ES2636466T3 - Sistema y método para ayudar en la fabricación de una cubierta de pala de turbina eólica - Google Patents

Sistema y método para ayudar en la fabricación de una cubierta de pala de turbina eólica Download PDF

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Lars Fuglsang
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Abstract

Un sistema de colocación de esteras de fibra (30) para colocar y cortar esteras de fibra en un molde para la fabricación de una parte compuesta reforzada con fibras, en particular una parte para una pala de turbina eólica, tal como una parte de cubierta aerodinámica, en la que el sistema se adapta para colocar la estera de fibra cuando esta se mueve en una dirección longitudinal a lo largo del molde, y en el que el sistema comprende: - un primer rodillo (32) de accionamiento para hacer avanzar la estera de fibra, - un dispositivo (34) de corte para cortar la estera de fibra, - un dispositivo (36) de sujeción para sujetar la estera de fibra, mientras la estera de fibra está siendo cortada por el dispositivo de corte, caracterizado porque el sistema comprende adicionalmente: - un rodillo (38) amortiguador que proporciona una longitud de amortiguador para la estera de fibra y que se dispone hacia adelante del primer rodillo de accionamiento, el primer dispositivo de sujeción y el dispositivo de corte, el rodillo amortiguador se puede mover con el fin de variar la longitud del amortiguador de la estera de fibra, y - un segundo rodillo (40) de accionamiento para hacer avanzar la estera de fibra y disponerse hacia adelante del rodillo amortiguador.

Description

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DESCRIPCION
Sistema y metodo para ayudar en la fabricacion de una cubierta de pala de turbina eolica Campo tecnico
La presente invencion se refiere a un sistema para colocacion automatizada de esteras de fibra y un metodo para colocar esteras de fibra para la fabricacion de partes para una pala de turbina eolica, en particular la parte de cubierta aerodinamica de una pala de turbina eolica.
Antecedentes
Las palas de turbinas eolicas de pollmeros reforzados con fibra y en particular las cubiertas aerodinamicas de palas de turbina eolica se fabrican usualmente en moldes, en donde la presion lateral y la succion lateral de la pala se fabrican por separado al disponer estera de fibra de vidrio en cada una de las dos partes del molde. Luego, se pegan juntas las dos mitades, frecuentemente por medio de partes de rebordes internos. Se aplica pegante a la cara interna de la mitad de pala inferior antes que la mitad de pala superior se descienda sobre esta. Adicionalmente, frecuentemente se unen uno o dos perfiles de refuerzo (vigas) al interior de la mitad de la pala inferior antes de pegar a la mitad de pala superior. Las partes de cubiertas aerodinamicas se fabrican normalmente mediante el uso de Moldeo por Transferencia de Resina Asistida con Vaclo (VARTM), en el que se dispone una pluralidad de esteras de fibra sobre la parte superior de partes de moldes rlgidos y posiblemente tambien un material de nucleo para proporcionar partes que tienen una estructura intercalada. Cuando las esteras de fibra se han apilado y sobrepuesto con el fin de disenar la forma final de la parte de cubierta de pala de turbina eolica, entonces la bolsa de vaclo flexible se dispone sobre la parte superior de las esteras de fibra y se sella contra la parte de molde rlgido, formando por lo tanto una cavidad de molde que contiene las esteras de fibra. Las entradas de resina y las salidas de vaclo se conectan a la cavidad de molde. Primero se evacua la cavidad de molde a traves de las salidas de vaclo con el fin de formar una depresion en la cavidad del molde despues de lo cual se suministra resina liquida a traves de las entradas de resina. La resina es obliga a entrar en la cavidad del molde debido al diferencial de presion e impregna el material de fibra de las esteras de fibra. Cuando el material de fibra se ha impregnado completamente, la resina se cura con el fin de formar la estructura compuesta final, es decir, la parte de cubierta de turbina eolica. Muchos de los procesos anteriores, incluyen el diseno de estera de fibra que usualmente se lleva a cabo manualmente.
Las palas de las turbinas eolicas se han hecho cada vez mas grandes con los anos y las palas tienen una longitud de mas de 70 metros que estan ahora disponibles comercialmente en el mercado. Esto significa que se tiene que utilizar moldes mas grandes. Debido al mayor tamano, se ha vuelto cada vez mas complicado colocar las esteras de fibra y obtener adicionalmente humectacion adecuada del material de fibra. No obstante, muchos de los diferentes procesos se llevan a cabo aun manualmente, lo que aumenta el riesgo de que ocurran errores, tal como la formation de arrugas en el material de fibra o areas de humectacion insuficiente del material de fibra, que a su vez pueden ser perjudiciales para la resistencia mecanica de la estructura del compuesto y pueden necesitar que se deseche la parte de cubierta de pala de turbina eolica fabricada. Adicionalmente, aumenta todo el tiempo de ciclo para cada proceso, es decir, la colocacion del material de fibra, impregnar el material de fibra y curar la resina para formar el producto final.
El documento US2013 032287 A1 divulga un sistema de colocacion de estera de fibra de acuerdo con el preambulo de la revindication 1 y un metodo para fabricar partes compuestas.
El documento EP 2 433 784 A1 divulga un sistema de alimentation en llnea automatizado para suministrar estopas de fibra impregnadas en el que se utiliza un cilindro de extension para crear un amortiguador en el suministro de dichas estopas de fibra impregnadas.
Descripcion de la invencion
De acuerdo con lo anterior, subsiste una necesidad de sistemas y metodos que mejoren la calidad de las partes de cubierta de pala de turbina eolica (o por lo menos reduzca el riesgo que ocurran errores) y que puede reducir el tiempo del ciclo de los diversos procesos.
De acuerdo con un primer aspecto, la invencion proporciona un sistema de colocacion de esteras de fibra de acuerdo con la reivindicacion 1.
Esto proporciona un sistema, en donde la estera de fibra puede continuar siendo colocada, mientras que la estera de fibra se corta. Esto se puede llevar a cabo al inmovilizar el dispositivo de sujecion de una primera parte de la estera de fibra, mientras que la estera de fibra se corta. El sistema continua propagandose a lo largo del molde y colocando la estera de fibra. Esto se puede llevar a cabo, en razon a que el segundo rodillo de accionamiento continua haciendo avanzar la estera de fibra y se varla la position del rodillo amortiguador con el fin de reducir la longitud del amortiguador. Por lo tanto, el tiempo del ciclo de colocacion no se afectara mediante el tiempo de proceso de corte. El sistema de colocacion de estera de fibra coloca la estera de fibra al moverse a lo largo del molde en oposicion a los sistemas que utilizan una pinza que tira la estera de fibra a lo largo del molde.
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De acuerdo con lo anterior, los rodillos accionadores del sistema de estera de fibra tambien hacen avanzar la estera de fibra aproximadamente a la misma velocidad que se mueve el sistema de colocacion a lo largo del molde. De otra forma, la estera de fibra se arrastrarla a lo largo del molde o tenderla a encogerse durante la distribucion.
La posicion de corte determina por supuesto la longitud total de la estera de fibra que se va a colocar. Los rodillos de accionamiento se definen como dispositivos que pueden hacer avanzar las esteras de fibra internamente en el sistema de colocacion de estera de fibra. El rodillo de accionamiento se puede formar mediante un unico rodillo o dos o mas rodillos que enganchan la estera de fibra. El rodillo de accionamiento tambien puede comprender una correa y una pluralidad de rodillos que hacen girar la correa. De acuerdo con una realizacion ventajosa, la estera de la fibra se suministra a partir de un rollo de estera de fibra. El rollo de estera de fibra se mueve preferiblemente a lo largo del molde junto con el sistema de colocacion de estera de fibra. Sin embargo, en principio, el rollo de estera de fibra tambien puede ser estatico. De acuerdo con otra realizacion ventajosa, el sistema comprende adicionalmente un dispositivo de calda dispuesto hacia adelante del segundo rodillo de accionamiento. El dispositivo de calda asegura que se reduzcan las arrugas en las esteras de fibra que se colocan y alinea las fibras en la orientacion correcta. Esto es particularmente importante, si la velocidad de avance de los rodillos de accionamiento no se alinea exactamente con la velocidad de movimiento del sistema de colocacion de estera de fibra a lo largo del molde. En una realizacion, el dispositivo de calda comprende uno o mas rodillos, tal como un rodillo compresor. Alternativamente o adicionalmente a esto, el dispositivo de calda puede comprender una serie de cepillos o almohadillas. Los cepillos pueden por ejemplo ser almohadillas de caucho flexible que se arrastran junto con el sistema de colocacion de esteras de fibra, dejando caer de esta manera las fibras a medida que se mueven a lo largo de las capas de fibra.
De acuerdo con una realizacion ventajosa, el dispositivo de corte es un cuchillo ultrasonico. El dispositivo de corte tambien puede ser un cortador giratorio. En principio se puede utilizar cualquier dispositivo de corte adecuado para cortar esteras de fibra.
