MD1127Z - Wind turbine rotor blade - Google Patents

Wind turbine rotor blade Download PDF

Info

Publication number
MD1127Z
MD1127Z MDS20160086A MDS20160086A MD1127Z MD 1127 Z MD1127 Z MD 1127Z MD S20160086 A MDS20160086 A MD S20160086A MD S20160086 A MDS20160086 A MD S20160086A MD 1127 Z MD1127 Z MD 1127Z
Authority
MD
Moldova
Prior art keywords
plate
spar
wind turbine
fixing plate
turbine rotor
Prior art date
Application number
MDS20160086A
Other languages
Romanian (ro)
Russian (ru)
Inventor
Виорел БОСТАН
Ион БОСТАН
Валериу ДУЛГЕРУ
Марин ГУЦУ
Original Assignee
Технический университет Молдовы
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Технический университет Молдовы filed Critical Технический университет Молдовы
Priority to MDS20160086A priority Critical patent/MD1127Z/en
Publication of MD1127Y publication Critical patent/MD1127Y/en
Publication of MD1127Z publication Critical patent/MD1127Z/en

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

The invention relates to renewable energy conversion systems, namely to the structure of spars of the wind turbine rotor blades.The wind turbine rotor blade comprises a casing (1) with an aerodynamic profile, made of composite material, inside which is placed a spar, consisting of two longitudinal plates (4) and (5), made of composite material, between which is perpendicularly installed a third plate (6). The spar (2) comprises a cap, which consists of a fixing plate (3), connected to the longitudinal plates (4) and (5), wherein the fixing plate (3) and the adjacent portions of the longitudinal plates (4), (5) and of the plate (6) at a distance offrom the length of the blade are made of carbon fibers, bidirectionally reunited in a plurality of layers. Between the longitudinal plates (4) and (5) of the spar (2), in the vicinity of the fixing plate (3), can be rigidly fixed crosspieces, made of a shape memory alloy. Also, in the structure of the longitudinal plate (4) can be embedded fibers (11), made of shape memory alloy.

Description

Invenţia se referă la sisteme de conversie a energiei regenerabile, şi anume la structura lonjeroanelor ale palelor rotorului turbinei eoliene. The invention relates to renewable energy conversion systems, namely to the structure of the spars of the wind turbine rotor blades.

Este cunoscută o pală aerodinamică, cu înveliş executat din material compozit, în interiorul căruia este amplasat în funcţie de structura de rezistenţă un tub circular cu secţiune variabilă pe lungimea lui (formă conică), executat din material compozit cu orientare diferită a fibrelor [1]. An aerodynamic blade is known, with a shell made of composite material, inside which is placed, depending on the resistance structure, a circular tube with a variable section along its length (conical shape), made of composite material with different fiber orientation [1].

Cu toate că a fost asigurată o simplificare relativă a construcţiei şi tehnologiei de fabricare, dezavantajul soluţiei date constă în rezistenţa mecanică relativ redusă. Although a relative simplification of the construction and manufacturing technology was ensured, the disadvantage of the given solution lies in the relatively low mechanical strength.

În calitate de cea mai apropiată soluţie a fost luată o pală cu profil aerodinamic, cu înveliş executat din material compozit, în interiorul căruia este amplasat un lonjeron, alcătuit din două plăci longitudinale, executate din material compozit, între care este montată perpendicular o placă metalică [2]. As the closest solution, a blade with an aerodynamic profile was taken, with a shell made of composite material, inside which a spar is placed, consisting of two longitudinal plates, made of composite material, between which a metal plate is mounted perpendicularly [2].

Soluţia propusă nu asigură rezistenţă mecanică înaltă, în special în partea de prindere a palei. The proposed solution does not ensure high mechanical resistance, especially in the blade attachment area.

Problema pe care o rezolvă invenţia constă în majorarea rezistenţei mecanice şi extinderea posibilităţilor funcţionale ale palei rotorului turbinei eoliene. The problem that the invention solves consists in increasing the mechanical resistance and expanding the functional possibilities of the wind turbine rotor blade.

