ES2959369T3

ES2959369T3 - Tiras pultruidas

Info

Publication number: ES2959369T3
Application number: ES18725392T
Authority: ES
Inventors: Alessio D'alesio
Original assignee: Vestas Wind Systems AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 2017-05-09
Filing date: 2018-05-08
Publication date: 2024-02-23
Anticipated expiration: 2038-05-08
Also published as: US11858225B2; EP3621788A1; CN110691689A; EP3621788B1; EP3621788C0; WO2018206068A1; CN110691689B; US20200094442A1

Abstract

Se divulga una tira pultruida (50) de material de refuerzo para apilar con una o más tiras similares (50) para formar una tapa de larguero para una pala de turbina eólica. La tira pultruida comprende un núcleo (56) que comprende fibras (58) dispuestas en una matriz de resina (60) y una capa de sacrificio (52) que cubre al menos parcialmente una o más superficies del núcleo (56). La capa de sacrificio (52) es una capa de resina que define una superficie adherente (62A) de la tira. Un proceso de pultrusión para fabricar dicha tira (50) comprende estirar fibras de refuerzo (58) recubiertas de resina a través de una matriz de pultrusión (80) en una dirección del proceso para formar un núcleo (56) de la tira (50) y aplicar resina adicional (53) a una o más superficies del núcleo (56) para formar una capa de resina de sacrificio (52) que define una superficie adherente (62A) de la tira (50). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Tiras pultruidas

Campo técnico

La presente invención se refiere a tiras pultruidas tales como las usadas en elementos de refuerzo en palas de turbina eólica y a métodos y aparatos para fabricar tales tiras. En realizaciones particulares de la invención, se usa una pluralidad de tiras pultruidas para formar una tapa de larguero para una pala de turbina eólica.

Antecedentes

Las tiras pultruidas contienen normalmente fibras estructurales tales como fibras de carbono que se extienden a lo largo de la longitud de la tira y se suspenden en un material de matriz tal como una resina. Las tiras pultruidas tienen una alta resistencia a la tracción, y, por lo tanto, tienen una alta capacidad de soporte de carga. Tales tiras pueden apilarse una encima de la otra y unirse entre sí para formar un componente laminado que tiene propiedades estructurales adecuadas para aumentar la resistencia de una pala de turbina eólica, por ejemplo, como una tapa de larguero.

Para formar una tapa de larguero, por ejemplo, un apilamiento de tiras pultruidas pueden unirse entre sí usando un adhesivo tal como resina. Se puede usar un proceso de infusión de resina, en el que se infunde resina líquida entre las tiras apiladas. Las tiras pueden ser generalmente rectangulares en sección transversal, y tienen superficies adherentes superior e inferior unidas a superficies adherentes similares de tiras adyacentes en el apilamiento.

El proceso de pultrusión generalmente da como resultado tiras que tienen superficies adherentes similares a vidrio muy uniformes. Sin embargo, es difícil unir tales superficies uniformes entre sí, porque la resina no tiende a adherirse bien a estas superficies uniformes. Además, cuando las tiras se apilan, hay poco espacio para que la resina penetre entre las superficies uniformes opuestas de tiras adyacentes. Por consiguiente, antes de unir las tiras entre sí, las superficies adherentes pueden activarse, por ejemplo, por abrasión leve. Sin embargo, un problema con la abrasión es que tiende a dañar las fibras de refuerzo en la superficie de la tira.

Una alternativa es formar las tiras pultruidas con una capa de lámina desprendible integral en la superficie de la tira. La lámina desprendible se retira de las tiras antes de apilar las tiras. Cuando se retira la lámina desprendible, la tira resultante tiene una superficie rugosa. Sin embargo, la lámina desprendible presenta desafíos adicionales. Por ejemplo, puede quedar atrapada en el troquel de pultrusión durante el proceso de pultrusión, y también puede causar daños a las fibras una vez retirada. Esto también aumenta el coste del proceso de pultrusión.

En este contexto, es un objeto de la invención mitigar o superar algunos o todos los problemas descritos anteriormente.

El documento US2017/082089 describe una pala de rotor de turbina eólica que incluye pultrusiones, donde las pultrusiones comprenden un primer material compuesto reforzado con fibra que incluye una primera pluralidad de fibras rodeadas por una matriz de resina termoestable, y una porción pultruida exterior que encapsula la porción pultruida interior. El documento US2016/167259 describe sistemas y métodos para producir artículos de pultrusión que tienen un recubrimiento. El documento WO2014/079456 describe tiras pultruidas para una tapa de larguero de pala de turbina eólica.

Sumario

Según la presente invención, se proporciona un proceso de pultrusión según la reivindicación 1.

El proceso de pultrusión comprende retirar resina de la capa de sacrificio para activar la superficie adherente. Se puede usar cualquier técnica adecuada para retirar la resina del elemento de sacrificio. Las técnicas adecuadas incluyen: abrasión, tratamientos de granallado y tratamientos de superficie energéticos. La activación de la superficie adherente da como resultado una superficie rugosa, al menos a nivel microscópico o molecular. En realizaciones, la activación de las superficies adherentes puede realizarse en una etapa posterior y/o en una ubicación separada del proceso de pultrusión. Por ejemplo, las tiras pueden activarse inmediatamente antes de unirse entre sí para evitar la contaminación de las superficies adherentes.

El método comprende preferiblemente curar la resina adicional antes de retirar la resina curada de la capa de sacrificio.

El método puede comprender retirar la resina curada de la capa de sacrificio en una estación de activación proporcionada en línea con el troquel de pultrusión. Alternativamente, la resina curada puede retirarse de la capa de sacrificio en un momento posterior, es decir, en un proceso separado después de completar el proceso de pultrusión.

El proceso de pultrusión según cualquiera de las realizaciones anteriores puede comprender además curar al menos parcialmente la resina en el núcleo de la tira antes de aplicar la resina adicional.

El método puede comprender curar completamente la resina en el núcleo y la resina de sacrificio al mismo tiempo. Se puede proporcionar un horno de curado en línea con el troquel de pultrusión. Alternativa o adicionalmente, el troquel de pultrusión puede configurarse para curar parcial o totalmente la resina.

El troquel de pultrusión tiene preferiblemente una sección transversal sustancialmente rectangular. Por lo tanto, las fibras recubiertas con resina pueden conformarse por el troquel para formar un núcleo que tiene una sección transversal sustancialmente rectangular.

El proceso de pultrusión según cualquiera de las realizaciones anteriores puede comprender aplicar la resina adicional aguas abajo del troquel de pultrusión en la dirección de proceso. Se puede usar cualquier técnica adecuada para aplicar la resina adicional. Por ejemplo, la resina adicional puede aplicarse haciendo pasar el núcleo de la tira a través de un baño que contiene la resina adicional. La resina adicional puede aplicarse al núcleo usando rodillos, o la resina adicional puede pulverizarse sobre el núcleo.

El método puede comprender aplicar la resina adicional a la primera y segunda superficies mutuamente opuestas del núcleo.

