ES2973100T3 - Pala de turbina eólica - Google Patents
Pala de turbina eólica Download PDFInfo
- Publication number
- ES2973100T3 ES2973100T3 ES15382547T ES15382547T ES2973100T3 ES 2973100 T3 ES2973100 T3 ES 2973100T3 ES 15382547 T ES15382547 T ES 15382547T ES 15382547 T ES15382547 T ES 15382547T ES 2973100 T3 ES2973100 T3 ES 2973100T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- core
- lateral
- shear
- wind turbine
- layers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 54
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims abstract description 52
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims abstract description 52
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 27
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 27
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 4
- 238000010008 shearing Methods 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 69
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 10
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 240000007182 Ochroma pyramidale Species 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000012792 core layer Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/06—Rotors
- F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
- F03D1/0675—Rotors characterised by their construction elements of the blades
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2230/00—Manufacture
- F05B2230/30—Manufacture with deposition of material
- F05B2230/31—Layer deposition
- F05B2230/311—Layer deposition by torch or flame spray
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/20—Rotors
- F05B2240/21—Rotors for wind turbines
- F05B2240/221—Rotors for wind turbines with horizontal axis
- F05B2240/2211—Rotors for wind turbines with horizontal axis of the multibladed, low speed, e.g. "American farm" type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/20—Rotors
- F05B2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
- F05B2240/301—Cross-section characteristics
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2280/00—Materials; Properties thereof
- F05B2280/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
- F05B2280/6003—Composites; e.g. fibre-reinforced
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Pala de turbina eólica que tiene al menos un elemento hueco longitudinal que define una superficie exterior aerodinámica y una cavidad interior que tiene una superficie interior. La pala también comprende al menos un larguero (1), dispuesto en la cavidad interior y unido a la superficie interior mediante al menos dos superficies de unión (13) ubicadas en las superficies de unión (2) del larguero (1). El larguero (1) comprende, sobre al menos una zona de unión (2), al menos tres capas de tejido fibroso (3) y al menos un núcleo central (4) y al menos un núcleo lateral (5) dispuestos entre al menos tres capas de tejido de fibra (3). Esto permite aumentar la resistencia a los esfuerzos de cizallamiento en la unión adhesiva del larguero (1) a la superficie interior del elemento hueco longitudinal y disminuir la cantidad de adhesivo requerida. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Pala de turbina eólica
Objeto de la invención
La presente invención se encuentra dentro del campo técnico de las turbinas eólicas. Más específicamente, se describe una pala de turbina eólica que tiene una unión mejorada entre el alma de cizallamiento y la superficie interior de la pala.
Antecedentes de la invención
En general, las palas de turbina eólica tienen una superficie de presión y una superficie de succión, que consisten en un material compuesto laminado unido entre ellas, y que confieren a la pala la geometría aerodinámica. La conexión de las superficies de presión y de succión se realiza uniendo sus extremos y por medio de almas de cizallamiento dispuestas en la cavidad formada por dichas superficies de presión y de succión. Las almas de cizallamiento rigidizan las superficies de presión y succión para evitar la flexión de los laminados que las forman. La conexión entre las almas de cizallamiento y las superficies de presión y de succión puede realizarse de varias maneras, pero la más común es la unión por medio de adhesivo.
En algunos casos, las palas están formadas por una superficie continua, no existe una unión definida entre las superficies de presión y de succión. También en estos casos, las almas de cizallamiento rigidizan dichas superficies de presión y succión, y la unión entre esas y estas se realiza normalmente por medio de adhesivo.
La geometría convencional de las almas de cizallamiento es en forma de I o de C, aunque también se conocen almas de cizallamiento que tienen geometrías en forma de L o de T, e incluso en forma de X o de K. La selección de un tipo de geometría u otra depende de los requisitos estructurales en términos de capacidad para transmitir la tensión de cizallamiento experimentada por la pala debido a cargas aerodinámicas y otras solicitaciones que surgen durante el funcionamiento de la turbina eólica. Esta tensión de cizallamiento se transmite desde las almas de cizallamiento a las superficies de presión y de succión a través de la unión de las mismas que, como se describió anteriormente, normalmente es una unión adhesiva.
Las almas de cizallamiento comprenden:
una zona central formada por al menos un núcleo y al menos dos capas de tejido de fibra dispuestas a ambos lados del núcleo central, y
dos zonas de unión en ambos extremos de la zona central formada por una continuación de las fibras de núcleo.
Por lo general, la zona central del alma de cizallamiento se dispone sustancialmente transversal u oblicuamente a las superficies de presión y de succión de la pala. Las zonas de unión del alma de cizallamiento permiten la unión adhesiva a las superficies de presión y de succión de la pala, y comprenden al menos una superficie de unión sustancialmente paralela a dichas superficies de presión y de succión de la pala.
