ES2941668T3 - Dispositivo para la unión de una pala modular - Google Patents

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Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo para la unión de una pala modular
Campo de la invención
La presente invención se engloba dentro del campo de los aerogeneradores y más concretamente en la unión para palas modulares, consistiendo la unión en varios pernos roscados en el interior de sus correspondientes insertos metálicos y el dispositivo que se aplica entre los insertos/módulos de pala y pretensa todos los pernos.
Antecedentes de la invención
La patente WO2015181491 del mismo solicitante que la presente invención, describe la unión de una pala modular donde los módulos se fijan mediante varios pernos atornillados entre unos primeros y unos segundos insertos metálicos. Una vez que cada perno está roscado entre sus insertos hay que proceder al tensionado del perno teniendo en cuenta el escaso espacio que hay entre dos módulos de pala. En la patente se describen varias soluciones, tanto para elongar inicialmente el perno como para mantener dicha elongación o pretensión mediante espaciadores intermedios. Si bien durante el desarrollo de detalle y durante la validación de la unión se ha llegado a una solución más rápida y sencilla: pretensar cada uno de los insertos con un dispositivo basado en la gran fuerza que genera una cuña en el sentido perpendicular a la dirección del movimiento.
El documento WO2013117911 describe diferentes tipos de tensionadores de pernos.
Descripción de la invención
El objeto de la invención es lograr una pala modular como la definida en las reivindicaciones.
La pala modular de la invención comprende un primer módulo y un segundo módulo de un aerogenerador y un dispositivo para unir mecánicamente dichos módulos mediante un grupo de pernos que unen los dos módulos, estando cada perno atornillado entre un primer grupo de insertos albergados en el primer módulo y un segundo grupo de insertos albergado en el segundo módulo. Los insertos tienen una parte roscada y una parte hueca sin rosca para facilitar la inserción de los correspondientes pernos. El dispositivo de unión comprende para cada perno unos primeros y segundos casquillos metálicos laterales, una cuña metálica superior, una cuña metálica inferior y pernos metálicos transversales que atraviesan ambos casquillos, estando el dispositivo de unión localizado en el hueco formado entre el primer y segundo módulo envolviendo el correspondiente perno y actuando como una simple máquina de pretensión.
Una cara del primer casquillo lateral de cada perno está en contacto con el primer inserto y otra cara del primer casquillo lateral de cada perno está en contacto con las cuñas superior e inferior. Por otra parte, una cara del segundo casquillo lateral de cada perno está en contacto con el segundo inserto y otra cara del segundo casquillo lateral de cada perno está en contacto con las cuñas superior e inferior, de forma que, durante la unión de los módulos, cuando una fuerza F1 se aplica en las cuñas, el movimiento entre dichas cuñas y las arandelas generan dos fuerzas opuestas F2 que separa los módulos, pre-tensionando los correspondientes pernos.
Con el dispositivo de unión de la invención una simple acción mecánica logra la pretensión requerida basándose en las cuñas a las que se aplica individualmente la fuerza en el punto de unión de cada perno atornillado.
Durante la unión de los módulos, cuando se aplica la fuerza F1 en las cuñas, bien a través de los pernos transversales o bien a través de la fuerza externa directamente aplicada en las cuñas, dicha fuerza F1 se transforma en dos fuerzas opuestas F2 que separan los módulos, tensionando sus correspondientes pernos individualmente. El ángulo de la cuña determina la proporción entre las fuerzas aplicada y transversal resultante, debido a la descomposición de fuerzas en el plano inclinado.
De todo lo descrito con anterioridad se desprenden las siguientes ventajas.
El montaje de la unión se realiza de una forma sencilla, alcanzando fácilmente la pretensión necesaria. Ello se logra gracias al efecto multiplicador de la fuerza conseguida con el elemento cuña. Efecto común a todas las máquinas simples que convierten una fuerza pequeña en una grande. Algunas, como la cuña, convierten también la dirección de la fuerza.