En otra realizacion ventajosa, el sistema se adapta para colocar esteras de fibra que tienen un ancho de por lo menos 20 cm. En otras palabras, la estera de la fibra tiene un ancho de por lo menos 20 cm. Alternativamente, la estera de la fibra tiene un ancho por lo menos 30 cm, o por lo menos 40 cm o por lo menos 50 cm. El sistema tambien se puede adaptar para colocar esteras de fibra que tienen un ancho entre 20 y 80 cm. De esta manera, las esteras de fibra pueden tener un ancho maximo de 80 cm.
Las esteras de fibra pueden comprender cualquier tipo de fibras de refuerzos adecuadas para reforzar grandes estructuras compuestas, tal como fibras de vidrio, fibras de carbono o fibras de aramida. Las esteras de fibra pueden comprender fibras unidireccionales, fibras biaxiales, fibras triaxiales o fibras orientadas aleatoriamente.
En otra realizacion ventajosa, el sistema se adapta para colocar esteras de fibra con una velocidad de entre 25 m/minuto y 100 m/minuto. Alternativamente, el sistema se adapta para colocar esteras de fibra con una velocidad de entre 50 m/minuto y 100 m/minuto, por ejemplo, aproximadamente 72 m/minutos (o en otras palabras 1.2 m/s).
De acuerdo con una realizacion, el sistema se adapta para retardar su velocidad de movimiento a lo largo del movimiento durante el corte de la estera de fibra.
En una realizacion ventajosa, el primer rodillo de accionamiento se dispone substancialmente vertical por encima del segundo rodillo de accionamiento y preferiblemente tambien substancialmente vertical sobre el primer dispositivo de sujecion. Esto proporciona una solucion simple para hacer avanzar en la estera de fibra del primer rodillo de accionamiento hasta el segundo rodillo de accionamiento, despues que se ha cortado la estera de fibra. El rodillo amortiguador se puede disponer ventajosamente de tal manera que se pueda mover en una direccion sustancialmente transversal a la direccion entre el primer rodillo de accionamiento y el segundo rodillo de accionamiento. De esta manera, el rodillo amortiguador se puede mover por ejemplo en una direccion sustancialmente horizontal. Esto proporciona una solucion simple al proporcionar y variar la longitud de amortiguador de la estera de fibra.
De acuerdo con una realizacion ventajosa particular, el rodillo amortiguador esta sesgado elasticamente. De esta manera, el amortiguador se puede sesgar con una fuerza de inclinacion que excede la fuerza de traccion de la estera de la fibra, cuando se desengancha del primer dispositivo de sujecion. Una vez se engancha el primer dispositivo de sujecion, los segundos medios de accionamiento continuaran haciendo avanzar la estera de la fibra, que en cambio aplicara una fuerza de traccion al rodillo amortiguador. En razon a que la fuerza de traccion excede la fuerza de sesgado, el rodillo amortiguador se desplazara, y a su vez, disminuira la longitud de amortiguador. El rodillo amortiguador puede por ejemplo estar sesgado mediante el uso de presion de gas o mediante el uso de un resorte.
En una realizacion, el rodillo amortiguador se puede bloquear en una posicion desenganchada, en donde se minimiza la longitud del amortiguador. La longitud del amortiguador puede por ejemplo puede ser cero, cuando el rodillo amortiguador se bloquea en la posicion desenganchada. El rodillo amortiguador se puede bloquear en una posicion, en donde el corte del extremo de fibra se puede avanzar pasado el rodillo amortiguador para que avance a un grado en donde la estera de fibra se engancha de nuevo con el segundo rodillo de accionamiento. Esto se puede llevar a cabo al tener medios adecuados para guiar la estera de fibra que pasa del rodillo amortiguador, o por ejemplo al tener
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los primeros medios de accionamiento y los segundos medios de accionamiento que se disponen sustancialmente por encima de cada uno. Despues de esto, el rodillo amortiguador se puede mover a la posicion sesgada de nuevo para proporcionar una nueva longitud de amortiguador.
El dispositivo de sujecion puede comprender rodillos de sujecion. En una realizacion, el sistema de colocacion de estera de fibra esta provisto de sensores que se utilizan para monitorizar la tension de la estera de fibra. Esto puede a su vez ser utilizado para controlar la fuerza de sesgo aplicada al rodillo amortiguador. De acuerdo con un primer aspecto adicional, la invencion tambien proporciona un metodo para fabricar una parte compuesta, de acuerdo con la reivindicacion 11.
De este modo, el metodo aplica las etapas de colocar y cortar esteras de fibra que se disponen y sobreponer con el fin de cubrir la parte pretendida del molde y se pueden apilar hasta que se obtenga un espesor de lamina deseada. El metodo permite que la esperilla de fibra sea continua para que se coloque durante la etapa de corte, por lo tanto, no afecta adversamente el tiempo de ciclo de colocacion. El sistema de colocacion de estera de fibra se puede mover a una nueva posicion de partida para colocar la siguiente longitud de estera de fibra, mientras que la siguiente pieza de estera de fibra se suministra al sistema de colocacion de estirilla de fibra.
En una realizacion ventajosa, la longitud de amortiguador en la etapa f) se reduce al variar la posicion de un rodillo amortiguador, el rodillo amortiguador proporciona una longitud de amortiguador para la estera de fibra.
En otra realizacion ventajosa, el suministro de una o mas esteras de fibra en la etapa a) implica hacer avanzar una o mas esteras de fibra hasta una posicion, en donde se extienden desde un primer rodillo de accionamiento hasta el rodillo amortiguador dispuesto hacia adelante del primer rodillo de accionamiento y adicionalmente sobre un segundo rodillo de accionamiento dispuesto hacia adelante del rodillo de accionamiento esto asegura que la estera de fibra pueda aun ser avanzada una vez se ha cortado en la etapa d).
En aun otra realizacion ventajosa, se lleva a cabo el suministro mientras el rodillo amortiguador esta en la posicion retralda, y en que el primer rodillo de accionamiento hace avanzar la estera de fibra hasta que engancha el segundo rodillo de accionamiento. De esta manera, la estera de fibra se puede hacer avanzar pasado el rodillo. El rodillo amortiguador se puede mover posteriormente a una posicion enganchada, en el que el rodillo de accionamiento proporciona la longitud de amortiguador de la estera de fibra.
De acuerdo con una realizacion ventajosa, el sistema de colocacion de estera de fibra despues de la etapa e) se mueve a una nueva posicion de partida para colocar una nueva estera de fibra, mientras que se lleva a cabo el suministro posterior de un suministro de uno o mas esteras de fibra al sistema de colocacion de esteras de fibra.
En una realizacion, el sistema de colocacion de esteras de fibra durante la etapa b) se mueve a lo largo del molde a una primera velocidad, y el sistema de colocacion de esteras de fibra en la etapa e) se mueve a lo largo del molde a una segundo la velocidad que es menor que a la primera velocidad.
En una realizacion, se utilizan sensores para monitorizar la tension de la estera de fibra. Esto puede a su vez ser utilizado para controlar la fuerza de sesgo aplicada al rodillo amortiguador.
En una realizacion, el sistema de colocacion de estera de fibra se gira entre la colacion de una primera estera de fibra y una segunda estera de fibra. De este modo, la primera estera de fibra se coloca en la direction longitudinal del molde, mientras que la siguiente se coloca en la direccion opuesta. Alternativamente, el sistema de colocacion de estera de fibra se mueve hacia atras para empezar a colocar la siguiente estera de fibra y colocarla en la misma direccion. Otra realizacion proporciona un metodo para fabricar una parte de cubierta de pala de turbina eolica hecha de una estructura compuesta que comprende un material de refuerzo de fibras incorporado en una matriz de pollmero, en el que el metodo comprende las etapas de: a) disponer una o mas capas de fibras externas sobre una superficie de molde, una o mas capas de fibras externas, definen una superficie externa de la parte de cubierta de pala de turbina eolica b) montar una pluralidad de elementos de sujecion en una placa de montaje con el fin de formar un ensamble de extremo de ralz, c) disponer el ensamble extremo de ralz en la parte superior de una o mas capas de fibra externas en una section de extremo de ralz del molde, d) disponer de una o mas capas de fibra interna en la parte superior del extremo de ralz, e) suministrar un pollmero en las capas de fibras externas e internas, f) permitir que el pollmero cure con el fin de formar la estructura compuesta y retirar la placa de montaje.
Esto proporciona un metodo, en el que la pluralidad de dispositivos de sujecion se puede disponer en el molde en una unica etapa en lugar del metodo de la tecnica anterior, en donde se disponen por separado los dispositivos de sujecion. El metodo de la tecnica anterior se dispone por separado en el molde es un proceso tedioso y propenso a error. Mediante el uso de acuerdo con la invencion, se pueden disponer dispositivos de sujecion o casquillos sobre la placa de montaje, y todos los casquillos se pueden disponer luego correctamente sobre las capas de fibra del molde. Esto tambien acelera el proceso de fabrication, en razon a que todos los elementos de sujecion se pueden disponer sobre el material de fibra en una etapa y en razon a que la colocacion de la fibra en el molde y la preparation del ensamble extremo de ralz se pueden preparar en paralelo.