De esta manera, cada capa de tejido de fibra del núcleo forma una capa de transmisión de tensión de cizallamiento, de manera que el alma de cizallamiento normalmente comprende dos capas. Como la tensión de cizallamiento debe absorberse por las capas de tejido de fibra, la distribución de tensión de cizallamiento en el adhesivo no es uniforme, generando dos picos de tensión de tensión de cizallamiento correspondientes a cada una de las capas de tejido de fibra.
Esto hace necesario, cuando se utilicen almas de cizallamiento que tengan una geometría en forma de C, aumentar la anchura de la unión con el fin de reducir la tensión soportada por el adhesivo. Sin embargo, este aumento en anchura implica un aumento en el uso del material adhesivo. El documento EP2881237 divulga una pala de turbina eólica que comprende un alma de cizallamiento reforzada.
Descripción de la invención
La presente invención describe una pala de turbina eólica que tiene al menos un alma de cizallamiento configurada para mejorar la unión adhesiva de la misma a la superficie interior del elemento hueco longitudinal de la pala. El alma de cizallamiento permite, debido a una distribución más homogénea de tensión de cizallamiento en dicha unión, reducir la anchura de dicha unión adhesiva, y mejorar la transferencia de tensión de cizallamiento entre la superficie interior del elemento hueco longitudinal y la propia alma de cizallamiento. Esto, a su vez, permite utilizar menos material adhesivo.
Por lo tanto, la pala de la presente invención permite igualar la distribución de la tensión de cizallamiento en la zona de unión adhesiva entre la superficie interior del elemento hueco longitudinal y el alma de cizallamiento, minimizando, a su vez, los valores pico de dicha tensión.
La presente invención está definida por el alcance de las reivindicaciones adjuntas, con la reivindicación 1 describiendo la pala según la presente invención. La pala propuesta comprende al menos un elemento hueco longitudinal que define una superficie exterior aerodinámica con una zona de presión y una zona de succión, y una cavidad interior que tiene una superficie interior que, a su vez, tiene una zona correspondiente a la zona de presión, y una zona correspondiente a la zona de succión. Y la pala comprende al menos un alma de cizallamiento dispuesta en la cavidad interior y unida a la superficie interior por al menos dos superficies de unión dispuestas en las zonas de unión del alma de cizallamiento.
A fin de lograr los objetivos descritos, el alma de cizallamiento de la pala de la presente invención comprende, en las zonas de unión del alma de cizallamiento, que están preferiblemente unidas a la superficie interior por medio de una unión adhesiva, un mayor número de capas de tejido de fibra que las almas de cizallamiento del estado de la técnica (comprende al menos tres capas, en comparación con dos capas en las almas de cizallamiento del estado de la técnica), separadas entre ellas por núcleos.
Las capas de tejido de fibra que forman las capas de transmisión de tensión del alma de cizallamiento que transmiten tensión a la superficie interior del elemento hueco longitudinal, se disponen paralelas entre sí y transversalmente u oblicuamente con respecto a las superficies interiores en las zonas de succión y de presión de la pala.
Aunque un mayor número de capas de tejido de fibra y núcleos aumenta el número de picos de tensión de cizallamiento en la unión adhesiva, los valores máximos de estos picos son inferiores que con un menor número de capas.
De esta manera, se logra una transferencia mejorada de la tensión de cizallamiento entre la superficie interior y las almas de cizallamiento, y se reduce la magnitud de tensión de cizallamiento máxima en el enlace con respecto al estado de la técnica. También se optimiza la cantidad utilizada de tejido de fibra, que tiene un mayor coste y densidad que los núcleos, y se reduce la anchura de la unión adhesiva requerida para transmitir adecuadamente la tensión.
En la pala descrita, el alma de cizallamiento tiene, en la zona de unión adhesiva, al menos tres capas de tejido de fibra y un grupo de núcleos con al menos dos núcleos. La disposición de las capas de fibra con respecto a los núcleos puede depender de las cargas de la pala, según el tipo de viento que se soporte, donde se instale, etc. Esta configuración de alma de cizallamiento permite una distribución más uniforme de la tensión en la unión adhesiva entre el alma de cizallamiento y la superficie interior del elemento hueco longitudinal de la pala.
Específicamente, la al menos un alma de cizallamiento de la pala descrita comprende, en la zona de unión adhesiva, un número de capas de tejido de fibra (es decir, capas de transmisión de tensión de cizallamiento) igual o superior a tres. Dichas al menos tres capas están separadas por al menos dos núcleos en la zona de unión del alma de cizallamiento a las superficies de presión y de succión de la pala.
Con respecto a otro tipo de almas de cizallamiento conocidas en el estado de la técnica, en la zona de unión cada uno de los núcleos de la presente invención se dispone entre al menos dos capas de tejido de fibra.
