegamento de acuerdo con la invención también se puede usar como una junta entre una parte de concha y un componente posterior plano, por ejemplo, un componente similar a un refuerzo en C, extendiéndose las bridas externas desde ambas partes de concha lateral a barlovento y a sotavento. Por tanto, de acuerdo con este modo de realización, las conchas no se unen directamente. Sin embargo, al menos una de las partes de concha se une al componente posterior plano por una brida de pegamento externa así como interna.

[0030]De acuerdo con un modo de realización preferente de la invención, la brida de pegamento externa comprende una pestaña aerodinámica. Como se describe anteriormente, la pestaña aerodinámica se puede formar por las bridas de pegamento externas de las partes de concha. De acuerdo con este modo de realización de la invención, se forma una pestaña aerodinámica por una extensión de la parte de concha a barlovento, que se une a una extensión de la parte de concha a barlovento.

[0031]La al menos una brida de pegamento se puede realizar como perfil separado, que se une al núcleo de la pala de turbina eólica. Se puede proporcionar muy fácilmente un perfil con cualquier forma deseada.

[0032]Sin embargo, de acuerdo con un modo de realización alternativo preferente de la invención, la brida de pegamento interna y/o externa se forma por una extensión de al menos una capa laminada (“laminate layer”) de la parte de concha lateral a barlovento y/o a sotavento. En consecuencia, las capas laminadas de la parte de concha se extienden para formar la brida de pegamento. Este modo de realización proporciona una conexión muy robusta de la brida de pegamento con la parte de concha restante.

[0033]En un modo de realización, el núcleo (por ejemplo, espuma polimérica) se puede laminar con al menos una capa reforzada con fibra. A continuación, se puede laminar al menos otra capa de fibra sobre el núcleo y también se puede usar como extensión para formar la brida de pegamento.

[0034]El extremo del núcleo de al menos una parte de concha puede tener una forma variable a lo largo de su longitud.

[0035]De acuerdo con un modo de realización de la invención, se puede colocar al menos un inserto moldeado entre la extensión y un núcleo de la parte de concha lateral a barlovento y/o a sotavento. El inserto moldeado reduce el consumo de resina y asegura una distribución homogénea de la resina. Además, se reduce el riesgo de formar burbujas en la resina.

[0036]En particular, el inserto moldeado se puede colocar entre el núcleo, que se lamina con al menos una capa de fibra, y las capas que forman la extensión. Preferentemente, el núcleo comprende bordes redondeados. Se deben evitar las esquinas afiladas para reducir el riesgo de grietas.

[0037]El inserto moldeado llena parcialmente el espacio entre el borde redondeado y la capa laminada de la extensión, que forma la brida de pegamento. El uso del inserto moldeado también reduce el riesgo de formación de charcos de resina y defectos en la estructura laminada.

[0038]El inserto moldeado se puede realizar como inserto de plástico. De acuerdo con un modo de realización de la invención, el inserto moldeado tiene, al menos en una parte de su longitud, una sección transversal esencialmente triangular. Esta forma es óptima para llenar el espacio entre el núcleo y las capas laminadas de la extensión. Esto también mantiene bajo el consumo de pegamento ya que el grosor de línea de unión se puede mantener bajo en todo el ancho de la línea de unión.

[0039]En algunos modos de realización, el inserto moldeado puede tener una sección transversal variable a lo largo de su longitud.

[0040]De acuerdo con un modo de realización, al menos una brida de pegamento comprende, a lo largo de un borde de salida, un número variable de capas laminadas. De acuerdo con otro modo de realización, al menos una brida de pegamento comprende, a lo largo de un borde de salida, un ancho variable. De acuerdo con otro modo de realización, al menos una brida de pegamento comprende, a lo largo de un borde de salida, un grosor variable. De este modo, es posible adoptar de forma muy sencilla el diseño de la junta a los requisitos específicos cambiantes a lo largo de la longitud de la junta.

[0041]La altura de una brida de pegamento interna se puede reducir, al menos en sección, hacia un extremo de punta de la pala de turbina eólica.