El método puede comprender aplicar la resina adicional de manera que cubre sustancialmente el núcleo de la tira.

El método puede comprender hacer pasar el núcleo con la resina adicional aplicada a través de un troquel de pultrusión adicional para formar la tira en una forma de sección transversal final. Por consiguiente, el aparato de pultrusión puede comprender troqueles de pultrusión primero y segundo separados en la dirección de proceso. El método puede comprender aplicar la resina adicional al núcleo en una posición entre los troqueles de pultrusión primero y segundo.

Como alternativa a tener troqueles de pultrusión primero y segundo, el proceso puede realizarse usando un único troquel. Por lo tanto, el método puede comprender aplicar la resina adicional dentro del troquel de pultrusión.

El proceso de pultrusión según cualquiera de las realizaciones mencionadas anteriormente puede comprender además conformar el núcleo de la tira en una primera porción del troquel y conformar el núcleo y la capa de sacrificio en una segunda porción del troquel, en donde el método comprende aplicar la resina adicional al núcleo dentro del troquel entre las porciones primera y segunda del troquel.

La primera porción del troquel puede comprender unas superficies mutuamente opuestas primera y segunda separadas por una primera distancia perpendicular a la dirección de proceso. La segunda porción del troquel puede comprender superficies mutuamente opuestas primera y segunda separadas por una segunda distancia perpendicular a la dirección de proceso. La segunda distancia puede ser mayor que la primera distancia. La distancia entre las superficies primera y segunda puede definir el grosor de la tira. Por consiguiente, el grosor de la tira (incluyendo la capa de sacrificio) conformada por la segunda porción del troquel es mayor que el grosor del núcleo conformado por la primera porción del troquel.

También según la presente invención, se proporciona una tira pultruida de material de refuerzo para apilarse con una 0 más tiras similares para formar una tapa de larguero para una pala de turbina eólica según la reivindicación 6.

La resina puede retirarse por cualquier medio adecuado, por ejemplo, abrasión, tratamientos de granallado o tratamientos de superficie energéticos.

La capa de sacrificio puede estar sustancialmente desprovista de fibras. Por ejemplo, la capa de sacrificio puede tener una fracción de volumen de fibra de menos del 10%, tal como menos del 2 % o el 0 %.

La capa de sacrificio puede tener un grosor en el intervalo de 0,1 mm a 2 mm, preferiblemente en el intervalo 0,1 a 1 mm y lo más preferiblemente en el intervalo 0,1 a 0,5 mm.

La resina de la capa de sacrificio puede ser igual o diferente a la resina del núcleo. Se puede usar cualquier resina adecuada para la resina del núcleo y la capa de sacrificio. La resina epoxi es particularmente preferida para la resina en el núcleo. La capa de sacrificio puede formarse a partir de una resina que es menos costosa que la resina en el núcleo. Por ejemplo, la capa de sacrificio puede formarse a partir de resina de viniléster.

La capa de resina de sacrificio puede comprender una resina que es diferente de la resina en el núcleo.

La capa de sacrificio puede proporcionarse en superficies mutuamente opuestas primera y segunda del núcleo.

La capa de sacrificio puede cubrir sustancialmente el núcleo de la tira.

La tira es preferiblemente de sección transversal sustancialmente rectangular. La tira tiene preferiblemente una sección transversal sustancialmente constante a lo largo de su longitud. El núcleo es preferiblemente de sección transversal sustancialmente rectangular. El núcleo tiene preferiblemente una sección transversal sustancialmente constante a lo largo de su longitud.

La tira tiene preferiblemente un grosor en el intervalo de 1 mm a 10 mm, por ejemplo, en el intervalo de 3 mm a 7 mm o aproximadamente 5 mm y una anchura en el intervalo de 5 cm a 30 cm, por ejemplo, de 10 cm a 20 cm.

Las superficies adherentes son superficies exteriores de la tira. Las superficies adherentes son preferiblemente sustancialmente planas. Las superficies adherentes se definen preferiblemente por las dimensiones de longitud y anchura de la tira. Las superficies adherentes pueden estar unidas a superficies similares de tiras adyacentes cuando las tiras están dispuestas en un apilamiento. Las superficies adherentes pueden ser rugosas (a nivel microscópico o molecular) como resultado de la retirada parcial de resina de la capa de resina de sacrificio. Las fibras pueden ser cualquier fibra adecuada, por ejemplo, fibras de carbono y/o fibras de vidrio. Sin embargo, se prefieren las fibras de carbono. Las fibras son preferiblemente fibras unidireccionales, pero se pueden usar otras fibras adecuadas compatibles con pultrusión. Por ejemplo, las fibras pueden estar en forma de material textil no tejida o tejida.

En una realización de la presente invención, una tapa de larguero para una pala de turbina eólica comprende un apilamiento de tiras pultruidas integradas entre sí. Cada tira es una tira pultruida como se describe en relación con cualquiera de las realizaciones anteriores.

Una superficie adherente de cada tira de la tapa de larguero puede unirse a una superficie adherente de una tira adyacente en el apilamiento mediante adhesivo tal como resina curada.

En una realización adicional, una pala de turbina eólica comprende la tapa de larguero como se describe en las realizaciones anteriores.

Breve descripción de los dibujos

La presente invención y otros antecedentes relevantes se describirán ahora a modo de ejemplo no limitante, con referencia a las figuras adjuntas en las que:

la figura 1A es un diagrama esquemático de un proceso de pultrusión conocido;

la figura 1B muestra una sección transversal de una tira pultruida de la técnica anterior;

la figura 2A muestra una tira pultruida que incluye una lámina desprendible;

la figura 2B muestra dos tiras pultruidas con láminas desprendibles retiradas.

la figura 3A muestra una sección transversal de una tira pultruida que comprende una capa de sacrificio según una realización de la presente invención;

la figura 3B (i) muestra una porción ampliada de parte de la tira mostrada en la figura 3A;

la figura 3B (ii) muestra la misma porción de la tira mostrada en la figura 3B (i) después de la retirada de parte de la capa de sacrificio;

la figura 3C es una vista esquemática en sección transversal de una tapa de larguero que comprende un apilamiento de tiras unidas según una realización de la presente invención;

la figura 4 muestra un proceso de pultrusión modificado según una realización de la presente invención;

la figura 5 muestra un troquel de pultrusión modificada según una realización de la presente invención;

la figura 6 es un diagrama de flujo de un proceso según una realización de la presente invención; y

la figura 7 muestra una vista en sección transversal de una pala de turbina eólica que tiene tapas de larguero según la invención.

Descripción detallada

La figura 1A ilustra un proceso de pultrusión 10 de la técnica anterior para fabricar tiras pultruidas 12. En el proceso 10, las fibras de carbono 14 se extraen de al menos un carrete continuo 16. Las fibras 14 se dirigen a través de un suministro de resina líquida 18, tal como un baño de resina, mediante rodillos 20 que mantienen la tensión en las fibras 14. A continuación, se tira de las fibras empapadas en resina 22 a través de un troquel 24 que forma el material para dar la forma final de sección transversal deseada de la tira 12. A continuación, la resina 18 se cura, por ejemplo, calentando en una cámara abierta o empleando troqueles calentados que curan la resina a medida que la tira 12 pasa a través de la misma.

