ES2994659T3

ES2994659T3 - Method for manufacturing wind turbine rotor blade components

Info

Publication number: ES2994659T3
Application number: ES19715637T
Authority: ES
Inventors: Bensely Albert; Nicholas K Althoff; Stephen Bertram Johnson
Original assignee: General Electric Renovables Espana SL
Current assignee: General Electric Renovables Espana SL
Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2025-01-28
Anticipated expiration: 2039-03-20
Also published as: PL3768497T3; US20190291372A1; EP3768497A1; EP3768497B1; US11738530B2; MA52081A; CN112118952B; CN112118952A; WO2019183203A1; DK3768497T3

Abstract

Un método para fabricar un componente de pala de rotor (20, 22) de una pala de rotor (16) incluye introducir una lámina plana de material (54) en un sistema de termoformado (56), en el que el material (54) comprende al menos un material termoplástico o termoendurecible. El método también incluye calentar la lámina plana de material (54) a través del sistema de termoformado (56). Además, el método incluye dar forma a la lámina plana de material calentada (54) a través de al menos un rodillo (68, 70) del sistema de termoformado (56) para darle una forma curva deseada. Además, el método incluye dispensar la lámina moldeada de material desde el sistema de termoformado (56). Además, el método incluye enfriar la lámina moldeada de material para formar el componente de pala de rotor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para fabricar componentes de pala de rotor de turbina eólica

Campo

[0001]La presente materia objeto se refiere, en general, a palas de rotor de turbina eólica y, más en particular, a procedimientos para fabricar componentes de pala de rotor de turbina eólica usando termoformación y/o miembros pultrusionados.

Antecedentes

[0002]La energía eólica se considera una de las fuentes de energía más limpias y más respetuosas con el medioambiente disponibles actualmente, y las turbinas eólicas han obtenido una creciente atención a este respecto. Una turbina eólica moderna incluye típicamente una torre, un generador, una caja de engranajes, una góndola y una o más palas de rotor. Las palas de rotor capturan la energía cinética del viento usando principios de perfil alar conocidos y transmiten la energía cinética a través de energía de rotación para girar un eje que acopla las palas de rotor a una caja de engranajes, o si no se usa una caja de engranajes, directamente al generador. A continuación, el generador convierte la energía mecánica en energía eléctrica que se puede distribuir en una red de suministro.

[0003]Las palas de rotor de turbina eólica incluyen, en general, una concha(“body sheW)formada por dos mitades de concha de un material laminado compuesto. Las mitades de concha se fabrican, en general, usando procesos de moldeo y, a continuación, se acoplan entre sí a lo largo de los extremos correspondientes de la pala de rotor. En general, la concha es relativamente liviana y tiene propiedades estructurales (por ejemplo, rigidez, resistencia al pandeo y robustez) que no están configuradas para soportar los momentos de flexión y otras cargas ejercidas sobre la pala de rotor durante la operación. Además, las palas de turbina eólica son cada vez más largas para producir más potencia. Como resultado, las palas deben ser más rígidas y, por tanto, más pesadas para mitigar las cargas sobre el rotor.

[0004]Para incrementar la rigidez, la resistencia al pandeo y la robustez de la pala de rotor, la concha se refuerza típicamente usando uno o más componentes estructurales (por ejemplo, tapas de larguero(“spar caps")opuestas con una alma a cortante(“shear web")configurada entre las mismas) que se acoplan a las superficies interiores de las mitades de concha. Las tapas de larguero se pueden construir de diversos materiales, incluyendo, pero sin limitarse a, compuestos laminados de fibra de vidrio y/o compuestos laminados de fibra de carbono.

[0005]De este modo, las tapas de larguero también se pueden construir a partir de compuestos prefabricados y precurados (es decir, pultrusionados) que se pueden producir en secciones más gruesas y son menos susceptibles a tener defectos. Además, el uso de pultrusiones en tapas de larguero puede disminuir el peso y también puede incrementar la robustez de los mismos. En consecuencia, los compuestos pultrusionados pueden eliminar diversas preocupaciones y desafíos asociados al uso exclusivo de tejido seco. Como se usan en el presente documento, los términos "compuestos pultrusionados", "pultrusiones", "miembros pultrusionados" o similares, abarcan, en general, materiales reforzados (por ejemplo, fibras o hebras tejidas o trenzadas) que se impregnan con una resina y se tira de las mismas a través de una matriz estacionaria de modo que la resina se cura o experimenta una polimerización a través de calor añadido u otros procedimientos de curado. De este modo, el proceso de fabricación de compuestos pultrusionados se caracteriza típicamente por un proceso continuo de materiales compuestos que produce piezas compuestas que tienen una sección transversal constante. A continuación, una pluralidad de pultrusiones se pueden unir entre sí dentro de una envoltura para formar las tapas de larguero y/u otros diversos componentes de pala de rotor.

[0006]Las palas de rotor típicas tienen una sección transversal con una conformación variable desde un extremo de raíz hasta un extremo de punta. Por ejemplo, la pala de rotor se puede, en general, curvar o estrechar a lo largo de una envergadura definida entre el extremo de raíz y el extremo de punta. De este modo, también puede ser necesario que los componentes estructurales de la concha se curven o se estrechen para se correspondan con la conformación de las palas de rotor. El documento US 2017/0080648 A1 divulga un procedimiento para fabricar una tapa de larguero para una pala de turbina eólica que incluye apilar una pluralidad de placas compuestas termoplásticas reforzadas con fibra para formar un conjunto de placa y colocar el conjunto en un molde. Se puede aplicar presión al conjunto de placa de modo que se ajuste a la conformación de la superficie del molde.

