ES1058823U - Cleaning device for wind turbine blades. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
Cleaning device for wind turbine blades. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)Info
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Abstract
Description
Dispositivo para limpieza de las palas de aerogeneradores.Device for cleaning the blades of wind turbines
La siguiente invención, según se expresa en el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un dispositivo para limpieza de las palas de aerogeneradores, siendo de utilidad para su montaje en los aerogeneradores de los parques eólicos, de forma que el dispositivo que se presenta tiene por objeto obtener automáticamente la limpieza de las palas de los aerogeneradores, en orden a evitar la reducción de la energía producida.The following invention, as expressed in the set forth herein, refers to a wind turbine blades cleaning device, being useful for mounting on wind turbines in parks wind, so that the device presented has for object automatically obtain the cleaning of the blades of the wind turbines, in order to avoid energy reduction produced.
Así, el dispositivo se basa, fundamentalmente, en la proyección, por medio de unos difusores, de un fluido de limpieza a presión sobre las palas en su giro, estando montados los difusores contra la dirección dominante del viento.Thus, the device is based primarily on the projection, by means of diffusers, of a fluid of pressurized cleaning on the blades in its turn, being mounted the diffusers against the dominant wind direction.
En la presente memoria se describe un dispositivo para limpieza de las palas de aerogeneradores, siendo de especial aplicación para su montaje en los aerogeneradores de los parques eólicos.A device is described herein. for cleaning wind turbine blades, being special application for mounting on wind turbines in parks wind power
En los parques eólicos se ha podido comprobar que la energía producida es, a veces, la mitad de la predeterminada por el diseño de la turbina (curva de potencia nominal) y, además, se generan dos o más niveles de potencia de los aerogeneradores para la misma velocidad de viento.In wind farms it has been proven that the energy produced is sometimes half of the default by the turbine design (nominal power curve) and also generate two or more wind turbine power levels to The same wind speed.
Por ninguna razón evidente la energía de los aerogeneradores que funcionan en fuertes vientos, puede caer, causando pérdidas de producción de hasta el 25%, de forma que aunque este fenómeno (llamado "doble" o "múltiple Stalling") ha sido investigado, la causa ha seguido siendo desconocida.For no apparent reason the energy of the wind turbines that operate in high winds, can fall, causing production losses of up to 25%, so that although this phenomenon (called "double" or "multiple Stalling ") has been investigated, the cause has remained unknown
Así, para explicar este fenómeno se han consultado diversos expertos y se han planteado diversas hipótesis, como:Thus, to explain this phenomenon they have consulted various experts and various hypotheses have been raised, how:
- --
- cambio en la aspereza superficial de las palas, de la lluvia o de los insectos;change in surface roughness of the blades, rain or insects;
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- cambio en intensidad de la turbulencia;change in intensity of turbulence;
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- cambios en la orientación del rotor;changes in the rotor orientation;
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- acumulación de hielo;accumulation of ice;
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- la acumulación cristalina de la sal;the accumulation salt crystalline;
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- histéresis de la entrada en pérdida aerodinámica, o;hysteresis of the entry into aerodynamic loss, or;
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- burbujas en la separación del flujo laminar.bubbles in the laminar flow separation.
Parece ser que los insectos adheridos en los bordes de las palas (ángulos de ataque) en los periodos de bajo viento son los culpables de esta reducción de potencia.It seems that the insects stuck in the Blade edges (angles of attack) during low periods Wind are to blame for this power reduction.
Estas interferencias potencialmente catastróficas para la producción de energía pueden ser prevenidas simplemente limpiando las palas de los aerogeneradores.These potentially catastrophic interferences for energy production they can be prevented simply cleaning the blades of the wind turbines.
Es conocido que los insectos prefieren volar en condiciones de alta humedad del aire, con viento bajo y temperaturas alrededor de 10° C. Bajo estas condiciones cada vez se van acumulando más insectos muertos en los bordes de ataque de las palas.It is known that insects prefer to fly in high humidity conditions, with low wind and temperatures around 10 ° C. Under these conditions each time they accumulate more dead insects on the leading edges of the Pallas.