Como ya se describió, esta configuración permite reducir la magnitud máxima de tensión de cizallamiento en la unión entre las almas de cizallamiento y las superficies de presión y de succión de la pala. Esto también da como resultado una reducción en la anchura del alma de cizallamiento en la zona de unión (la superficie de unión del alma de cizallamiento se reduce), permitiendo ahorrar una gran cantidad de adhesivo y evitar el uso de elementos de unión y refuerzo adicionales externos a la propia alma de cizallamiento.
Por lo tanto, cada alma de cizallamiento comprende un núcleo central y al menos un núcleo lateral. La geometría de los núcleos laterales es tal que, en la zona de unión, todas las capas de tejido de fibra (es decir, todas las capas de transmisión de tensión) son sustancialmente paralelas.
El al menos un núcleo lateral comprende un lado adyacente, al menos un lado divergente con respecto a, al menos, un lado lateral del núcleo central según un ángulo de divergencia.
El ángulo de divergencia entre la superficie lateral del núcleo lateral y la superficie lateral del núcleo central es menor o igual a 60°, preferiblemente menor o igual a 30°. En una realización preferida, dicho ángulo de divergencia permanece constante por todo el alma de cizallamiento.
El al menos un núcleo lateral también comprende una superficie lateral paralela al lado lateral del núcleo central y adyacente al lado divergente del núcleo lateral, que se extiende entre el lado divergente y la zona de unión.
En una realización, el alma de cizallamiento tiene cuatro capas tal como para comprender un núcleo central y dos núcleos laterales a cada lado de la zona de unión de alma de cizallamiento. En dicha zona de unión, cada capa está separada de la capa adyacente por al menos un núcleo.
En una realización, la altura de las almas de cizallamiento varía desde la zona próxima a la raíz de la pala, donde son más altas, a la zona más cercana a la punta de la pala, donde son más bajas.
En una realización, la altura de la superficie lateral paralela al núcleo lateral en la zona opuesta al núcleo central es constante en toda la pala.
La altura de los núcleos laterales es menor que la altura del núcleo central, en al menos una zona del alma de cizallamiento, disponiéndose dicha zona cerca de la raíz de la pala.
En una realización, el espesor del núcleo central es mayor que el espesor de los núcleos laterales.
El espesor del núcleo central disminuye a lo largo del alma de cizallamiento desde la zona cercana a la raíz de la pala hacia la zona más cercana a la punta de pala, donde es menos espesa. Del mismo modo, la altura de las almas de cizallamiento varía desde la zona cercana a la raíz de la pala, donde son más altas, a la zona más cercana a la punta de la pala, donde tienen perfiles aerodinámicos más delgados y, por lo tanto, las almas de cizallamiento son de menor altura.
Además, el espesor de los núcleos laterales aumenta a lo largo del alma de cizallamiento, desde la zona cercana a la raíz de la pala hacia la zona más cercana a la punta de la pala.
Además, según esta realización, el espesor del núcleo central y de los núcleos laterales es tal que la longitud total del alma de cizallamiento, que es la suma de los espesores del núcleo central y de los núcleos laterales, es constante a lo largo de toda la longitud del alma de cizallamiento. Esto facilita el proceso de fabricación de palas y aumenta la fiabilidad, ya que permite que la distancia entre las líneas adhesivas de la unión adhesiva sea constante a lo largo de toda la longitud de la pala.
Cada capa de tejido de fibra puede estar formada por una o más capas de tejido de fibra, teniendo dichos tejidos de fibra distintas densidades de contenido de fibra de superficie.
En una realización, el alma de cizallamiento se compone de una zona central y dos zonas de unión, que comprenden cuatro capas dispuestas paralelas entre sí y oblicuamente con respecto a la superficie interior de la pala. Cada una de las capas está separada de la capa adyacente en dicha zona de unión por al menos un núcleo (hecho de PVC en una realización). Específicamente, las capas centrales están separadas entre sí por un núcleo central, y cada capa está separada de las respectivas capas exteriores por un núcleo lateral.
Según una realización particular, en donde el número de capas es cuatro, con dos capas laterales y dos capas centrales, las capas centrales comprenden un mayor número de capas de tejido de fibra que las capas laterales. En una realización preferida, a su vez, la densidad superficial del contenido de fibra en dichas capas de tejido. Según una realización, las capas centrales comprenden tres capas de tejido de fibra de una densidad un 50 % mayor que la de las capas de tejido de las capas laterales.
En una realización, la altura de las capas laterales en al menos una zona de alma de cizallamiento es sustancialmente igual a la altura del núcleo central.
En una realización preferida, la pala tiene dos almas de cizallamiento, un alma de cizallamiento principal dispuesta cercana a una zona del borde de ataque, y un alma de cizallamiento dispuesta cercana a la zona del borde de salida de la pala y, por lo tanto, generalmente menor en altura que el alma de cizallamiento principal.
