PT1524431E

PT1524431E - Pá de rotor de uma turbina eólica com abas de arestas posteriores

Info

Publication number: PT1524431E
Application number: PT04016620T
Authority: PT
Inventors: Willi Balz; Frank Hermann Weiblen
Original assignee: Windreich Ag
Priority date: 2003-10-16
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2012-09-19
Also published as: SI1524431T1; EP1524431B1; ES2389545T3; DK1524431T3; DE10348060A1; EP1524431A1; PL1524431T3; DE10348060B4

Description

Descrição Pá de rotor de uma turbina eólica com abas de arestas posteriores. A invenção refere-se a uma pá de rotor de um rotor de uma turbina eólica, com uma aresta principal da pá e uma aresta posterior.

As pás do rotor do tipo mencionado são de preferência colocadas radialmente à volta de um eixo. As pás do rotor são de preferência enroladas. Servem como órgãos de propulsão no fluxo do ar para a produção de um movimento de rotação à volta de um eixo. Nas turbinas eólicas conhecidas, os rotores vêm com as respetivas pás de rotor ou uma pá de rotor (asa única) no lugar para uma relação com o vento já esperada, ou seja, a formação, a deformação, o comprimento da pá, a espessura da pá e por aí fora, são únicos aquando da produção para ser usado no loca, e podem por isso não se alterar durante o funcionamento. A Patente DE 873 980 C descreve uma asa ajustável para motores eólicos, em que a asa consiste num defletor, uma parte central e uma superfície de controlo. A Patente EP 1186 532 A descreve um dispositivo de limite de binário com dois travões para reduzir a assimetria das asas dos aviões. A Patente US 2003/ 091436 AI descreve um método e um dispositivo para regular o fluxo de ar da asa de uma turbina eólica. A Patente DE 29 08 761 A descreve asas para motores eólicos que são construídas com base na aerodinâmica e incluem assistência para começar e aterrar. A Patente "Hau, Erich: "Turbinas eólicas; Princípios, Técnica, Utilização, Economia", 2. Ed. Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, 1996, páginas 113, 116, 117" apresenta uma pá de rotor com controlo de leme, que inclui quatro abas com arestas posteriores cuja espessura das abas corresponde à ponta da lâmina do rotor. O objeto da invenção é conseguir uma pá de rotor de um rotor de uma turbina eólica que consiga ultrapassar a situação prevalecente na gestão individual. 1/6

Este objetivo é alcançado, de acordo com a invenção, através da apresentação da pá de rotor na reivindicação 1 em anexo. A região da aresta posterior da aba cobre pelo menos uma parte do comprimento da pá do rotor na forma de várias abas aerodinâmicas ajustadas de forma independente relativamente ao ângulo pivô. As caracteristicas articuladas, e por isso aerodinâmicas das abas modificadas da pá do rotor podem ser, assim, ajustadas na sua articulação, para uma melhor adaptação de desempenho. Pode por isso seguir-se uma adaptação ao fluxo e/ ou à resistência e às condições de flutuação. A flutuação aerodinâmica pode ser aumentada ou diminuída, ou direcionada até influenciar o fluxo de ar. Com a presente invenção é possível uma redução da carga de funcionamento, por exemplo através um fluxo extremo mais forte. A vantagem consiste no facto de as abas puderem articular-se na direção do lado superior ou na direção do lado inferior das pás do rotor. Deste modo, elas podem articular-se numa posição neutra central, assim como numa ou noutra direção. Com este tipo e desta maneira, é possível influenciar a linha central do perfil da pá do rotor correspondente. 0 resultado é um comportamento aerodinâmico correspondente. É uma vantagem o facto de uma das abas se apresentar numa posição articulada desejada de deslocação e de paragem do mecanismo de controlo. 0 mecanismo de controlo articula as abas para a posição desejada e fixa esta posição até serem acionados novos comandos para uma nova posição.

As abas ficam todas na região da aresta posterior da pá, em que, devido à sua posição radial em relação ao eixo de rotação do rotor, existe pelo menos uma aba que está colocada a uma maior distância do eixo de rotação do rotor do que outra aba que está colocada mais próxima do eixo de rotação. A velocidade circunferencial é assim tanto maior na aba, quanto mais afastada esta está do eixo de rotação. Como as várias abas podem ser definidas de forma independente umas das outras, podem tomar pequenas alterações aerodinâmicas no perfil do rotor. A espessura das abas de uma aba pode ser definida em relação à espessura do rotor aquando da sua construção. Várias abas numa pá de rotor apresentam diferentes espessuras. Por isso, é possível por exemplo, utilizar-se 2/6 uma aba com uma espessura de aba grande para os travões do rotor ou para uma ajuda de aceleração do rotor. Uma outra aba com uma espessura mais pequena pode ser usada para otimizar o desempenho durante um funcionamento normal.