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Los elementos de sujecion estan en la estructura compuesta final de la parte de cubierta incorporada entre las capas de la fibra externas y las capas de fibra internas. Los elementos de sujecion son accesibles desde el extremo de ralz de la parte de cubierta de tal manera que la pala de turbina eolica se pude montar al buje de una turbina eolica.
La placa de montaje puede permanecer en el extremo de ralz de la parte de cubierta de la pala de turbina eolica despues de la fabrication de la parte de cubierta y solo se puede retirar antes de instalacion en el buje de una turbina eolica. Por lo tanto, la placa de montaje rlgida asegura que el extremo de ralz de la pala no se deforma durante almacenamiento. En los metodos de fabricacion, en donde la cubierta de pala se fabrica a traves de dos o mas partes de cubierta de pala, tal como partes de cubierta laterales de suction y partes de cubierta laterales de presion, la pala de montaje tambien puede permanecer unida a las partes de cubierta de la pala durante la etapa, en donde las partes de la cubierta de pala se pegan entre si.
Cuando la placa de montaje del ensamble extremo de ralz se ha retirado, las partes restantes constituyen un inserto de un extremo de ralz.
De acuerdo con una realization preferida, los elementos de sujecion son casquillos. Los casquillos se disponen de tal manera que al abrir los casquillos se puede tener acceso desde el extremo de ralz de la cubierta de pala de tal manera que la pala de la turbina eolica final se puede montar sobre el buje de una turbina eolica mediante el uso de pernos de fijacion insertados en las aberturas de los casquillos.
De acuerdo con una realizacion ventajosa, los casquillos se montan en la placa de montaje mediante el uso de pernos de fijacion. La placa de montaje se puede proporcionar con aberturas para que el perno de fijacion se inserte a traves, de tal manera que los casquillos se montan sobre un primer lado de la placa de montaje, y los pernos de fijacion se inserten a traves de dichas aberturas y se unen al casquillo desde un segundo lado opuesto de la placa de montaje. La placa de montaje se puede retirar del extremo de ralz al desmontar primero los pernos de fijacion y luego retirar la placa de montaje del extremo de ralz de la parte de cubierta de pala.
De acuerdo con otra realizacion ventajosa, se proporcionan placas de montaje con cavidades gula para insertion de uno extremo de los elementos de fijacion. Esto asegura la correcta alineacion y orientation de los miembros de sujecion.
En aun otra realizacion ventajosa, la preparation del ensamble extremo de ralz comprende adicionalmente la etapa de montar insertos entre los elementos de sujecion. Los insertos pueden ser por ejemplo insertos de retention, tal como cunas tipo mariposas, que retienen los elementos de sujecion y aseguran adicionalmente que los elementos de sujecion se dispongan con la separation mutua correcta, En la practica, los elementos de sujecion y los insertos se pueden disponer sobre el montaje del extremo de ralz al disponer alternativamente los elementos de sujecion y los insertos, preferiblemente a lo largo de una ruta circular o semicircular en la placa de montaje.
Los insertos se pueden hacer ventajosamente en una estructura compuesta reforzada con fibra por ejemplo una pultrusion de fibra que comprende fibras de vidrio pultruldas o fibras de carbono.
En una realizacion, el material de fibra se envuelve alrededor de los elementos de sujecion. El material de fibra puede ser ventajosamente un material de fibra no tejido, tal como lana de vidrio.
Los elementos de sujecion se hacen normalmente de metal, tal como hierro fundido o acero inoxidable, y al envolver el material de fibra, por ejemplo, fibras de vidrio, alrededor de los elementos de sujecion, se asegura que los elementos de sujecion se peguen adecuadamente a las capas de fibra internas y externas.
En una realizacion ventajosa, se dispone una cuna en la extension longitudinal de los elementos de sujecion. La cuna puede por ejemplo ser hecha de pollmero espumado o madera de balso. La cuna se dispone de tal manera que tenga su parte proximal mas gruesa hacia el extremo del elemento de sujecion y la parte distal delgada hacia el extremo del elemento de sujecion. Esto asegura que el ensamble del extremo de ralz tenga una transition gradual hacia las capas de fibra internas y externas, asegurando a su vez que la ralz de la cuchilla no tenga una transicion de rigidez escarpada o discontinua.
La cuna se puede envolver en el material de fibra junto con el elemento de sujecion de tal manera que las dos partes se pueden disponer sobre la placa de montaje juntas. La cuna tambien puede en principio ser formada integralmente con el elemento de sujecion.
En otra realizacion ventajosa, los insertos comprenden una parte ahusada o parte de cuna. La parte ahusada de interes se puede alinear preferiblemente con la cuna dispuesta en extension longitudinal del elemento de sujecion. Por lo tanto, las dos partes juntas aseguran una transicion de rigidez gradual en la estructura compuesta de la parte de cubierta.
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Un material de fibra puede ser ventajosamente ondulado entre las cunas de los elementos de sujecion y la parte de cuna de los insertos. Esto se puede hacer al ondular el material de fibra bajo cunas tipo mariposa y sobre cunas del elemento de sujecion o viceversa. El material de fibra puede por ejemplo ser de estera de fibra de vidrio triaxial.
En aun otra realizacion ventajosa, una capa de fibras, tal como una estera de fibras, se envuelve alrededor de la pluralidad de elementos de sujecion e insertos opcionales antes del ensamble de extremo de ralz que se dispone en el molde. La capa de fibra puede por ejemplo ser una estera de fibra triaxial que comprende fibra de vidrio.
Adicionalmente, una serie de bandas de fibra se puede disponer en la parte superior de las cunas con el fin de alinear apropiadamente las partes de extremo de los bordes y una calda adecuada del material de fibra, asegurando de esta manera una transicion adecuada hacia las capas de fibra interna y externa sin que se formen arrugas en el laminado.
Las capas de fibra externa pueden comprender ventajosamente esteras de fibra biaxiales. Las capas de fibra internas pueden comprender ventajosamente esteras de fibra triaxiales.
De acuerdo con otro aspecto, la divulgacion proporciona un ensamble de extremo de ralz que comprende una placa de montaje que comprende un primer lado y un segundo lado, y una pluralidad de elementos de sujecion, tal como casquillos, montados hacia el primer lado de la placa de montaje de tal manera que los elementos de sujecion se extienden sustancialmente normales al primer lado de la placa de montaje, en el que la placa de montaje se adapta para ser retirada, cuando el ensamble de extremo de ralz se ha montado en una parte de cubierta de pala de turbina eolica.
De esta manera, se observa que el ensamble de extremo de ralz corresponde con el producto intermedio que se puede obtener mediante la etapa b) del metodo de acuerdo con la invencion. De acuerdo con una realizacion ventajosa, el ensamble comprende adicionalmente una serie de insertos dispuestos entre los elementos de sujecion. Por lo tanto, los elementos de sujecion y los insertos pueden forman juntos un inserto de extremo de ralz que se incorpora en la seccion trasversal completa, formando de esta manera un inserto circular en la cubierta de pala de turbina eolica terminada. Los insertos y los elementos de sujecion comprenden preferiblemente bordes laterales que limitan entre si.
Los elementos de sujecion se pueden hacer ventajosamente de metal, tal como hierro fundido o acero inoxidable. De acuerdo con una realizacion ventajosa, el ensamble comprende adicionalmente cunas dispuestas en extension longitudinal de los elementos de sujecion, alternativamente se proporcionan cunas con una parte ahusada proximal a la placa de montaje Del mismo modo, las insertos pueden comprender una parte proximal ahusada a la placa de montaje. Las cunas de las partes ahusadas pueden de esta manera proporcionar una transicion de rigidez gradual en la direccion longitudinal de cubierta de pala de turbina eolica terminada.
De acuerdo con otra realizacion ventajosa, la placa de montaje del primer lado comprende cavidades o ranuras, y un extremo proximal de los elementos de sujecion se disponen en dichas cavidades o ranuras. La cavidad puede ayudar a asegurar que los elementos de sujecion se dispongan correctamente sobre la placa de montaje, por ejemplo, asegurando que los elementos de sujecion se extienden a lo largo de una normal al plano de la placa de montaje. Las cavidades se disponen preferiblemente a lo largo de una ruta circular o ruta semicircular sobre la placa de montaje de tal manera que los elementos de sujecion se dispongan a lo largo de una seccion trasversal circular de la parte de cubierta de pala de turbina eolica. De acuerdo aun con otras realizaciones ventajosas, la placa de montaje comprende adicionalmente una serie de agujeros, en el que se unen los elementos de sujecion a la placa de montaje mediante pernos de sujecion que se han insertado desde el segundo lado de la placa de montaje y a traves de los agujeros. De esta manera, los agujeros tambien se disponen preferiblemente a lo largo de una ruta circular. Preferiblemente, los agujeros se alinean con las cavidades del primer lado de la placa de montaje. En una realizacion, la placa de montaje esta provista con dispositivos de sujecion para unir la placa de montaje al dispositivo de descenso. Los dispositivos de sujecion pueden por ejemplo ser pasadores que pueden coincidir o descansar en ganchos proporcionados en el dispositivo de descenso.