[0007]Por tanto, la técnica busca continuamente procedimientos nuevos y mejorados para fabricar componentes de pala de rotor que se adapten a los tamaños cada vez mayores de las palas de rotor. En consecuencia, la presente divulgación se refiere a procedimientos para fabricar componentes de pala de rotor usando termoformación y/o miembros pultrusionados.

Breve descripción

[0008]Los aspectos y ventajas de la invención se expondrán, en parte, en la siguiente descripción, o pueden resultar evidentes a partir de la descripción, o se pueden descubrir a través de la puesta en práctica de la invención. La invención está definida por las reivindicaciones independientes 1,9 y 13.

[0009]En un aspecto, la presente divulgación se refiere a un procedimiento para fabricar un componente de pala de rotor de una pala de rotor. El procedimiento incluye alimentar una lámina plana de material en un sistema de termoformación, en el que el material comprende al menos uno de un material termoplástico o termoestable. El procedimiento también incluye calentar la lámina plana de material por medio del sistema de termoformación. Además, el procedimiento incluye conformar la lámina plana calentada de material por medio de al menos un rodillo del sistema de termoformación en una conformación curva deseada. Además, el procedimiento incluye dispensar la lámina conformada de material desde el sistema de termoformación. Además, el procedimiento incluye enfriar la lámina conformada de material para formar el componente de pala de rotor.

[0010]En un modo de realización, el procedimiento puede incluir conformar la lámina plana calentada de material en un receptáculo con forma de U por medio del al menos un rodillo. En dichos modos de realización, el procedimiento puede incluir además colocar una pluralidad de miembros pultrusionados (por ejemplo, varas(“rods")o placas pequeñas) en el receptáculo con forma de U y fijar la pluralidad de miembros pultrusionados dentro del receptáculo con forma de U para formar el componente de pala de rotor. Por ejemplo, en determinados modos de realización, la pluralidad de miembros pultrusionados se pueden fijar dentro del receptáculo con forma de U por medio de un proceso de infusión de resina.

[0011]En modos de realización particulares, la etapa de colocar la pluralidad de miembros pultrusionados en el receptáculo con forma de U puede incluir dispensar una capa de la pluralidad de miembros pultrusionados a la vez directamente desde un conjunto dispensador de miembros pultrusionados en el receptáculo con forma de U y apilar capas subsiguientes de la pluralidad de miembros pultrusionados unas encima de otras hasta que se llene el receptáculo con forma de U.

[0012]En otro modo de realización, el procedimiento puede incluir fijar cada capa de miembros pultrusionados entre sí por medio de una abrazadera a medida que la capa se dispensa desde el conjunto dispensador de miembros pultrusionados.

[0013]En varios modos de realización, el procedimiento puede incluir colocar al menos una lámina de polímero reforzado con fibra encima del receptáculo con forma de U que contiene la pluralidad de miembros pultrusionados, colocar una o más placas pultrusionadas encima de la lámina de polímero reforzado con fibra y fijar la pluralidad de miembros pultrusionados, la lámina de polímero reforzado con fibra y las una o más placas pultrusionadas entre sí por medio del proceso de infusión de resina para formar el componente de pala de rotor. En dichos modos de realización, el procedimiento también puede incluir colocar al menos un transductor ultrasónico encima de la al menos una lámina de polímero reforzado con fibra para ayudar a empaquetar la pluralidad de miembros pultrusionados dentro del receptáculo con forma de U.

[0014]En otros modos de realización, el al menos un rodillo puede incluir un primer rodillo montado en una estructura ajustable. En dichos modos de realización, el procedimiento puede incluir ajustar continuamente una posición del primer rodillo por medio de la estructura ajustable para variar una cantidad de presión que se aplica a la lámina plana calentada de material para conformar la lámina plana calentada de material en la conformación deseada. Más específicamente, en un modo de realización, el procedimiento puede incluir ajustar la posición del primer rodillo por medio de la estructura ajustable en una dirección vertical y/o en una dirección horizontal para modificar el grosor o la anchura de la lámina plana calentada de material. Además, en determinados modos de realización, la etapa de conformar la lámina plana calentada de material en la conformación deseada por medio de al menos un rodillo del sistema de termoformación puede incluir hacer pivotar el primer rodillo por medio de la estructura ajustable para conformar la lámina plana calentada de material.

[0015]En otro aspecto, la presente divulgación se refiere a un sistema para fabricar un componente de pala de rotor para una pala de rotor. El sistema incluye un alojamiento que tiene un primer extremo y un segundo extremo, al menos un elemento de calentamiento contenido, al menos parcialmente, dentro del alojamiento, una estructura ajustable fijada dentro del alojamiento, y al menos un rodillo montado en la estructura ajustable. El primer extremo del alojamiento está adaptado para recibir una lámina plana de material. Además, el/los elemento(s) de calentamiento está(n) configurado(s) para calentar la lámina plana de material a medida que pasa a través del alojamiento. Además, el/los rodillo(s) está(n) configurado(s) para moverse continuamente en una pluralidad de direcciones por medio de la estructura ajustable para conformar la lámina plana calentada de material en una conformación curva. Además, el segundo extremo del alojamiento está adaptado para dispensar la conformación curva para formar, al menos parcialmente, el componente de pala de rotor.

