WO2006103307A2 - Pala para generadores eólicos - Google Patents

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José Ignacio Llorente Gonzalez
Sergio Velez Oria
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Gamesa Innovation And Technology, S.L.
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Definitions

  • the present invention relates to a blade for wind generators, which is subdivided transversely into two or more independent sections, each of which comprises a sturdy longitudinal structure and an aerodynamic outer wall or shell and disposes in the opposing end sections of means of Connection.
  • wind generators are designed to obtain greater powers.
  • the components involved in the wind turbine power are the blades that make up the rotor.
  • the aerodynamics and the dimensions of the blades are fundamental to increase the power of the generator. For this reason, longer blades are manufactured every day.
  • EP 1244873 can be mentioned, in which a blade for a wind generator rotor is divided transversely divided into sections that are joined together by an infinity of plates that connect the opposing edges of consecutive sections.
  • the joining system causes a prestressing that causes the composite to work under compression, which forces to limit the load per joint point, making it necessary to increase the number of joining points, distributed along the entire aerodynamic profile.
  • the connecting elements protrude from the aerodynamic surface, thereby causing a loss of wind turbine performance.
  • a wind turbine blade consisting of two or more successively attachable longitudinal sections, each of which comprises a core that is formed by a carbon fiber tube, on which a series of transverse ribs of carbon fiber or glass On this set there is a cover formed by fiberglass or carbon shells.
  • the sections of the tube that constitute the soul carry externally and internally in their extreme portions, a few small pieces that serve as a means to join consecutive sections.
  • the soul of the sections is formed by a small section carbon fiber tube, compared to the section of said sections sections. This makes it necessary to resort to the disposition of the transverse ribs, also of carbon fiber, in order to have a consistent reinforcement structure.
  • a blade for wind generators which is transversally subdivided into two or more independent sections that include external aerodynamic walls or housings and a resistant internal longitudinal structure. These sections are provided in their extreme sections, with connection means that include lugs attached to the resistant internal longitudinal structure, whose lugs have holes for receiving screws or connecting bolts. The lugs protrude from the extreme sections of the internal longitudinal structure resistant in axial direction, approximately parallel to the axis of the sections and located in coincident positions in consecutive sections, to receive between the holes of each pair of lugs facing the connection means.
  • the lugs are attached and attached to the walls of the internal resistant longitudinal structure by means of screws, bolts or the like, 10 which requires that a large number of holes be practiced, both in the walls of the internal resistant longitudinal structure and in the parts that make up the blades, to arrange the connection bolts or bolts, which may lead to an increase in manufacturing processes and a reduction in the sections of the walls of the structure internal longitudinal reinforcement, with the consequent weakening thereof.
  • the object of the present invention is to eliminate the exposed problems, by means of a shovel subdivided into two or more independent sections, which include a strong internal longitudinal structure provided in its end sections with connection means that include a relatively small number of junction points. and also that such junction points are easily accessible, all of which will facilitate assembly operations at the installation site of the wind turbine.
  • the connecting elements do not protrude with respect to the aerodynamic surface.
  • Another object of the invention is to combine the means of connecting the sections with a special constitution of the longitudinal reinforcement structure, so that the maximum safety between sections is obtained, without practically reducing section reduction in the walls of the structure internal longitudinal resistant.
  • the fixing of the joining means to the extreme sections of the internal longitudinal reinforcement structure is carried out by processes that do not imply practically an increase in the manufacturing of the blade.
  • the invention makes it possible to place the connecting bolts in alignment with the resistant material, eliminating the risk of secondary loads being caused.
  • the blade of the invention is of the exposed type, subdivided transversely into two or more independent sections that include external aerodynamic walls or shells and a resistant internal longitudinal structure, structure that includes walls that are attached and attached by adhesive to the aerodynamic shells of the sections , the resistant internal longitudinal structure also being provided in its end sections with connection means including facing holes for receiving bolts or bolts.
  • the present invention is especially directed to achieve connection means that have a relatively small number of junction points and are easily accessible, facilitating assembly work at the installation site of the wind turbine.
  • a special constitution of the walls of the internal longitudinal reinforcement structure is provided, which allows a system for joining the connection means to said walls. walls by processes that do not practically increase the cost of the blade.
  • connection means consist of metal inserts that are housed and axially fixed within the walls of the resistant internal longitudinal structure, from the free edge thereof and located in coincident positions.
  • the metal inserts will be arranged in the walls of the internal resistant longitudinal structure attached to the walls or aerodynamic shells, although they could also be arranged in the intermediate walls of said structure.
  • the walls of the longitudinal reinforcement structure can be constituted by a sandwich composed of layers based on reinforcing fibers, preferably carbon fibers, and an intermediate core.