Con vientos bajos, el ángulo de incidencia entre el flujo de aire y las palas es pequeño, que corresponde a velocidad baja del aire alrededor de los bordes de ataque, así que la pala no es susceptible a la contaminación de los bordes de ataque y la producción de energía no es afectada. Los insectos raramente vuelan con fuertes vientos, así que las turbinas que funcionan en condiciones constantes de alto-viento no se contaminan y los niveles de la energía siguen siendo constantes.With low winds, the angle of incidence between the air flow and the blades is small, which corresponds to low air velocity around the leading edges, so The blade is not susceptible to contamination of the edges of attack and energy production is not affected. The insects rarely fly with strong winds, so the turbines that they work in constant high-wind conditions they are not contaminated and energy levels remain constants
Sin embargo, con fuertes vientos el ángulo entre el flujo y las palas aumenta y la zona de pico de succión aerodinámica (el área de mínima presión y velocidad del aire de máxima) se desplaza hacia el borde de ataque.However, with strong winds the angle between the flow and the blades increases and the peak suction zone aerodynamics (the area of minimum pressure and air velocity of maximum) moves to the leading edge.
Si esto sucede con las palas salpicadas con insectos muertos, la producción de energía caerá, de forma que cuanto mayor es la contaminación en la zona de succión, más pronto las palas entrarán en pérdida aerodinámica.If this happens with the blades splashed with dead insects, energy production will fall, so that The higher the contamination in the suction zone, the sooner The blades will go into aerodynamic loss.
Así, después de cada periodo de bajo viento, la cantidad de contaminación del insecto puede cambiar, resultando en una variedad de niveles de energía para la misma velocidad del viento en fuertes vientos.Thus, after each period of low wind, the amount of insect contamination can change, resulting in a variety of energy levels for the same speed of Wind in strong winds.
De esta forma, se ha observado que la curva de potencia siempre bajaba para vientos fuertes (más de 12 m/s.) después de cada periodo de viento bajo. Los insectos vuelas solamente con viento bajo, y, solamente entonces, aumenta la contaminación de las palas. Cuando la velocidad del viento aumenta, posteriormente, el nivel de contaminación es constante (los insectos no vuelan con fuertes vientos) y esto adelanta la entrada en pérdida de las palas por lo que resulta en un nuevo nivel distinto de potencia.In this way, it has been observed that the curve of power always fell for strong winds (more than 12 m / s.) after each period of low wind. The flying insects only with low wind, and, only then, increases the blade contamination. When the wind speed increases, subsequently, the level of contamination is constant (insects they do not fly with strong winds) and this advances the entry into loss of shovels resulting in a new level of power
Asimismo, es probable que la acumulación de hielo o de la suciedad en las láminas pueda crear niveles de la energía en fuertes vientos de la misma manera que la contaminación de insectos.Also, ice accumulation is likely or dirt in the blades can create energy levels in strong winds in the same way as pollution from insects
De esta forma, se ha podido comprobar que tras una limpieza manual de las palas de los aerogeneradores o tras una copiosa lluvia por la que se han eliminado los restos de insectos y suciedad de las palas de sus turbinas se vuelve a recuperar la curva de potencia.In this way, it was found that after a manual cleaning of the blades of the wind turbines or after a copious rain for which the remains of insects have been removed and dirt from the blades of its turbines recovers the power curve
Así, la limpieza manual de las palas de los aerogeneradores, por medio de una plataforma colgante en la que se dispone el operario/os, presenta los siguientes inconvenientes:Thus, the manual cleaning of the blades of the wind turbines, by means of a hanging platform where has the operator / os, has the following disadvantages:
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- Es intensivo en mano de obra:It is intensive in hand working:
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- puede no haber personal disponible;there may not be available staff;
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- puede no haber acceso al parque eólico.there may not be access to the wind farm.