[0042]En particular, la brida de pegamento interna se puede salir antes de alcanzar el extremo de punta de la pala de turbina eólica.

[0043]De acuerdo con este modo de realización de la invención, el área de extremo de punta y/o un área de la región de perfil alar contigua a la raíz de la pala de turbina eólica comprende una sección sin una brida de pegamento interna. El borde de salida en estas áreas puede tener una altura menor como en una sección en el medio de la pala de turbina eólica. Con la invención, es muy fácil producir una pala de turbina eólica robusta con un perfil posterior plano que comprende una altura variable a lo largo de su longitud, sin discontinuidades repentinas significativas en la estructura de la pala de turbina eólica.

[0044]La invención se refiere además a una turbina eólica que comprende palas de turbina eólica como se describe anteriormente.

[0045]En otro aspecto, la presente invención se refiere a un procedimiento para producir una parte de concha de una pala de turbina eólica, comprendiendo la parte de concha al menos una brida de pegamento, comprendiendo el procedimiento las etapas de disponer un material de núcleo y una o más primeras capas de fibra en un molde de pala, en el que preferentemente el material de núcleo se cubre por la una o más primeras capas de fibra para formar un material de concha, disponer una o más segundas capas de fibra en al menos parte del material de núcleo y/o la una o más primeras capas de fibra, colocar una incrustación de molde (“mould inlay”) en al menos parte de la una o más segundas capas de fibra y opcionalmente envolver la una o más segundas capas de fibra alrededor de al menos parte de la incrustación de molde, curar la una o más segundas capas de fibra para formar la al menos una brida de pegamento y retirar la incrustación de molde.

[0046]La parte de concha puede ser una parte de concha a barlovento que comprende una brida de pegamento tanto externa como interna. Por tanto, en algunos modos de realización, la brida de pegamento externo se forma por una o más segundas capas de fibra dispuestas o envueltas alrededor de una primera parte de la incrustación de molde, en la que la brida de pegamento interno se forma por la una o más segundas capas de fibra dispuestas o envueltas alrededor de una segunda parte de la incrustación de molde. La una o más segundas capas de fibra se pueden curar con una resina para formar la al menos una brida de pegamento, por ejemplo usando moldeo por transferencia de resina asistido por vacío.

[0047]En un modo de realización preferente, la incrustación de molde se dispone en un borde del molde de pala de modo que haga tope con un tapón (“stopper”) que sobresale de dicho borde.

[0048]En otro modo de realización, la parte de concha comprende una brida de pegamento interna y externa formada por la una o más segundas capas de fibra curadas.

[0049]De acuerdo con otro modo de realización, la incrustación de molde tiene a lo largo de su longitud una sección transversal variable.

[0050]En particular, el procedimiento se usa para producir una parte de concha de una pala de turbina eólica de la presente invención como se describe anteriormente.

[0051]De acuerdo con un modo de realización, se usa una incrustación de molde para formar el laminado de la al menos una brida de pegamento a lo largo de la incrustación de molde. La incrustación de molde se puede realizar como perfil y puede contener, por ejemplo, un material polimérico, por ejemplo polipropileno o polietileno.

[0052]La incrustación de molde que se coloca preferentemente en el borde del molde de pala hace más fácil envolver las capas laminadas alrededor de la incrustación. En particular, las primeras capas de fibra se pueden envolver alrededor del material de núcleo y las segundas capas de fibra se pueden envolver alrededor de la incrustación de molde y se les puede dar forma para formar una brida de pegamento.

[0053]De acuerdo con un modo de realización de la invención, la incrustación de molde se coloca en un tapón previsto en el borde del molde de pala, facilitando por tanto la colocación correcta de la incrustación de molde.

[0054]Preferentemente, se envuelven y se laminan una brida de pegamento interna y externa a lo largo de la incrustación de molde. La incrustación de molde también puede tener una sección transversal variable a lo largo de su longitud.