[0016]En un modo de realización, el sistema puede incluir además una estructura de soporte curva para soportar la lámina plana de material mientras la lámina plana de material se calienta por medio del/de los elemento(s) de calentamiento. Por tanto, en dichos modos de realización, la estructura de soporte curva y el/los rodillo(s) está(n) configurado(s) para conformar la lámina plana calentada de material en la conformación curva.

[0017]En otro modo de realización, la estructura ajustable está adaptada para moverse hacia arriba y hacia abajo, de lado a lado y alrededor de al menos un punto de pivote para mover el/los rodillo(s) en una pluralidad de direcciones, logrando así la conformación curva deseada.

[0018]En otros modos de realización, el sistema también puede incluir al menos un conjunto dispensador móvil de miembros pultrusionados para dispensar una pluralidad de miembros en la conformación curva. Por ejemplo, el conjunto dispensador de miembros pultrusionados se puede montar de manera retirable contiguo a un primer extremo de la conformación curva, encima de la conformación curva o contiguo a la conformación curva.

[0019]En otros modos de realización, el sistema puede incluir al menos una abrazadera para fijar capas individuales de la pluralidad de miembros pultrusionados entre sí a medida que cada capa se dispensa desde al menos un conjunto dispensador de miembros pultrusionados. En varios modos de realización, el procedimiento también puede incluir al menos un espaciador situado dentro de la conformación curva para espaciar la pluralidad de miembros pultrusionados a medida que los miembros se dispensan desde el al menos un conjunto dispensador de miembros pultrusionados.

[0020]En modos de realización particulares, el sistema puede incluir además un controlador acoplado de manera comunicativa al conjunto dispensador móvil de miembros pultrusionados y/o a la estructura ajustable de modo que el sistema se pueda controlar de forma remota y/o automática.

[0021]Estos y otros rasgos característicos, aspectos y ventajas de la presente invención se explicarán y describirán en detalle con referencia a la siguiente descripción y las reivindicaciones adjuntas. Los dibujos adjuntos, que se incorporan en y constituyen una parte de esta memoria descriptiva, ilustran modos de realización de la invención y, conjuntamente con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención.

Breve descripción de los dibujos

[0022]Una divulgación completa y suficiente de la presente invención, incluyendo el mejor modo de la misma, dirigida a un experto en la técnica, se expone en la memoria descriptiva, que hace referencia a las figuras adjuntas, en las que:

la FIG. 1 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización de una turbina eólica de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 2 ilustra una vista en perspectiva de una de las palas de rotor de la FIG. 1;

la FIG. 3 ilustra una vista en sección transversal de la pala de rotor de la FIG. 2 a lo largo de la línea 3-3; la FIG. 4 ilustra una vista en sección transversal de un modo de realización de una tapa de larguero formada usando termoformación y varas pultrusionadas de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 5 ilustra una vista en perspectiva, a lo largo de la envergadura, de un modo de realización de una tapa de larguero formada usando termoformación y varas pultrusionadas de acuerdo con la presente divulgación; la FIG. 6 ilustra un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento para fabricar un componente de pala de rotor, en particular una tapa de larguero, de acuerdo con la presente divulgación; la FIG. 7 ilustra una vista parcial, en perspectiva, de un modo de realización de un extremo frontal de un sistema de termoformación para fabricar un componente de pala de rotor, en particular una tapa de larguero, de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 8 ilustra una vista parcial, en perspectiva, de un modo de realización de un extremo trasero de un sistema de termoformación para fabricar un componente de pala de rotor, en particular una tapa de larguero, de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 9 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un rodillo, una estructura ajustable y una estructura de soporte de un sistema de termoformación para fabricar un componente de pala de rotor, en particular una tapa de larguero, de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 10 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de varias fases de rodillos de un sistema de termoformación para fabricar un componente de pala de rotor, en particular una tapa de larguero, de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 11 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un procedimiento para fabricar un componente de pala de rotor, en particular una tapa de larguero, de acuerdo con la presente divulgación; la FIG. 12 ilustra una vista en sección transversal de otro modo de realización de una tapa de larguero formada usando termoformación y varas pultrusionadas de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 13 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un conjunto dispensador de miembros pultrusionados montado en un primer extremo de un receptáculo que forma parte de un componente de pala de rotor, tal como una tapa de larguero, para dispensar varas pultrusionadas directamente en el receptáculo de acuerdo con la presente divulgación; y

la FIG. 14 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un conjunto dispensador de miembros pultrusionados montado por encima de un receptáculo que forma parte de un componente de pala de rotor, tal como una tapa de larguero, para dispensar varas pultrusionadas directamente en el receptáculo de acuerdo con la presente divulgación.

Descripción detallada

[0023]Ahora se hará referencia en detalle a modos de realización de la invención, de los que uno o más ejemplos se ilustran en los dibujos. Cada ejemplo se proporciona a modo de explicación de la invención, no de limitación de la invención. De hecho, será evidente para los expertos en la técnica que se pueden realizar diversas modificaciones y variaciones en la presente invención sin apartarse del alcance o espíritu de la invención. Por ejemplo, rasgos característicos ilustrados o descritos como parte de un modo de realización se pueden usar con otro modo de realización para proporcionar todavía otro modo de realización. Por tanto, se pretende que la presente invención cubra dichas modificaciones y variaciones que entren dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas y sus equivalentes.