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- Sólo se puede efectuar con vientos inferiores a 12 m/s. por seguridad de los operarios.You can only carry out with winds below 12 m / s. for the safety of Operators
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- Hay que parar el aerogenerador.You have to stop the wind turbine
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- Es necesario maniobrar manualmente el aerogenerador:Necessary Manually maneuver the wind turbine:
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- parada;stop;
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- montaje de cabestrante;Assembly winch
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- posicionamiento de rotor;positioning of rotor;
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- posicionamiento de palas tres veces;positioning of shovels three times;
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- desmontaje;disassembly;
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- arranque.start.
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- Es muy costoso (4 horas por aerogenerador).It is very expensive (4 hours by wind turbine).
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- Se pierde producción en la parada.Production is lost at the stop.
En la presente memoria se describe un dispositivo para limpieza de las palas de aerogeneradores, siendo de utilidad para su montaje en los aerogeneradores de los parques eólicos, de forma que el dispositivo comprende una conducción hidráulica asociada a la torre de un aerogenerador, presentando la conducción hidráulica una serie de difusores dirigidos hacia las palas del aerogenerador.A device is described herein. for cleaning wind turbine blades, being useful for installation in wind turbines of wind farms, of so that the device comprises a hydraulic line associated to the tower of a wind turbine, presenting the driving hydraulics a series of diffusers directed towards the blades of the wind turbine
En una primera ejecución practica de la invención, la conducción hidráulica esta montada en relación a la superficie exterior de la torre, quedando los difusores según el plano longitudinal central de enfrentamiento de las palas, en su movimiento giratorio, con la propia torre.In a first practical execution of the invention, the hydraulic line is mounted in relation to the outer surface of the tower, leaving the diffusers according to the central longitudinal plane of confrontation of the blades, in its rotating movement, with the tower itself.
En una segunda ejecución practica de la invención, la conducción hidráulica esta montada en relación a la superficie interior de la torre, quedando los difusores instalados en la propia estructura de la torre, según el plano longitudinal central de enfrentamiento de las palas, en su movimiento giratorio, con la propia torre.In a second practical execution of the invention, the hydraulic line is mounted in relation to the interior surface of the tower, leaving the diffusers installed in the tower structure itself, according to the longitudinal plane center of confrontation of the blades, in its rotating movement, With the tower itself.
Por otra parte, los difusores de impulsión del fluido pulverizado contra las palas están montados en contra de la dirección dominante del viento, de forma que el agua pulverizada por los difusores que no tope con la cara interna de una pala el propio viento la proyectará, invirtiendo su dirección, contra la cara externa de las palas obteniendo la limpieza de las palas por sus dos caras.On the other hand, the drive diffusers of the fluid sprayed against the blades are mounted against the dominant wind direction, so that the water sprayed because of the diffusers that do not meet the inner face of a shovel the own wind will project it, reversing its direction, against the external face of the blades obtaining the cleaning of the blades by Its two faces.
En una tercera ejecución practica de la invención, la conducción hidráulica puede quedar montada por el interior de la torre hasta el nacelle, accediendo, a través de una conexión en rótula, a una conducción externa provista de los correspondientes difusores, siendo una ejecución mixta entre la ejecución externa e interna.In a third practical execution of the invention, the hydraulic line can be mounted by the inside the tower to the nacelle, accessing, through a patella connection, to an external conduction provided with corresponding diffusers, being a mixed execution between the external and internal execution.
Asimismo, en una cuarta ejecución practica de la invención, la conducción hidráulica puede quedar montada en relación a la superficie interior de la torre hasta el cuerpo central de las palas y por medio de un aspersor dirigir el fluido de limpieza hacia las palas.Also, in a fourth practical execution of the invention, the hydraulic drive can be mounted on relation to the inner surface of the tower to the body center of the blades and by means of a sprinkler direct the fluid of cleaning towards the shovels.
Una ventaja del dispositivo puede venir determinada por el hecho de que el fluido de limpieza, conducido por la conducción hidráulica y proyectado por los difusores puede incorporar una solución repelente de insectos, actuando preventivamente ante la posible adherencia de insectos a la palas, siendo esta ejecución de especial utilidad en los meses en que abundan los insectos como preventiva del ensuciamiento de las palas.An advantage of the device may come determined by the fact that the cleaning fluid, conducted by hydraulic conduction and projected by diffusers can incorporate an insect repellent solution, acting preventively before the possible adhesion of insects to the blades, this execution being especially useful in the months in which insects abound as a preventive of the fouling of Pallas.