Em especial, pode fornecer-se as abas diretamente localizadas juntas umas às outras na aresta posterior da pá do rotor, isto é ao longo do comprimento da pá do rotor, diretamente adjacentes umas às outras. É vantajoso o facto de uma aba ter uma forma curva no perfil da pá do rotor através de uma aba curva que influencia a articulação. Uma vez que a posição articulada da aba altera a linha central do perfil, em especial tornando-a curva, designa-se uma aba desse género como aba curva. Com a alteração do curso da linha central do perfil também se alteram as caracteristicas aerodinâmicas da pá do rotor.

Uma das abas pode de preferência ter a forma de uma aba de travão e/ ou aba de acionamento. A articulação das abas pode de preferência ser feita de forma contínua ou por fases. Um ajuste contínuo permite uma afinação particularmente fina relativamente a cada situação tecnológica eólica.

Os desenhos ilustram a presente invenção de acordo com as realizações preferidas e assim mostram na:

Figura 1 uma perspetiva de uma secção de uma pá de rotor com duas abas aerodinâmicas que no entanto não faz parte da presente invenção;

Figura 2 uma outra realização preferida da representação correspondente na Figura 1;

Figura rotor; 3 uma secção transversal do perfil de uma pá de Figura rotor; 4 uma vista lateral de uma secção de uma pá de

Figura 5 uma vista em corte transversal de uma pá de rotor com uma aba com uma nova posição neutra; e

Figura 6 uma vista em corte transversal de uma pá de rotor com uma aba defletida afastada. 3/6 A Figura 1 mostra uma secção de uma pá de rotor 1, que no entanto não pertence à presente invenção, de um rotor não ilustrado junto a uma turbina eólica. 0 rotor pode, por exemplo apresentar três pás de rotor colocadas umas a seguir às outras em 120°. Em funcionamento, o rotor gira à volta do eixo de rotação 2, implícito na Figura 1. A direção de rotação está indicada na Figura 1 através de uma seta. A pá do rotor 1 apresenta uma aresta principal da pá 4 e uma aresta posterior da pá 5. A aresta principal da pá 4 mostra a direção de rotação 3; a aresta posterior da pá 5 fica na direção de rotação 3 oposta. Na região da aresta posterior da pá 5 da pá do rotor 1 está uma primeira aba 6 e - nos seus limites - uma segunda aba 7. Ambas as abas 6, 7 movem-se de forma articulada à volta do eixo de rotação 8, assim como respetivamente do eixo de rotação 9 na pá do rotor 1. Ambos os eixos de rotação 8 e 9 apresentam um curso radial, ou mais ou menos radial em relação ao rotor e alinham-se um com o outro na realização exemplificativa da Figura 1. Através de um mecanismo de controlo não ilustrado próximo, as abas 6 e 7 podem articular-se à volta de cada um dos seus eixos de rotação 8 e 9. Cada uma das articulações decorre de forma contínua (sem fases), em que cada aba 6, 7 - de acordo com a Figura 3 - se pode articular na direção do lado superior 10 da pá do rotor 1, de modo a proporcionar a posição 11 a tracejado, ou a que seja possível uma articulação na direção oposta, através da qual a posição 12 ilustrada a tracejado se define. A realização exemplificativa da presente invenção na Figura 2 corresponde no essencial à realização exemplificativa da Figura 1, de modo que doravante só deverá ser discutida nas alterações. É sabido que a espessura da aba 13 de ambas as abas 6 e 7 tem tamanhos diferentes, em que a aba 6 tem uma maior espessura de aba 13, próximo do eixo de rotação 2 e a aba 7 tem a menor espessura 13 mais afastada do eixo de rotação 2. Devido às diferentes espessuras das abas 13 de ambas as abas 6 e 7, os eixos de rotação 8 e 9 também apresentam diferentes posições, ou seja, ficam paralelos ou mais ou menos paralelos um ao outro. A Figura 4 clarifica a implementação de uma aba 6 numa perspetiva lateral da pá do rotor 1. O eixo de rotação 2 encontra-se no plano do desenho; a pá do rotor move-se de acordo com os numerais 3 no plano da pá. A aba 6 com a 4/6 posição numeral de 11 que também está reproduzida de forma correspondente na Figura 3, está orientada na direção do lado superior 10 da pá do rotor, enquanto a posição oposta da aba 6, que está identificada com o numeral 12, apresenta uma orientação da aba 6 na direção do lado inferior 14 da pá do rotor 1. A Figura 5 mostra uma aba 6 numa posição central ou neutra, ou seja, a linha central do perfil 15 da pá do rotor 1 gira substancialmente numa linha reta ou ligeiramente curva. Caso a aba 6 se curve numa posição, de acordo com a Figura 6, então a rotação da linha central do perfil 15 também se altera na sua essência, de modo a que de forma correspondente, surjam outras caracteristicas aerodinâmicas da pá do rotor 1.