[0055]En otro aspecto, la presente invención se refiere a una parte de concha obtenible por el procedimiento descrito anteriormente. En otro aspecto, la presente invención se refiere a un procedimiento para fabricar una pala de turbina eólica que comprende las etapas del procedimiento descrito anteriormente y unir la parte de concha obtenida a otra parte de concha para obtener una pala de turbina eólica.

[0056]Después de retirar la incrustación de molde, la parte de concha, por ejemplo la parte de concha a barlovento, se puede unir a otra parte de concha, por ejemplo la parte de concha a sotavento, para finalizar la producción de la pala de turbina eólica. En algunos modos de realización, un dispositivo de retención formado como parte de la brida de pegamento se puede recortar o unir a la concha opuesta, en particular a una brida de pegamento opuesta.

[0057]El proceso de unión se puede realizar de cualquier manera, por ejemplo, aplicando primero pegamento sobre al menos una superficie y a continuación conectando las partes de concha de pala, o por un proceso de unión por inyección después de que las partes de concha se colocan unas sobre otras.

[0058]También se puede usar un protector de adhesivo en el proceso de unión, que tiene la función de dar forma al adhesivo para minimizar un salto de rigidez y/o reducir el grosor de adhesivo para evitar grietas en el adhesivo.

[0059]Los modos de realización y rasgos característicos descritos en el presente documento con respecto a la pala de turbina eólica de la presente invención se pueden aplicar igualmente a, y se pueden combinar con, los modos de realización y rasgos característicos descritos en el presente documento con respecto al procedimiento para producir una parte de concha de una pala de turbina eólica de la presente invención.

Breve descripción de las figuras

[0060]Los modos de realización de la divulgación se describirán con más detalle a continuación con respecto a las figuras adjuntas. Las figuras muestran una forma de implementar la presente invención y no se deben interpretar como limitantes de otros posibles modos de realización que entren dentro del alcance del conjunto de reivindicaciones adjuntas.

La fig. 1 es un diagrama esquemático que ilustra una turbina eólica de ejemplo.

La fig. 2 es un diagrama esquemático que ilustra una pala de turbina eólica de ejemplo.

La fig. 3a a fig. 3f son vistas en sección transversal del área de borde de salida de la pala de turbina eólica a lo largo de la pala.

La fig. 4 es una vista detallada del área A de la fig. 3d.

Las fig. 5a a fig. 5c son vistas en sección transversal del borde de salida de un modo de realización de una pala de turbina eólica, en la que la brida de pegamento interna sale antes de alcanzar la región de raíz de la pala, mostrando específicamente un borde de salida posterior plano.

La fig. 6 es una vista en sección transversal esquemática que ilustra la producción de una brida de pegamento de la pala.

La fig. 7 es un diagrama de flujo que muestra un procedimiento para producir una pala de turbina eólica de acuerdo con un modo de realización de la invención.

Descripción detallada

[0061]La fig. 1 ilustra una turbina eólica a barlovento moderna convencional 2 de acuerdo con el llamado "concepto danés" con una torre 4, una góndola 6 y un rotor con un eje de rotor sustancialmente horizontal. El rotor incluye un buje 8 y tres palas 10 que se extienden radialmente desde el buje 8, teniendo cada una una raíz de pala 16 más cercana al buje y una punta de pala 14 más alejada del buje 8.

[0062]La fig. 2 muestra una vista esquemática de una pala de turbina eólica de ejemplo 10. La pala de turbina eólica 10 tiene la forma de una pala de turbina eólica convencional con un extremo de raíz 17 y un extremo de punta 15 y comprende una región de raíz 30 lo más cercana al buje, una región perfilada o de perfil alar 34 lo más alejada del buje y una región de transición 32 entre la región de raíz 30 y la región de perfil alar 34. La pala 10 comprende un borde de ataque 18 orientado hacia la dirección de rotación de la pala 10, cuando la pala se monta en el buje, y un borde de salida 20 orientado hacia la dirección opuesta del borde de ataque 18.