La figura 1B es una vista esquemática en sección transversal de una tira pultruida 12 formada por el proceso conocido 10 descrito anteriormente en relación con la figura 1A. La tira 12 incluye una pluralidad de fibras de carbono 14 que se extienden a lo largo de la longitud de la tira 12 a lo largo de la sección transversal de la misma. Las fibras 14 están suspendidas en resina curada 18, que rodea las fibras 14 y mantiene las mismas unidas para formar la forma de perfil de la tira 12.

La tira pultruida 12 tiene una forma de sección transversal generalmente rectangular que tiene una anchura 40 y un grosor 42, en donde la anchura 40 es mayor que el grosor 42. La tira 12 también tiene una longitud (no mostrada) que se extiende perpendicular a las direcciones de la anchura 40 y el grosor 42. La longitud es mayor que la anchura 40. La tira pultruida 12 tiene una forma de sección transversal sustancialmente constante a lo largo de toda su longitud.

La tira pultruida 12 comprende dos superficies principales opuestas 44a, 44b que se extienden a lo largo de la anchura 40 y la longitud de la tira 12. Cada superficie principal 44a, 44b funciona como una superficie adherente para unirse a una superficie adherente de una tira similar cuando se apilan múltiples tiras y se unen entre sí para formar una estructura laminada, tal como una tapa de larguero para una pala de turbina eólica.

Las tiras pultruidas 12 (como se muestra en la figura 1B o fabricadas por el proceso que se muestra en la figura 1A) tienden a tener una superficie exterior muy uniforme y plana. La superficie exterior uniforme, que forma las superficies adherentes 44a, 44b, puede dar como resultado una mala formación de unión entre tiras unidas adyacentes 12 en la estructura laminada. Si las tiras adyacentes 12 no están unidas adecuadamente entre sí, existe el riesgo de que se produzca una delaminación, lo que puede conducir a un fallo del laminado, por ejemplo, la tapa de larguero en uso.

Con el fin de mejorar la unión entre las tiras 12, es necesario que las superficies adherentes “se activen” antes de la unión para optimizar las propiedades químicas y mecánicas de las mismas. La activación de las superficies adherentes puede implicar alterar la topografía de superficie, por ejemplo, por modificación de rugosidad de superficie, para proporcionar una unión mejorada entre las superficies adherentes.

Un posible método para activar las superficies adherentes es por abrasión de las superficies. Sin embargo, se ha encontrado que someter a abrasión las superficies de tiras pultruidas 12 provoca daños a las fibras 14 en o cerca de la superficie exterior de la tira 12. Las fibras dañadas pueden reducir la integridad estructural de la tira, y, por consiguiente, pueden comprometer la integridad estructural de la estructura de material compuesto final.

Con referencia a la figura 2A, otra posible técnica de activación es el uso de una lámina desprendible 26 que puede formarse sobre la tira pultruida 12, y que puede retirarse para formar una superficie rugosa 32 como se muestra en la figura 2B. Tales láminas desprendibles 26 están normalmente hechas de una material textil tejido tal como poliamida que tiene la topografía superficial requerida para formar una superficie suficientemente rugosa 32. Durante el proceso de pultrusión, la lámina desprendible 26 se hace pasar a través del troquel 24 junto con las fibras 14 y la resina 18. La lámina desprendible 26 se cura sobre la superficie de la tira 12 a medida que se cura la resina y posteriormente puede retirarse para crear una superficie rugosa 32.

Sin embargo, la lámina desprendible 26 presenta desafíos tanto en su aplicación como en su retirada. Por ejemplo, cuando la lámina desprendible 26 se mantiene en tensión en la parte superior de la tira 12, tiene tendencia a plegarse o doblarse en sus bordes, lo que crea ondulaciones en la superficie de la tira 12. La lámina desprendible puede causar desviación de fibra en la tira 12 en el área alrededor de las ondulaciones, lo que compromete las propiedades mecánicas de la tira 12. Además, la lámina desprendible 26 puede quedar atrapada en la maquinaria, por ejemplo, el troquel, usada en el proceso de pultrusión. Como tal, la lámina desprendible 26 que es más estrecha que la tira 12 se usa para que no se extienda hasta los bordes longitudinales 28 de la superficie.

Como se muestra en la figura 2A, esta lámina desprendible 26 más estrecha puede colocarse de tal manera que los bordes de la capa 26 estén separados de los bordes longitudinales 28 de la tira 12. Por lo tanto, una región periférica 30 de la tira 12 queda descubierta por la lámina desprendible 26, como se muestra en la figura 2A. Esta región periférica 30 se encuentra al ras con la superficie de lámina desprendible 27, de modo que cuando se retira la lámina desprendible 26, la región periférica 30 se encuentra por encima de la superficie rugosa 32, como se muestra en la figura 2B.

La ausencia de la lámina desprendible 26 en la región periférica 30 significa que la región periférica 30 no es rugosa y, por lo tanto, no está activada u optimizada para la unión. Cuando las tiras 12 están apiladas, las regiones periféricas 30 de las tiras vecinas 12 se ponen en contacto entre sí. Las superficies uniformes mutuamente opuestas de las regiones periféricas 30 de las tiras unidas adyacentes 12 significa que puede producirse una mala unión entre las regiones periféricas 30 de las tiras 12 que puede conducir a delaminación. Además, la consistencia en la separación en los bordes de las tiras 12 puede ser difícil de replicar en el proceso, lo que a menudo da como resultado una variación en el tamaño de las regiones periféricas 30 entre las tiras 12 y, por lo tanto, una inconsistencia en la unión entre las tiras 12.

El uso de la lámina desprendible 26 también aumenta el riesgo de que residuos de la lámina desprendible 26 puedan quedar bloqueados en la tira después de retirar la lámina desprendible 26, que pueden contaminar y comprometer la unión entre las tiras 12. El uso de la lámina desprendible 26 también añade un coste significativo al proceso de pultrusión.

La figura 3A es una vista esquemática en sección transversal de una tira pultruida 50 según una realización de la presente invención. Como se comentará con más detalle a continuación, la tira 50 es similar a la tira 12 descrita anteriormente, pero además incluye capas de sacrificio 52, que pueden activarse (por ejemplo, por abrasión) sin dañar las fibras 14 en la tira 50.

La tira pultruida 50 en este ejemplo tiene una forma de sección transversal generalmente rectangular que tiene una anchura w y un grosor t, en donde la anchura w es mayor que el grosor t. La tira 50 también tiene una longitud I (no mostrada) que se extiende perpendicular a las direcciones de ancho w y grosor t (por ejemplo, perpendicular al plano de la página que muestra la figura 3A). La longitud es mayor que la anchura w. La tira pultruida 50 tiene una forma de sección transversal sustancialmente constante a lo largo de toda su longitud.