[0024]En referencia ahora a los dibujos, la FIG. 1 ilustra una vista en perspectiva de una turbina eólica 10 de eje horizontal. Se debe apreciar que la turbina eólica 10 también puede ser una turbina eólica de eje vertical. Como se muestra en el modo de realización ilustrado, la turbina eólica 10 incluye una torre 12, una góndola 14 montada en la torre 12 y un buje de rotor 18 que está acoplado a la góndola 14. La torre 12 se puede fabricar a partir de acero tubular u otro material adecuado. El buje de rotor 18 incluye una o más palas de rotor 16 acopladas al buje 18 y que se extienden radialmente hacia afuera desde el mismo. Como se muestra, el buje de rotor 18 incluye tres palas de rotor 16. Sin embargo, en un modo de realización alternativo, el buje de rotor 18 puede incluir un número mayor o menor que tres palas de rotor 16. Las palas de rotor 16 hacen rotar el buje de rotor 18 para permitir que la energía cinética del viento se convierta en energía mecánica utilizable y, posteriormente, en energía eléctrica. Específicamente, el buje 18 puede estar acoplado de manera rotatoria a un generador eléctrico (no ilustrado) situado dentro de la góndola 14 para la producción de energía eléctrica.

[0025]En referencia a la FIGS. 2 y 3, una de las palas de rotor 16 de la FIG. 1 se ilustra de acuerdo con aspectos de la presente materia objeto. En particular, la FIG. 2 ilustra una vista en perspectiva de la pala de rotor 16, mientras que la FIG. 3 ilustra una vista en sección transversal de la pala de rotor 16 a lo largo de la línea de sección 3-3 mostrada en la FIG. 2. Como se muestra, la pala de rotor 16 incluye, en general, una raíz de pala 30 configurada para montarse o fijarse de otro modo al buje 18 (FIG. 1) de la turbina eólica 10 y una punta de pala 32 dispuesta de manera opuesta a la raíz de pala 30. Una concha 21 de la pala de rotor se extiende, en general, entre la raíz de pala 30 y la punta de pala 32 a lo largo de un eje longitudinal 27. La concha 21 puede servir, en general, como envoltura/cubierta exterior de la pala de rotor 16 y puede definir un perfil sustancialmente aerodinámico, tal como definir una sección transversal simétrica o combada con forma de perfil alar. La concha 21 también puede definir un lado de presión 34 y un lado de succión 36 que se extiende entre los extremos de ataque y de salida 26, 28 de la pala de rotor 16. Además, la pala de rotor 16 puede tener también una envergadura 23 que define la longitud total entre la raíz de pala 30 y la punta de pala 32 y una cuerda 25 que define la longitud total entre el borde de ataque 26 y el borde de salida 28. Como se entiende en general, la cuerda 25 puede variar en longitud con respecto a la envergadura 23 a medida que la pala de rotor 16 se extiende desde la raíz de pala 30 hasta la punta de pala 32.

[0026]En varios modos de realización, la concha 21 de la pala de rotor 16 se puede formar como un único componente unitario. De forma alternativa, la concha 21 se puede formar a partir de una pluralidad de componentes de concha. Por ejemplo, la concha 21 se puede fabricar a partir de una primera mitad de concha que define, en general, el lado de presión 34 de la pala de rotor 16, y de una segunda mitad de concha que define, en general, el lado de succión 36 de la pala de rotor 16, estando fijadas dichas mitades de concha entre sí en los extremos de ataque y de salida 26, 28 de la pala 16. Además, la concha 21 se puede formar, en general, a partir de cualquier material adecuado. Por ejemplo, en un modo de realización, la concha 21 se puede formar enteramente a partir de un material compuesto laminado, tal como un compuesto laminado reforzado con fibra de carbono o un compuesto laminado reforzado con fibra de vidrio. De forma alternativa, una o más partes de la concha 21 se pueden configurar como una construcción en capas y pueden incluir un material de núcleo, formado a partir de un material liviano tal como madera (por ejemplo, balsa), espuma (por ejemplo, espuma de poliestireno extrudida) o una combinación de dichos materiales, dispuesto entre capas de material compuesto laminado.

[0027]En referencia, en particular, a la FIG. 3, la pala de rotor 16 también puede incluir uno o más componentes estructurales que se extienden longitudinalmente configurados para proporcionar mayor rigidez, resistencia al pandeo y/o robustez a la pala de rotor 16. Por ejemplo, la pala de rotor 16 puede incluir un par de tapas de larguero 20, 22 que se extienden longitudinalmente configuradas para acoplarse a las superficies interiores opuestas 35, 37 de los lados de presión y succión 34, 36 de la pala de rotor 16, respectivamente. Además, una o más almas a cortante 24 pueden estar dispuestas entre las tapas de larguero 20, 22 para formar una configuración similar a una viga. Las tapas de larguero 20, 22 se pueden diseñar, en general, para controlar las tensiones de flexión y/u otras cargas que actúan sobre la pala de rotor 16 en una dirección, en general, a lo largo de la envergadura (una dirección paralela a la envergadura 23 de la pala de rotor 16) durante la operación de una turbina eólica 10. De forma similar, las tapas de larguero 20, 22 también se pueden diseñar para resistir la compresión a lo largo de la envergadura que se produce durante la operación de la turbina eólica 10.