[0063]La región de perfil alar 34 (también llamada región perfilada) tiene una forma de pala ideal o casi ideal con respecto a generar sustentación, mientras que la región de raíz 30 debido a consideraciones estructurales tiene una sección transversal sustancialmente circular o elíptica, lo que, por ejemplo, hace más fácil y más seguro montar la pala 10 en el buje. El diámetro (o la cuerda) de la región de raíz 30 puede ser constante a lo largo de toda el área de raíz 30. La región de transición 32 tiene un perfil de transición que cambia gradualmente desde la forma circular o elíptica de la región de raíz 30 al perfil alar de la región de perfil alar 34. La longitud de cuerda de la región de transición 32 se incrementa típicamente con el incremento en la distancia r desde el buje. La región de perfil alar 34 tiene un perfil alar con una cuerda que se extiende entre el borde de ataque 18 y el borde de salida 20 de la pala 10. El ancho de la cuerda disminuye con el incremento en la distancia r desde el buje.

[0064]Un hombro 40 de la pala 10 se define como la posición donde la pala 10 tiene su mayor longitud de cuerda. El hombro 40 se proporciona típicamente en el límite entre la región de transición 32 y la región de perfil alar 34.

[0065]Cabe destacar que las cuerdas de las diferentes secciones de la pala normalmente no se encuentran en un plano común, puesto que la pala puede estar torsionada y/o curvada (es decir, doblada previamente), proporcionando por tanto el plano de cuerda con un correspondiente curso torsionado y/o curvado, siendo este el caso más frecuente para compensar que la velocidad local de la pala dependa del radio desde el buje.

[0066]La pala de turbina eólica 10 comprende una concha de pala que puede comprender dos partes de concha de pala, una primera parte de concha de pala 24 y una segunda parte de concha de pala 26, típicamente hechas de polímero reforzado con fibra. La primera parte de concha de pala 24 es típicamente un lado de presión o parte de concha de pala a barlovento. La segunda parte de concha de pala 26 es típicamente un lado de succión o parte de concha de pala a sotavento. La primera parte de concha de pala 24 y la segunda parte de concha de pala se pegan juntas a lo largo de las líneas de unión o juntas de pegamento 28 que se extienden a lo largo del borde de salida 20 y el borde de ataque 18 de la pala 10. Típicamente, los extremos de raíz de las partes de concha de pala 24, 26 tienen una forma de sección transversal exterior semicircular o semiovalada.

[0067]El borde de salida 20 se puede configurar como un borde de salida posterior plano, en el que el borde se aplana para lograr mejores propiedades aerodinámicas. Esta construcción incrementa la eficacia de la pala de turbina eólica en comparación con un diseño de borde afilado.

[0068]La fig. 3a - fig. 3f son vistas en sección transversal del área de junta de una pala de turbina eólica a lo largo de su borde de salida de acuerdo con un modo de realización de la invención comenzando en la región de punta (fig. 3a) a lo largo de la región de perfil alar.

[0069]Como se muestra en la fig. 3a, la pala de turbina eólica comprende una parte de concha lateral a barlovento 24 y una parte de concha lateral a sotavento 26, que se unen en la junta de pegamento 28.

[0070]La parte 24 de concha lateral a barlovento y la parte 26 de concha lateral a sotavento comprenden una brida de pegamento externa en ángulo 52, 62. Las bridas de pegamento externas 52, 62 de las partes de concha se unen con pegamento y forman una pestaña aerodinámica 80. En el área mostrada en la fig. 3a, las partes de concha 24, 26 se realizan como laminados monolíticos sin núcleo tipo sándwich.

[0071]Como se ve en la fig. 3f, la parte lateral a barlovento 24 también comprende una brida de pegamento interna 51 que se dispone contigua a la superficie interior de la parte lateral a sotavento 26 y que se une con pegamento a la superficie interior.

[0072]En la región de extremo de punta, las partes de concha laterales 24, 26 consisten en un laminado reforzado con fibra y pueden no comprender un núcleo.

[0073]Como se muestra en la fig. 3b a fig. 3d, más alejadas de la región de extremo de punta, las partes de concha 24, 26 comprenden respectivos núcleos 50, 60, por ejemplo, un núcleo de espuma polimérica. Típicamente, el grosor de los núcleos 50, 60 se incrementa con el incremento en la distancia desde el extremo de punta.