  • the metal inserts can, for example, be arranged in machined housings in the walls of the internal resistant longitudinal structure, from the free edge thereof, and are joined by adhesive to the reinforcing fiber layers.
  • the sandwich that forms the walls is transformed into the end portions, in which the metal inserts are arranged, into a solid laminate of reinforcing fibers, for example carbon fibers and glass fibers, in which they are machined the accommodation for the inserts.
  • tubular profiles based on carbon fiber of the sandwich core are disposed from the free edge and remain in contact and join the layers of carbon fiber of said sandwich.
  • the metallic inserts are housed, which will be of external section equal to the internal one of the profiles, to which they are joined by means of adhesive.
  • the bonding is carried out by means of adhesives, the curing of which may or may not be carried out at the same time as that of the walls of the resistant internal longitudinal structure.
  • the metal inserts can have, from the external section, facing axial holes to receive connecting bolts that are fixed by means of a nut and that will work under tension.
  • the hole of one of the inserts can be scratched, to fix one of the ends of the bolt, while the hole of the opposite insert will have no thread and will have a diameter slightly larger than that of the bolt, to allow the passage of said bolt in a section that will protrude on the opposite side in a portion intended to receive locking nuts.
  • the metal inserts can have, from the external section, lugs with one hole each and positioned so that when two consecutive sections are coupled, the lugs of facing inserts are attached, with the holes facing each other, to receive bolts or bolts of union that will be located in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the sections and are fixed by means of nuts, working said bolts to cut. All the exposed characteristics can be better understood with the following description, made with reference to the attached drawings, in which an example of non-limiting embodiment is shown.
  • Figure 1 is a perspective view of a wind turbine blade, which appears transversely divided into two independent sections.
  • Figure 2 shows in front elevation the adjacent contour of the sections that make up the blade of Figure 1.
  • Figure 3 shows in perspective the section of Figure 2, of one of the sections that make up the blade of Figure 1.
  • Figure 4 is a schematic partial section of the wall of the internal resistant longitudinal structure of the sections of the blade .
  • Figure 5 is a view similar to Figure 4, showing an execution variant.
  • Figure 6 is a perspective of the profiles included in the section of Figure 5, for coupling and fixing the metal inserts that constitute the means - or connection.
  • Figure 7 is a partial longitudinal section of the wall of the resistant internal longitudinal structure, showing an execution variant.
  • Figure 8 shows in perspective a possible embodiment of the metal inserts.
  • Figure 9 is a view similar to Figure 8, showing a variant embodiment of the metal inserts.
  • Figure 10 shows a variant embodiment of the outer end of the metal inserts.
  • Figures 11 and 12 are a side elevation and a plan, respectively, of the union of the sections that make up the blade of Figure 1, with the inserts of Figure 10.
  • Figure 13 corresponds to detail e of Figure 1, on a larger scale.
  • Figure 14 is a cross section of the fairing, taken along the line A-B of Figure 13.
  • Figure 1 shows a blade for wind generators, of traditional configuration, which is divided transversely into two sections that are referenced with the numbers 1 and 2. These sections have coincident facing sections, which are represented in elevation and perspective in the figures. 2 and 3
  • Each of sections 1 and 2 includes an aerodynamic outer wall or shell, which is generally referred to with the number 3, and an internal longitudinal reinforcement structure, which is generally indicated with the number 4 and which in the example represented in The drawings are conceived as a drawer beam that runs along the sections, having walls 5 that are attached or are part of the shell 3, and intermediate walls 6.
  • the sections 1 and 2 have in their opposite sections connection means, which are located in adjacent adjacent sections of the resistant internal longitudinal structure 4.
  • connection means Preferably the mentioned connection means will be located in coincidence with the walls 5 of the longitudinal structure internal resistant 4.
  • carbon fiber is used in the formation of the walls of the internal longitudinal reinforcement structure 4, at least in the walls 5.
  • the specific stiffness of the fiber is of very high carbon, the thicknesses are significantly smaller than if fiberglass were used, at a reduced cost. Due to this circumstance, the buckling of the carbon fiber-based walls becomes more important and becomes a sizing criterion. To avoid this, and therefore the amount of necessary carbon fiber is increased, as is done in other types of structural elements of small thickness, a sandwich structure is used instead of a solid laminate.
  • Figure 4 shows schematically the section of a sandwich structure wall, composed of layers 7 of laminate based on carbon fiber and an intermediate core 8, based on a product generally of lower cost and weight, such as raft wood, foam, etc.
  • connection means consist of metallic inserts that are housed and axially fixed within the walls of the internal resistant longitudinal structure, from the free edge thereof, in coincident positions in the opposing sections of the sections 1 and 2. Especially the metal inserts will be arranged in the walls 5 of the internal longitudinal structure 4.