De acuerdo con otro aspecto, la divulgacion proporciona un molde para fabricar una parte de cubierta de pala de turbina eolica, el molde se proporciona con una superficie de molde que define la forma externa de la parte de cubierta de turbina eolica, en el que el molde tiene una direccion longitudinal y comprende una parte de molde de extremo de ralz en un extremo longitudinal del mismo, y en el que el molde se proporciona con un mecanismo de descenso, que se adapta para llevar y bajar un inserto de extremo de ralz sobre la superficie del molde del molde. Esto asegura que el inserto de extremo de ralz que se ha preparado en forma separada se pueda descender y disponer en forma precisa sobre la superficie del molde. Adicionalmente, el proceso de descenso puede, en un alto grado ser llevado a cabo sin participacion humana. Hasta ahora, los insertos de extremo de ralz se han montado manualmente, y por lo tanto la calidad del proceso depende en gran medida de las habilidades del operador. Al utilizar un mecanismo de descenso automatico se asegura que el inserto de extremo de ralz desciende en el molde cada vez que dicho inserto de extremo de ralz esta siendo montado. La seguridad tambien aumenta, ya que no hay operation manual para fijar la placa de ralz, mientras que el inserto de extremo de ralz esta siendo transportado por un dispositivo portador tal como una grua.
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En la practica, el inserto de extremo de ralz se puede disponer sobre una placa de montaje, la placa de montaje y el inserto de extremo de ralz juntos forman un ensamble de extremo de ralz. El inserto de extremo de ralz se dispone luego en el molde, al proporcionar el ensamble de extremo de ralz en el dispositivo de descenso y hacerlo descender en el molde. La placa de montaje puede luego, por ejemplo, despues de moldeado, ser retirada.
El mecanismo de descenso se puede unir ventajosamente al molde, preferiblemente sobre lados del molde. Esto asegura que el mecanismo de reduccion siempre se alinee en la misma forma con relacion al molde, asegurando a su vez que el inserto de extremo de ralz desciende en la superficie del molde en la misma forma cada vez.
De acuerdo con una realizacion ventajosa, el mecanismo de descenso se adapta para bajar el inserto de extremo de ralz en un movimiento en dos etapas, en el que el inserto de extremo de ralz en una primera etapa de movimiento desciende sobre la superficie de molde mientras que el inserto de extremo de ralz esta en angulo hacia arriba en la direccion longitudinal, hasta que un primer extremo del inserto de extremo de ralz hace contacto con una parte de la superficie del molde del extremo de ralz, y en que el inserto de extremo de ralz en una segunda etapa de movimiento se inclina hasta que el inserto de extremo de ralz descansa sobre la superficie de molde. Por lo tanto, el mecanismo de descenso puede descender el inserto de extremo de ralz sobre la superficie de molde sin arrugar o distorsionar de otra forma el material de fibra, tal como esteras de fibra, que se han colocado sobre la superficie del molde antes de disponer el inserto de extremo de ralz en el molde.
El inserto de extremo de ralz esta en la segunda etapa de movimiento girado sustancialmente alrededor del primer extremo del inserto de extremo de ralz o la parte que despues de la primera etapa de movimiento hace contacto con la parte de la superficie de molde en el extremo de ralz.
De acuerdo con una realizacion ventajosa, el mecanismo de descenso comprende una estructura para llevar el inserto de extremo de ralz y medios de accionamiento para descender la estructura junto con el inserto de extremo de ralz. Esto proporciona una solucion simple, en donde el inserto de extremo de ralz o el ensamble de extremo de ralz se pueden disponer sobre la estructura, y en el que los medios de accionamiento facilitan el movimiento de descenso, en donde se dispone el inserto de extremo de ralz sobre la superficie del molde.
De acuerdo con otra realizacion ventajosa, el mecanismo de descenso comprende por lo menos un par de rodillos o pasadores gula y ranuras de gula de acoplamiento en la estructura. La conexion de acoplamiento entre los pasadores gula y las ranuras gula pueden de esta manera asegurar que el inserto de extremo de ralz sigue el movimiento correcto, cuando este desciende sobre la superficie de molde. Las ranuras gula pueden ventajosamente comprender una ranura gula delantera y una ranura gula posterior, en el que las ranuras gula tienen una forma tal que la gula posterior en el primer movimiento reduce una parte posterior de la estructura mas rapida que las ranuras gulas delantera que descienden una parte delantera de la estructura. Por lo tanto, la estructura descendera e inclinara durante la primera etapa de movimiento, inclinando de esta manera el inserto de extremo de ralz hacia arriba como se ve en la direccion longitudinal del molde. En una realizacion ventajosa, las ranuras tienen forman de tal manera que la gula delantera en el segundo movimiento desciende la parte delantera de la estructura mas rapido que la ranura gula posterior que desciende de la parte posterior de la estructura. De esta manera, las ranuras gula tiene forma con el fin de proporcionar el movimiento de rotacion de la segunda etapa de movimiento. En otra realizacion ventajosa, los medios de accionamiento comprenden un cilindro de piston telescopico, tal como un piston neumatico o hidraulico. Esto proporciona una solucion particular simple para mover la estructura y de esta manera hacer descender el inserto de extremo de ralz sobre la superficie de molde. En aun otra realizacion ventajosa, la estructura esta provista de medios de carga para llevar el inserto de extremo de ralz. Esto proporciona una solucion simple para disponer y llevar el inserto de extremo de ralz sobre la estructura del dispositivo de descenso. Los medios de carga pueden por ejemplo ser ganchos que se adaptan para recibir pasadores o barras desde el inserto de extremo de ralz. El inserto de extremo de ralz o mas precisamente la placa de montaje del ensamble de extremo de ralz puede de esta manera descansar sobre los ganchos.
De acuerdo con otro aspecto, la divulgacion tambien proporciona un metodo para fabricar una parte de cubierta de parte de turbina eolica, en el que la parte de cubierta de pala de turbina eolica se fabrica como una estructura compuesta que comprende un material de refuerzo de fibra incorporado en una matriz de pollmero, y en el que la parte de cubierta de pala turbina eolica esta provista con un inserto de extremo de ralz que, cuando se fabrica, es accesible desde un extremo de ralz de la parte de cubierta de turbina eolica y en el que la parte de cubierta de pala de turbina eolica se fabrica en un molde provisto con una superficie de molde que define una forma externa de la parte de cubierta de pala turbina eolica, en el que el metodo comprende las etapas de: a) disponer el inserto de extremo de ralz sobre un dispositivo de descenso del molde y b) hacer disponer el inserto de extremo de ralz sobre la superficie del molde del molde a traves del dispositivo de descenso.
Esto asegura que un inserto de extremo de ralz que se ha preparado por separado se puede hacer descender y disponer muy precisamente sobre la superficie del molde. Adicionalmente, el proceso de descenso puede, en un alto grado, ser llevado a cabo sin la participacion humana. Al utilizar un mecanismo de descenso automatico se asegura que el inserto de extremo de ralz desciende en el molde cada vez que dicho inserto de extremo de ralz se monta. Tambien aumenta la seguridad, ya que no hay operacion manual para fijar placa de ralz, mientras que el inserto de extremo de ralz esta siendo transportado por un dispositivo de carga, tal como una grua.
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El mecanismo de descenso se dispone ventajosamente sobre el molde, por ejemplo, sobre los lados del molde.
En una realization ventajosa, la etapa b) se lleva a cabo en dos etapas de movimientos, en el que b1) el inserto de extremo de ralz en una primera etapa de movimiento se hace descender sobre la superficie del molde mientras que el inserto de extremo de molde esta en angulo hacia arriba en la direction longitudinal hasta que un primer extremo del inserto de extremo de ralz hace contacto con una parte de la superficie de molde en el extremo de ralz y b2) el inserto de extremo de ralz en una segunda etapa de movimiento se inclina hasta que el inserto de extremo de ralz descansa sobre la superficie del molde. Por lo tanto, el inserto de extremo de ralz se puede hacer descender sobre la superficie del molde sin arrugar o distorsionar de otra forma el material de fibra, tal como esteras de fibra, que se han colocado sobre la superficie del molde antes de disponer el inserto de extremo de ralz en el molde. El inserto de extremo de ralz esta en la segunda etapa de movimiento girada sustancialmente alrededor del primer extremo del inserto de extremo de ralz o la parte que despues de la primera etapa del movimiento hace contacto con la parte de la superficie de molde en el primer extremo de ralz.
De acuerdo con una realizacion ventajosa particular, el inserto de extremo de ralz antes de la etapa a) se dispone sobre una placa de montaje, y el inserto de extremo de ralz se dispone sobre el mecanismo de descenso a traves de la placa de montaje.
La placa de montaje junto con el inserto de extremo de ralz forma un ensamble de extremo de ralz.