Pala rotorului turbinei eoliene, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că conţine un înveliş 1 cu profil aerodinamic, executat din material compozit, în interiorul căruia este amplasat un lonjeron 2, alcătuit din două plăci longitudinale, executate din material compozit, între care este montată perpendicular o a treia placă 6. Lonjeronul 2 conţine o talpă, care constă dintr-o placă de fixare 3, unită cu plăcile longitudinale. Placa de fixare 3 şi porţiunile alăturate ale plăcilor longitudinale şi ale plăcii pe o distanţă de din lungimea palei sunt executate din fibre de carbon, reunite bidirecţional în mai multe straturi. Între plăcile longitudinale ale lonjeronului, în apropierea plăcii de fixare sunt fixate rigid nişte bare, executate din aliaj cu memoria formei. În structura plăcii longitudinale sunt încorporate fibre, executate din aliaj cu memoria formei. The wind turbine rotor blade, according to the invention, eliminates the above-mentioned disadvantages by containing a casing 1 with an aerodynamic profile, made of composite material, inside which is placed a spar 2, consisting of two longitudinal plates, made of composite material, between which a third plate 6 is mounted perpendicularly. The spar 2 contains a sole, which consists of a fixing plate 3, joined to the longitudinal plates. The fixing plate 3 and the adjacent portions of the longitudinal plates and of the plate at a distance of the blade length are made of carbon fibers, bidirectionally joined in several layers. Between the longitudinal plates of the spar, near the fixing plate, some bars, made of shape memory alloy, are rigidly fixed. Fibers, made of shape memory alloy, are incorporated into the structure of the longitudinal plate.

Rezultatul invenţiei constă în divizarea lonjeronului în două plăci longitudinale - superioară şi inferioară, între care perpendicular pe ele este instalată rigid o a treia placă unită cu placă de fixare, ceea ce asigură o majorare a rezistenţei la torsiune şi la încovoiere a lonjeronului palei, iar încorporarea între placa de fixare şi placa intermediară, amplasată perpendicular pe plăcile longitudinale superioară şi inferioară, a cel puţin două bare executate din aliaj cu memoria formei, de exemplu nitinol (NiTi) asigură revenirea lonjeronului deformat la starea iniţială. The result of the invention consists in dividing the spar into two longitudinal plates - upper and lower, between which a third plate joined to a fixing plate is rigidly installed perpendicular to them, which ensures an increase in the torsional and bending resistance of the blade spar, and the incorporation between the fixing plate and the intermediate plate, placed perpendicular to the upper and lower longitudinal plates, of at least two bars made of shape memory alloy, for example nitinol (NiTi), ensures the return of the deformed spar to its initial state.

De asemenea, amplasarea fibrelor din aliaj cu memoria formei în structura materialului compozit al plăcii longitudinale superioare asigură revenirea plăcii la starea iniţială din starea deformată şi topirea gheţii formate pe suprafaţa palei. Also, the placement of shape memory alloy fibers in the composite material structure of the upper longitudinal plate ensures that the plate returns to its initial state from the deformed state and melts the ice formed on the blade surface.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1 - 5, care reprezintă: The invention is explained by the drawings in Fig. 1 - 5, which represent:

- fig. 1, pala aerodinamică cu placă de fixare; - Fig. 1, aerodynamic blade with fixing plate;

- fig. 2, schema structurii lonjeronului din două plăci longitudinale unite rigid cu placa de fixare; - Fig. 2, diagram of the structure of the spar consisting of two longitudinal plates rigidly joined to the fixing plate;

- fig. 3, schema lonjeronului cu cel puţin două bare din aliaj cu memoria formei; - Fig. 3, diagram of the spar with at least two shape memory alloy bars;

- fig. 4, schema lonjeronului de tip I cu fire din aliaj cu memoria formei integrate în structura compozitului plăcii superioare; - Fig. 4, diagram of the I-type spar with shape memory alloy wires integrated into the composite structure of the upper plate;

- fig. 5, schema palei cu înveliş şi lonjeron de tip I cu fire din aliaj cu memoria formei integrate în structura compozitului plăcii superioare. - Fig. 5, diagram of the blade with I-type sheath and spar with shape memory alloy wires integrated into the composite structure of the upper plate.

Pala rotorului turbinei eoliene conform fig. 1, 2 include învelişul 1, executat din material compozit, în interiorul căreia este amplasat lonjeronul 2 de tip I, care la rândul său include placa de fixare 3, de care sunt unite plăcile longitudinale superioară 4 şi inferioară 5, între care este montată perpendicular placa 6, fixată rigid de placa de fixare 3. Plăcile 4, 5 şi 6 se îngustează spre vârful palei. Totodată placa de fixare 3 şi plăcile 4, 5 şi 6 în partea de bază a palei pe o distanţă de aproximativ din lungimea palei, unde sarcinile sunt mari, sunt executate din fibre de carbon, reunite bidirecţional în mai multe straturi. The rotor blade of the wind turbine according to Fig. 1, 2 includes the shell 1, made of composite material, inside which the I-type spar 2 is located, which in turn includes the fixing plate 3, to which the upper longitudinal plates 4 and lower 5 are joined, between which the plate 6 is mounted perpendicularly, rigidly fixed to the fixing plate 3. The plates 4, 5 and 6 narrow towards the tip of the blade. At the same time, the fixing plate 3 and the plates 4, 5 and 6 in the base part of the blade over a distance of approximately the length of the blade, where the loads are high, are made of carbon fibers, joined bidirectionally in several layers.