Por otro lado, la gran rigidez a compresión de estas piezas hace que se comporten como sólidos rígidos, permitiendo un control geométrico de la precarga, mucho más robusto que en sistemas con elementos flexibles intermedios.
Con este nuevo sistema se consigue la pretensión requerida en el perno principal, permitiendo un reparto adecuado de las cargas de fatiga en la empaquetadura y, por tanto, asegurando la vida útil del perno.
Es importante remarcar que los tornillos transversales encargados de la pretensión inicial, apenas reciben cargas de fatiga debido a que el rozamiento en los planos inclinados de las cuñas impiden el desplazamiento.
Esto permite que este sistema de unión tenga una probabilidad de pérdida de precarga mucho menor que en los sistemas tradicionales, tanto por las bajas cargas comentadas, como por el simple hecho de que presenta varios elementos en paralelo para la aplicación de dicha precarga.
Por este motivo, este sistema no necesitará volver a ser precargado durante su vida en servicio y quedará libre de mantenimiento, lo cual supone una gran ventaja adicional a las ya comentadas.
En resumen, esta nueva invención permite realizar la precarga con menor fuerza de aplicación, mayor precisión que los sistemas conocidos, asegurando además que es libre de mantenimiento.
Breve descripción de los dibujos
A continuación, se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.
La Figura 1 es una vista general de la unión de una pala modular.
La Figura 2 es una vista en perspectiva de un dispositivo de unión aislado.
La Figura 3 es una sección transversal del dispositivo de la figura anterior.
Las Figuras 4a y 4b son dos vistas seccionadas donde se muestra la actuación de la cuña y el efecto sobre el perno. La Figura 5 es una vista general de una mordaza que abarca el conjunto de dispositivos de unión.
Descripción detallada de la invención
Tal y como se muestra en la figura 1, los módulos (1 y 2) de la pala se encuentran enfrentados y tienen en su interior un primer inserto metálico (3) y un segundo inserto metálico (4). Estos insertos (3 y 4) se alojan en el interior del material compuesto (5) que conforma los módulos de la pala durante su propio proceso de fabricación. La unión entre los insertos la forma un único perno (8) por cada par de insertos (3 y 4). La unión final, la conforman una pluralidad de pernos (8).
En la figura 2 se aprecia que el dispositivo objeto de la invención abarca el correspondiente perno (8, oculto en la figura 2) y se dispone en el interior del hueco existente entre cada dos módulos (1 y 2). Dicho dispositivo está formado unos casquillos laterales (9) y unas cuñas superiores (10) e inferiores (11). Estando el casquillo lateral (9) en contacto por una de sus caras con los insertos (3 y 4) y en contacto por su otra cara con las cuñas superior (10) e inferior (11). Ambas cuñas (10 y 11) están unidas por sus correspondientes tornillos transversales (12).
Tal y como se muestra en la figura 3, los insertos (3 y 4) tienen una parte roscada y una zona hueca (7) sin rosca, para favorecer la introducción del perno (8) y más concretamente la zona roscada (6) del mismo. De esta forma el perno (8) se rosca inicialmente en el primer inserto (3), atravesando la parte roscada y penetrando en la zona hueca (7). En ese momento se confronta el segundo módulo (3) y se procede a desenroscar el perno del primer módulo (1) para ir enroscándolo en el segundo inserto (4). Antes de roscar en el segundo módulo se procede con la colocación de los casquillos laterales (9). A continuación, se colocan entre ellos las cuñas superior (10) e inferior (11) con sus correspondientes tornillos transversales (12).
En las figuras 4a y 4b se muestra cómo al aplicar una fuerza F1 sobre las cuñas superior (10) e inferior (11) dichas cuñas transforman la fuerza vertical en dos fuerzas horizontales F2 que pretensan el perno único (8) de forma individual. El ángulo de la cuña determina la proporción entre las fuerzas aplicadas y las fuerzas resultantes, siendo los rangos más comunes entre cualquier ángulo mayor de 0° y los 15°. En la presente invención el ángulo formado por la cuña se sitúa preferentemente en los 5°.