[0028]En referencia ahora a la FIGS. 4 y 5, se ilustran diversas vistas de la tapa de larguero 20 de la FIG. 3. La FIG. 4 ilustra una vista detallada en sección transversal de la tapa de larguero 20 de la FIG. 3, mientras que la FIG.

5 ilustra una vista en perspectiva de la tapa de larguero 20 de la FIG. 3. Más específicamente, como se muestra, la tapa de larguero 20 está construida a partir de un receptáculo termoformado 42 que contiene una pluralidad de miembros pultrusionados 40 (que pueden ser varas pultrusionadas o placas pequeñas) recibidos en el mismo. Por ejemplo, como se muestra, el receptáculo 42 puede tener una sección transversal con forma, en general, de U de modo que la conformación corresponda a la curvatura del lado de succión 36 (o lado de presión 34) de la pala de rotor 16. La pluralidad de varas pultrusionadas 40 también se puede dimensionar para proporcionar flexibilidad a la tapa de larguero 20 de modo que el receptáculo 42 se pueda adaptar a la curvatura de la pala de rotor 16. En un modo de realización, por ejemplo, las varas 40 pueden tener un diámetro de sección transversal de aproximadamente 0,25 milímetros (mm) a aproximadamente 5 mm. Además, en un modo de realización, las varas pultrusionadas 40 se pueden fijar dentro del receptáculo 42 por medio de un material de resina 44 usando un proceso de infusión. Además, como se muestra, la tapa de larguero 20 también puede incluir una capa opcional 50, tal como una capa de polímero reforzado con fibra 50, situada contigua al receptáculo 42.

[0029]Además, como se muestra, la tapa de larguero 20 puede incluir una pluralidad de placas pultrusionadas 52 apiladas de manera contigua a la capa opcional 50 y/o encima o dentro del receptáculo 42 lleno de varas pultrusionadas. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 11 (A), el receptáculo 42 tiene paredes laterales que reciben las varas pultrusionadas 40 en su interior. En otros modos de realización, como se muestra en la FIG. 12, el receptáculo 42 puede tener paredes laterales que reciben tanto las varas pultrusionadas 40 como las placas pultrusionadas 52. Se debe entender que las placas 52 se pueden disponer en cualquier número de capas con cualquier número de placas 52 dispuestas en cada capa. Además, como se muestra en la FIG. 5, las placas pultrusionadas 52 se pueden curvar para seguir la curvatura de la pala de rotor 16. En modos de realización alternativos, las placas pultrusionadas 52 pueden ser rectangulares y estar dispuestas en segmentos para seguir la curvatura de la pala de rotor 16. Además, como se muestra, la tapa de larguero 20 se puede extender entre un primer extremo 46 y un extremo de punta 48 en una dirección a lo largo de, en general, la envergadura, que corresponde al extremo de raíz 30 y al extremo superior 32 de la pala de rotor 16. Además, como se muestra, la tapa de larguero 20 puede estar curvada entre el primer y el segundo extremo 46, 48.

[0030]En referencia ahora a la FIG. 6, se ilustra un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento 100 para fabricar un componente de pala de rotor, tal como la tapa de larguero 20, de una pala de rotor. Como se muestra en 102, el procedimiento 100 incluye alimentar una lámina plana de material 54 en un sistema de termoformación 56. Más específicamente, como se muestra en las FIGS. 7 y 8, se ilustran vistas parciales en perspectiva de un modo de realización del sistema de termoformación 56. Como se muestra, el sistema de termoformación 56 incluye, en general, un alojamiento 58 que tiene un primer extremo 60 y un segundo extremo 62. Por tanto, como se muestra en particular en la FIG.7, la lámina plana de material 54 se puede alimentar en el primer extremo 60 del sistema de termoformación 56.

[0031]En referencia de nuevo a la FIG. 6, como se muestra en 104, el procedimiento 100 incluye calentar la lámina plana de material 54 por medio del sistema de termoformación 56. Por ejemplo, como se muestra en la FIGS. 7 y 8, el sistema 56 puede incluir al menos un elemento de calentamiento 64 contenido, al menos parcialmente, dentro del alojamiento 58 para calentar la lámina plana de material 54. El/los elemento(s) de calentamiento 64 descrito(s) en el presente documento puede(n) incluir cualquier elemento adecuado tal como, por ejemplo, un calentador, una bobina o similar. Por tanto, los elementos de calentamiento 64 están configurados para calentar la lámina plana de material 54 a medida que pasa a través del alojamiento 58.

