ES3050593T3 - Wind turbine blade handling system and method - Google Patents

Abstract

Un método para manipular una pala de turbina eólica que comprende: proporcionar un adaptador de carretilla elevadora, incluyendo el adaptador de carretilla elevadora una base y una pared final, acoplar la base del adaptador de carretilla elevadora a al menos un diente de una carretilla elevadora, colocar un aparato de manipulación de raíz dentro de un anillo de raíz de una pala de turbina eólica, incluyendo el aparato de manipulación de raíz una pluralidad de puntales y al menos una barra de tensión, y accionar la al menos una barra de tensión para acoplarse a una superficie del anillo de raíz. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0003] Sistema y método de manipulación de palas de turbina eólica

[0005] Antecedentes del objeto descrito

[0007] Campo del objeto descrito

[0009] El objeto descrito se refiere a un sistema de manipulación de palas de rotor de turbina eólica y a un método de manipulación de una pala de turbina eólica mediante el uso de tal sistema de manipulación. En particular, la presente descripción proporciona una estructura para manipular la porción de anillo de raíz de una pala de turbina eólica.

[0010] Descripción de la técnica relacionada

[0012] Se conocen diversos métodos y sistemas para su uso en el proceso de fabricación de palas de turbinas eólicas, lo que incluye carros y/o grúas que actúan para soportar una sección de la pala de turbina eólica, por ejemplo, después de retirarla del molde de la pala y durante las operaciones posteriores al moldeo (por ejemplo, operaciones de rectificado o recubrimiento de la superficie externa de la pala).

[0014] Los carros de palas convencionales comprenden una estructura de anillo cerrada que se ajusta alrededor del cuerpo de la pala. Sin embargo, a medida que aumentan las dimensiones de la pala, estos carros suelen ser difíciles de montar en la pala. A menudo se necesita una grúa para soportar el peso de la pala mientras se mueve el carro (a menudo manualmente) a lo largo de la pala. Además, el carro supone un peligro durante las operaciones posteriores al moldeo, donde las personas y los equipos se ven obstaculizados por el gran anillo y no pueden acceder fácilmente a los bordes delantero y trasero de la pala en la ubicación del carro.

[0016] Los carros de palas convencionales se configuran con soportes cerrados que forman un anillo cerrado (externo a la pala) en el que se introduce la pala de la turbina eólica. El inconveniente de esta configuración radica en la operación de carga de la pala en el carro ya que para realizar la etapa de carga o bien se debe mover el carro desde la punta de la pala hasta la posición de la pala donde el carro puede soportar el peso de la pala (por ejemplo, el centro de gravedad de las palas), o bien se debe mover la pala al carro por medio del uso de un puente grúa y cables. Además de la complejidad indeseable de tales sistemas convencionales de manipulación de palas, la operación de estos sistemas convencionales requiere una variedad de movimientos que presentan un alto riesgo de dañar las palas al introducir y retirar los diversos componentes.

[0018] Además, los aparatos convencionales para manipular palas requerían cables de remolques que tengan un extremo conectado a la parte de semi-raíz de la pala, y el otro extremo conectado al gancho de la grúa para girar la raíz. Durante este proceso, el riesgo de que la parte de la raíz se deslizara de los cables de remolques era muy alto, lo que representaba un peligro mortal para los operadores. Además existía el riesgo de que la parte cayera al suelo y de que se produjeran daños graves en la misma cuando la pieza se giraba por los cables de remolques. Dado que girar la raíz con cables de remolques era un trabajo engorroso, se perdía mucho tiempo durante la operación, lo que aumentaba el tiempo del ciclo de producción.

[0020] El documento CN 109367075 A describe un dispositivo y método antirretracción para la raíz de las palas de energía eólica. El dispositivo comprende un soporte con patas que se montan para moverse en dirección radial. Un disco en el centro del soporte tiene brazos que se disponen en su periferia y puede moverse en dirección axial. Las patas están articuladas a los brazos. El movimiento axial del disco mueve las patas en dirección radial para que colinden con la pared interna de la raíz de la pala. El soporte se proporciona con una ranura para la carretilla elevadora soldada entre las varillas de soporte adyacentes.