[0074]La fig. 3b y fig. 3c ilustran cómo el grosor de los núcleos 50, 60 se incrementa gradualmente y que los bordes de los núcleos 50, 60 se redondean.

[0075]La fig. 4 es una vista detallada del área A de la fig. 3d. La parte de concha lateral a barlovento 24 comprende un núcleo de espuma polimérica 50. El núcleo 50 se puede envolver con al menos una capa reforzada con fibra. Otra(s) capa(s) de fibra 55 forma(n) un laminado que forma una extensión, formando la brida de pegamento interna 51. La brida de pegamento externa en ángulo 52 también consiste en una capa(s) laminada(s) o reforzada(s) con fibra unida(s) al laminado del núcleo 50.

[0076]Para reducir el riesgo de grietas, el núcleo 50 tiene bordes redondeados. Entre las capas laminadas de las bridas de pegamento 51,52 y el núcleo, se colocan insertos moldeados 53, 54 para evitar charcos de resina y defectos. Los insertos moldeados 53, 54 también reducen el consumo de resina. El borde redondeado también permite un grosor de material de núcleo total hasta el borde de concha, lo que da como resultado un incremento en la rigidez y potencialmente suaviza la disposición de las capas de fibra alrededor del núcleo 50 en al menos una brida de pegamento 51,52.

[0077]Preferentemente, los insertos moldeados 53, 54 tienen una forma esencialmente triangular. La forma de los insertos moldeados 53, 54 puede variar a lo largo de la longitud del borde. Los insertos moldeados 53, 54 solo se pueden colocar en una sección de la pala de turbina eólica.

[0078]La brida de pegamento externa 52 de la parte de concha lateral a barlovento 24 se une con pegamento 70 a la brida de pegamento externa 62 de la parte de concha lateral a sotavento 26 para formar una pestaña aerodinámica 80 y una junta de pala externa.

[0079]También se coloca un inserto moldeado 64 entre las capas de fibra 65 del laminado de la brida de pegamento externa 62 de la parte de concha lateral a sotavento 26 y el núcleo 60.

[0080]La brida de pegamento interna 51 de la parte de concha lateral a barlovento 24 se une con pegamento 70 a una superficie interior de la parte de concha lateral a sotavento 26. La brida de pegamento interna 51 y la brida de pegamento externa 52 forman un perfil en forma de L sobre el que se puede aplicar pegamento para unir las partes de concha 24, 26 entre sí.

[0081]La brida de pegamento interna 51 se puede extender hasta la superficie contigua de la parte de concha lateral a barlovento en un ángulo a entre 0° y 90°, preferentemente entre 0° y 45°. La brida de pegamento externa 52 se puede extender hasta la superficie contigua de la parte de concha lateral a barlovento en un ángulo p entre 0° y 120°, preferentemente entre 0° y 90°.

[0082]Es posible variar el ángulo de la brida de pegamento interna 51 y la brida de pegamento externa 61 dependiendo de la posición a lo largo del borde de salida. De acuerdo con un modo de realización de la invención, el ángulo de la brida de pegamento interna 51 y/o la brida de pegamento externa 61 disminuye o se incrementa a lo largo del borde de salida en al menos 30°.

[0083]Preferentemente, el ángulo y entre la brida de pegamento interna 51 y la brida de pegamento externa está entre 70° y 110°, preferentemente entre 80 y 100°.

[0084]En referencia de nuevo a la fig. 3a - 3f, se muestra que el diseño de la junta entre las partes de concha es flexible y puede variar a lo largo de la longitud de la pala.

[0085]Como se muestra en la fig. 3f, los núcleos 50, 60 de los extremos unidos de las partes de concha 24, 26 también se pueden colocar en una posición angular entre sí. En la posición de la junta de pegamento 28 mostrada en la fig. 3f, la brida de pegamento interna 51 de la parte de concha lateral a sotavento 24 está en ángulo y la brida de pegamento externa 52 sigue el contorno de la superficie exterior de la parte de concha lateral a barlovento 24. La parte frontal de la parte de concha lateral a sotavento 26 se une a la brida de pegamento externa 52 de la parte de concha lateral a barlovento 24.