La tira 50 tiene un núcleo 56, que incluye una pluralidad de fibras 58 (por ejemplo, fibras de carbono), dispuesto en un material de matriz endurecido 60 (por ejemplo, resina curada). La matriz 60 rodea las fibras 58 y las mantiene juntas para formar la forma de perfil del núcleo 56. El núcleo 56 tiene superficies principales primera y segunda 54a, 54b, que en la orientación de la tira 50 mostrada en la figura 3A son superficies superior e inferior respectivamente del núcleo 56. La tira 50 incluye además dos capas de sacrificio 52, una en cada una de las superficies principales opuestas 54a, 54b del núcleo 56. En este ejemplo, la tira 50 tiene bordes longitudinales redondeados o achaflanados 46.

Se apreciará que el núcleo 56 de la tira 50 en este ejemplo corresponde generalmente a toda la tira 12 descrita a modo de antecedentes con referencia a la figura 1B.

En realizaciones particulares, el grosor t de la tira 50 está dentro del intervalo de 1 mm a 10 mm, por ejemplo, en el intervalo de 3 mm a 7 mm o aproximadamente 5 mm. La anchura w de la tira 50 puede estar en el intervalo de 10 cm a 20 cm, por ejemplo. La longitud I de la tira 50 puede ser de decenas de metros. Cuando la banda 50 se usa para formar una tapa de larguero para una pala de turbina eólica, puede tener una longitud superior a 50 metros, o superior a 80 metros para algunas de las palas más grandes. Alternativamente, la longitud I de la tira 50 puede ser mucho más corta de tal manera que una pluralidad de tiras 50 se colocan de extremo a extremo para formar una tapa de larguero de la longitud deseada.

Las fibras 58 en el núcleo 56 se empaquetan firmemente juntas para proporcionar la fracción de volumen de fibra requerida dentro del núcleo 56. En algunas realizaciones, el núcleo 56 puede tener una fracción de volumen de fibra de al menos un 50%, por ejemplo, al menos un 60% o un 70%. La matriz 60 puede comprender un material de resina tal como resina epoxi.

El material que forma las capas de sacrificio 52 puede comprender un material de resina 53 tal como resina epoxi o viniléster. Las capas de sacrificio 52 pueden comprender sustancialmente la misma resina que se usa para la matriz 60 que forma el núcleo 56 de la tira 50 o puede ser diferente. En realizaciones donde las capas de sacrificio 52 comprenden un material diferente a la matriz 60, las capas de sacrificio 52 pueden ser químicamente compatibles con la matriz 60 del núcleo 56 de modo que se pueda formar una unión efectiva entre las mismas.

En realizaciones, la matriz 60 que forma el núcleo 56 de la tira 50 comprende una resina epoxi y las capas de sacrificio 52 comprenden una resina de viniléster, que es químicamente compatible con la resina epoxi de la matriz 60 de modo que se puede crear una unión efectiva entre las mismas. El uso de resina epoxi para la matriz 60 puede proporcionar propiedades estructurales óptimas de la tira 50 mientras se usa viniléster, que es normalmente más barato que resina epoxi, para la capa de sacrificio 52 puede reducir el coste de la tira 50 en comparación con una tira que tiene una capa de sacrificio 52 hecha de resina epoxi.

Las capas de sacrificio 52 se colocan en cada una de las superficies principales mutuamente opuestas 54a, 54b del núcleo 56, de modo que cada una se extienda sustancialmente todo la anchura y la longitud de la tira 50. Por lo tanto, las capas de sacrificio 52 se extienden por encima de y cubren las superficies principales 54a, 54b y al menos una porción de los bordes redondeados 46 de la tira 50. Cada una de las dos capas de sacrificio 52 tiene una anchura y grosor sustancialmente uniformes a través de la longitud y la anchura de la tira 50. Las dos capas de sacrificio 52 también tienen sustancialmente el mismo grosor entre sí en este ejemplo.

En otras realizaciones, en lugar de formar dos capas distintas 52, todo el núcleo 56 puede estar cubierto por una capa de sacrificio.

La(s) capa(s) de sacrificio 52 define(n) superficies adherentes 62a, 62b de la tira 50. Cuando se produce la tira 50, estas superficies adherentes 62a, 62b pueden ser inicialmente uniformes y tener un acabado similar al vidrio. Se ha explicado a modo de antecedentes que tales superficies uniformes no son óptimas para formar fuertes uniones entre tiras apiladas.

Con el fin de proporcionar superficies adherentes óptimas 62a, 62b que dan como resultado una fuerte unión entre las tiras 50, la(s) capa(s) de sacrificio 52 puede(n) activarse retirando al menos una parte de la capa 52. Por ejemplo, las superficies adherentes 62a, 62b de la(s) capa(s) de sacrificio 52 se puede(n) someter a abrasión para retirar resina de estas superficies. La activación de la(s) capa(s) de sacrificio 52 sirve para hacer rugosa la superficie adherente 62a, 62b (al menos a nivel microscópico o molecular). Ventajosamente, el núcleo 56 no se ve afectado cuando se activan las capas de sacrificio 52, y, por lo tanto, no se produce daño a las fibras 58 en la tira 50. Además, las capas de sacrificio 52 pueden ser sometidas a abrasión sobre todas las superficies exteriores de la tira 50, evitando de ese modo los problemas descritos anteriormente asociados con la lámina desprendible, donde los bordes de la tira no están activados.

La figura 3B muestra una porción ampliada de la tira 50 mostrada en la figura 3A antes (i) y después (ii) de la activación de la capa de sacrificio 52. Con referencia a la figura 3B (i), antes de la activación, la capa de sacrificio 52 tiene un grosor T<1>. En esta etapa, la superficie adherente 62a definida por la capa de sacrificio 52 puede tener un acabado uniforme similar al vidrio.

Con referencia ahora a la figura 3B (ii), después de la activación de la capa de sacrificio 52, por ejemplo, después de que se haya retirado algo de resina de la capa de sacrificio 52 por abrasión de la superficie adherente 62a, la capa de sacrificio 52 tiene un grosor T<2>. Después de la activación, la superficie adherente 62a puede tener una superficie más rugosa (al menos a nivel microscópico).

El grosor de la capa de sacrificio 52 retirada durante la activación se indica como T<3>en la figura 3B. El grosor T<2>de la capa de sacrificio 52 después de la activación corresponde al grosor T<1>de la capa de sacrificio 52 antes de la activación menos el grosor T<3>que se ha retirado (es decir, T<2>= T<1>- T<3>). Se puede ver a partir de una comparación de las figuras 3B y 3C que la activación de la capa de sacrificio 52 provoca una reducción en el grosor de la capa de sacrificio (por lo tanto, T<2>< T<1>).