En definitiva, se trata de obtener una limpieza automática de las palas de los aerogeneradores.In short, it's about getting a clean Automatic wind turbine blades.
Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar, y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, de un juego de planos, en cuyas figuras de forma ilustrativa y no limitativa, se representan los detalles más característicos de la invención.To complement the description below is going to be done, and in order to help a better understanding of The characteristics of the invention are accompanied by the present descriptive memory, of a set of planes, in whose figures of illustrative and non-limiting, the details are represented characteristic of the invention.
Figura 1. Muestra una vista en alzado de un aerogenerador en el que se puede observar una conducción hidráulica por el exterior de la torre, estando dotada de una serie de difusores.Figure 1. Shows an elevation view of a wind turbine in which you can observe a hydraulic drive on the outside of the tower, being equipped with a series of diffusers
Figura 2. Muestra una vista frontal del aerogenerador de la figura anterior en el que se puede observar la conducción hidráulica por el exterior de la torre, estando dotada de una serie de difusores.Figure 2. Shows a front view of the wind turbine of the previous figure in which you can observe the hydraulic conduction outside the tower, being equipped of a series of diffusers.
Figura 3. Muestra una vista en alzado de un aerogenerador en el que la conducción hidráulica esta montada por el interior de la torre, estando dotada la propia torre de una serie orificios para la instalación de correspondientes difusores.Figure 3. Shows an elevation view of a wind turbine in which the hydraulic drive is mounted by the inside of the tower, the tower itself being endowed with a series holes for corresponding installation diffusers
Figura 4. Muestra una vista frontal del aerogenerador de la figura anterior en el que se pueden observar los difusores instalados en la estructura de la propia torre.Figure 4. Shows a front view of the wind turbine of the previous figure in which you can see the diffusers installed in the structure of the tower itself.
A la vista de las comentadas figuras y de acuerdo con la numeración adoptada podemos observar como el dispositivo 1 para limpieza de las palas 3 de aerogeneradores 2 se basa, fundamentalmente, en una conducción 4 hidráulica dotada de una serie de difusores 5 para la proyección del fluido de limpieza, quedando la conducción 4 hidráulica asociada a la torre 6 del correspondiente aerogenerador 2.In view of the commented figures and agree with the numbering adopted we can see how the device 1 for cleaning the blades 3 of wind turbines 2 is based, fundamentally, in a hydraulic line 4 equipped with a series of diffusers 5 for the projection of the cleaning fluid, leaving the hydraulic conduit 4 associated to the tower 6 of the corresponding wind turbine 2.
Así, mediante el dispositivo que se presenta se trata de proyectar un fluido de limpieza, tal como agua con algún jabón neutro biodegradable y algún aditivo en caso de que el agua empleada tenga una dureza excesiva para evitar impacto medioambiental, a presión contra las palas 3 mientras éstas están en movimiento.Thus, through the device presented, try to project a cleaning fluid, such as water with some Biodegradable neutral soap and some additive in case the water employee has excessive hardness to avoid impact environmental, pressurized against the blades 3 while they are in movement.
Es decir, creamos un micro ambiente de "lluvia artificial" para las palas 3 de cada aerogenerador 2.That is, we create a micro environment of "rain artificial "for blades 3 of each wind turbine 2.
Los difusores 5 se montan asociados al mástil o torre 6 del aerogenerador 2, de forma que cuando la correspondiente pala 3 se enfrente a la torre 6, la pala 3 atraviesa los chorros de agua pulverizada proyectada por los difusores 5 materializando la limpieza de las palas.The diffusers 5 are mounted associated to the mast or tower 6 of wind turbine 2, so that when the corresponding shovel 3 faces tower 6, shovel 3 goes through the jets of water spray projected by diffusers 5 materializing the Blade cleaning.