[0032]Además, como se muestra, el sistema de termoformación 54 puede incluir uno o más rodillos 68, 70 montados o fijados de otro modo a una estructura ajustable 66 dentro del alojamiento 58. Además, como se muestra en las FIGS. 7-10, el sistema 56 incluye, al menos, un primer rodillo 68 y uno o más segundos rodillos 70 montados en la estructura ajustable 66. Por ejemplo, como se muestra, en particular, en la FIG. 10, una primera fase del sistema 56 puede incluir el primer rodillo 68 y una segunda fase del sistema 56 puede incluir una pluralidad de segundos rodillos 70. En consecuencia, como se muestra en 106 de la FIG. 6, el procedimiento 100 también incluye conformar la lámina plana calentada de material 54 en una conformación curva deseada por medio de los rodillos 68, 70. Más específicamente, en un modo de realización, los rodillos 68, 70 están configurados para moverse continuamente en una pluralidad de direcciones por medio de la estructura ajustable 66 para conformar la lámina plana calentada de material 54 en la conformación curva.

[0033]Por ejemplo, en diversos modos de realización, la estructura ajustable 66 se puede adaptar para moverse hacia arriba y hacia abajo, de lado a lado y alrededor de al menos un punto de pivote para mover los rodillos 68, 70 en una pluralidad de direcciones, logrando así la conformación curva deseada. En dichos modos de realización, el procedimiento 100 puede incluir ajustar continuamente una posición de los rodillos 68, 70 por medio de la estructura ajustable 66 para variar una cantidad de presión que se aplica a la lámina plana calentada de material 54 para conformar la lámina plana calentada de material en la conformación deseada. Más específicamente, como se indica en la FIG. 9 mediante las diversas flechas, el procedimiento 100 puede incluir ajustar la posición de los rodillos 68, 70 por medio de la estructura ajustable 66 en una dirección vertical 82 y/o una dirección horizontal 84 para modificar el grosor y/o la anchura de la lámina plana calentada de material 54. Además, como se muestra por medio de la flecha 86, la estructura ajustable 66 también puede ser capaz de rotar de modo que haga pivotar los rodillos 68, 70 para conformar además la lámina plana calentada de material 54. Por tanto, en determinados modos de realización, el procedimiento 100 puede incluir conformar la lámina plana calentada de material 54 en el receptáculo con forma de U 42 (FIGS. 4 y 5) por medio de los rodillos 68, 70.

[0034]Todavía en referencia a la FIG. 9, el sistema 56 puede incluir además una estructura de soporte curva 88 para sostener la lámina plana de material 54 mientras la lámina se calienta por medio del/de los elemento(s) de calentamiento 64 y se conforma mediante los rodillos 68, 70. En modos de realización alternativos o además de la estructura de soporte curva 88, el sistema 56 puede incluir uno o más rodillos inferiores y/o laterales adicionales situados debajo o al lado del/de los rodillo(s) superior(es) 68 para sostener la lámina plana de material 54 a medida que la lámina se calienta por medio del/de los elemento(s) de calentamiento 64 y se conforma mediante los rodillos 68, 70. Por tanto, en dichos modos de realización, se puede controlar la posición de la estructura de soporte curva 88 y/o del/de los rodillo(s) 68, 70 para conformar la lámina plana calentada de material 54 en la conformación curva. Además, como muestra la flecha 90, la estructura de soporte 88 y/o los rodillos se pueden mover hacia arriba y hacia abajo y/o de lado a lado.

[0035]En referencia de nuevo a la FIG. 6, como se muestra en 108, el procedimiento 100 incluye dispensar la lámina conformada de material 54 desde el sistema de termoformación. Por ejemplo, como se muestra en la FIG.

8, el segundo extremo 62 del alojamiento 58 está adaptado para dispensar la conformación curva para formar, al menos parcialmente, la tapa de larguero 20 (es decir, para formar el receptáculo 42 que forma la porción del componente que queda en contacto con la concha 21). Después de la dispensación, como se muestra en 110, el procedimiento 100 incluye enfriar la lámina conformada de material 54 para formar la tapa de larguero 20. El material conformado se ilustra con más detalle en la etapa (A) de la FIG. 11.

[0036]En otros modos de realización, como se muestra en la FIG. 11 en la etapa (B), el procedimiento 100 puede incluir además colocar una pluralidad de varas pultrusionadas 40 en el receptáculo 42 y fijar las varas pultrusionadas 40 en el mismo. Por ejemplo, en un modo de realización, las varas pultrusionadas 40 se pueden fijar dentro del receptáculo 42 por medio de un proceso de infusión de resina. En modos de realización particulares, como se muestra en las FIGS. 13 y 14, las varas pultrusionadas 40 se pueden colocar en el receptáculo 42 dispensando una capa 92 de las varas pultrusionadas 40 a la vez directamente desde un conjunto dispensador móvil de miembros pultrusionados 72 en el receptáculo 42 y apilando capas subsiguientes de las varas pultrusionadas 40 unas encima de otras hasta que se llene el receptáculo 42. De este modo, el conjunto dispensador de miembros pultrusionados 72 se puede montar de manera retirable contiguo a un primer extremo del receptáculo 42 (FIG. 13), encima del receptáculo 42 (FIG. 14), o contiguo al receptáculo 42. Además, en determinados modos de realización, como se muestra en las FIGS. 13 y 14, el procedimiento 100 puede incluir fijar cada capa 92 de varas pultrusionadas 40 entre sí por medio de al menos una abrazadera 74 a medida que cada capa 92 se dispensa desde el conjunto dispensador de miembros pultrusionados 72. A continuación, las capas apiladas se pueden someter conjuntamente a un proceso de infusión de resina. Además, como se muestra, el procedimiento 100 también puede incluir uno o más espaciadores 76 situados dentro del receptáculo 42 para espaciar las varas pultrusionadas 40 a medida que las varas 40 se dispensan desde el conjunto dispensador de miembros pultrusionados 72.