Descripción de los dibujos
A fin de complementar la descripción que se realiza, y con el objetivo de ayudar a comprender mejor las características de la invención, según una realización preferida de la misma, dicha descripción se acompaña, como parte integral de la misma, de un conjunto de dibujos donde, de manera ilustrativa y no limitativa, se ha representado lo siguiente:
La Figura 1a muestra una vista de un alma de cizallamiento del estado de la técnica, con una configuración en forma de C;
la Figura 1 b muestra un gráfico que representa la distribución de la tensión de cizallamiento en el alma de cizallamiento de la Figura 1a;
la Figura 2 muestra una vista de un alma de cizallamiento de la pala de turbina eólica de la presente invención, con una configuración en forma de C;
la Figura 3a muestra una vista de un alma de cizallamiento de la pala de turbina eólica de la presente invención, con una configuración en forma de doble T;
la Figura 3b muestra un gráfico que representa la distribución de la tensión de cizallamiento en el alma de cizallamiento de la Figura 3a;
la Figura 4 muestra una vista en donde se pueden observar los núcleos y capas de fibra del alma de cizallamiento de la pala de la presente invención;
la Figura 5 muestra una vista del alma de cizallamiento en la zona de la punta de la pala; y
la Figura 6 muestra una vista de perfil de una pala en donde se indican las diferentes zonas de la pala en donde difiere el espesor del núcleo central.
Realización preferida de la invención
A continuación, hay una descripción, con la ayuda de las Figuras 1 a 6, de las realizaciones de la presente invención.
La Figura 1a muestra un ejemplo del alma de cizallamiento del estado de la técnica. En dicha figura se ha representado la distribución de la tensión de cizallamiento soportada por la unión adhesiva entre el alma de cizallamiento y una superficie interior de un elemento hueco longitudinal en donde se disponga dicha alma de cizallamiento. Como se describió anteriormente, la distribución de tensión es tal que se generan dos picos de tensión máximos. Dichos picos corresponden a las capas de tejido de fibra.
El núcleo central (4) del alma (1) de cizallamiento, y las dos capas (3) de tejido de fibra comprendidas por dicha alma (1) de cizallamiento, se han representado en dicha figura. Como se puede observar en la figura, las capas (3) de tejido de fibra se disponen cubriendo los dos lados laterales del núcleo central (4) y también componen la zona (2) de unión del alma (1) de cizallamiento que se une con el lado interior de las superficies de presión y de succión de la pala. Como se puede observar en la figura, las zonas (2) de unión del alma (1) de cizallamiento están formadas por un único núcleo central (4) y por las dos capas (3) de tejido de fibra. También se indican el espesor (E) del núcleo central (4) y una primera anchura (A), que es la anchura de la unión adhesiva con el lado interno de las superficies de presión y de succión de la pala para un alma (1) de cizallamiento del estado de la técnica. La Figura 1b muestra un gráfico que representa la tensión de cizallamiento generada en la unión adhesiva. Como se describió anteriormente, aparecen dos picos de tensión de cizallamiento.
La presente invención describe una pala de turbina eólica que tiene un alma de cizallamiento que asegura una distribución más homogénea de la tensión de cizallamiento en la unión adhesiva entre el alma de cizallamiento y la superficie interior del elemento hueco longitudinal.
La pala comprende al menos un elemento hueco longitudinal que define una superficie aerodinámica exterior y una cavidad interior que tiene una superficie interior que tiene una zona de presión y una zona de succión; y comprende al menos un alma (1) de cizallamiento. Dicha alma (1) de cizallamiento se dispone en la cavidad interior y está unida a la superficie interior por al menos dos superficies (13) de unión dispuestas en las zonas (2) de unión de alma de cizallamiento.
La clave de la presente invención es que el alma (1) de cizallamiento comprende al menos tres capas (3) de tejido de fibra y al menos un núcleo central (4) y al menos un núcleo lateral (5) dispuesto entre las al menos tres capas (3) de tejido de fibra, dispuestas en al menos una zona (2) de unión.
En una realización, las al menos tres capas (3) de tejido de fibra se disponen paralelas entre sí y transversalmente u oblicuamente con respecto a la superficie (13) de unión en la zona de unión cercana a la superficie de unión.
En una realización, las al menos tres capas (3) de tejido de fibra se extienden entre las zonas (2) de unión de alma de cizallamiento.
En una realización, cada tejido (3) de fibra se dispone en al menos un lado del núcleo central (4) o del núcleo lateral (5).