Con objeto de obtener una limpieza de la cara interna y externa de las palas 3, los difusores 5 quedarán instalados en contra de la dirección del viento dominante para que así el agua pulverizada en los momentos que no pase ninguna pala 3 frente a los difusores 5, el propio viento proyecte esta agua contra la cara exterior de las palas 3, obteniendo una limpieza de las palas 3 por sus dos caras.In order to obtain a cleansing of the face internal and external of the blades 3, the diffusers 5 will remain installed against the direction of the dominant wind so that thus the water sprayed in the moments that no shovel passes 3 in front of diffusers 5, the wind itself projects this water against the outer face of the blades 3, obtaining a cleaning of the 3 blades on both sides.
En una primera ejecución practica de la invención la conducción hidráulica podrá ser montada por la superficie exterior de la torre (figuras 1 y 2) quedando anclada por cualquier medio convencional y en una segunda ejecución practica de la invención la conducción hidráulica podrá ser montada por la superficie interior de la torre (figuras 3 y 4).In a first practical execution of the invention hydraulic driving can be surface mounted exterior of the tower (figures 1 and 2) being anchored by any conventional means and in a second practical execution of the invention the hydraulic line can be mounted by the interior surface of the tower (figures 3 and 4).
Así, en caso de no poder practicar perforaciones en la torre 6 de los aerogeneradores 2 la conducción 4 hidráulica quedará montada respecto de la superficie exterior de la torre 6, quedando los difusores totalmente en el exterior de la torre. El anclaje de la tubería de conducción hidráulica se podrá llevar a cabo por cualquier medio convencional, como, por ejemplo, bridas, soldadura, fijaciones magnéticas.Thus, in case of not being able to practice perforations in tower 6 of wind turbines 2 hydraulic driving 4 will be mounted with respect to the outer surface of tower 6, the diffusers being completely outside the tower. He anchoring of the hydraulic conduction pipe can be carried to out by any conventional means, such as flanges, welding, magnetic fixings.
En esta ejecución practica se puede hacer girar todo el sistema hidráulica montándolo sobre bridas orientables, permitiendo tener siempre una proyección del fluido de limpieza en la dirección que sople el viento en el momento de efectuar la limpieza.In this practical execution you can spin the entire hydraulic system mounted on adjustable flanges, allowing to always have a projection of the cleaning fluid in the direction that the wind blows at the time of making the cleaning.
En una segunda ejecución practica de la invención la conducción hidráulica podrá ser montada por la superficie interior de la torre 6 por medio de una perforación o por la cimentación.In a second practical execution of the invention hydraulic driving can be surface mounted inside the tower 6 by means of a perforation or by the foundation.
Por otra parte, en esta ejecución practica los difusores 5 serán montados en correspondientes perforaciones de la propia estructura de la torre 6, de forma que esta ejecución practica no será posible llevarla a cabo en todos los aerogeneradores, puesto que al practicarse los orificios en la torre ésta puede perder sus características de resistencia mecánica.On the other hand, in this execution he practices diffusers 5 will be mounted in corresponding perforations of the Tower 6's own structure, so that this execution practice it will not be possible to carry it out at all wind turbines, since when the holes in the tower are practiced It can lose its mechanical resistance characteristics.
En esta segunda ejecución practica y con objeto de no perforar la estructura de la torre 6 se puede actuar de acuerdo a dos diferentes opciones o ejecuciones, resultando una tercera opción o ejecución consistente en acceder hasta la "nacelle" 7 (alojamiento del generador eléctrico) del aerogenerador por el interior de la torre 6 y desde allí con conexión de rótula acceder a una conducción externa dotada de los correspondientes difusores 5.In this second practical execution and with the purpose if the structure of tower 6 is not drilled, it can act as according to two different options or executions, resulting in a third option or execution consisting of accessing until the "nacelle" 7 (electric generator housing) of the wind turbine inside tower 6 and from there with patella connection access to an external conduit equipped with corresponding diffusers 5.