[0086]En consecuencia, de acuerdo con un modo de realización de la invención, la junta de pegamento puede comprender un área en la que los núcleos 50, 60 de las partes de concha 24, 26 se alinean de frente hacia frente, así como un área en la que la parte frontal de un núcleo 50 se coloca contigua al lado del otro núcleo 60 (por ejemplo, mostrado en la fig. 5b).

[0087]Las fig. 5a a fig. 5c muestran otras vistas en sección transversal del área de junta de pegamento de una pala de turbina eólica con un incremento en la distancia desde el extremo de punta, en las que la brida de pegamento interna 51 se extiende o disminuye antes de alcanzar la región de raíz de pala.

[0088]El perfil de acuerdo con la fig. 5a se corresponde esencialmente con la fig. 3f. La parte de concha lateral a sotavento 26 comprende un extremo en ángulo que se une a la brida de pegamento interna 51 de la parte de concha lateral a barlovento 24. Las bridas de pegamento externas 52, 62 forman una pestaña aerodinámica 80.

[0089]En esta zona, el núcleo 50 de la parte de concha lateral a barlovento 24 es más delgado que el núcleo 60 de la parte de concha lateral a sotavento. En consecuencia, la parte de concha lateral a sotavento 24 puede soportar fuerzas y cargas transversales mayores.

[0090]Como se muestra en la fig. 5b, la altura del perfil posterior plano disminuye hacia la raíz de pala. Por lo tanto, la altura de la brida de pegamento interna 51 también disminuye hacia la raíz de pala. De acuerdo con el dibujo en sección de la fig. 5c, la altura de la brida de pegamento interna se reduce a cero hacia la región de raíz de la pala.

[0091]La superficie interior de la parte de concha lateral a sotavento 26 se une ahora directamente con pegamento 70 al lado interior de la parte de concha lateral a barlovento 24. Las bridas de pegamento exteriores 52, 62 de las conchas 24, 26 todavía forman una pestaña aerodinámica. El extremo de la parte de concha lateral a sotavento 26 todavía está en ángulo.

[0092]Para mantener una línea de unión fina, la parte de concha lateral a barlovento 24 (o la parte de concha lateral a sotavento) puede comprender un inserto de núcleo 56 o un incremento local del grosor del núcleo 50 en esta área. El inserto de núcleo 56 se dispone sobre el núcleo 50 o la parte de concha lateral a barlovento 24. Preferentemente, el inserto de núcleo 56 consiste en una espuma polimérica. El inserto de núcleo 56 se estrecha hacia el borde de salida y/o tiene una sección transversal esencialmente triangular.

[0093]Con referencia a la fig. 6, se explica con más detalle la fabricación de una parte de concha que comprende dos bridas de pegamento 51,52. Para fabricar las bridas de pegamento 51,52, se usa una incrustación de molde 90, que se retirará después de que la resina se haya curado. La incrustación de molde 90 tiene una forma tridimensional adaptada al perfil deseado de la región de perfil alar. En consecuencia, la sección transversal de la incrustación de molde 90 varía a lo largo de su longitud.

[0094]En este modo de realización, se dispone un tapón 58 en un borde de molde de pala. El tapón 58 puede estar provisto por un perfil (por ejemplo, un perfil de plástico) que se dispone sobre o dentro del molde de pala. El tapón 58 es un punto de referencia clave para permitir la alineación deseada.

[0095]El laminado de esta brida de pegamento 52 se aplica a una superficie de contacto 92 de la incrustación de molde 90. El tapón 58 proporciona una posición exactamente alineada de la incrustación de molde 90.