La Figura 2 muestra una realización en donde el alma (1) de cizallamiento de una pala de turbina eólica de la presente invención se ha representado con una configuración en forma de C. En dicha figura, se indica una segunda anchura (B), que es la anchura de la superficie (13) de unión del alma (1) de cizallamiento en forma de C de la presente invención, que se une con las superficies de presión y de succión de la pala. Dicha segunda anchura (B) es menor que la primera anchura (A) de las almas de cizallamiento del estado de la técnica. Esta reducción en la anchura de la superficie (13) de unión del alma (1) de cizallamiento permite ahorrar en adhesivo y, debido a la distribución de la tensión, no se requiere el uso de elementos de unión o elementos de refuerzo adicionales externos a la propia alma de cizallamiento.
La Figura 3a muestra una realización en donde el alma (1) de cizallamiento tiene una configuración en forma de doble T. La Figura 3b muestra un gráfico que representa la distribución de la tensión de cizallamiento en la superficie (13) de unión entre las almas (1) de cizallamiento. El gráfico muestra la tensión experimentada a lo largo de una tercera anchura (C) que es la anchura de la superficie (13) de unión del alma (1) de cizallamiento en esta realización. Como se puede ver en el gráfico 3b, en comparación con el gráfico de la Figura 1 b, la tensión de cizallamiento se distribuye de manera más homogénea y se ha reducido el valor del pico máximo de tensión de cizallamiento.
Las al menos tres capas (3) de tejido de fibra están separadas por al menos dos núcleos (4, 5) en la zona (2) de unión del alma (1) de cizallamiento.
La Figura 4 muestra los núcleos (4, 5) y las capas (3) de tejido de fibra de la presente invención. En este caso, se muestra en detalle una imagen de zoom de la zona (2) de unión a fin de representar la disposición de los elementos en esta zona, que es la zona en donde se realiza la unión adhesiva. En esta realización, se puede observar un núcleo central (4) y un núcleo lateral (5) dispuesto a ambos lados del núcleo central (4) en la zona (2) de unión. La geometría de dichos núcleos laterales (5) es tal que, en la zona (2) de unión, todas las capas (3) de tejido de fibra son sustancialmente paralelas. También se ha representado la superficie (13) de unión, que es la superficie del alma (1) de cizallamiento unida a las superficies interiores del elemento hueco longitudinal.
Según la invención tal como se muestra en la Figura 4, el núcleo (5) lateral comprende un lado adyacente (14), al menos un lado divergente (7) que diverge desde al menos uno de los lados laterales (6) del núcleo central (4) según un ángulo de divergencia (9). En un ejemplo de realización, dicha divergencia (9) es menor o igual a 60°. Preferiblemente, dicho ángulo de divergencia (9) es menor o igual a 30°. En una realización, dicho ángulo de divergencia permanece constante por toda la banda de cizallamiento.
Asimismo, según la invención, el al menos un núcleo central (4) comprende al menos dos capas (3) de tejido de fibra dispuestas en al menos parte de uno de los lados laterales (6). Una de las capas (3) de tejido de fibra se extiende hasta la superficie (13) de unión directamente sobre dicho lado lateral (6), y la otra capa (3) de tejido de fibra también se dispone en el lado divergente (7) del núcleo lateral (5), de modo que al menos dos capas (3) de tejido de fibra estén separadas entre ellas desde el lado lateral (6) correspondiente hasta la al menos una superficie (13) de unión.
Además, según la invención, el núcleo lateral (5) también comprende una superficie lateral (8) paralela al lado lateral (6) del núcleo central (4) y adyacente al lado divergente (7), que se extiende entre el lado divergente (7) y la superficie (13) de unión. Por lo tanto, según esta realización, una de las capas (3) de tejido de fibra se extiende hasta la superficie (13) de unión, directamente en el lado lateral (6) del núcleo central, y la otra capa (3) de tejido de fibra también se dispone en el lado divergente (7) del núcleo lateral (5) y en la superficie lateral paralela (8), en donde la capa se prolonga hasta la superficie de unión. De esta manera, la capa dispuesta en el lado lateral (6) del núcleo central (4), y la capa dispuesta en la superficie lateral paralela (8), se disponen paralelas entre sí en la zona de unión cercana a dicha superficie (13) de unión.
Preferiblemente, los núcleos (4) están hechos de espuma, PVC o madera de balsa. También preferiblemente, la unión entre el alma (1) de cizallamiento y la superficie interior, se realiza por medio de una unión adhesiva.
En el ejemplo de realización mostrado en la Figura 4, el alma (1) de cizallamiento comprende cuatro capas (3) de tejido de fibra, un núcleo central (4) y, adicionalmente, comprende, en cada zona de unión de alma (2) de cizallamiento, dos núcleos laterales (5) dispuestos de tal manera que en la zona (2) de unión, cada capa (3) de tejido de fibra esté separada de la capa adyacente por un núcleo (4, 5). Esta configuración permite que el valor de tensión de cizallamiento y de anchura de la superficie de unión alcanzada en esta configuración de cuatro capas, sea menor que en la configuración del estado de la técnica: T'máx < Tmáx, y C < A, respectivamente, según las Figuras 1a y 1b, y 3a y 3b. Este es también el caso de la configuración de tres capas de la Figura 2, la anchura de la unión adhesiva B es menor que la anchura A de la Figura 1, como consecuencia de un valor de cizallamiento más bajo en dicho enlace.