La cuarta opción o ejecución resultante consiste en acceder por el interior de la torre 6 hasta el cuerpo 8 central de las palas 3 y por medio de un aspersor proyectar el fluido de limpieza hacia las palas 3.The fourth option or resulting execution consists to access through the inside of tower 6 to the central body 8 of the blades 3 and by means of a sprinkler project the fluid of cleaning towards the blades 3.
A las palas 3 del aerogenerador 2 se les puede aplicar una solución repelente o lubricante para evitar que los insectos no se adhieran a las mismas.The blades 3 of the wind turbine 2 can be apply a repellent or lubricant solution to prevent the Insects do not adhere to them.
Lógicamente, el dispositivo dispondrá de todos aquellos elementos que permitan su adecuado y fiable funcionamiento, como puede ser la incorporación de un anticongelante, así como un sistema de seguridad anti-humedad y anti-inundación, en la instalación interna, puesto que en el interior de la torre se encuentran las conducciones, celdas y transformador eléctrico.Logically, the device will have all those elements that allow its adequate and reliable operation, such as the incorporation of a antifreeze as well as a security system anti-humidity and anti-flood, in the internal installation, since inside the tower they find the conduits, cells and electrical transformer.
Los difusores 5 serán instalados con una separación aproximada entre ellos de 1 m. en número apropiado para cubrir toda la longitud de las palas.The diffusers 5 will be installed with a approximate separation between them of 1 m. in appropriate number for cover the entire length of the blades.
Dado que la limpieza de las palas 3 de los aerogeneradores 2 se debe de efectuar asiduamente el dispositivo de limpieza esta diseñado para funcionar cuando los aerogeneradores estén en producción, pudiendo estimarse que la limpieza es más efectiva con velocidades de 8 a 14 m/s, con objeto de que la fuerza del viento proyecte el agua de vuelta hacia la cara exterior de las palas.Since the cleaning of the blades 3 of the wind turbines 2 the device must be carried out regularly Cleaning is designed to work when wind turbines are in production, it can be estimated that cleaning is more effective with speeds of 8 to 14 m / s, so that the force from the wind project the water back towards the outer face of the Pallas.
Por otra parte, dado que la caída en la curva de potencia sólo se detecta a partir de ciertas velocidades altas de viento (unos 12 m/s.), es en ese momento cuando si se observa que los aerogeneradores no están produciendo según la curva de potencia nominal es cuando hay que iniciar la secuencia de limpieza.Moreover, since the fall in the curve of power is only detected from certain high speeds of wind (about 12 m / s.), it is at that moment when it is observed that wind turbines are not producing according to the power curve Nominal is when you have to start the cleaning sequence.
El dispositivo de limpieza se podrá operar de forma manual, tanto desde el parque eólico como a distancia por Internet o conexión telefónica, e, igualmente, el dispositivo se puede integrar en el sistema de control del parque eólico, de forma que cuando se detecte por el sistema de control, que no se cumple la curva de potencia se active automáticamente la secuencia de limpieza.The cleaning device can be operated in manually, both from the wind farm and remotely by Internet or telephone connection, and also the device can be integrated into the wind farm control system, so that when detected by the control system, it is not met the power curve automatically activates the sequence of cleaning.
Por otra parte, el fluido de limpieza, conducido por la conducción 4 hidráulica y proyectado por los difusores 5 puede incorporar una solución repelente de insectos, actuando preventivamente ante la posible adherencia de insectos a la palas 3, para evitar la adherencia de insectos en los meses en que estos abundan, evitando el ensuciamiento de las palas 3.Moreover, the cleaning fluid, conducted by hydraulic conduction 4 and projected by diffusers 5 can incorporate an insect repellent solution, acting preventively before the possible adhesion of insects to the blades 3, to avoid the adhesion of insects in the months in which these abound, avoiding the fouling of the blades 3.
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2004
- 2004-10-29 ES ES200402476U patent/ES1058823Y/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN107044387A (en) * | 2017-06-21 | 2017-08-15 | 深圳市中科智诚科技有限公司 | A kind of wind generator system with cleaning function |
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| ES1058823Y (en) | 2005-06-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model granted | ||
| FD1K | Utility model lapsed |
Effective date: 20141107 |