În pala rotorului turbinei eoliene (fig. 2) placa 6 este amplasată la o distanţă de la placa de fixare 3 şi este fixată rigid de plăcile longitudinale 4 şi 5, iar în spaţiul între placa de fixare 3 şi placa 6 sunt amplasate cel puţin o bară 7 fixată rigid de plăcile 4 şi 5. Bara 7 este executată din aliaj cu memoria formei, pe care sunt instalaţi traductorii 8, legaţi cu blocul de dirijare 9 şi sistemul de încălzire 10 a barelor 7. In the wind turbine rotor blade (Fig. 2) the plate 6 is located at a distance from the fixing plate 3 and is rigidly fixed by the longitudinal plates 4 and 5, and in the space between the fixing plate 3 and the plate 6 at least one bar 7 is located rigidly fixed by the plates 4 and 5. The bar 7 is made of a shape memory alloy, on which the transducers 8 are installed, connected to the guiding block 9 and the heating system 10 of the bars 7.

În pala rotorului turbinei eoliene (fig. 3) placa longitudinală superioară 4 este executată din material compozit, în structura căruia sunt încorporate fire 11 executate din aliaj cu memoria formei. In the wind turbine rotor blade (fig. 3) the upper longitudinal plate 4 is made of composite material, in the structure of which wires 11 made of shape memory alloy are incorporated.

Pala rotorului turbinei eoliene (fig. 1, 2) funcţionează în felul următor. The wind turbine rotor blade (fig. 1, 2) works in the following way.

Conform simulărilor numerice tensiunile maxime de încovoiere şi de torsiune sunt generate către talpă şi baza lonjeronului format din plăcile 4, 5 şi 6. Placa de fixare 3 a palei, executată împreună cu plăcile longitudinale superioară 4 şi inferioară 5, asigură rezistenţă mecanică (la torsiune şi încovoiere) mai mare. Fabricarea plăcii de fixare 3 şi a plăcilor 4, 5 şi 6 ale lonjeronului pe lungimea de aproximativ din lungimea palei din fibre de carbon asigură o rezistenţă mecanică (la torsiune şi încovoiere) sporită. According to numerical simulations, the maximum bending and torsional stresses are generated towards the sole and base of the spar formed by plates 4, 5 and 6. The blade fixing plate 3, made together with the upper longitudinal plates 4 and lower 5, ensures higher mechanical resistance (to torsion and bending). The manufacture of the fixing plate 3 and the plates 4, 5 and 6 of the spar over a length of approximately the length of the carbon fiber blade ensures increased mechanical resistance (to torsion and bending).

În pala rotorului turbinei eoliene (fig. 3) la deformarea barelor din nitinol 7 sub acţiunea sarcinilor majorate generate de creşterea vitezei vântului traductorii 8 transmit semnalele la blocul de dirijare 9, care la rândul său porneşte sistemul de încălzire 10 a barelor 7 executate din aliaj cu memoria formei, de exemplu nitinol. Barele 7, încălzindu-se până la temperatura de transformare intercristalină (pentru nitinol - NiTi = 149°C), se readuc la forma lor iniţială îndreptându-se, readucând astfel şi lonjeronul (plăcile 4, 5 şi 6) în starea iniţială. Aceasta permite majorarea rezistenţei mecanice a lonjeronului. In the rotor blade of the wind turbine (Fig. 3) when the nitinol bars 7 are deformed under the action of increased loads generated by the increase in wind speed, the transducers 8 transmit the signals to the control unit 9, which in turn starts the heating system 10 of the bars 7 made of a shape memory alloy, for example nitinol. The bars 7, heating up to the intercrystalline transformation temperature (for nitinol - NiTi = 149°C), return to their initial shape by straightening, thus returning the spar (plates 4, 5 and 6) to the initial state. This allows increasing the mechanical strength of the spar.