En una realización, al menos la superficie lateral (8) del núcleo lateral (5) tiene una altura constante a lo largo de toda la sección del alma (1) de cizallamiento. En otra realización, tal como la que se muestra en la Figura 5, los núcleos laterales (5) tienen una altura variable a lo largo de su longitud, y dicha altura varía en la misma proporción que la altura del núcleo central (4). Esta variación, preferiblemente, disminuye en altura desde la zona de raíz de la pala a la zona de punta de la pala. En una realización, el núcleo central (4) y los núcleos laterales (5) se extienden entre las dos superficies (13) de unión en al menos una zona de la pala.
En una realización, el espesor del núcleo central (4) es mayor que el espesor de los núcleos laterales (5). En otra realización, el espesor del núcleo central (4) disminuye a lo largo de la longitud del alma (1) de cizallamiento desde la zona de raíz de la pala a la zona de punta de la pala, y/o el espesor de los núcleos laterales (5) aumenta a lo largo de la longitud del alma (1) de cizallamiento desde la zona de raíz de la pala a la zona de punta de la pala.
Preferiblemente, la anchura del alma (1) de cizallamiento, que es la suma de los espesores del núcleo central (4) y de los núcleos laterales (5), es constante a lo largo de su longitud.
La Figura 6 muestra una pala y una realización en donde se distinguen tres secciones (10, 11, 12) en donde el espesor del núcleo central (4) difiere mientras la anchura del alma de cizaNamiento permanece constante a lo largo de toda su longitud. En este caso, el espesor del núcleo central (4) es más pequeño a medida que se acerque la sección a la zona de punta de la pala y, con el fin de mantener un ancho de alma de cizallamiento constante, el espesor de los núcleos laterales (5) aumenta a lo largo de la longitud del alma (1) de cizallamiento desde la zona de raíz de la pala a la zona de la punta de la pala. En la figura, una primera sección (10) se ha representado en la zona más cercana a la raíz de la pala, una segunda sección (11) en la zona intermedia de la pala, y una tercera sección (12) en la zona de la punta de la pala.
En una realización, como se muestra en la Figura 2, el núcleo central (4) se extiende entre las dos superficies (13) de unión y comprende dos núcleos laterales (5), cada uno de los cuales se dispone cercano al núcleo central (4) en cada zona (2) de unión. En otra realización, como se muestra en la Figura 3a, el núcleo central (4) se extiende entre las dos superficies (13) de unión y comprende cuatro núcleos laterales, dos de los cuales se disponen a los lados del núcleo central (4) en cada zona (2) de unión.
Claims (16)
1. Pala de turbina eólica que comprende:
-al menos un elemento hueco longitudinal que define:
-una superficie aerodinámica externa, y
-una cavidad interior que tiene una superficie interior en la que hay una zona de presión y una zona de succión,
-al menos un alma (1) de cizallamiento, dispuesta en la cavidad interior y unida a la superficie interior en al menos dos superficies (13) de unión dispuestas en zonas (2) de unión del alma (1) de cizallamiento,
en donde el alma (1) de cizallamiento comprende, en al menos una zona (2) de unión:
-al menos tres capas (3) de tejido de fibra, y
-al menos un núcleo central (4) y al menos un núcleo lateral (5) dispuesto entre las al menos tres capas (3) de tejido de fibra;
caracterizado porque:
-el al menos un núcleo lateral (5) comprende un lado adyacente (14) y al menos un lado divergente (7) con respecto a, al menos, un lado lateral (6) del al menos un núcleo central (4) según un ángulo de divergencia (9),
-el al menos un núcleo central (4) comprende al menos dos capas (3) de tejido de fibra dispuestas en al menos parte de uno de los lados laterales (6), en donde una de las capas (3) de tejido de fibra se extiende hasta la superficie (13) de unión directamente sobre dicho lado lateral (6), y otra de las capas (3) de tejido de fibra se dispone en el lado divergente (7) del núcleo lateral (5), de modo que las al menos dos capas (3) de tejido de fibra están separadas entre sí desde el lado lateral (6) correspondiente del núcleo central (4) hasta la al menos una superficie (13) de unión, y
-el núcleo lateral (5) también comprende una superficie lateral (8) paralela al lado lateral (6) del núcleo central (4), y adyacente al lado divergente (7).
2. Pala de turbina eólica según la reivindicación 1, en donde al menos tres capas de tejido de fibra se disponen paralelas entre sí y transversalmente u oblicuamente con respecto a la superficie (13) de unión.