El inserto de extremo de ralz puede comprender una pluralidad de elementos de sujecion, tal como casquillos. Los elementos de sujecion son accesibles desde el extremo de la cubierta de pala de turbina eolica de tal manera que los elementos de sujecion en la pala de turbina eolica final se pueden utilizar para montar el extremo de ralz de la pala de turbina eolica al buje de una turbina eolica. El inserto de extremo de ralz comprende adicionalmente una serie de insertos dispuestos entre los elementos de sujecion.
Como se menciono anteriormente, el mecanismo de descenso comprende una estructura para transportar el inserto de extremo de ralz y un dispositivo de accionamiento para descender la estructura junto con el inserto de extremo de ralz. La estructura y el inserto de extremo de ralz se pueden hacer descender sobre la superficie del molde del molde a traves de ranuras gula y pasadores gula o rodillos.
De acuerdo con una realizacion ventajosa, el metodo antes de la etapa a) comprende la etapa de disponer una o mas capas de fibra externas sobre la superficie de molde, una o mas capas de fibra externas, definen una superficie externa de la parte de cubierta de pala de turbina eolica. De acuerdo con otra realizacion ventajosa, el metodo comprende adicionalmente la etapa de disponer de una o mas capas de fibra internas sobre la parte superior del inserto de extremo de ralz. Por lo tanto, el inserto de extremo de ralz se intercala entre la capa de fibra interna y la capa de fibra externa. De acuerdo aun con otras realizaciones ventajosas, el metodo despues de la etapa b) comprende las etapas de suministrar un pollmero a las capas de fibra interna y externa y permitir que el pollmero cure con el fin de formar la estructura compuesta. El inserto de extremo de ralz se incorpora de esta manera en la estructura del compuesto, proporcionando de esta manera una parte de adhesion fuerte para montar la pala de turbina eolica final al buje de una turbina eolica.
En metodos en donde el inserto de extremo de ralz se dispone sobre la superficie del molde mediante el uso de una placa de montaje, la placa de montaje se puede retirar despues que se ha curado el pollmero. Las diversas realizaciones de los tres aspectos se pueden combinar en cualquier forma. Por ejemplo, el extremo de ralz se puede ensamblar del segundo aspecto que se va a disponer sobre el mecanismo de descenso del tercer aspecto. Esto puede por ejemplo ser llevado a cabo mediante el inserto del extremo de ralz que se dispone sobre una placa de montaje, el inserto de extremo de ralz y la placa de montaje junto forman el ensamble de extremo de ralz.
Breve description de los dibujos
La invention se explica en detalles a continuation con referencia a una realizacion que se muestra en los dibujos, en los que
La figura 1 muestra una vista esquematica de una turbina eolica proporcionada con tres palas de turbina eolica, por lo menos una de las tres palas tiene una media cubierta de pala que se producen de acuerdo con un metodo de la presente divulgation.
La figura 2 muestra una vista esquematica de un molde utilizado para fabricar una parte de cubierta de pala de turbina eolica
La figura 3 muestra vista de section transversal del molde de un sistema de acuerdo con la invencion para colocar esteras de fibra de forma automatizada,
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Las figuras 4-10 muestran vistas laterales del sistema de acuerdo con la invencion durante la colocacion de esteras de fibra sobre el molde,
La figura 11 muestra una vista superior de una superficie del molde del molde con capas de fibra externas dispuestas sobre la superficie del molde,
Las figuras 12 y 13 muestran vistas esquematicas de una placa de montaje para montar un inserto de extremo de ralz, La figura 14 muestra una vista de perfil de un casquillo y cuna del inserto de extremo de ralz,
La figura 15 muestra una vista superior de los insertos y cunas del inserto de extremo de ralz,
La figura 16 muestra una seccion transversal del inserto de extremo de ralz,
Las figuras 17-19 muestran vistas laterales esquematicas del molde proporcionado con un mecanismo de descenso,
La figura 20 muestra una vista superior de una superficie del molde del molde con capas de fibra internas dispuestas sobre la parte superior del inserto de extremo de ralz, y
La figura 21 muestra una seccion transversal de la colocacion de una seccion de ralz del molde.
Description detallada de la invencion
La figura 1 ilustra una turbina 2 eolica moderna convencional de acuerdo con el denominado "concepto danes" con una torre 4, una gondola 6 y un rotor con un eje de rotor sustancialmente horizontal. El rotor incluye un buje 8 y tres palas 10 que se extienden radialmente desde el buje 8, cada uno tiene un rotor 16 de pala mas cerca al buje y una punta 14 de pala mas lejana del buje 8. El rotor tiene un radio designado R.
Las palas 10 de turbina eolica se fabrican como estructuras compuestas reforzadas con fibras que comprende un material de refuerzo de fibra incorporado en una matriz de pollmero. Las palas 10 individuales comprenden una cubierta aerodinamica, y un lado de suction y un lado de presion de la cubierta aerodinamica que se fabrican frecuentemente como partes separadas en el modulo 20 como se muestra en la figura 2. Las partes 11 de cubierta de pala se fabrican por separado al disponer el material de refuerzo de fibra y normalmente tambien intercalado con el material de nucleo, tal como pollmero espumado o madera de balso, sobre una superficie 22 de molde del molde. El material de refuerzo de fibra se coloca como esteras 24 de fibras separadas que se apilan o sobreponen sobre la superficie 22 del molde. La estructura que soporta carga de la cuchilla 10 se puede fabricar como una tapa de larguero integrada en la cubierta de pala, tambien denominada laminado principal, con bandas de corte dispuestas entre las tapas de larguero de la parte de cubierta del lado de presion y la parte de cubierto del lado de succion. Alternativamente, la estructura que soporta carga se puede formar como un larguero o una viga, y la cubierta aerodinamica se adhiere a la estructura que soporta carga. Las dos partes de cubierta de pala tambien se pegan entre si, por ejemplo, mediante el uso de partes de reborde internas. Las esteras 24 de fibra se pueden colocar manualmente sobre la superficie 22 del molde o mediante el uso de un sistema de colocacion de estera de fibra, en cuyo caso las esteras 24 de fibra se pueden colocar automaticamente o semiautomaticamente.
La figura 3 muestra una seccion transversal del molde 20 en una configuration de fabrication, en donde se utiliza un sistema 30 de colocacion de estera de fibra para colocar las esteras 24 de fibra. El sistema 30 de colocacion de estera de fibra se realiza sobre una estructura 63 y las esteras 24 de fibra se colocan por el sistema 30 de colocacion de estera de fibra que se mueve a lo largo del molde 20 mediante el uso de un portal 60 o carro. El material de estera de fibra se suministra al sistema 30 de colocacion de estera de fibra desde un rollo 50 de estera de fibra que tambien es llevado sobre la estructura y de esta manera se mueve junto con el sistema 30 de colocacion de estera de fibra a lo largo del molde. El portal 60 comprende una primera portion 61 telescopica y una segundo portion 62 telescopica de tal manera que la position transversal y la altura de la estructura 63 y por lo tanto tambien se puede variar el sistema 30 de colocacion de estera de fibra. Adicionalmente, la estructura se puede girar aproximadamente un pivote de 64 m, con lo cual el angulo de colocacion de la estera 24 de fibra se puede variar. Por lo tanto, el angulo y la posicion del sistema 30 de colocacion de estera de fibra se pueden variar con el fin de colocar las esteras de fibra en la posicion deseada y acomodar la forma de la superficie 22 del molde. El angulo y la posicion del sistema 30 de colocacion de estera de fibra se puede programar previamente de tal manera que las esteras 24 de fibra se puedan cortar y colocar en un proceso automatizado o semiautomatizado. El portal puede por ejemplo ser movido a traves del piso 66 de la fabrica mediante el uso de rieles o ruedas 65.
Las figuras 4-10 muestran vistas laterales del sistema 30 de colocacion de estera de fibra durante un procedimiento de corte y colocacion de acuerdo con la invencion. Como se muestra en la figura 4, la estera 24 de fibra se suministra al sistema 30 de colocacion de estera de fibra desde el rollo 50 de estera de fibra. El sistema 30 de colocacion de estera de fibra comprende un primer rodillo 32 de accionamiento que hace avanzar la estera de 24 fibra dentro del sistema 30 de colocacion de estera de fibra. Un dispositivo 34 de corte para cortar la estera 24 de fibra se dispone hacia adelante del primer rodillo 32 de accionamiento. El dispositivo 34 de corte puede por ejemplo ser un cuchillo
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sonico u otro cortador giratorio. Se dispone un rodillo 38 amortiguador se dispone hacia adelante del dispositivo 34 de corte y proporciona una longitud 39 de amortiguador de la estera de fibra. El rodillo 38 amortiguador se dispone en las ranuras 44 de tal manera que el rodillo 38 amortiguador se puede mover en una direccion sustancialmente horizontal de tal manera que se puede variar la longitud 39 de amortiguador, y el rodillo amortiguador se sesga elasticamente, por ejemplo, mediante presion de aire para proporcionar la longitud 39 de amortiguador. Un primer dispositivo 36 de sujecion se dispone entre el dispositivo 34 de corte y el rodillo 38 amortiguador.