[0096]La incrustación de molde 90 proporciona además una superficie de contacto para la segunda brida de pegamento 51. Esta brida de pegamento 51 se forma por capas laminadas que comprenden capas de fibra 55 que también cubren el núcleo 50. Se pueden colocar insertos moldeados 53, 54 entre los bordes redondeados del núcleo 50 y las capas laminadas de las bridas de pegamento 51,52.

[0097]Para facilitar la envoltura del laminado de la brida de pegamento 52 alrededor de la incrustación de molde 90, la brida de pegamento 52 puede estar provista de un dispositivo de retención 57, que se extiende más allá de la brida de pegamento 52. El dispositivo de retención 57 se puede enrollar alrededor del borde de la incrustación de molde 90 y asegura un ajuste exacto de la brida de pegamento 51. Preferentemente, el dispositivo de retención 47 termina en la región de borde de la incrustación de molde 50.

[0098]El dispositivo de retención 57 se puede proporcionar por una extensión del laminado de la brida de pegamento interna 51. Preferentemente, esta extensión es más fina que la brida de pegamento restante 51. Esto se puede lograr, por ejemplo, usando un número reducido de capas laminadas. Una vez se cura la resina, se puede cortar el dispositivo de retención 57.

[0099]En lugar de usar un dispositivo de retención, también se podría usar un molde externo para dar forma a la brida de pegamento 51 (no mostrado). Sin embargo, este procedimiento de producción es más difícil de manejar.

[0100]La fig. 7 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento para producir una parte de concha de una pala de turbina eólica, comprendiendo la parte de concha al menos una brida de pegamento. En primer lugar, se disponen un material de núcleo y una o más primeras capas de fibra en un molde de pala; etapa 100. A continuación, se disponen una o más segundas capas de fibra en al menos parte del material de núcleo y/o la una o más primeras capas de fibra; etapa 101. A continuación, el procedimiento incluye las etapas de colocar 102 una incrustación de molde en al menos parte de la una o más segundas capas de fibra y opcionalmente envolver la una o más segundas capas de fibra alrededor de al menos parte de la incrustación de molde, curando 103 la una o más segundas capas de fibra para formar la al menos una brida de pegamento, y retirar 104 la incrustación de molde. Para producir la pala de turbina eólica, se aplica pegamento sobre la brida de pegamento y se une una parte de concha a otra parte de concha.

[0101]De forma alternativa, el pegamento también se puede inyectar en la cavidad que se formó entre las partes, cuando las partes de concha se colocan contiguas entre sí.

[0102]Al proporcionar una pala de turbina eólica con una brida de pegamento interna así como externa, es posible proporcionar un perfil posterior plano aerodinámicamente optimizado que soporta altas tensiones mecánicas. Usando dicho perfil posterior plano con una altura variable del borde de salida, es posible incrementar la producción de energía anular en aproximadamente un 1 %. Además, se puede reducir el ancho de cuerda.

[0103]El alcance de la invención se define por las reivindicaciones adjuntas.

Lista de referencias

[0104]

2 turbina eólica

4 torre

6 góndola

8 buje

10 pala

14 punta de pala

15 extremo de punta

16 raíz de pala

17 extremo de raíz

18 borde de ataque

20 borde de salida

24 primera parte de concha de pala (parte de concha lateral de presión/a barlovento)

26 segunda parte de concha de pala (parte lateral de succión/a sotavento)

28 líneas de unión/juntas de pegamento

30 región de raíz

32 región de transición

34 región de perfil alar

40 hombro

50 núcleo (parte de concha lateral a barlovento)

51 brida de pegamento interna

52 brida de pegamento externa

53 inserto moldeado

54 inserto moldeado

55 capas de fibra

56 inserto de núcleo

57 dispositivo de retención

58 tapón

60 núcleo (parte de concha lateral a sotavento)

62 brida de pegamento externa

64 inserto moldeado

65 capas de fibra

70 pegamento

80 pestaña aerodinámica

90 incrustación de molde

91 superficie de contacto

92 superficie de contacto

100 disponer un material de núcleo y una o más primeras capas de fibra en un molde de pala

101 disponer una o más segundas capas de fibra en al menos parte del material de núcleo y/o la una o más primeras capas de fibra