  • the metal inserts 10 will be housed, which will be glued with adhesive to the internal surface of the profiles.
  • the metal inserts 10 must have an external section coinciding with the internal one of the profiles 9. The gluing of the inserts 10 in the profiles 9 can be carried out before the integration of the profile in the internal longitudinal structure, in which case the part to be integrated in the wall of the structure 4 would be schematically as shown in Figure 6.
  • the integration of the metallic inserts 10 in the wall of the resistant longitudinal structure 4 can also be done by machining in said wall, from the free edge thereof, cavities sized to accommodate said inserts.
  • the wall of the resistant internal longitudinal structure 4 must have, at least in the area where the cavity is machined, a solid laminate which allows the inserts to be glued with adhesive.
  • a solid laminate 12 which may be composed of layers of carbon fiber or layers 13 of carbon fibers and layers 14 of fiberglass, lower cost.
  • the cavities 16 are designed to accommodate the inserts 10.
  • a circular insert section may be preferable, as will be discussed later.
  • connection elements are arranged between the inserts of the sections of the blade to be joined to work in traction or cutting.
  • the connecting elements can for example be constituted by bolts scraped at their ends.
  • the inserts can be different in both sections, to enable the assembly and pretension of the bolts, as shown in Figures 8 and 9.
  • the metal inserts 10 can consist of metal parts 17 and 18 of configuration at U, whose central branch, of greater thickness in the piece 18, has a scraped hole 19 in which one of the ends of the bolt will be screwed.
  • the opposite piece 17 can have an intermediate wall of smaller thickness, with a bore 20 devoid of thread and of a diameter slightly smaller than that of the bolt, to allow the free passage thereof, so that it protrudes inside the piece 17 in a portion in which a nut or nut and lock nut will be fixed.
  • the union can be made with two inserts similar to the one referenced with the number 17 in Figure 8, in which case it would be necessary to include two tightening nuts and locknuts or some other similar device to avoid that the nuts could loosen.
  • the profile of the inserts can vary if, instead of having rectangular profiles, the adaptation method is by transition to the solid laminate.
  • the housing is made by drilling and therefore the bolt will preferably have a circular section as indicated above, for example approximately semi-cylindrical shape as shown in Figure 9.
  • the pieces 17 'and 18' correspond to 17 and 18 of Figure 8, with their corresponding holes, scraped 19 and without thread 20.
  • Figure 10 shows a variant embodiment, in which the connection elements will work at a cut.
  • the metal inserts 10 are finished off in a lug 21 provided with a hole 22.
  • the lugs 21 of inserts 10 facing the sections 1 and 2 of the blade will be slightly offset so that when said sections are coupled to each other the lugs 21 of facing inserts are attached, as shown in Figures 11 and 12, with the holes 22 aligned, for the introduction of locking bolts 23 that will work at cutting.
  • the separation between the chambers of the sections 1 and 2 can be closed by means of a fairing 24, figures 13 and 14, composed of a band that engages on seats 25 defined by the edges of the shell 3 and that in the area occupied by the structure Resistant internal longitudinal 4 will include a portion 25 of greater width, corresponding to the area occupied by the internal resistant longitudinal structure 4.
  • This fairing can be done in a manner known per se, for example by means of screws 26 screwed into nuts 27 that can be fixed to the inner surface of the wall of the shells 3 or be part of an auxiliary band or strip 28 that is fixed to the inner surface of the wall of the shells 3, in coincidence with the seats 25.
  • the aerodynamic surface or shell 3 can be composed of a non-structural, or rather structurally secondary, fairing, which includes portions 27 and 28 of the section of the sections, figure 2 and which will occupy the areas not coinciding with the resistant internal longitudinal structure 4.
  • the walls 5 of the internal longitudinal reinforcement structure 4 will have a curvature that defines with the portions 27 and 28 a continuous surface, corresponding to the desired profile of the blade.

Abstract

Pala para generadores eólicos, que está subdividida transversalmente en dos o más tramos independientes, cada uno de los cuales comprende paredes o cascaras aerodinámicas (3) y una estructura longitudinal interna de refuerzo (4), cuyos tramos están dotados en sus secciones extremas de medios de conexión constituidos por insertos metálicos (10) que están alojados y fijados axialmente dentro de las paredes de la estructura longitudinal interna resistente.

Description

PALA PARA GENERADORES EOLICOS.
La presente invención se refiere a una pala para generadores eólicos, que esta subdividida transversalmente en dos o mas tramos independientes, cada uno de los cuales comprende una estructura longitudinal resistente y una pared o cascara externa aerodinámica y dispone en las secciones extremas enfrentables de medios de conexión.