Un segundo rodillo 40 de accionamiento para hacer avanzar la estera 24 de fibra dentro del sistema 30 de colocacion de estera de fibra se dispone hacia adelante del rodillo 38 amortiguador y la longitud de amortiguador. El primer rodillo 32 de accionamiento y el segundo rodillo 40 de accionamiento se disponen sustancialmente verticalmente por encima de cada uno. De esta manera, puede la posicion del rodillo amortiguador en una posicion sustancialmente transversal a la direccion general de avance de la estera de fibra, que a su vez proporciona una solucion simple para variar la longitud 39 de amortiguador.
La velocidad del primero y segundo rodillos 32, 40 de accionamiento se alinea generalmente con la velocidad de propagacion del sistema 30 de colocacion de estera de fibra a lo largo del molde. Esto asegura que las esteras 24 de fibra se pueden disponer sobre la superficie del molde 22 sin ser arrastrado a lo largo de la superficie del molde y sin arrugar las esteras de fibra. El sistema 30 de colocacion de estera de fibra comprende una bandeja 42 para disponer esteras 24 de fibra sobre la parte superior de la superficie 22 de molde. La bandeja puede estar en angulo de tal manera que la tension de la estera de fibra se alivia ya que esta dispuesta en la parte superior de la superficie 22 del molde. El sistema 30 de colocacion de estera de fibra comprende adicionalmente un dispositivo 48 de calda. El dispositivo 48 de calda puede por ejemplo comprender uno o mas rodillos de compresion. Alternativamente o adicionalmente, el dispositivo de calda puede comprender una serie de cepillos o almohadillas. Los cepillos pueden por ejemplo ser almohadillas de caucho flexibles que se arrastran a lo largo del sistema de colocacion de estera de fibra, arrastrando de esta manera las fibras ya que se mueven a lo largo de las capas de fibra.
Las esteras 24 de fibra necesitan cortarse con el fin de proporcionar la longitud de estera de fibra correcta. El metodo de corte y diseno de acuerdo con la invencion se lleva a cabo de esta manera en dos etapas de colocacion. En la primera etapa de colocacion, el sistema 30 de colocacion de estera de fibra coloca una primera longitud de estera de fibra sobre la superficie, en una secuencia, en donde el sistema 30 de colocacion de estera de fibra continua haciendo avanzar la estera 24 de fibra dentro del sistema y la propaga a lo largo del molde. Durante la colocacion de la primera longitud, el primer rodillo de accionamiento y el segundo rodillo 32, 40 de accionamiento continuan haciendo avanzar la longitud de la fibra, y las fuerzas de traccion aplicadas de esta manera al rodillo 38 amortiguador son menores que el sesgo del rodillo. Por lo tanto, el rodillo 38 de amortiguador se mantiene estatico con el fin de proporcionar la longitud 39 de amortiguador completo.
Una vez se ha colocado la estera fibra a la primera longitud, comienza la segunda etapa de colocacion. El primer dispositivo 36 de sujecion sujeta la estera de fibra, inmovilizando por lo tanto una parte de la estera de fibra y se activa el dispositivo 34 de corte y corta la estera de fibra como se muestra en la figura 5. Los primeros medios 32 de accionamiento tambien se pueden adaptar para sujetar la estera de fibra con el fin de mantener tensa la estera de fibra durante el procedimiento de corte. Del mismo modo, el primer dispositivo 36 de sujecion tambien se puede adaptar para funcionar como un rodillo de accionamiento, cuando la estera de fibra se hace avanzar internamente en el sistema 30 de colocacion de estera de fibra.
El sistema de colocacion de estera de fibra continua colocando una segunda longitud de la estera 24 de fibra durante el procedimiento de corte. La segunda longitud corresponde a la longitud de la estera de fibra dentro del sistema de 30 desde el dispositivo 34 de corte hasta el punto de colocacion en la bandeja 42 al momento de corte. De esta manera, la longitud total de la estera fibra colocada corresponde a la primera longitud mas la segunda longitud. Durante el procedimiento de corte, el segundo rodillo 40 de accionamiento continua haciendo avanzar la estera de fibra. En razon a que el dispositivo 36 de sujecion todavla sujeta el extremo de la estera de fibra cortada, comenzara la estera de fibra a aplicar una fuerza de traccion hacia el rodillo 38 amortiguador que es mas grande que el sesgo. De acuerdo con lo anterior, el rodillo amortiguador empieza a moverse a lo largo de las ranuras 44, reduciendo por lo tanto la longitud 39 de amortiguador. Esto continua hasta que el rodillo 38 de amortiguador se retrae hasta una posicion 46 de almacenamiento o retralda, en la que la longitud 39 del amortiguador se minimiza como se muestra en la figura 6.
Luego el dispositivo 36 de sujecion desengancha la estera de fibra de tal manera que el extremo de la estera de fibra se tira pasado el rodillo amortiguador como se muestra en la figura 7, mientras que el sistema 30 de colocacion de estera de fibra continua moviendose a lo largo del molde y colocando la estera de fibra sobre la superficie 22 del molde tal como se muestra en la figura 9. El primer rodillo 32 de accionamiento empieza luego a hacer avanzar el nuevo material de estera de fibra desde el rollo 50 de estera de fibra rodillo. El nuevo material de estera de fibra es guiado desde el primer rodillo 32 de accionamiento hasta el segundo rodillo 40 de accionamiento. En razon a que el rodillo 38 amortiguador se almacena en la posicion 46 retralda, se puede hacer avanzar el material de estera de fibra pasando el rodillo amortiguador como se muestra en la figura 9. Cuando el material de estera de fibra nuevo engancha el segundo rodillo 40 de accionamiento, el rodillo amortiguador se puede enganchar de nuevo de tal manera que la longitud 39 de amortiguador puede de nuevo ser suministrada al sistema mediante fuerza de sesgo que mueve el rodillo amortiguador a lo largo de las ranuras 44 como se muestra en la figura 10. El avance de la estera de fibra y el
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reenganche del rodillo 38 del amortiguador se puede llevar a cabo mientras que el sistema de colocacion de estera de fibra se mueve hacia la posicion de inicio para la siguiente estera 24 de fibra que se va a colocar.
En general, el sistema 30 de colocacion de estera de fibra y el procedimiento de colocacion de acuerdo con la invencion proporcionan un sistema y metodo, en el que el tiempo de ciclo de colocacion solo se afecta mlnimamente por el tiempo de proceso de corte.
El sistema es particularmente adecuado para colocar esteras de fibra que tienen un ancho de 20-80 cm. Las esteras de fibra pueden comprender fibras unidireccionales, biaxiales, y triaxiales u orientadas aleatoriamente. Las fibras de refuerzo son preferiblemente fibras de vidrio o de carbono. La colocacion de la primera longitud de esteras de fibra se puede llevar a cabo a una primera velocidad de movimiento, por ejemplo, aproximadamente 72 m/min. La colocacion de la segunda longitud de esteras de fibra, es decir, la colocacion durante el procedimiento de corte, se puede llevar a cabo a menor velocidad. La velocidad tambien se puede reducir gradualmente durante el diseno de la segunda longitud de la estera de fibra.
En lo siguiente, se describira la preparacion y colocacion de la parte de ralz de la cubierta de pala de turbina eolica. Como se muestra en la figura 11, el procedimiento de colocacion empieza al disponer una o mas capas 68 de fibra externas sobre la superficie 22 de molde del molde. Las capas 68 de fibra externa comprenden ventajosamente capas de fibra biaxiales, por ejemplo, con fibras orientadas a -45 y 45 grados en comparacion con la direccion longitudinal del molde. Las capas de fibra biaxiales proporcionan un fuerte pegado mecanico a medios de sujecion proporcionados en el extremo de ralz. Los elementos de sujecion estan en el producto final, es decir, la pala de turbina eolica, utilizada para montar el extremo de ralz de la pala a un buje de turbina eolica. Las fibras biaxiales proporcionan resistencia tanto en la direccion longitudinal y como en la direccion transversal de la pala y de esta manera ayuda asegurar que los elementos de sujecion no sean tirados de la ralz de pala de turbina eolica.
La figuras 12 y 13 muestran una placa 70 de montaje que se utiliza para preparar un inserto de extremo de ralz que comprende una serie de elementos en forma de casquillos 74 e insertos de retencion en la forma de cunas 76 del tipo mariposa dispuestas entre las carcasas 74. La placa 70 de montaje junto con el inserto de extremo de ralz forma un ensamble de extremo de ralz. La placa 70 de montaje se puede utilizar para disponer el inserto de extremo de ralz en la superficie 22 de molde del molde 20 y se puede retirar hacia y por lo menos antes instalacion de la cuchilla sobre un buje de turbina eolica.