[0037]En otros modos de realización, el sistema 56 puede incluir además un controlador 80 acoplado de manera comunicativa al conjunto dispensador móvil de miembros pultrusionados 72 y/o a la estructura ajustable 66 (FIG.

9) de modo que los diversos componentes del sistema 56 se puedan controlar de forma remota y/o automática. De este modo, el controlador 80 puede incluir al menos un procesador que tenga al menos un ordenador. Como se usa en el presente documento, el término "ordenador" no se limita a circuitos integrados a los que se hace referencia en la técnica como ordenador, sino que se refiere, en un sentido amplio, a un procesador, un microcontrolador, un microordenador, un controlador de lógica programable (PLC), un circuito integrado específico de la aplicación y otros circuitos programables, y estos términos se usan de manera intercambiable en el presente documento.

[0038]Haciendo referencia en particular a la etapa (C) de la FIG. 11, una vez que la porción curva de la tapa de larguero 20 se forma por medio del sistema de termoformación 56, el procedimiento 100 puede incluir además colocar al menos una de las capas opcionales 50 descritas en el presente documento encima de o contigua al receptáculo 42 lleno de varas pultrusionadas. En dichos modos de realización, como se muestra, el procedimiento 100 también puede incluir colocar al menos un transductor ultrasónico 78 encima de o contiguo a la(s) capa(s) opcional(es) 50 para ayudar a empaquetar las varas pultrusionadas 40 dentro del receptáculo 42. Como se muestra en la etapa (D), el procedimiento 100 también puede incluir colocar o apilar una o más placas pultrusionadas 52 encima de la capa opcional 50 y fijar las varas pultrusionadas 40, la capa opcional 50 y las placas pultrusionadas 52 entre sí por medio de un proceso de infusión de resina para formar la tapa de larguero 20 final.

[0039]Las láminas de material y/o resinas descritas en el presente documento pueden incluir un material termoplástico o termoestable. Un material termoplástico abarca, en general, un material plástico o un polímero que tiene una naturaleza reversible. Por ejemplo, los materiales termoplásticos típicamente se vuelven flexibles o moldeables cuando se calientan a una determinada temperatura y se solidifican al enfriarse. Además, los materiales termoplásticos pueden incluir materiales termoplásticos amorfos y/o materiales termoplásticos semicristalinos. Por ejemplo, algunos materiales termoplásticos amorfos pueden incluir, en general, pero no se limitan a, estirenos, vinilos, celulosas, poliésteres, acrílicos, polisulfonas y/o imidas. Más específicamente, materiales termoplásticos amorfos ejemplares pueden incluir poliestireno, acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), poli(metacrilato de metilo) (PMMA), poli(tereftalato de etileno) glucolizado (PET-G), policarbonato, poli(acetato de vinilo), poliamida amorfa, poli(cloruros de vinilo) (PVC), poli(cloruro de vinilideno), poliuretano o cualquier otro material termoplástico amorfo adecuado. Además, materiales termoplásticos semicristalinos ejemplares pueden incluir, en general, pero no se limitan a, poliolefinas, poliamidas, fluoropolímero, acrilato de metilo y etilo, poliésteres, policarbonatos y/o acetales. Más específicamente, materiales termoplásticos semicristalinos ejemplares pueden incluir poli(tereftalato de butileno) (PBT), poli(tereftalato de etileno) (PET), polipropileno, poli(sulfuro de fenilo), polietileno, poliamida (nailon), polietercetona o cualquier otro material termoplástico semicristalino adecuado.

[0040]Además, un material termoestable como se describe en el presente documento abarca, en general, un material plástico o polímero que no tiene una naturaleza reversible. Por ejemplo, los materiales termoestables, una vez curados, no se pueden remoldear fácilmente o volver a un estado líquido. De este modo, después de la formación inicial, los materiales termoestables son, en general, resistentes al calor, la corrosión y/o la deformación por fatiga. Materiales termoestables de ejemplo pueden incluir, en general, pero no se limitan a, algunos poliésteres, ésteres, epoxis o cualquier otro material termoestable adecuado.

[0041]Esta descripción escrita usa ejemplos para divulgar la invención, incluyendo el mejor modo, y también para permitir que cualquier experto en la técnica lleve la invención a la práctica, lo que incluye fabricar y usar cualquier dispositivo o sistema y realizar cualquier procedimiento incorporado. El alcance patentable de la invención se define por las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento (100) para fabricar un componente de pala de rotor de una pala de rotor (16), comprendiendo el procedimiento (100):

(102) alimentar una lámina plana de material (54) en un sistema de termoformación (56), en el que el material (54) comprende al menos uno de un material termoplástico o un material termoestable;

(104) calentar la lámina plana de material (54) por medio del sistema de termoformación (56);

(106) conformar la lámina plana calentada de material (54) por medio de al menos un rodillo (68, 70) del sistema de termoformación (56) en un receptáculo con forma de U (42);

(108) dispensar la lámina conformada de material (54) desde el sistema de termoformación (56); (110) enfriar la lámina conformada de material (54) para formar, al menos parcialmente, el componente de pala de rotor; y

colocar una pluralidad de miembros pultrusionados (40) en el receptáculo con forma de U (42) y fijar la pluralidad de miembros pultrusionados (40) dentro del receptáculo con forma de U (42) para formar el componente de pala de rotor.