Cada día los generadores eólicos se diseñan para obtener mayores potencias. Entre los componentes que intervienen en Ia potencia del aerogenerador están las palas que conforman el rotor. La aerodinámica y las dimensiones de las palas son fundamentales para aumentar Ia potencia del generador. Por este motivo cada día se fabrican palas de mayor longitud.
Debido a que los generadores eólicos se suelen montar en lugar de difícil acceso, el transporte de las palas suele presentar grandes problemas, especialmente por su longitud. Para resolver este problema es ya conocido subdividir transversalmente las palas en dos o mas tramos independientes, los cuales disponen en las secciones enfrentables de medios de unión.
En este sentido puede citarse Ia EP 1244873, en Ia cual se describe una pala para un rotor de generador eólico subdividida transversalmente en tramos que se unen entre sí mediante una infinidad de placas que conectan los bordes enfrentables de secciones consecutivas. El sistema de unión provoca un pretensado que hace que el composite trabaje a compresión, Io cual obliga a limitar Ia carga por punto de unión, haciendo necesario aumentar el número de puntos de unión, repartidos a Io largo de todo el perfil aerodinámico. Además los elementos de unión sobresalen de Ia superficie aerodinámica, provocando con ello una pérdida de rendimiento del aerogenerador.
Por Ia EP 1184566 se conoce una pala para aerogeneradores constituida por dos o más tramos longitudinales sucesivamente acoplables, cada uno de los cuales comprende un alma que esta formada por un tubo de fibra de carbono, sobre el que se incorporan una serie de costillas transversales de fibra de carbono o de vidrio. Sobre este conjunto se dispone una cubierta formada por cascaras de fibra de vidrio o de carbono. Los tramos de tubo que constituyen el alma llevan solidarizados exterior e interiormente en sus porciones extremas unos caequillos que sirven como medio para unir tramos consecutivos. El alma de los tramos esta formada por un tubo de fibra de carbono, de pequeña sección, en comparación con Ia sección de dichos tramos. Esto hace necesario recurrir a Ia disposición de las costillas transversales, también de fibra de carbono, para poder contar con una estructura de refuerzo consistente. La necesidad de disposición de las costillas comentadas supone una complicación y encarecimiento en Ia fabricación de Ia pala, especialmente por los procesos de montaje y pegado necesarios. Por otro lado, debido a Ia misma circunstancia apuntada, pequeña sección del alma de refuerzo respecto de Ia de los tramos, como Ia unión entre tramos se efectúa a través de los casquillos fijables al alma, se hace necesario que el número de puntos de anclaje entre los casquillos del alma de refuerzo de tramos consecutivos tengan que ser elevado, en todo el contorno de los casquillos, Io cual puede hacer que determinados puntos de unión que, pueden estar materializados mediante tornillos, pueden resultar de difícil acceso, constituyendo todo ello un problema a Ia hora de 1 montaje, que debe realizarse en el lugar de instalación del aerogenerador. Además debido a que Ia posición de los pernos de unión no se encuentra en alineación con el material resistente, se provocan cargas secundarias, tanto en el casquillo con en el alma resistente .
En Ia solicitud de patente EP 4380080, de los mismos titulares que Ia presente solicitud, se describe una pala para generadores eólicos que esta subdividida transversalmente en dos o más tramos independientes que incluyen paredes o carcasas aerodinámicas externas y una estructura longitudinal interna resistente. Estos tramos están dotados en sus secciones extremas, de medios de conexión que incluyen orejetas unidas a Ia estructura longitudinal interna resistente, cuyas orejetas disponen de orificios para recibir tornillos o bulones de unión. Las orejetas sobresalen de las secciones extremas de Ia estructura longitudinal interna resistente en dirección axial, aproximadamente paralelas al eje de los tramos y situadas en posiciones coincidentes en tramos consecutivos, para recibir entre los orificios de cada pareja de orejetas enfrentadas los medios de conexión. Las orejetas van adosadas y unidas a las paredes de Ia estructura longitudinal interna resistente mediante tornillos, bulones o similares, 10 cual exige que se practique un elevado número de taladros, tanto en las paredes de Ia estructura longitudinal interna resistente como en las piezas que conforman las palas, para disponer los tornillos o bulones de conexión, pudiendo ello suponer un encarecimiento en los procesos de fabricación y una reducción de las secciones de las paredes de Ia estructura longitudinal interna de refuerzo, con el consiguiente debilitamiento de las mismas.
El objeto de Ia presente invención es eliminar los problemas expuestos, mediante una pala subdividida en dos o mas tramos independientes, los cuales incluyen una estructura 10ngitudinal interna resistente dotada en sus secciones extremas de medios de conexión que incluyen un número relativamente pequeño de puntos de unión y además que tales puntos de unión son fácilmente accesible, todo Io cuál facilitará las operaciones de montaje en el lugar de instalación del aerogenerador. Además, los elementos de unión no sobresalen respecto de Ia superficie aerodinámica.