Devido às abas aerodinâmicas, de acordo com a invenção, que em especial podem ter a forma de uma aba curva, é possível uma adaptação ao fluxo de ar e/ ou às características de resistência e/ ou às características de flutuação. A adaptação resulta de uma articulação correspondente de uma ou mais abas. Na realização exemplificativa são apresentadas pás de rotor com várias abas. É naturalmente também concebível que uma pá do rotor apresente apenas uma aba. É igualmente possível que uma aba ou várias abas se prolongue/ prolonguem ao longo de todo o comprimento da pá do rotor 1. Com a ajuda do mecanismo de controlo pode alterar-se a posição de uma ou várias abas deste tipo, o que faz ocorrer um mecanismo de travagem. Por outro lado, é igualmente concebível colocar ambas as abas da pá do rotor numa posição, de modo a facilitar a sua rotação e ao facilitar a rotação, conferir uma flutuabilidade com maior aerodinâmica. Além disso, é também possível com base nas abas, reduzir a carga na pá, uma vez que devido às condições aerodinâmicas, aquela tem lugar uma grande carga de material. Além disso, o limite do número de rotações do rotor é ajustável através das abas, em que se pode continuar desta forma até que se alcance um fluxo de ar alvo e/ ou uma diminuição da flutuabilidade aerodinâmica alvo. No geral, influencia-se igualmente o momento de rotação correspondente do rotor. A aba 6 na realização exemplif icativa das Figuras 1 e 2 pode ser utilizada de preferência como travão ou como meio de acionamento. A aba 7 nas realizações exemplificativas das Figuras 1 e 2 servem 5/6 de preferência para a adaptação do desempenho, em especial do aumento da carga ou da redução da carga. É também concebível de preferência, que no caso de várias abas estarem ajustadas em sentidos opostos umas às outras, ou seja, uma aba está ajustada na direção do lado superior 10 da pá do rotor 1 e uma outra aba na direção do lado inferior 14 da pá do rotor 1, proceder-se a uma adaptação eficaz e individual.

Como alternativa aos eixos rotativos 8 e 9 das abas 6, 7 decorrentes das realizações exemplificativas, pode também fornecer-se uma outra mecânica que conduz a aba correspondente de forma oscilante para fora ou para dentro, em que este movimento no entanto não resulta num eixo de rotação em forma de uma linha, mas sim ao longo de um caminho de deslocamento.

Lisboa, 11 de Setembro de 2012 6/6

Claims

Reivindicações 1. Uma pá de rotor de um rotor de uma turbina eólica com uma aresta principal da pá e uma aresta posterior da pá que se estende ao longo do comprimento da pá do rotor, em que a região da aresta posterior da pá (5) cobre pelo menos uma parte do comprimento da pá do rotor na forma de várias abas (6, 7) ajustadas de forma independente relativamente ao ângulo pivô, em que as abas (6, 7) diferem no que respeita à espessura (13) das abas, caracterizado pelo facto de pelo menos dois eixos de rotação (8, 9) das abas (6, 7) estarem colocados ao lado um do outro.
2. Uma pá de rotor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de as abas (6, 7) estarem montadas de modo a serem movíveis na direção do lado superior (10) e/ ou na direção do lado inferior (14) da pá do rotor (1).
3. Uma pá de rotor de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por um dispositivo de controlo que desloca as abas (6, 7) para uma direção de pivô desejada e as mantêm nessa posição.
4. Uma pá de rotor de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo facto de as abas (6, 7) estarem colocadas de forma diretamente adjacente.
5. Uma pá de rotor de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo facto de uma das abas (6, 7) ter a forma de uma aba curva que influencia a curvatura do perfil da pá do rotor (1) através da articulação.
6. Uma pá de rotor de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo facto de uma das pás (6, 7) ter a forma de uma aba de travão.
7. Uma pá de rotor de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo facto de uma 1/2 das abas (6, 7) ter a forma de uma aba auxiliar de acionamento.
8. Uma pá de rotor de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo facto de o ângulo do pivô das abas (6, 7) ser ajustável de forma continua ou por fases, de preferência através de um dispositivo de controlo. Lisboa, 11 de Setembro de 2012 2/2