En realizaciones, antes de la activación, el grosor T<1>de la(s) capa(s) de sacrificio 52 puede ser inferior a 2 mm, por ejemplo, menos de 1 mm o menos de 0,5 mm de grosor. Preferiblemente, el grosor T<1>de la(s) capa(s) de sacrificio 52 antes de la activación está en el intervalo de 0,1 a 0,5 mm, por ejemplo 0,2 mm. Cualquier grosor T<3>adecuado de la(s) capa(s) de sacrificio 52 puede retirarse durante la activación. Con el fin de evitar dañar las fibras 58 en el núcleo 56, es preferible no retirar las capas de sacrificio completas 52 (por lo tanto, T<3>debe ser menor que T<1>). El grosor T<2>de la(s) capa(s) de sacrificio 52 después de la activación puede estar entre 0,1 mm y 1 mm, por ejemplo. En realizaciones donde la capa de sacrificio 52 tiene un grosor inicial T<1>de aproximadamente 0,2 mm, el grosor T<2>de la capa de sacrificio 52 puede ser de aproximadamente 0,1 mm después de la activación de la misma. En realizaciones que requieren un mayor nivel de tolerancia, por ejemplo, cuando se usan métodos de activación manual, el grosor inicial T<1>de la capa de sacrificio 52 puede ser de aproximadamente 2 mm y el grosor T<2>de la capa de sacrificio puede ser de aproximadamente 1 mm después de la activación.

Por lo tanto, la(s) capa(s) de sacrificio 52 están destinadas a retirarse al menos parcialmente de la tira 50 (por ejemplo, por abrasión u otra técnica adecuada) antes de la incorporación de la tira 50 para dar un material compuesto laminado, por ejemplo, una tapa de larguero o pala de turbina eólica.

Con referencia ahora a la figura 3C, esta muestra (esquemáticamente) una pluralidad de tiras pultruidas 50 según una realización de la invención dispuestas en un apilamiento 63 y unidas entre sí para formar una tapa de larguero 64 para una pala de turbina eólica. Cada tira 50 en este ejemplo corresponde a la tira mostrada y descrita con referencia a la figura 3A después de la activación de las capas de sacrificio 52 (por ejemplo, como se muestra en la figura 3B (ii)). Por consiguiente, se ha retirado parte de las capas de sacrificio 52 de cada tira 50, por ejemplo, por abrasión u otra técnica para formar superficies adherentes activadas 62a, 62b.

Las tiras apiladas 50 se unen entre sí por un adhesivo 66, en este caso una resina tal como resina epoxi. Las tiras 50 están dispuestas en el apilamiento 63 con sus respectivas superficies adherentes 62a, 62b en relación mutuamente opuesta. El adhesivo 66 puede aplicarse directamente a las superficies adherentes 62a, 62b de las tiras 50, o mediante otra técnica tal como un proceso de infusión de resina. En un proceso de infusión, se suministra resina líquida al apilamiento 63, y la resina se infunde entre las superficies adherentes opuestas 62a, 62b de las tiras 50.

La activación de las capas de sacrificio 52 expone más resina en las superficies adherentes 62, 62b de las tiras 50 y da como resultado un contacto molecular íntimo entre el adhesivo de unión 66 y las superficies adherentes adyacentes 62a, 62b de las tiras apiladas 50. Una vez curado, por lo tanto, el adhesivo 66 forma una fuerte unión entre las tiras 50, que resiste la delaminación.

Se apreciará que la figura 3C no está a escala, y en realidad las capas de sacrificio 52 y los espacios entre las tiras 50 serían más pequeños que los que aparecen en la figura. Para evitar dudas, las otras figuras presentadas en el presente documento tampoco se pretende que estén a escala.

La tapa de larguero 64 mostrada en la figura 3C puede formarsein situcon una pala de turbina eólica, por ejemplo, apilando las tiras pultruidas 50 activadas en un molde de pala de turbina eólica junto con otros materiales de pala e infundiendo toda la disposición en capas con una resina. Alternativamente, la tapa de larguero 64 podría formarse como un componente separado, y posteriormente puede incorporarse en una disposición en capas de pala de turbina eólica.

La figura 4 muestra un aparato 70 de ejemplo para fabricar una tira pultruida 50 según la presente invención. El aparato 70 incluye una pluralidad de carretes sin fin 72 de fibras de carbono 58 y un dispositivo de extracción (no mostrado) que extrae las fibras 58 de los carretes 72 en una dirección de proceso 81. Las fibras 58 son dirigidas por rodillos tensores 76 al interior de un baño 74 que contiene resina líquida para formar una matriz 60 de la misma manera que se describe en relación con la figura 1 anterior. A continuación, se tira de las fibras empapadas en resina 78 a través de un troquel 80. La sección transversal del troquel 80 controla la sección transversal del núcleo de tira 56 que se forma mediante el proceso de pultrusión. El troquel 80 puede comprender superficies de moldeo inferior y superior que moldean las superficies principales 54a, 54b del núcleo 56. En realizaciones, el troquel 80 puede ser rectangular para formar un núcleo pultruido 56 que tiene una sección transversal rectangular.

El troquel 80 también puede calentarse para curar parcialmente el material de matriz 60. Adicional o alternativamente, las fibras 58 y la matriz 60 que forman el núcleo 56 pueden dirigirse luego a un horno para curado parcial, por ejemplo, un horno en línea con el troquel de pultrusión 80.

El núcleo 56 sale del troquel 80 con la forma de diseño prevista y el recuento de fibras. Desde este punto en adelante, las capas de sacrificio 52 se añaden al núcleo 56.

Después del primer troquel 80, el núcleo 56 puede no estar completamente curado, pero puede estar parcialmente curado. La capa de sacrificio 52 se aplica luego en una estación de aplicación 82. En la realización de la figura 4, un segundo baño de resina 82 que contiene una resina adicional se coloca aguas abajo del troquel para la aplicación de la capa de sacrificio 52. El segundo baño de resina 82 puede ser similar al primer baño de resina 74 que contiene la resina para la matriz 60. A continuación, se puede colocar un segundo troquel 84 aguas abajo del segundo baño de resina 82 para dar forma a la tira 50. En realizaciones, el segundo baño 82 puede estar separado a una distancia adecuada desde y/o por debajo de la salida del primer troquel 80 para permitir la flexión del núcleo 56 en el segundo baño 82.

Si es necesario, la tira pultruida 50, con las capas de sacrificio 52 aplicadas a sus superficies principales 54a, 54b, posteriormente se puede mover a un horno de curado, donde la tira pultruida 50 se calienta adicionalmente para curar completamente la tira 50, uniendo de este modo las capas de sacrificio 52 a las superficies principales 54a, 54b del núcleo 56. El horno de curado puede formar parte del aparato de pultrusión, por ejemplo, puede proporcionarse en línea con el troquel de pultrusión o puede ser integral con el troquel de pultrusión. Una vez que la resina en el núcleo 56 y las capas de sacrificio 52 se ha curado, la tira 50 puede corresponder entonces a la tira 50 mostrada en la figura 3A.

Como se acaba de describir, el núcleo 56 no está completamente curado, sino que está parcialmente curado antes de entrar en el segundo baño de resina 82. Al curar la matriz 60 solo parcialmente, en lugar de curar completamente, se puede lograr una mejor unión entre la matriz 60 y la capa de sacrificio 52. Sin embargo, también es posible que el núcleo 56 se cure completamente antes de entrar en el segundo baño de resina 82.