Otro objeto de Ia invención es combinar los medios de conexión de los tramos con una especial constitución de Ia estructura longitudinal de refuerzo, de modo que se obtenga Ia máxima seguridad entre tramos, sin que se produzca prácticamente reducción de sección en las paredes de Ia estructura longitudinal interna resistente. Además Ia fijación de los medios de unión a las secciones extremas de Ia estructura longitudinal interna de refuerzo se lleva a cabo por procesos que no suponen prácticamente un encarecimiento en Ia fabricación de Ia pala.
La invención permite situar los pernos de unión en alineación con el material resistente, eliminando el riesgo de que se provoquen cargas secundarias.
La pala de Ia invención es del tipo expuesto, subdividida transversalmente en dos o mas tramos independientes que incluyen paredes o cascaras aerodinámicas externas y una estructura longitudinal interna resistente, estructura que incluye paredes que quedan adosadas y unidas mediante adhesivo a las cascaras aerodinámicas de los tramos, estando además Ia estructura longitudinal interna resistente dotada en sus secciones extremas de medios de conexión que incluyen orificios enfrentables para recibir pernos o bulones de sujeción. La presente invención esta especialmente dirigida a conseguir unos medios de conexión que dispongan de un número relativamente reducido de puntos de unión y que éstos sean fácilmente accesibles, facilitando las labores de montajes en el lugar de instalación del aerogenerador. Además se prevé una especial constitución de las paredes de Ia estructura longitudinal interna de refuerzo, que permite un sistema de unión de los medios de conexión a dichas paredes por procesos que no suponen prácticamente encarecimiento en el costo de Ia pala.
Para ello, los medios de conexión consisten en insertos metálicos que están alojados y fijados axialmente dentro de las paredes de Ia estructura longitudinal interna resistente, a partir del canto libre de las mismas y situados en posiciones coincidentes.
Preferentemente los insertos metálicos irán dispuestos en las paredes de Ia estructura longitudinal interna resistente adosadas a las paredes o cascaras aerodinámicas, aunque también podrían disponerse en las paredes intermedias de dicha estructura.
Las paredes de Ia estructura longitudinal de refuerzo pueden estar constituidas por un sandwich compuesto por capas a base de fibras de refuerzo, preferentemente fibras de carbono, y un núcleo intermedio.
Según una forma de realización, los insertos metálicos pueden por ejemplo disponerse en alojamientos mecanizados en las paredes de Ia estructura longitudinal interna resistente, a partir del canto libre de las mismas, y se unen mediante adhesivo a las capas de fibra de refuerzo. En esta realización, el sandwich que forma las paredes se transforma en las porciones extremas, en las que se disponen los insertos metálicos, en un laminado sólido de fibras de refuerzo, por ejemplo fibras de carbono y fibras de vidrio, en el que se mecanizan los alojamientos para los insertos.
Según una variante de ejecución, en las paredes de Ia estructura longitudinal interna de refuerzo se dispone, a partir del canto libre, perfiles tubulares a base de fibra de carbono núcleo del sandwich y quedan en contacto y se unen a las capas de fibra de carbono de dicho sandwich. En estos perfiles se alojan los insertos metálicos, que serán de sección externa igual a Ia interna de los perfiles, a los que se unen mediante adhesivo.
En todos los casos Ia unión se lleva a cabo mediante adhesivos, cuyo curado puede llevarse a cabo o no al mismo tiempo que el de las paredes de Ia estructura longitudinal interna resistente.
Los insertos metálicos pueden disponer, a partir de Ia sección externa, de taladros axiales enfrentables para recibir pernos de unión que se fij an mediante tuerca s y que trabajarán a tracción. En este caso el taladro de uno de los insertos puede ir rascado, para fijar uno de los extremos del perno, mientras que el taladro del inserto opuesto carecerá de rosca y será de diámetro ligeramente mayor que el del perno, para permitir el paso de dicho perno en un tramo que sobresaldrá por el lado opuesto en una porción destinada a recibir tuercas de bloqueo.
También los insertos metálicos pueden disponer, a partir de Ia sección externa, de orejetas con un orificio cada una y posicionadas de modo que al acoplar dos tramos consecutivos, las orejetas de insertos enfrentados queden adosadas, con los orificios enfrentados, para recibir pernos o bulones de unión que quedarán situados en dirección perpendicular al eje longitudinal de los tramos y se fijan mediante tuercas, trabajando dichos bulones a cortadura. Todas las características expuestas podrán comprenderse mejor con Ia siguiente descripción, hecha con referencia a los dibuj os adjuntos, en los que se muestra un ejemplo de realización no limitativo.