102 colocar una incrustación de molde en al menos parte de la una o más segundas capas de fibra

103 curar la una o más segundas capas de fibra para formar la al menos una brida de pegamento

104 retirar 104 la incrustación de molde

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una pala de turbina eólica (10) que comprende:

- una parte de concha lateral a barlovento (24) y una parte de concha lateral a sotavento (26);

- estando unidas la parte de concha lateral a barlovento y la parte de concha lateral a sotavento juntas a lo largo de al menos una junta (28);

- en la que, en dicha al menos una junta, la parte de concha lateral a barlovento y/o la parte de concha lateral a sotavento se unen a una brida de pegamento interna (51), así como a una brida de pegamento externa (52),

en la que al menos una parte de concha comprende una brida de pegamento interna y una brida de pegamento externa, en la que la brida de pegamento interna y la brida de pegamento externa juntas forman un perfil en forma de L, visto en una sección transversal de la parte de concha.

2. La pala de turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la junta (28) se localiza en un borde de salida (20) y/o en un borde de ataque (18) de la pala de turbina eólica.

3. La pala de turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 2, en la que el borde de salida (20) es un borde de salida posterior plano, en particular un borde de salida posterior plano que tiene una altura que disminuye hacia una región de raíz de pala y/o hacia un extremo de punta de la pala de turbina eólica.

4. La pala de turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedente, en la que las bridas de pegamento externas (52, 62) forman una pestaña aerodinámica (80).

5. La pala de turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la brida de pegamento interna y/o la brida de pegamento externa se forma por una extensión con al menos una capa laminada (65) de la parte de concha lateral a barlovento y/o la parte de concha lateral a sotavento.

6. La pala de turbina eólica de acuerdo con la reivindicación precedente, en la que una pestaña aerodinámica (80) se forma por una extensión de la parte de concha lateral a barlovento, que se une a una extensión de la parte de concha lateral a sotavento.

7. La pala de turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 5 o 6, en la que al menos un inserto (64), preferentemente un inserto moldeado, se coloca entre la extensión y un núcleo (50, 60) de la parte de concha a barlovento y/o a sotavento.

8. La pala de turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que al menos una brida de pegamento (51,52) comprende, a lo largo de un borde de salida, un número variable de capas laminadas, una altura variable, un ancho variable y/o un grosor variable.

9. La pala de turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la altura de una brida de pegamento interna (51) disminuye hacia un extremo de punta de la pala de turbina eólica, al menos a lo largo de parte de la brida de pegamento interna.

10. La pala de turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la brida de pegamento interna (51) disminuye hacia una región de raíz y/o hacia un extremo de punta de la pala, terminando preferentemente antes de alcanzar una región de raíz y/o el extremo de punta de la pala.

11. Una turbina eólica (2), que comprende una pala de turbina eólica (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

12. Un procedimiento para producir una parte de concha (24, 26) de una pala de turbina eólica (10), comprendiendo la parte de concha al menos una brida de pegamento (51, 52), comprendiendo el procedimiento las etapas de:

- disponer un material de núcleo (50) y una o más primeras capas de fibra en un molde de pala, - disponer una o más segundas capas de fibra (55) en al menos parte del material de núcleo y/o la una o más primeras capas de fibra,

- colocar una incrustación de molde (90) en al menos parte de la una o más segundas capas de fibra y opcionalmente envolver la una o más segundas capas de fibra (55) alrededor de al menos parte de la incrustación de molde,

- curar la una o más segundas capas de fibra para formar la al menos una brida de pegamento (51), y - retirar la incrustación de molde (90).

13. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, en el que la incrustación de molde se dispone en un borde del molde de pala de modo que haga tope con un tapón (58) que sobresale de dicho borde del molde de pala.

14. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12 o 13, en el que la parte de concha comprende una brida de pegamento interna y externa formada por la una o más segundas capas de fibra curadas.

15. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 12-14, en el que la incrustación de molde (90) tiene una sección transversal variable a lo largo de su longitud.