Una estación de activación 85 para el tratamiento superficial de la tira 50 puede colocarse aguas abajo del horno de curado (si está presente). El método de activación exacto utilizado dependerá de las propiedades superficiales de las tiras 50 y del adhesivo utilizado.

Una técnica de activación particular es la modificación de rugosidad de la superficie de la tira 50 usando materiales abrasivos para retirar capas no deseadas y generar una textura superficial rugosa. Tal abrasión mecánica retirará las capas límite débiles. También cambiará la topografía de la superficie de las superficies adherentes 62a, 62b de las capas de sacrificio 52, aumentando el área de superficie que puede unirse de la tira 50 en una escala microscópica. Además, la abrasión mecánica puede mejorar la capacidad del adhesivo 66 (mostrado en la figura 3C) para “humedecer” las superficies adherentes 62a, 62b, es decir, cuando el adhesivo 66 cubre fácil y completamente estas superficies 62a, 62b.

En realizaciones, la tira 50 puede ser sometida a abrasión usando papel de carburo de silicio u otros materiales abrasivos. La topografía resultante de las superficies adherentes 62a, 62b obtenida con el abrasivo puede controlarse mediante la modificación del tamaño de grano o mediante el tiempo y/o la presión del abrasivo en las superficies 62a, 62b, por ejemplo, mediante la automatización de la activación en lugar del lijado manual de las superficies 62a, 62b.

Otro método de activación por modificación de rugosidad de la superficie es granallar las superficies 62a, 62b, por ejemplo, mediante granallado con arena, granallado criogénico o granallado con sosa. El tipo de partícula de granallado utilizada, el tamaño de partícula, presión de granallado, tiempo de exposición, ángulo de granallado y distancia entre la boquilla de granallado y las superficies adherentes 62a, 62b se pueden variar dependiendo del acabado superficial requerido.

Alternativa o adicionalmente, se pueden usar tratamientos previos de superficie energéticos para activar las superficies adherentes 62a, 62b de las tiras 50. Por ejemplo, llama, descarga de corona y plasma (FCDP) y láser de excímeros. Tales procedimientos pueden provocar un cambio en la textura superficial de las superficies adherentes 62a, 62b.

La activación de la(s) capa(s) de sacrificio 52 de las tiras 50 puede tener lugar en línea con el proceso de pultrusión como una extensión del mismo. Alternativamente, las tiras 50 pueden activarse en una etapa posterior y/o en una ubicación separada del proceso de pultrusión. En realizaciones particulares, las tiras 50 se activan inmediatamente antes de unirse entre sí. Por ejemplo, las tiras 50 pueden activarse menos de 12 horas o menos de 6 horas antes de la unión para evitar la contaminación de las superficies adherentes 62a, 62b.

La tira pultruida 50 puede cortarse para dar tiras alargadas individuales de la longitud requerida para formar una tapa de larguero u otra estructura de refuerzo alargada. El corte de la tira 50 puede realizarse antes o después de la activación de la capa de sacrificio 52. El corte puede realizarse en línea con el proceso de pultrusión o puede realizarse en una ubicación separada. Por ejemplo, las tiras 50 pueden ensamblarse en rollos grandes para cortar y/o la activación en una ubicación remota del proceso de pultrusión.

Se apreciará que la capa de sacrificio 52 no es necesario que se aplique usando un baño de resina 82 como se describió anteriormente. En cambio, la capa de sacrificio 52 podría aplicarse aguas abajo del primer troquel 80 mediante rodillos (por ejemplo) que pueden dar un grosor preciso de la resina aplicada 53. La capa de sacrificio 52 podría curarse sin pasar a través de un segundo troquel 84. En realizaciones, la estación de aplicación comprende dos sistemas de rodillos, uno dispuesto por encima del núcleo pultruido 56 y uno dispuesto por debajo del núcleo pultruido 56. Los sistemas de rodillos almacenan la capa de sacrificio 52, y aplican el material 53 a las superficies principales opuestas 54a, 54b (superficies superior e inferior) del núcleo pultruido 56 respectivamente.

En realizaciones alternativas, la estación de aplicación comprende un pulverizador de resina. Por ejemplo, dos pulverizadores de resina pueden estar dispuestos de manera que uno de los pulverizadores esté por encima y el otro por debajo del núcleo pultruido 56 o cualquier otra disposición que permita que la capa de sacrificio 52 se pulverice uniformemente sobre las superficies principales 54a, 54b del núcleo 56.

En otras realizaciones, la estación de aplicación puede ser integral con el troquel de pultrusión de núcleo. La figura 5 muestra una vista en sección transversal de un troquel de pultrusión 86 que incorpora una estación de aplicación según una realización de la invención. El troquel 86, que se coloca aguas abajo de un baño de resina, incluye superficies superior e inferior 88a, 88b (que en este ejemplo están definidas por placas) que se extienden entre una entrada de troquel 90 y una salida de troquel 92.

Una primera porción 94 del troquel 86 conforma las fibras empapadas en resina 78 para formar el núcleo 56 de la tira 50. En la primera porción 94, las superficies superior e inferior 88a, 88b están separadas entre sí por una primera distancia 95 perpendicular a la dirección de proceso y sustancialmente igual al grosor deseado del núcleo 56. Una segunda porción 96 del troquel 86 conforma toda la tira 50, incluyendo las capas de sacrificio 52. En la segunda porción 96, las superficies superior e inferior 88a, 88b forman superficies mutuamente opuestas que están separadas entre sí por una segunda distancia 97 también perpendicular a la dirección de proceso. La segunda distancia 97 es mayor que la primera distancia 95 y sustancialmente igual al grosor deseado t (véase la figura 3A) de la tira final 50 antes de la activación de las capas de sacrificio 52.

Un orificio de entrada de resina 98 está dispuesto entre las porciones primera y segunda 94, 96 del troquel 86 para aplicar la capa de sacrificio 52 a la tira 50 aguas abajo de la entrada de fibra 90. El troquel 86 incluye además una porción de transición 91 que se extiende entre la primera porción 94 y el orificio de entrada de resina 98 en la que la separación entre las placas superior e inferior 88a, 88b aumenta gradualmente desde la primera distancia 95 hasta la segunda distancia 97.

Como tal, fibras empapadas en resina 78 entran en el troquel 86 en la entrada 90 y están conformadas y curadas parcial o totalmente en la primera porción 94 para formar el núcleo 56. Se aplica resina adicional 53 al núcleo 56 desde la entrada de resina 98 y las capas de sacrificio 52 se conforman y curan parcial o totalmente sobre el núcleo 56 en la segunda porción 96 de manera que se produce una tira 50 que tiene capas de sacrificio 52 como se describe en relación con la figura 3A anterior en la salida 92.