În pala rotorului turbinei eoliene (fig. 4) la deformarea plăcii longitudinale superioare 4 semnalele traductorilor 8 lipiţi pe firele 11, executate din aliaj cu memoria formei, de exemplu nitinol, sunt transmise la blocul de dirijare 9, care la rândul său porneşte sistemul de încălzire 10 a firelor 11. Firele 11, încălzindu-se până la temperatura de transformare intercristalină (pentru nitinol - NiTi = 149°C), se readuc la forma lor iniţială, îndreptându-se, readucând astfel placa longitudinală în starea iniţială. Aceasta permite majorarea rezistenţei mecanice a lonjeronului constituit din plăcile 4, 5 şi 6. In the rotor blade of the wind turbine (Fig. 4) when the upper longitudinal plate 4 is deformed, the signals of the transducers 8 soldered to the wires 11, made of a shape memory alloy, for example nitinol, are transmitted to the control block 9, which in turn starts the heating system 10 of the wires 11. The wires 11, heating up to the intercrystalline transformation temperature (for nitinol - NiTi = 149°C), return to their initial shape, straightening, thus returning the longitudinal plate to its initial state. This allows increasing the mechanical strength of the spar consisting of plates 4, 5 and 6.

De asemenea, încălzirea firelor 11 din componenţa compozitului, din care este executată placa 4, face posibilă evitarea depunerii gheţii pe suprafaţa aerodinamică a palei, fapt ce asigură majorarea eficienţei de conversie a energiei eoliene în energie mecanică datorită faptului că este evitată depunerea gheţii, care duce la deformarea profilului aerodinamic calculat al palei. Also, heating the wires 11 of the composite composition, from which the plate 4 is made, makes it possible to avoid the deposition of ice on the aerodynamic surface of the blade, which ensures an increase in the efficiency of converting wind energy into mechanical energy due to the fact that the deposition of ice is avoided, which leads to the deformation of the calculated aerodynamic profile of the blade.

Soluţiile tehnice propuse asigură majorarea rezistenţei mecanice (la torsiune şi la încovoiere), în special a tălpii şi a părţii de bază a palei. De asemenea, asigură extinderea posibilităţilor funcţionale prin amplasarea în structura materialului compozit, din care este executată placa longitudinală 4 a lonjeronului, a firelor din aliaj cu memoria formei, care face posibilă atât majorarea rezistenţei mecanice, cât şi evitarea depunerii gheţii pe profilul palei. The proposed technical solutions ensure increased mechanical resistance (torsion and bending), especially of the sole and the base part of the blade. They also ensure the expansion of functional possibilities by placing in the structure of the composite material, from which the longitudinal plate 4 of the spar is made, wires made of a shape memory alloy, which makes it possible to both increase mechanical resistance and avoid ice deposition on the blade profile.

1. WO 8909336 A1 1989.10.05 1. WO 8909336 A1 1989.10.05

2. US 2011142662 A1 2011.06.16 2. US 2011142662 A1 2011.06.16

Claims (3)

1. Pală a rotorului turbinei eoliene, care conţine un înveliş (1) cu profil aerodinamic, executat din material compozit, în interiorul căruia este amplasat un lonjeron (2), alcătuit din două plăci longitudinale (4) şi (5), executate din material compozit, între care este montată perpendicular o a treia placă (6), caracterizată prin aceea că lonjeronul (2) conţine o talpă, care constă dintr-o placă de fixare (3), unită cu plăcile longitudinale (4) şi (5), totodată placa de fixare (3) şi porţiunile alăturate ale plăcilor longitudinale (4), (5) şi ale plăcii (6) pe o distanţă de din lungimea palei sunt executate din fibre de carbon, reunite bidirecţional în mai multe straturi.1. Wind turbine rotor blade, comprising a casing (1) with an aerodynamic profile, made of composite material, inside which is placed a spar (2), consisting of two longitudinal plates (4) and (5), made of composite material, between which a third plate (6) is mounted perpendicularly, characterized in that the spar (2) comprises a base, consisting of a fixing plate (3), joined to the longitudinal plates (4) and (5), at the same time the fixing plate (3) and the adjacent portions of the longitudinal plates (4), (5) and of the plate (6) over a distance of the blade length are made of carbon fibers, joined bidirectionally in several layers. 2. Pală a rotorului turbinei eoliene, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că între plăcile longitudinale (4) şi (5) ale lonjeronului (2), în apropierea plăcii de fixare (3) sunt fixate rigid nişte bare, executate din aliaj cu memoria formei.2. Wind turbine rotor blade according to claim 1, characterized in that bars made of shape memory alloy are rigidly fixed between the longitudinal plates (4) and (5) of the spar (2), near the fixing plate (3). 3. Pală a rotorului turbinei eoliene, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că în structura plăcii longitudinale (4) sunt încorporate fibre (11), executate din aliaj cu memoria formei.3. Wind turbine rotor blade according to claim 1, characterized in that fibers (11), made of shape memory alloy, are incorporated into the structure of the longitudinal plate (4).
MDS20160086A 2016-06-27 2016-06-27 Wind turbine rotor blade MD1127Z (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDS20160086A MD1127Z (en) 2016-06-27 2016-06-27 Wind turbine rotor blade