2. El procedimiento (100) de la reivindicación 1, en el que colocar la pluralidad de miembros pultrusionados (40) en el receptáculo con forma de U (42) comprende además:

dispensar una capa (92) de la pluralidad de miembros pultrusionados (40) a la vez directamente desde un conjunto dispensador de miembros pultrusionados (72) en el receptáculo con forma de U (42); y, apilar capas subsiguientes (92) de la pluralidad de miembros pultrusionados (40) unas encima de otras hasta que se llene el receptáculo con forma de U (42).

3. El procedimiento (100) de la reivindicación 2, que comprende además fijar cada capa (92) de miembros pultrusionados (40) entre sí por medio de una abrazadera (74) a medida que la capa (92) se dispensa desde el conjunto dispensador de miembros pultrusionados (72).

4. El procedimiento (100) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además fijar la pluralidad de miembros pultrusionados (40) dentro del receptáculo con forma de U (42) por medio de un proceso de infusión de resina.

5. El procedimiento (100) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además:

colocar al menos una lámina de polímero reforzado con fibra (50) encima del receptáculo con forma de U (42) que contiene la pluralidad de miembros pultrusionados (40);

colocar una o más placas pultrusionadas (52) encima de la lámina de polímero reforzado con fibra (50); y

fijar la pluralidad de miembros pultrusionados (40), la lámina de polímero reforzado con fibra (50) y las una o más placas pultrusionadas (52) entre sí por medio del proceso de infusión de resina para formar el componente de pala de rotor.

6. El procedimiento (100) de la reivindicación 5, que comprende además colocar al menos un transductor ultrasónico (78) encima de la al menos una lámina de polímero reforzado con fibra (50) para ayudar a empaquetar la pluralidad de miembros pultrusionados (40) dentro del receptáculo con forma de U (42).

7. El procedimiento (100) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el al menos un rodillo (68, 70) comprende un primer rodillo (68) montado en una estructura ajustable (66).

8. El procedimiento (100) de la reivindicación 7, que comprende además ajustar continuamente una posición del primer rodillo (68) por medio de la estructura ajustable (66) para variar una cantidad de presión que se aplica a la lámina plana calentada de material (54) para conformar la lámina plana calentada de material (54) en la conformación deseada.

9. Un sistema (56) para fabricar un componente de pala de rotor para una pala de rotor (16), comprendiendo el sistema (56):

un alojamiento (58) que comprende un primer extremo (60) y un segundo extremo (62), el primer extremo (60) del alojamiento (58) adaptado para recibir una lámina plana de material (54);

al menos un elemento de calentamiento (64) contenido, al menos parcialmente, dentro del alojamiento (58), el al menos un elemento de calentamiento (64) configurado para calentar la lámina plana de material (54);

una estructura ajustable (66) fijada al alojamiento (58);

al menos un rodillo (68, 70) montado en la estructura ajustable (66), el al menos un rodillo (68, 70) configurado para moverse continuamente en una pluralidad de direcciones por medio de la estructura ajustable (66) para conformar la lámina plana calentada de material (54) en una conformación curva; y al menos un conjunto dispensador de miembros pultrusionados (72) móvil para dispensar una pluralidad de varas (40) en la conformación curva,

en el que el segundo extremo (62) del alojamiento (58) está adaptado para dispensar la conformación curva para formar, al menos parcialmente, el componente de pala de rotor.

10.El sistema (56) de la reivindicación 9, que comprende además una estructura de soporte curva (88) para sostener la lámina plana de material (54) a medida que la lámina plana de material (54) se calienta por medio del al menos un elemento de calentamiento (64), la estructura de soporte curva (88) y el al menos un rodillo (68, 70) configurados para conformar la lámina plana calentada de material (54) en la conformación curva.

11.El sistema (56) de cualquiera de las reivindicaciones 9-10, que comprende además al menos una abrazadera (74) para fijar capas individuales (92) de la pluralidad de varas pultrusionadas (40) entre sí a medida que cada capa (92) se dispensa desde el al menos un conjunto dispensador de miembros pultrusionados (72).

12.El sistema (56) de las reivindicaciones 9 a 11, que comprende además al menos un espaciador (76) situado dentro de la conformación curva para espaciar la pluralidad de varas pultrusionadas (40) a medida que las varas (40) se dispensan desde el al menos un conjunto dispensador de miembros pultrusionados (72).

13.Un procedimiento (100) para fabricar un componente de pala de rotor de una pala de rotor (16), comprendiendo el procedimiento (100):

(102) alimentar una lámina plana de material (54) en un sistema de termoformación (56) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en el que el material (54) comprende al menos uno de un material termoplástico o un material termoestable;

(104) calentar la lámina plana de material (54) por medio del al menos un elemento de calentamiento (64) del sistema de termoformación (56);

(106) conformar la lámina plana calentada de material (54) por medio del al menos un rodillo (68, 70) del sistema de termoformación (56) en una conformación curva deseada;

(108) dispensar la lámina conformada de material (54) desde el sistema de termoformación (56); y, (110) enfriar la lámina conformada de material (54) para formar, al menos parcialmente, el componente de pala de rotor.