3. Pala de turbina eólica según la reivindicación 1,caracterizada porquelas al menos tres capas (3) de tejido de fibra se extienden entre las zonas (2) de unión del alma de cizallamiento.
4. Pala de turbina eólica según la reivindicación 1,caracterizada porquecada capa (3) de tejido de fibra se dispone sobre al menos un lado del núcleo central (4) o del núcleo lateral (5).
5. Pala de turbina eólica según la reivindicación 1,caracterizada porquela unión entre la superficie (13) de unión del alma (1) de cizallamiento y la superficie interior, se realiza mediante unión adhesiva.
6. Pala de turbina eólica según la reivindicación 1,caracterizada porqueel ángulo de divergencia (9) es menor o igual a 60°.
7. Pala de turbina eólica según la reivindicación 1,caracterizada porqueel ángulo de divergencia (9) es menor o igual a 30°.
8. Pala de turbina eólica según la reivindicación 1,caracterizada porquela superficie lateral (8) del núcleo lateral (5) tiene una altura constante a lo largo de toda el alma (1) de cizallamiento.
9. Pala de turbina eólica según la reivindicación 1,caracterizada porqueel alma (1) de cizallamiento comprende cuatro capas (3) de tejido de fibra, un núcleo central (4) y, en cada zona de unión de alma (2) de cizallamiento, dos núcleos laterales (5) dispuestos de manera que en la superficie (2) de unión cada capa (3) de tejido de fibra está separada de la capa adyacente por un núcleo lateral (5).
10. Pala de turbina eólica según la reivindicación 1,caracterizada porqueel espesor de al menos un núcleo central (4) es mayor que el espesor de al menos un núcleo lateral (5).
11. Pala de turbina eólica según la reivindicación 1,caracterizada porqueel espesor del núcleo central (4) disminuye a lo largo de la longitud del alma de cizallamiento (1) desde la zona de raíz de la pala a la zona de la punta de la pala.
12. Pala de turbina eólica según la reivindicación 1,caracterizada porqueel espesor de los núcleos laterales (5) aumenta a lo largo de la longitud del alma (1) de cizallamiento desde la zona de raíz de la pala a la zona de punta de la pala.
13. Pala de turbina eólica según la reivindicación 11 o la reivindicación 12,caracterizada porquela anchura del alma (1) de cizallamiento, que es la suma de los espesores del núcleo central (4) y de los núcleos laterales (5), es constante a lo largo de su longitud.
14. Pala de turbina eólica según la reivindicación 1,caracterizada porqueel núcleo central (4) se extiende entre las dos superficies (13) de unión, y el alma (1) de cizallamiento comprende dos núcleos laterales (5), cada uno de los cuales se dispone próximo al núcleo central (4) en cada zona (2) de unión.
15. Pala de turbina eólica según la reivindicación 1,caracterizada porqueel núcleo central (4) se extiende entre las dos superficies (13) de unión, y el alma (1) de cizallamiento comprende cuatro núcleos laterales, dos de los cuales se dispone a los lados del núcleo central (4) en cada zona (2) de unión.
16. Pala de turbina eólica según la reivindicación 1,caracterizada porqueel núcleo central (4) y los núcleos laterales (5) se extienden entre las dos superficies (13) de unión en al menos una zona de pala.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP15382547.6A EP3165762B1 (en) | 2015-11-06 | 2015-11-06 | Wind turbine blade |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2973100T3 true ES2973100T3 (es) | 2024-06-18 |
Family
ID=55024042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES15382547T Active ES2973100T3 (es) | 2015-11-06 | 2015-11-06 | Pala de turbina eólica |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10502180B2 (es) |
| EP (1) | EP3165762B1 (es) |
| DK (1) | DK3165762T3 (es) |
| ES (1) | ES2973100T3 (es) |
| PL (1) | PL3165762T3 (es) |
| PT (1) | PT3165762T (es) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11761422B2 (en) * | 2018-12-10 | 2023-09-19 | Vestas Wind Systems A/S | Relating to wind turbine blade manufacture |
| ES2933703T3 (es) | 2020-03-27 | 2023-02-13 | Nordex Energy Se & Co Kg | Alma para refuerzo de una pala del rotor de un aerogenerador |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6849150B1 (en) * | 2001-01-16 | 2005-02-01 | Lockheed Martin Corporation | System and method of forming structural assemblies with 3-D woven joint pre-forms |
| CN102022254B (zh) * | 2009-09-23 | 2014-12-17 | 固瑞特模具（太仓）有限公司 | 风轮机叶片及其生产方法 |