La placa 70 de montaje comprende un primer lado 77 y un segundo lado 79. La placa 70 de montaje se proporciona con una pluralidad cavidades 71 proporcionadas en un primer lado 77 de la placa 70 de montaje y una pluralidad de agujeros 72 pasantes o huevos. Los agujeros 72 se alinean centralmente con las cavidades 71. En las figuras 12 y 13 solo se muestran pocos agujeros 72 y cavidades 71. Sin embargo, en la practica se disponen equidistantemente a largo de un semiclrculo completo de la placa 70 de montaje.
Los casquillos 74 se montan en las cavidades 71 de la placa 70 de montaje al insertar los extremos del casquillo 74 en las cavidades. Los casquillos 74 se proporcionan con agujeros centrales que tienen roscas 75 internas. Los casquillos 74 se pueden retener de esta manera en las cavidades al insertar pernos 78 de sujecion desde el segundo lado de la placa 70 de montaje y a traves de los agujeros 72 de la placa 70 de montaje. Los agujeros se extenderan luego desde el primer lado 77 de la placa de montaje y se orientaran sustancialmente normales a un plano de la placa 70 de montaje.
En la practica, el inserto de extremo de ralz se puede preparar mediante un primer montaje de un primer casquillo 74 sobre la placa de montaje y luego disponer un primer inserto 76 junto ha y que limita con el primer casquillo. Despues de eso se dispone un segundo casquillo 74 junto al primer inserto 76 y un segundo inserto 76 junto a la segunda casquillo 74. Este procedimiento se continua luego hasta que los casquillos 74 y los insertos 76 se disponen a lo largo del semiclrculo completo sobre la placa de montaje, por ejemplo, al disponer los casquillos 74 e insertos 76, de izquierda a derecha como se ilustra en la figura 12. Los insertos 76 se necesitan disponerse en las cavidades del primer lado 77 de la placa de montaje, pero se pueden retener entre los casquillos 74 debido a la forma tipo mariposa de los insertos de 76.
La placa 70 de montaje se proporciona con una seria de protuberancia 73, tal como pasadores o barras, que se extienden desde el lado de la placa 70 de montaje. Estas protuberancias 73 se pueden utilizar como partes de conexion para proporcionar una conexion de acoplamiento para partes correspondientes sobre una estructura de un mecanismo de descenso para disponer el inserto de extremo de ralz sobre la superficie 22 del molde 20.
Como se muestra en la figura 14, las cunas 80 se disponen en extension longitudinal de los casquillos 74. Las cunas se pueden fabricar por ejemplo de pollmero espumero o madera de balsa, mientras que los casquillos se fabrican de, por ejemplo, hierro fundido o acero inoxidable. Las cunas 80 se disponen de tal manera que la parte gruesa de la cuna 80 se disponga proximal al casquillo 74, y la parte ahusada, delgada, se dispone proximal al casquillo. Esto asegura que el elemento de sujecion tiene una transition gradual hacia las capas de fibra circundantes de la parte de cubierta de pala final, asegurando por lo tanto que la ralz de pala no tenga una transicion de rigidez discontinua o escarpada.
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Una capa 81 de fibra se puede envolver alrededor de un casquillo 74 y una cuna 80. Ventajosamente, la capa de fibra es una banda relativamente delgada que se enrolla en una forma de helice alrededor de las dos partes. Por lo tanto, la capa 81 de fibra, el casquillo 74 y la cuna se pueden montar juntas sobre la placa 70 de montaje. La capa 81 de fibra puede comprender ventajosamente fibras no tejidas o fibras orientadas aleatoriamente, tal como por ejemplo lana de vidrio. Esto facilita un pegado relativamente fuerte en la matriz de pollmero despues de la infusion y curado del pollmero.
El inserto 76 tiene preferiblemente tambien un perfil que corresponde con el perfil de los casquillos 74 y las cunas 80. En otras palabras, los insertos 76 comprenden preferiblemente una parte ahuesada o parte de cuna en un extremo proximal del mismo. La parte ahusada ventajosamente se forma integralmente con e inserto 76. Los insertos 76 se pueden fabricar ventajosamente de una estructura compuesta reforzada con fibra, por ejemplo, una pultrusion de fibra que comprende fibras de vidrio pultruldas o fibras de carbono.
Como se muestra en la figura 5 la parte ahusada o parte de cuna ahusada de los insertos 76 se pueden alinear con las cunas 81 dispuestas en extension longitudinal de los casquillos 74. Esto se puede llevar a cabo al ondular una banda de fibra bajo la parte ahusada de los insertos y sobre las cunas 81 de los elementos de sujecion o viceversa.
Despues de eso, una capa 83 de fibra adicional se puede enrollar firmemente alrededor de los casquillos 74, las cunas
80 y los insertos 76 de tal manera que el inserto de extremo de ralz tiene una seccion transversal como se muestra en la figura 16. La capa 83 de fibra adicional puede por ejemplo ser una capa de fibra triaxial que comprende fibras de refuerzo orientadas a -45 grados, 0 grados y 45 grados en comparacion con la direccion longitudinal del molde y la cubierta de pala. Esto proporciona resistencia tanto en la direccion longitudinal como en la direccion transversal de la cubierta de pala y aumenta la resistencia a la extraccion de los casquillos 74. Adicionalmente, las bandas de fibra (no mostradas) se pueden enrollar alrededor de las capas 83 de fibra adicionales cerca a las partes ahusadas de las cunas
81 y los insertos 76 con el fin de asegurar una transicion suave hacia las capas de fibra circundantes en la colocacion.
El inserto de extremo de ralz se ha preparado ahora y esta listo para ser dispuesto sobre la parte superior de las capas 68 de fibra externa. Esto se puede llevar a cabo como se muestra en las figuras 17-19 al disponer la placa 70 de montaje con el inserto de extremo de ralz montado (no mostrado) sobre un mecanismo 85 de descenso que puede descender y disponer el inserto de extremo de ralz sobre la superficie 22 de molde del molde 20.
El mecanismo 85 de descenso puede ventajosamente ser unido a los lados del molde 20. El mecanismo 85 de descenso puede comprender una estructura 86, que se proporciona con medios de transporte en forma de ganchos 92 que pueden enganchar en forma acoplable las protuberancias 73, de la placa 70 de montaje de tal manera que la placa de montaje se conecta a o descanso sobre la estructura del 86.
La estructura 86 comprende una ranura 89 de gula delantera y una ranura 90 de gula posterior, que enganchan un rodillo 87 gula delantero y un rodillo 88 gula posterior, respectivamente. El mecanismo de descenso comprende adicionalmente unos medios de accionamiento en la forma de un cilindro 91 de piston telescopico que se conecta entre una parte estatica del mecanismo 85 de descenso y la estructura 86. El cilindro 91 de piston telescopico puede ventajosamente ser conectado en forma articulada a la parte estatica de la estructura 86. Las ranuras 89, 90 de gulas tiene una forma tal que la estructura 86 y por lo tanto tambien la placa 70 de montaje con el inserto de extremo de ralz se mueven de acuerdo con un movimiento deseado.
La figura 17 muestra un mecanismo 85 de descenso en la posicion de montaje, en donde la placa de montaje 70 junto con el inserto de extremo de ralz se dispone sobre la estructura 86 del mecanismo 85 de descenso. La placa 70 de montaje se monta sobre la estructura 86 en una orientacion sustancialmente vertical.
Cuando el cilindro 91 de piston telescopico comienza a retraer el piston, la estructura 86 se mueve en los rodillos 87, 88 gula a traves de las ranuras 89, 90 de gula. Como se observa, las ranuras gula comprenden cada una, una parte de ranura horizontal y una parte de ranura en angulo. La parte de ranura horizontal de la ranura 89 de gula delantera es mas larga que la parte de ranura horizontal de la ranura 90 de gula posterior, y la parte de angulo de la ranura 89 de gula delantera esta en angulo mas en comparacion con un plano horizontal que la parte en angulo de la ranura 90 de gula posterior. De esta manera, la estructura 86 en un primer movimiento (de la figura 17, a la figura 18) descendera hacia abajo de la superficie 22 de molde del molde, mientras que la estructura 86 y la placa 70 de montaje se inclinan de tal manera que el inserto de extremo de ralz esta en angulo hacia arriba en la direccion longitudinal del molde.
La disminucion de un movimiento de inclinacion continua hasta que el inserto de extremo de ralz hace contacto sustancialmente con la superficie 22 del molde 20, despues de lo cual se lleva a cabo una segunda etapa de movimiento (de la figura 18 y la figura 19). En la segunda etapa del movimiento, la estructura 86 con la placa 70 de montaje y el inserto de extremo de ralz giran hasta que la placa 86 de montaje se orienta dispuesta sustancialmente verticalmente y el inserto de extremo de ralz descansa sobre las superficies 22 de molde del molde 20. Este movimiento asegura que el material 68 de fibra que ya se ha dispuesto sobre la superficie 22 del molde no se distorsione o arrugue de otra forma.