El troquel 86 puede calentarse de manera que la resina que forma la matriz 60 del núcleo 56 se cure al menos parcialmente en el momento en que alcanza el orificio de entrada de resina de sacrificio 98. El curado de manera parcial de la matriz 60 de esta manera puede mejorar las propiedades mecánicas del núcleo 56 y, por lo tanto, mejorar las propiedades mecánicas de la tira resultante 50. Por ejemplo, el curado parcial puede ayudar a garantizar que el núcleo 56 retenga la densidad de fibra requerida durante la aplicación de la capa de sacrificio 52. Al curar la matriz 60 solo parcialmente, en lugar de curar completamente, se puede lograr una mejor unión entre la matriz 60 y la capa de sacrificio 52.

La modificación descrita anteriormente con respecto al proceso de pultrusión da como resultado una tira 50 que tiene un núcleo 56 que contiene fibras estructurales 58, así como capas de sacrificio 52 en una superficie exterior del núcleo 56, lo que permite que la posterior activación de la superficie de la tira 50 se lleve a cabo sin dañar las fibras 58 del núcleo 56. La activación puede dar como resultado una tira que tiene una superficie rugosa (al menos a nivel microscópico o molecular) que mejora las propiedades de unión de la misma.

La figura 6 muestra un diagrama de flujo de un proceso para fabricar una tira 50 según una realización de la presente invención. El proceso comprende un número de etapas 102, 104, 106, 108, 110, 112 durante las cuales se forma una tira 50 según la invención.

En la etapa 102, fibras secas 58, tales como las fibras de carbono de las realizaciones descritas anteriormente, se combinan con un material, tal como una resina, adecuado para formar una matriz para mantener las fibras juntas.

Las fibras y el material de matriz se conforman entonces en la etapa 104, por ejemplo, en un troquel, para formar un perfil de núcleo deseado.

En la etapa 106, el núcleo puede curarse al menos parcialmente mediante la adición de calor. El núcleo 56 puede curarse parcialmente en el troquel, por ejemplo, proporcionando un troquel calentado, o puede curarse en un horno de curado situado aguas abajo del troquel.

En la etapa 108, se añade material adicional a al menos una superficie principal del núcleo para formar una capa de sacrificio adecuada para la activación posterior. El material adicional se añade en una estación de aplicación que podría ser un segundo baño de resina, rodillos, boquillas de pulverización o podría ser integral con el primer troquel como se describe en relación con cualquiera de las realizaciones anteriores.

En la etapa 110, la tira se cura completamente para unir la capa de sacrificio 52 al material de matriz 60 formando de ese modo una tira 50 que puede activarse eficazmente sin dañar las fibras de núcleo. Esto puede implicar dirigir la tira 50 a través de un horno de curado proporcionado aguas abajo del troquel de pultrusión, o el troquel de pultrusión puede calentarse o configurarse de otro modo para curar el material de matriz 60.

En la etapa 112, la tira 50 se activa en una estación de activación para mejorar las propiedades de unión de la tira 50. La activación puede implicar la retirada de al menos parte de la capa de sacrificio 52 por cualquiera de los métodos descritos anteriormente. La estación de activación puede proporcionarse en línea con el/los troquel(es) de pultrusión.

Después de la activación, la tira 50 se corta luego para dar una pluralidad de tiras más pequeñas de modo que puedan unirse entre sí para formar una estructura de refuerzo para una turbina eólica. La tira 50 puede cortarse antes o después de la activación de la misma. La tira 50 puede ensamblarse en rollos para cortar en otra ubicación.

Generalmente, el proceso incluye tirar de fibras a través de varias estaciones relacionadas con cada una de las etapas mencionadas anteriormente. Se añade un material de matriz, conformado y al menos parcialmente curado para formar un núcleo. Se añade una capa de sacrificio y se cura sobre el núcleo para formar una tira 50 según la invención.

Como tal, la presente invención proporciona una tira y un proceso para fabricar una tira de este tipo que puede activarse para mejorar sus propiedades de unión. Como la activación se puede realizar solo en la capa de sacrificio, no es necesario que el equipo de activación entre en contacto con el núcleo que contiene las fibras estructurales. Como tal, la tira puede activarse sobre toda una superficie principal de la misma sin dañar las fibras estructurales en la misma, superando de ese modo los problemas asociados con las tiras pultruidas existentes como se describió anteriormente.

Aunque las realizaciones descritas anteriormente incluyen fibras de carbono, se apreciará que cualquier fibra de refuerzo podría incorporarse en el núcleo para proporcionar las propiedades estructurales requeridas del mismo.

Además, se apreciará que la tira o núcleo puede tener formas y dimensiones alternativas a las mostradas o descritas en relación con las realizaciones anteriores. Por ejemplo, la tira puede incluir o no bordes longitudinales redondeados o puede tener un perfil de sección transversal curvado que permite el apilamiento de múltiples tiras como se describió anteriormente. Como tal, se pueden usar otras formas de troquel dependiendo de la geometría requerida para la tapa de larguero u otro elemento de soporte de carga.

La capa de sacrificio de la invención puede estar dispuesta en solo una de las superficies principales de la tira, en ambas superficies principales de la tira o podrían rodear completamente la tira dependiendo del método de aplicación.

El grosor de la capa de sacrificio se puede ajustar especificando el diseño del troquel, por ejemplo, y puede elegirse para adaptarse al método de activación de superficie que puede adoptarse posteriormente para someter a abrasión la capa y proporcionar la textura superficial requerida. Además, el tipo de resina que se utilizará para la capa de sacrificio se puede seleccionar para que sea más barato que la resina en el núcleo principal del elemento pultruido.

Las capas de sacrificio 52 pueden comprender un material de resina tal como los comentados en las realizaciones anteriores de manera que las capas de sacrificio 52 pueden conferir pocas o ninguna propiedad de soporte de carga a la tira 50. La capa de sacrificio 52 está sustancialmente desprovista de fibras estructurales continuas tales como las fibras de carbono continuas 58 del núcleo 56 pero puede (si es necesario) incluir otras fibras o aditivos que pueden añadirse a la capa de sacrificio 52 antes de la aplicación sobre el núcleo 56. En realizaciones, las capas de sacrificio 52 tienen una fracción de volumen de fibra de menos del 5%. Por ejemplo, en una realización preferida, la capa de sacrificio tiene una fracción de volumen de fibra del 0 %.

Se pueden usar muchos tipos de resina en el proceso de pultrusión de la invención, incluyendo, pero sin limitación, resinas de viniléster y epoxi. El proceso puede incluir el uso de un material de resina diferente para formar la capa de sacrificio que el usado en la pultrusión inicial para formar la matriz. Por ejemplo, la resina epoxi podría usarse para el material de matriz para proporcionar propiedades estructurales óptimas de la tira, mientras que el viniléster podría usarse para la capa de sacrificio para reducir el coste de la misma. Se apreciará que materiales alternativos, tales como resinas alternativas, también podrían usarse.

La tira puede estar formada sustancialmente por completo de resina y fibras, sin embargo, pueden estar presentes otros aditivos dependiendo de las propiedades requeridas de la tira.