En los dibujos:
La figura 1 es una perspectiva de una pala para aerogenerador, que aparece subdividida transversalmente en dos tramos independientes.
La figura 2 muestra en alzado frontal el contorno adyacente de los tramos que componen Ia pala de Ia figura 1.
La figura 3 muestra en perspectiva Ia sección de Ia figura 2, de uno de los tramos que componen Ia pala de Ia figura 1. La figura 4 es una sección parcial esquemática de Ia pared de Ia estructura longitudinal interna resistente de los tramos de Ia pala.
La figura 5 es una vista similar a Ia figura 4, mostrando una variante de ejecución.
La figura 6 es una perspectiva de los perfiles incluida en Ia sección de Ia figura 5, para el acoplamiento y fijación de los insertos metálicos que constituyen los medios - o de conexión.
La figura 7 es una sección longitudinal parcial de Ia pared de Ia estructura longitudinal interna resistente, mostrando una variante de ejecución.
La figura 8 muestra en perspectiva una posible forma de realización de los insertos metálicos.
La figura 9 es una vista similar a Ia figura 8, mostrando una variante de ejecución de los insertos metálicos.
La figura 10 muestra una variante de realización del extremo externo de los insertos metálicos. Las figuras 11 y 12 son un alzado lateral y una planta, respectivamente, de Ia unión de los tramos que componen Ia pala de Ia figura 1 , con los insertos de Ia figura 10.
La figura 13 corresponde al detalle e de Ia figura 1 , a mayor escala. La figura 14 es una sección transversal del carenado, tomada según Ia línea de corta A-B de Ia figura 13.
En Ia figura 1 se muestra una pala para generadores eólicos, de configuración tradicional, que esta subdividida transversalmente en dos tramos que se referencian con los números 1 y 2. Estos tramos presentan secciones enfrentadas coincidentes, que se representan en alzado y perspectiva en las figuras 2 y 3.
Cada uno de los tramos 1 y 2 incluye una pared o cascara externa aerodinámica, que se referencia en general con el número 3, y una estructura longitudinal interna de refuerzo, que se indica en general con el número 4 y que en el ejemplo representado en los dibujos esta concebida como viga de cajón que discurre a Io largo de los tramos, teniendo paredes 5 que están adosadas o forman parte de Ia cascara 3, y paredes intermedias 6.
Los tramos 1 y 2 disponen en sus secciones enfrentadas de medios de conexión, los cuales van situados en las secciones extremas adyacentes de Ia estructura longitudinal interna resistente 4. Preferentemente los medios de conexión citados irán situados en coincidencia con las paredes 5 de Ia estructura longitudinal interna resistente 4.
En palas de gran longitud, para cumplir ciertos requisitos de rigidez y peso, se utiliza fibra de carbono en Ia formación de las paredes de Ia estructura longitudinal interna de refuerzo 4, al menos en las paredes 5. Al ser Ia rigidez específica de Ia fibra de carbono muy alta, los espesores son sensiblemente menores que si se utilizara fibra de vidrio, de costo reducido. Por esta circunstancia, el pandeo de las paredes constituidas a base de fibra de carbono pasa a cobrar más importancia y a convertirse en criterio dimensionante. Para evitar que así sea, y por tanto se incremente Ia cantidad de fibra de carbono necesario, al igual que se hace en otro tipo de elementos estructurales de pequeño espesor, se recurre a una estructura sandwich en lugar de un laminado sólido.
En Ia figura 4 se muestra de forma esquemática Ia sección de una pared de estructura sandwich, compuesta por capas 7 de laminado a base de fibra de carbono y un núcleo intermedio 8, a base de un producto generalmente de menor costo y peso, como podría ser madera de balsa, espuma, etc.
Con esta constitución se consigue reducir Ia cantidad de fibra de carbono, con el consiguiente ahorro de costo y disminución de peso, que ello- supone y todo ello logrando espesores que permiten excluir como criterio dimensionante fundamental el pandeo de Ia placa.
Según otra característica de Ia invención, los medios de conexión consisten en insertos metálicos que se alojan y fijan axialmente dentro de las paredes de Ia estructura longitudinal interna resistente, a partir del canto libre de las mismas, en posiciones coincidentes en las secciones enfrentables de los tramos 1 y 2. Especialmente los insertos metálicos irán dispuestos en las paredes 5 de Ia estructura longitudinal interna 4.