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Despues de eso, una serie capas 95 de fibra internas estan como se muestra en la figura 20, dispuestas sobre la parte superior del inserto de extremo de raiz. Las capas 95 de fibra interna pueden por ejemplo capas de fibra triaxial que comprenden fibras de refuerzo orientadas a -45 grados, 0 grados y 45 grados en comparacion con la direccion longitudinal del molde y la cubierta de pala. Esto proporciona resistencia tanto en la direccion longitudinal como en la direccion transversal de la cubierta de pala y aumenta la resistencia a la extraccion de los casquillos 74.
La figura 21 muestra una seccion transversal de la colocacion final en la parte de raiz del molde. Como se observa, la colocacion comprende casquillos 74 e insertos 76 envueltos en una capa 83 de fibra e intercalados entre las capas 68 de fibra externas y las capas 95 de fibra interna.
Finalmente, se sella una bolsa al vacio contra el molde 20, y se evacua la cavidad del molde formada entre la bolsa de vacio y el molde 20, despues de lo cual se llena con resina liquida la cavidad del molde y se impregna el material de fibra. Finalmente, la resina se cura con el fin de formar la parte de cubierta. Esta parte de cubierta se puede luego adherir a otra parte de cubierta, por ejemplo, a lo largo del borde de ataque y salida del mismo, con el fin de formar la cubierta aerodinamica de la pala de turbina eolica. Las placas de montaje se pueden retirar antes de este proceso. Alternativamente, las placas de montaje se pueden dejar sobre y retirar primero antes que la pala de turbina se monte sobre un buje de turbina eolica.
Lista de numerales de referencia
2: turbina eolica 4: torre 6: gondola 8: buje 10: pala
11: cubierta de pala 14: punta de pala 16: raiz de pala 20: molde
22: superficie del molde 23: cubierta de pala 24: esteras de fibra
30: sistema de colocacion de esteras de fibra
32: primer rodillo de accionamiento
34: dispositivo de corte
36: primer dispositivo de sujecion
38: rodillo amortiguador
39: longitud de amortiguador
40: segundo rodillo de accionamiento
42: bandeja
44: ranuras
46: posicion de almacenamiento/posicion retraida 48: dispositivo de caida
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50: rodillo de estera de fibra 60: carro/portal 61: parte telescopica 62: parte telescopica 63: estructura 64: pivote 65: rueda/pista 66: piso
68: capas de fibra externa 70: placa de montaje 71: cavidad 72: agujero/hueco
73: protuberancias/pasadores/barras 74: casquillos/medios de sujecion 75: agujero central con rosca interna 76: inserto/cuna tipo mariposa 77: primer lado de placa de montaje 78: perno de sujecion 79: segundo lado de placa de montaje 80: cuna
81: capa de fibra con fibras no tejidas o fibras orientadas aleatoriamente 82: banda de fibra
83: capa de fibra envuelta alrededor de casquillos e insertos
85: mecanismo de descenso/dispositivo de descenso
86: estructura
87: rodillo gula delantero
88: rodillo gula posterior
89: ranura de gula delantera
90: ranura de gula posterior
91: medios de accionamiento/ cilindro del piston telescopico 95: capas de fibra internas

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un sistema de colocacion de esteras de fibra (30) para colocar y cortar esteras de fibra en un molde para la fabricacion de una parte compuesta reforzada con fibras, en particular una parte para una pala de turbina eolica, tal como una parte de cubierta aerodinamica, en la que el sistema se adapta para colocar la estera de fibra cuando esta se mueve en una direccion longitudinal a lo largo del molde, y en el que el sistema comprende:
    • un primer rodillo (32) de accionamiento para hacer avanzar la estera de fibra,
    • un dispositivo (34) de corte para cortar la estera de fibra,
    • un dispositivo (36) de sujecion para sujetar la estera de fibra, mientras la estera de fibra esta siendo cortada por el dispositivo de corte, caracterizado porque el sistema comprende adicionalmente:
    • un rodillo (38) amortiguador que proporciona una longitud de amortiguador para la estera de fibra y que se dispone hacia adelante del primer rodillo de accionamiento, el primer dispositivo de sujecion y el dispositivo de corte, el rodillo amortiguador se puede mover con el fin de variar la longitud del amortiguador de la estera de fibra, y
    • un segundo rodillo (40) de accionamiento para hacer avanzar la estera de fibra y disponerse hacia adelante del rodillo amortiguador.
  2. 2. Un sistema de colocacion de esteras de fibra de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la estera de fibra se suministra desde un rollo (50) de estera de fibra.
  3. 3. Un sistema de colocacion de esteras de fibra de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en el que el sistema comprende adicionalmente un dispositivo (48) de calda dispuesto hacia adelante del segundo rodillo de accionamiento, por ejemplo,
    en el que el dispositivo de calda comprende uno o mas rodillos, tal como un rodillo de compresion, opcionalmente en el que el dispositivo de calda comprende una serie de cepillos.
  4. 4. Un sistema de colocacion de esteras de fibra de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el sistema se adapta para colocar esteras de fibra que tienen un ancho de por lo menos 20 cm.
  5. 5. Un sistema de colocacion de esteras de fibra de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el sistema se adapta para colocar esteras de fibra con una velocidad de entre 25 m/min y 100 m/minuto.
  6. 6. Un sistema de colocacion de esteras de fibra de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el sistema se adapta para ralentizar su velocidad de movimiento a lo largo del movimiento durante el corte de la estera de fibra.
  7. 7. Un sistema de colocacion de esteras de fibra de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el primer rodillo de accionamiento se dispone substancialmente verticalmente por encima del segundo rodillo de accionamiento, y preferiblemente tambien substancialmente vertical sobre el primer dispositivo de sujecion.
  8. 8. Un sistema de colocacion de estera de fibra de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el rodillo amortiguador se dispone con el fin de que se pueda mover en una direccion sustancialmente horizontal.
  9. 9. Un sistema de colocacion de esteras de fibra de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el cursor amortiguador se inclina elasticamente, por ejemplo
    en el que el rodillo amortiguador esta sesgado por el uso de presion de gas o en el rodillo amortiguador esta sesgado por el uso de un resorte.
  10. 10. Un sistema de colocacion de esteras de fibra de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el rodillo amortiguador se puede bloquear en una posicion desenganchada, en el que se minimiza la longitud de amortiguador.
  11. 11. Un metodo para fabricar una parte compuesta, en particular una parte para una pala de turbina eolica, tal como una parte de cubierta aerodinamica, en el que las esteras de fibra se colocan en una parte en un procedimiento de colocacion mediante el uso de un sistema (30) de colocacion de estera de fibra automatizado en el que el procedimiento de colocacion comprende las etapas de:
    a) entregar un suministro de uno o mas esteras (24) de fibra al sistema de colocacion de esteras de fibra,
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    b) colocar una primera longitud de una estera de fibras sobre una superficie del molde a lo largo de una primera parte longitudinal del molde al mover el sistema de colocacion de esteras de fibras en una direccion longitudinal del molde,
    c) sujetar una primera parte de la estera de fibra,
    d) cortar la estera de fibra en la posicion de corte y mientras la etapa d) se lleva a cabo
    e) colocar una segunda longitud de la estera de fibras al continuar moviendo el sistema de colocacion de estera de fibras a lo largo del molde, mientras que una longitud de amortiguador se coloca hacia adelante de la primera parte de la estera de fibra que se reduce, y
    f) repetir las etapas a)-e) para definir una pluralidad de esteras de fibra colocadas que definen la parte compuesta.
  12. 12. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 11, en el que la longitud de amortiguador en la etapa f) se reduce al variar la posicion de un rodillo amortiguador, el rodillo amortiguador proporciona una longitud de amortiguador para la estera de fibra.
  13. 13. Un metodo de acuerdo con la reivindicaciones 11 o 12, en el que el suministro de una o mas esteras de fibra en la etapa a) implica hacer avanzar una o mas en esteras de fibra hasta una posicion, en el que se extienden desde un primer rodillo (32) de accionamiento hasta el rodillo (38) de amortiguador dispuesto hacia adelante del primer rodillo de accionamiento y adicionalmente sobre un segundo rodillo (40) de accionamiento dispuesto hacia adelante del rodillo amortiguador, por ejemplo, en el que se lleva a cabo el suministro mientras el rodillo amortiguador esta en una posicion retralda, y en el que el primer rodillo de accionamiento hace avanzar la estera de fibra hasta que engancha el segundo rodillo de accionamiento, y opcionalmente
    en el que el rodillo amortiguador se mueve posteriormente hacia una posicion enganchada, en el que el rodillo de accionamiento proporciona la longitud de amortiguador de la estera de fibra.
  14. 14. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 13, en el que el sistema de colocacion de estera de fibra despues de la etapa e) se mueve hacia una nueva posicion de inicio para colocar una estera de fibra, mientras que una entrega posterior de un suministro de una o mas esteras de fibra se lleva acabo hacia la estera de fibra del sistema de colocacion de estera de fibras.
  15. 15. Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11-14, en el que el sistema de colocacion de esteras de fibra durante la etapa b) se mueve a lo largo del molde en una primera velocidad, y en el que el sistema de colocacion de estera de fibras en la etapa e) se mueve a lo largo del molde a una segunda velocidad que la primera velocidad.
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