Se puede fabricar una tapa de larguero u otra estructura de refuerzo alargada apilando las tiras 50, como se describió anteriormente, y llevar a cabo un proceso de infusión de resina en una herramienta de moldeo. La tapa de larguero resultante u otra estructura de refuerzo alargada puede integrarse en una pala de turbina eólica. En otras realizaciones, las tiras pueden apilarse directamente en un molde para una mitad de pala con otros componentes estructurales de la pala, y el proceso de infusión de resina se puede aplicar a toda la mitad de pala, de tal manera que la tapa de larguero se forma e integra simultáneamente en la mitad de pala.

La figura 7 es una vista en sección transversal de una pala de rotor de turbina eólica 200 que tiene una pluralidad de tapas de larguero 224, 226, 228, 230. La pala 200 tiene una carcasa exterior 222, que está fabricada a partir de dos mitades de carcasa 214, 216. Las carcasas 214, 216 se moldean a partir de plástico reforzado con fibra de vidrio (GRP). Las partes de la carcasa exterior 222 son de construcción de panel de tipo sándwich y comprenden un núcleo de pala de espuma ligera (por ejemplo, poliuretano), que está intercalado entre capas de GRP interior y exterior o de “revestimientos”.

La pala comprende un primer y un segundo par de tapas de larguero 224, 226, 228, 230 dispuestos entre regiones de panel de tipo sándwich de la carcasa exterior 222. Una tapa de larguero de cada par está integrada con la carcasa de barlovento y la otra tapa de larguero de cada par está integrada con la carcasa de sotavento. Las tapas de larguero 224, 226, 228, 230 de los pares respectivos son mutuamente opuestos y se extienden longitudinalmente a lo largo de la longitud de la pala 200. Una primera banda de cizalladura que se extiende longitudinalmente 232 une el primer par de tapas de larguero 224, 226 y una segunda banda de cizalladura que se extiende longitudinalmente 234 une el segundo par de tapas de larguero 228, 230. Las bandas de cizalladura 232, 234 en combinación con las tapas de larguero 224, 226, 228, 230 forman un par de estructuras de viga en forma de I, que transfieren cargas efectivamente desde la pala giratoria 200 al buje de la turbina eólica (no mostrado). Las tapas de larguero 224, 226, 228, 230 en particular transfieren cargas de tracción y flexión compresiva, mientras que las bandas de cizalladura 232. 234 transfieren tensiones de cizallamiento en la pala 200.

Cada tapa de larguero 224, 226, 228, 230 tiene una sección transversal sustancialmente rectangular y está fabricada por un apilamiento de tiras pultruidas 50 como se describió anteriormente. El número de tiras 50 en el apilamiento depende del grosor de las tiras 50 y del grosor requerido de la carcasa, pero normalmente puede haber entre cuatro y doce tiras 50 en el apilamiento.

La pala de turbina eólica 200 mostrada en la figura 7 se hace usando un proceso de infusión de resina (RI), mediante lo cual las diversas capas de laminado de la carcasa se colocan en una cavidad de molde, y se aplica un vacío a la cavidad. A continuación, se introduce resina en el molde, y la presión de vacío hace que la resina fluya sobre y alrededor de las capas de laminado y se infunda en los espacios intersticiales entre las capas. Para completar el proceso, la disposición en capas infundida con resina se cura para endurecer la resina y unir las diversas capas de laminado entre sí para formar la pala 200.

Por lo tanto, la presente invención no se limita a las realizaciones a modo de ejemplo descritas anteriormente y muchas otras variaciones o modificaciones serán evidentes para el experto sin apartarse del alcance de la presente invención como se define en las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

i.Proceso de pultrusión para fabricar una tira pultruida (50) adecuada para apilar con una o más tiras similares para formar una tapa de larguero para una pala de turbina eólica, comprendiendo el proceso:

hacer pasar fibras de refuerzo recubiertas con resina (58) a través de un troquel de pultrusión (80) en una dirección de proceso para formar un núcleo (56) de la tira;

aplicar resina adicional (53) a una o más superficies (54a, 54b) del núcleo para formar una capa de resina de sacrificio (52) que define una superficie adherente de la tira (62a, 62b); y

retirar la resina (53) de la capa de sacrificio (52) para activar la superficie adherente (62a, 62b).
2. Proceso de pultrusión según la reivindicación 1, que comprende además curar al menos parcialmente la resina (60) en el núcleo de la tira antes de aplicar la resina adicional.
3. Proceso de pultrusión según cualquier reivindicación anterior, que comprende aplicar la resina adicional (53) aguas abajo del troquel de pultrusión (80) en la dirección de proceso.
4. Proceso de pultrusión según cualquier reivindicación anterior, en el que el método comprende hacer pasar el núcleo (56) con la resina adicional aplicada a través de un troquel de pultrusión adicional (84) para formar la tira (50) en una forma de sección transversal final.
5. Proceso de pultrusión según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende además conformar el núcleo (56) de la tira en una primera porción del troquel (80) y conformar el núcleo y la capa de sacrificio (52) en una segunda porción del troquel, en el que el método comprende aplicar la resina adicional al núcleo dentro del troquel entre las porciones primera y segunda del troquel.
6. Tira pultruida (50) de material de refuerzo para apilar con una o más tiras similares para formar una tapa de larguero para una pala de turbina eólica, formándose la tira pultruida según el proceso de pultrusión según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo la tira pultruida:

un núcleo (56) que comprende fibras (58) dispuestas en una matriz de resina (60); y

una capa de sacrificio (52) que cubre al menos parcialmente una o más superficies (54a, 54b) del núcleo, en la que la capa de sacrificio es una capa de resina (53) que define una superficie adherente (62a, 62b) de la tira, siendo la superficie adherente una superficie adherente activada formada por retirada de resina de la capa de sacrificio.
7. Tira pultruida según la reivindicación 6, en la que la capa de sacrificio (52) está sustancialmente desprovista de fibras.
8. Tira pultruida según cualquiera de la reivindicación 6 o la reivindicación 7, en la que la capa de sacrificio (52) tiene un grosor en el intervalo de 0,1 mm a 2 mm, preferiblemente en el intervalo de 0,1 a 1 mm y lo más preferiblemente en el intervalo de 0,1 a 0,5 mm.
9. Tira pultruida según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en la que la capa de resina de sacrificio (52) comprende una resina que es diferente a la resina en el núcleo (56).
10. Tira pultruida según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en la que la capa de sacrificio (52) se proporciona en superficies mutuamente opuestas primera y segunda del núcleo (56).
11. Tapa de larguero (64) para una pala de turbina eólica, comprendiendo la tapa de larguero un apilamiento (63) de tiras pultruidas (50) integradas entre sí, en la que cada tira es una tira pultruida según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10.
12. Tapa de larguero según la reivindicación 11, en la que una superficie adherente (62a, 62b) de cada tira se une a una superficie adherente de una tira adyacente en el apilamiento mediante adhesivo (66) tal como resina curada.
13. Pala de turbina eólica (200) que comprende la tapa de larguero (64) según la reivindicación 12.