La fuerza suministrada sobre las cuñas superior (10) e inferior (11) la proporciona bien los tornillos transversales (12) durante su apriete coordinado o bien un equipo hidráulico o mecánico (13) aplicado directamente sobre la superficie exterior de las cuñas (10 y 11), bien individualmente o colectivamente sobre todas ellas, tal y como se muestra en la figura 5.
En esta figura 5 se muestra un sistema que aplicaría la fuerza transversal de forma simultánea mediante un solo sistema de actuación, por ejemplo, hidráulico, sobre dos elementos (13) que contactarían sobre las cuñas (10 y 11) aproximándolas entre sí.
En las figuras 2 y 3, la cuña superior (10) dispone al menos dos tornillos transversales (12) que en la realización práctica objeto de la invención es de cuatro tornillos transversales (12), cuyas cabezas se encuentran introducidas en la propia cuña. Estos tornillos transversales (12) son pasantes y se extienden hasta la cuña inferior (11) sin atravesarla.
Una vez se ha completado el pretensado de los tornillos (12), la unión se bloquea mecánicamente con roscas autoblocantes, adhesivos, etc.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    1- Pala modular, comprendiendo un primer módulo (1), un segundo módulo (2) y un dispositivo para la unión del primer y segundo módulo (1, 2), el dispositivo de unión comprende una pluralidad de pernos (8) posicionados entre los dos módulos (1, 2), donde cada perno (8) está atornillado en un primer inserto (3) alojado en el primer módulo (1) y un segundo inserto (4) alojado en un segundo módulo (2), donde los insertos (3, 4) tienen una parte roscada y una área hueca sin rosca (7) para facilitar la inserción del perno (8) respectivo uniendo ambos módulos (1, 2), el dispositivo de unión comprende por cada perno (8) un primer y un segundo casquillo lateral (9), una cuña superior (10), una cuña inferior (11) y unos pernos transversales (12) que atraviesan las dos cuñas (10, 11), todo ello de metal, que rodean el correspondiente perno (8) y que se posicionan dentro del hueco existente entre los dos módulos (1, 2), estando una cara del primer casquillo lateral (9) en contacto con el primer inserto (3) y estando otra cara del primer casquillo lateral (9) en contacto con las cuñas superior e inferior (10, 11), estando una cara del segundo casquillo lateral (9) en contacto con el segundo inserto (4) y estando otra cara del segundo casquillo lateral (9) en contacto con las cuñas superior e inferior (10, 11), de forma que durante la unión de los módulos (1, 2), cuando se aplica una fuerza F1 en las cuñas (10, 11), el movimiento entre las cuñas (10, 11) y los casquillos (9) genera dos fuerzas opuestas F2 que separan los módulos (1, 2) tensionando el correspondiente perno (8).
    2- Pala modular de acuerdo con la reivindicación primera, en donde las cuñas (10, 11) tienen un ángulo de inclinación entre 0° y 15°, preferentemente 5°.
    3- Pala modular de acuerdo con la reivindicación primera, en donde la fuerza F1 aplicada en las cuñas (10, 11) está proporcionada por una equipo hidráulico o mecánico (13) que es capaz de actuar simultáneamente en todas las cuñas (10, 11).
    4- Pala modular de acuerdo con la reivindicación primera, en donde la fuerza F1 aplicada en las cuñas (10, 11) está proporcionada por el roscado de al menos dos tornillos transversales (12) y preferentemente cuatro.
    5- Pala modular de acuerdo con la reivindicación primera, en donde los tornillos transversales (12) mantienen sus cabezas bajo la superficie de la cuña superior (10) y sus cuerpos no atraviesan la cuña inferior (11).
    6- Pala modular de acuerdo con la reivindicación primera, en donde los casquillos laterales (9) son una pieza única.
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