| DE102010003114A1 (de) * | 2010-03-22 | 2011-09-22 | Repower Systems Ag | Stegverbindung |
| US20130315747A1 (en) * | 2012-05-23 | 2013-11-28 | Karsten Schibsbye | Wind turbine blade with improved geometry for reinforcing fibers |
| US20140064980A1 (en) * | 2012-08-30 | 2014-03-06 | General Electric Company | Rotor blades with infused prefabricated shear webs and methods for making the same |
| ES2698441T3 (es) * | 2012-10-04 | 2019-02-04 | Areva Blades Gmbh | Procedimiento de fabricación de una tapa de larguero compuesta para una pala de rotor de una turbina eólica |
| US20140271217A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Modular Wind Energy, Inc. | Efficient wind turbine blade design and associated manufacturing methods using rectangular spars and segmented shear web |
| US9719489B2 (en) * | 2013-05-22 | 2017-08-01 | General Electric Company | Wind turbine rotor blade assembly having reinforcement assembly |
| US9394881B2 (en) * | 2013-05-29 | 2016-07-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Wind turbine blade and method of fabricating a wind turbine blade |
| US9506452B2 (en) * | 2013-08-28 | 2016-11-29 | General Electric Company | Method for installing a shear web insert within a segmented rotor blade assembly |
| ES2747767T3 (es) * | 2013-12-03 | 2020-03-11 | Lm Wp Patent Holding As | Un método para fabricar una red de cizallamiento utilizando una brida de pie de red preformada |
| WO2016066816A1 (en) * | 2014-10-30 | 2016-05-06 | Lm Wp Patent Holding A/S | Manufacture of i-shaped shear web |
| US10422315B2 (en) * | 2015-09-01 | 2019-09-24 | General Electric Company | Pultruded components for a shear web of a wind turbine rotor blade |
| US10533534B2 (en) * | 2015-09-09 | 2020-01-14 | General Electric Company | Composite layers for bonding components of a wind turbine rotor blade |
-
2015
- 2015-11-06 PL PL15382547.6T patent/PL3165762T3/pl unknown
- 2015-11-06 PT PT153825476T patent/PT3165762T/pt unknown
- 2015-11-06 ES ES15382547T patent/ES2973100T3/es active Active
- 2015-11-06 DK DK15382547.6T patent/DK3165762T3/da active
- 2015-11-06 EP EP15382547.6A patent/EP3165762B1/en active Active
-
2016
- 2016-11-16 US US15/353,191 patent/US10502180B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PT3165762T (pt) | 2024-03-22 |
| US20170234295A1 (en) | 2017-08-17 |
| DK3165762T3 (da) | 2024-03-04 |
| EP3165762A1 (en) | 2017-05-10 |
| PL3165762T3 (pl) | 2024-05-06 |
| US10502180B2 (en) | 2019-12-10 |
| EP3165762B1 (en) | 2023-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2532596T3 (es) | Elemento curvo, ala, superficie de control y estabilizador para una aeronave | |
| ES2990977T3 (es) | Palas de turbina eólica | |
| ES2926353T3 (es) | Cordón de larguero para una pala de turbina eólica de una turbina eólica, pala de turbina eólica, turbina eólica y método para fabricar un cordón de larguero para una pala de turbina eólica de una turbina eólica | |
| ES2715969T3 (es) | Largueros compuestos curvos con punta cónica y paneles correspondientes | |
| ES2619478T3 (es) | Larguerillo | |
| ES2399259B1 (es) | Un método de unión para una pala de aerogenerador multi-panel. | |
| ES2715403T3 (es) | Pala de turbina eólica | |
| ES2645666T3 (es) | Junta de conductor y elemento de junta de conductor | |
| ES2955532T3 (es) | Estructura de larguero de pala de turbina eólica y método de fabricación | |
| ES2973100T3 (es) | Pala de turbina eólica | |
| KR20120003949A (ko) | 복합 구조체의 향상 또는 복합 구조체에 관련된 향상 | |
| CN101711212B (zh) | 纤维金属叠层面板 | |
| EA201991574A1 (ru) | Армированная георешетка и способ ее получения | |
| ES2637524T3 (es) | Red de mallas de cintas | |
| BRPI0412383B1 (pt) | Laminado de camadas metálicas alternadas | |
| CN207904877U (zh) | 贴面式多翼缘止水带弯头 | |
| ES2610466B1 (es) | Sistema constructivo | |
| ES2900202T3 (es) | Elemento de construcción plano, particularmente para realizar estructuras de construcción horizontales | |
| ES2959117T3 (es) | Juego de placas de construcción | |
| ES2974710T3 (es) | Pala de aerogenerador | |
| ES2656774T3 (es) | Estructura estratificada curvada | |
| US10450052B2 (en) | Sandwich structure | |
| BR102016027631B1 (pt) | Pá para turbina eólica | |
| KR102827825B1 (ko) | 인공지반 녹화용 방근 및 방수가 가능한 고분자연성적층제 방수시트 | |
| ITMI20012534A1 (it) | Materiale composito, particolarmente per vele, elementi di copertura e simili |