Según una forma de realización mostrada en las figuras 5 y 6, en las paredes de Ia estructura longitudinal interna 4, al menos en las paredes 5, se integran a Io largo de Ia misma perfiles de sección rectangular 9 a base de fibra de carbono, en coincidencia con el núcleo 8 de Ia pared, figura 4, quedando así sustituido el núcleo por estos perfiles, bien en todo Io ancho de las paredes o bien en zonas o puntos aislados. La altura de los perfiles .9 será aproximadamente igual al grueso del núcleo 8, de modo que los citados perfiles queden en contacto con los laminados 7 de carbono, a los que se unen mediante adhesivo o mediante proceso de cocurado del laminado y perfiles. Los perfiles 9 pueden ser fabricados mediante pultrusión, por ejemplo.
Dentro de estos perfiles, se alojarán los insertos metálicos 10, que se pegarán con adhesivo a Ia superficie interna de los perfiles. Lógicamente los insertos metálicos 10 deberán tener una sección externa coincidente con Ia interna de los perfiles 9. El pegado de los insertos 10 en los perfiles 9 puede realizarse antes de Ia integración del perfil en Ia estructura longitudinal interna, en cuyo caso Ia pieza a integrar en Ia pared de Ia estructura 4 seria esquemáticamente como se representa en Ia figura 6.
La integración de los insertos metálicos 10 en Ia pared de Ia estructura longitudinal resistente 4 puede realizarse también mecanizando en dicha pared, a partir del canto libre de Ia misma, cavidades dimensionadas para alojar dichos insertos. Para ello Ia pared de Ia estructura longitudinal interna resistente 4 debe presentar, al menos en Ia zona en que se mecaniza Ia cavidad, un laminado sólido que permita pegar los insertos con adhesivo. Para ello, según se muestra en Ia figura 7, será necesario pasar de la estructura sandwich 11 , compuesta por los laminados 7 y núcleo 8, a un laminado sólido 12, que puede estar compuesto a base de capas de fibra de carbono o bien capas 13 de fibras de carbono y capas 14 de fibra de vidrio, de menor costo. A partir del canto libre 15 de Ia pared se practican las cavidades 16 dimensionadas para alojar los insertos 10. En esta realización puede ser preferible una sección de insertos circular, según se expondrán mas adelante.
Independientemente de cual sea Ia configuración de los insertos y Ia manera de integrarlos en Ia viga, el concepto de unión es diferente según se dispongan los elementos de conexión entre los insertos de los tramos de Ia pala a unir para trabajar a tracción o cortadura.
Los elementos de conexión pueden por ejemplo estar constituidos por pernos rascados en sus extremos. En este caso los insertos pueden ser diferentes en ambos tramos, para posibilitar el montaje y pretensión de los pernos, según se muestra en las figuras 8 y 9. En Ia figura 8 los insertos metálicos 10 pueden consistir en piezas metálicas 17 y 18 de configuración en U, cuya rama central, de mayor grosor en Ia pieza 18, dispone de un taladro rascado 19 en el que se enroscará uno de los extremos del perno. La pieza opuesta 17 puede disponer de una pared intermedia de menor grosor, con un taladro 20 carente de rosca y de diámetro ligeramente sl.lperior que Ia del perno, para permitir el paso libre del mismo, de modo que sobresalga dentro de Ia pieza 17 en una porción en Ia que se fijará una tuerca o tuerca y contratuerca de bloqueo.
Según sea el método de pretensado del perno a utilizar, par de apriete, estirado, etc. , se deberán implementar detalles diferentes en el alojamiento de Ia tuerca.
Como variante de Ia opción comentada se puede realizar Ia unión con dos insertos ¡guales al referenciado con el número 17 en Ia figura 8, en cuyo caso habría que incluir dos tuercas de apriete y contratuercas o algún otro dispositivo similar para evitar que las tuercas pudieran aflojarse. Como puede comprenderse, el perfil de los insertos puede variar en caso de que, en lugar de que haya perfiles rectangulares, Ia forma de adaptación sea mediante transición al laminado sólido. En este caso el alojamiento se realiza mediante taladrado y por tanto el perno tendrá preferentemente sección circular como se ha indicado anteriormente, por ejemplo forma aproximadamente semicilíndrica tal y como se muestra en Ia figura 9. En esta realización las piezas 17' y 18' corresponden a las 17 y 18 de Ia figura 8, con sus correspondientes taladros, rascado 19 y carente de rosca 20.
En Ia figura 10 se muestra una variante de realización, en Ia cual los elementos de conexión trabajarán a cortadura. En este caso los insertos metálicos 10 quedan rematados en una orejeta 21 dotada de un orificio 22. Las orejetas 21 de insertos 10 enfrentados de los tramos 1 y 2 de Ia pala quedarán ligeramente desfasados de modo que al acoplar dichos tramos entre sí las orejetas 21 de insertos enfrentados queden adosados, según se muestra en las figuras 11 y 12, con los orificios 22 alineados, para Ia introducción de bulones de bloqueo 23 que trabajarán a cortadura.