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDS20160086A MD1127Z (en) 2016-06-27 2016-06-27 Wind turbine rotor blade

Publications (2)

Publication Number Publication Date
MD1127Y MD1127Y (en) 2017-02-28
MD1127Z true MD1127Z (en) 2017-09-30

Family

ID=58185191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
MDS20160086A MD1127Z (en) 2016-06-27 2016-06-27 Wind turbine rotor blade

Country Status (1)

Country Link
MD (1) MD1127Z (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016110747A1 (en) * 2016-06-10 2017-12-14 Wobben Properties Gmbh Rotor blade, wind energy plant and method for assembling and producing a rotor blade

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU33080A1 (en) * 1932-03-04 1933-10-31 С.О. Ощевский-Круглик Blade for vertical wind engine
SU1245743A1 (en) * 1984-11-27 1986-07-23 Gospodarchuk Boris T Blade
WO1989009336A1 (en) * 1988-03-23 1989-10-05 George Jeronimidis Improvements in or relating to structures containing anisotropic material
SU1657720A1 (en) * 1988-12-20 1991-06-23 Московский энергетический институт Windwheel
SU1761973A2 (en) * 1990-09-10 1992-09-15 Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе Blade
US20110142662A1 (en) * 2010-10-28 2011-06-16 General Electric Company Spar Cap Assembly for a Wind Turbine Rotor Blade

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU33080A1 (en) * 1932-03-04 1933-10-31 С.О. Ощевский-Круглик Blade for vertical wind engine
SU1245743A1 (en) * 1984-11-27 1986-07-23 Gospodarchuk Boris T Blade
WO1989009336A1 (en) * 1988-03-23 1989-10-05 George Jeronimidis Improvements in or relating to structures containing anisotropic material
SU1657720A1 (en) * 1988-12-20 1991-06-23 Московский энергетический институт Windwheel
SU1761973A2 (en) * 1990-09-10 1992-09-15 Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе Blade
US20110142662A1 (en) * 2010-10-28 2011-06-16 General Electric Company Spar Cap Assembly for a Wind Turbine Rotor Blade

Also Published As

Publication number Publication date
MD1127Y (en) 2017-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8734110B2 (en) Wind turbine blade
CN104520582B (en) CFRP resistance blade heating device
EP2224127B1 (en) Improved spar cap for wind turbine blades
US10648456B2 (en) Organic conductive elements for deicing and lightning protection of a wind turbine rotor blade
JP4969098B2 (en) Windmill lightning protection device, method of assembling the lightning protection device, windmill blade including the lightning protection device, and windmill including the windmill blade
AU2013231165B2 (en) Noise reduction tab and method for wind turbine rotor blade
CN107636303A (en) Wind turbine blade with trailing edge compartment
EP2700812A1 (en) Variable length blade tip molds, tip assemblies and methods for manufacturing the same
PT2182203E (en) Wind turbine rotor blade with an extension
EP3792049A1 (en) Wind turbine blade
EP3436256B1 (en) Rotor blade tip mold assembly including expandable bladders and method for forming rotor blade tip
EP3599374B1 (en) Wind turbine blade comprising a composite material and a method for producing a wind turbine blade
CN108603487B (en) Spar cap and method of manufacture
WO2013128682A1 (en) Fiber-reinforced plastic heating element and wind power generating device comprising said heating element
JP2013194645A (en) Blade for wind power generation apparatus
JP5714714B2 (en) Rotor blade with heating device for wind power generator
MD1127Z (en) Wind turbine rotor blade
US20160377049A1 (en) Structural support members with different areal weight fiber reinforcing layers for wind turbine rotor blades
KR101390310B1 (en) Windmill
EP3436252B1 (en) Rotor blade tip mold assembly including solid core and method for forming rotor blade tip
CN119256159A (en) Equipotential bonding of wind turbine rotor blades
TW201604395A (en) Wind turbine rotor blade and heating unit for a wind turbine rotor blade
EP2464859A1 (en) A blade assembly for a wind turbine
CN103821675A (en) Wind generator rotor blade electrothermal ice melting tower bottom monitoring system
CN110792554B (en) Modified wind turbine blades

Legal Events

Date Code Title Description
FG9Y Short term patent issued
KA4Y Short-term patent lapsed due to non-payment of fees (with right of restoration)