La separación entre las cámaras de los tramos 1 y 2 puede cerrarse mediante un carenado 24, figuras 13 y 14, compuesto por una banda que se acopla sobre asientos 25 definidos por los bordes de Ia cascara 3 y que en Ia zona ocupada por Ia estructura longitudinal interna resistente 4 incluirá una porción 25 de mayor anchura, correspondiente a Ia zona ocupada por Ia estructura longitudinal interna resistente 4.
La fijación de este carenado puede hacerse en forma en sí conocida, por ejemplo mediante tornillos 26 enroscables en tuercas 27 que pueden ir fijadas a Ia superficie interna de Ia pared de las conchas 3 o bien formar parte de una banda o tira auxiliar 28 que se fija a Ia superficie interna de Ia pared de las conchas 3, en coincidencia con los asientos 25.
La superficie aerodinámica o concha 3 puede estar compuesta por un carenado no estructural, o mas bien estructuralmente secundario, que incluye las porciones 27 y 28 de Ia sección de los tramos, figura 2 y que ocupará las zonas no coincidentes con Ia estructura longitudinal interna resistente 4. Para ello las paredes 5 de Ia estructura longitudinal interna de refuerzo 4 presentarán una curvatura que defina con las porciones 27 y 28 una superficie continua, correspondiente al perfil deseado de Ia pala.

Claims

Reivindicaciones.
1.- Pala para generadores eólicos, que está subdividida transversalmente en dos o mas tramos independientes, cada uno de los cuales comprende paredes o cascaras aerodinámicas y una estructura longitudinal interna de refuerzo, que incluye paredes adosadas y unidas mediante adhesivo a las cascaras aerodinámicas, cuyos tramos están dotados en sus secciones extremas de medios de conexión, con orificios enfrentables para recibir pernos o bulones de sujeción, caracterizada porque los medios de conexión citados consisten en insertos metálicos que están alojados y fijados axialmente dentro de las paredes de Ia estructura longitudinal interna resistente, a partir del canto libre de las mismas, en posiciones coincidentes en las secciones enfrentables de tramos consecutivos.
2. - Pala según Ia reivindicación 1 , caracterizada porque las paredes de Ia estructura longitudinal interna resistente en las que van dispuestos los insertos metálicos están constituidas, al menos en parte de su longitud, por un sandwich compuesto por una capa a base de fibras de refuerzo y un núcleo intermedio, quedando los insertos metálicos unidos a las capas de fibra de refuerzo, para Ia transición de esfuerzos a través de dichas capas.
3. - Pala según Ia reivindicación 2, caracterizada porque en las paredes de Ia estructura longitudinal interna resistente se disponen, a partir del canto libre y en coincidencia con el núcleo intermedio, perfiles tubulares a base de fibra de carbono, que definen el del sandwich núcleo y quedan en contacto y se unen a las capas de fibra de refuerzo de dicho sándwich¡ en cuyos perfiles se alojan los insertos metálicos, que son de sección externa igual a Ia interna de los perfiles, a cuyas paredes se unen mediante adhesivo.
4. - Pala según Ia reivindicación 2, caracterizada porque el sandwich de las paredes de Ia estructura longitudinal de refuerzo se transforma, en las porciones extremas en las que se disponen los insertos metálicos, en un laminado sólido de fibras de refuerzo, en el que se mecanizan axialmente alojamientos para dichos insertos, los cuales se fijan mediante adhesivo a las fibras de refuerzo.
5. - Pala según Ia reivindicación 1 , caracterizada porque los insertos metálicos disponen a partir de su sección externa, de taladros axiales enfrentables, para recibir pernos de unión, que se fijan mediante tuercas y trabajarán a tracción.
6. - Pala según Ia reivindicación 5, caracterizada porque el taladro de uno de los insertos esta rascado, para el enroscado de uno de los extremos de un perno, mientras que el taladro del inserto opuesto carece de rosca y es de diámetro ligeramente mayor que el del perno, para permitir el paso de dicho perno, que sobresale a partir del taladro en una porción destinada a recibir tuercas de bloqueo.
7. -Pala según las reivindicación 1 , caracterizada porque los insertos metálicos disponen, a partir de su sección externa, de orejetas que quedan ligeramente desfasadas entre si en insertos enfrentables, de modo que queden adosadas entre sí al acoplar dos tramos consecutivos, disponiendo dichas orejetas de orificios enfrentables en Ia posición adosada para recibir, en dirección perpendicular al eje longitudinal de los tramos, un perno o bulón de unión que trabajara a cortadura.
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