[0022] Resumen del objeto descrito

[0024] El propósito y las ventajas del objeto descrito se expondrán y se harán evidentes a partir de la descripción que sigue, así como también se aprenderán mediante la práctica del objeto descrito. Las ventajas adicionales del objeto descrito se obtendrán y lograrán mediante los métodos y sistemas señalados particularmente en la descripción escrita y las reivindicaciones del mismo, así como también a partir de las figuras adjuntas.

[0026] Para lograr estas y otras ventajas y de acuerdo con el propósito del objeto descrito, tal como se describe en forma general, el objeto descrito incluye un sistema de manipulación de palas de turbina eólica que comprende: un adaptador de carretilla elevadora, el adaptador de carretilla elevadora incluye una base y una pared de extremo, la base se configura para acoplarse al menos a una horquilla de una carretilla elevadora; un aparato de manipulación de la raíz, el aparato de manipulación de la raíz incluye una pluralidad de puntales; al menos una varilla de tensión, la al menos una varilla de tensión acoplada a al menos un puntal; en donde al menos una porción del aparato de manipulación de la raíz y al menos una varilla de tensión se disponen dentro de un anillo de raíz de dicho sistema.

[0028] En algunas modalidades, el anillo de raíz del aparato de manipulación de la raíz se acoplan juntos.

[0029] En algunas modalidades, el anillo de raíz del aparato de manipulación de la raíz se elevan juntos.

[0030] En algunas modalidades, el anillo de raíz del aparato de manipulación de la raíz se giran juntos.

[0031] En algunas modalidades, la varilla de tensión incluye un actuador en un primer extremo y una zapata amortiguadora en un segundo extremo de la misma.

[0032] En algunas modalidades, la zapata amortiguadora incluye una forma complementaria a la forma del anillo de raíz. En algunas modalidades, una pluralidad de varillas de tensión se pueden accionar selectivamente para acoplarse a una superficie interior del anillo de raíz.

[0033] En algunas modalidades, la al menos una varilla de tensión aplica una fuerza al anillo de raíz.

[0034] En algunas modalidades, el aparato de manipulación de la raíz y la varilla de tensión son componentes separados. En algunas modalidades, el aparato de manipulación de la raíz y el anillo de raíz pueden girar 360 grados alrededor de un eje longitudinal.

[0035] El aparato de manipulación de la raíz tiene un primer extremo y un segundo extremo, al menos un extremo tiene una longitud igual o mayor que el diámetro del anillo de raíz.

[0036] De acuerdo con otro aspecto de la descripción, se proporciona un método de manipulación de una pala de turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 8.

[0037] En algunas modalidades, el método comprende además acoplar al menos un lado del aparato de manipulación de la raíz al anillo de raíz.

[0038] En algunas modalidades, el acoplamiento incluye la conexión de un sujetador mecánico entre el aparato de manipulación de la raíz y el anillo de raíz.

[0039] En algunas modalidades, el método comprende además elevar el aparato de manipulación de la raíz y el anillo de raíz simultáneamente.

[0040] En algunas modalidades, la elevación incluye la unión de un cable al aparato de manipulación de la raíz.

[0041] En algunas modalidades, el método comprende girar el aparato de manipulación de la raíz y el anillo de raíz simultáneamente.

[0042] En algunas modalidades, al menos dos varillas de tensión se alargan a diferentes longitudes.

[0043] Se debe entender que tanto la descripción general anterior como la descripción detallada que sigue son ilustrativas y pretenden proporcionar una explicación adicional del objeto reivindicado que se describe.

[0044] Las figuras acompañantes, que se incorporan y constituyen parte de esta descripción, se incluyen para ilustrar y proporcionar una mayor comprensión del método y sistema del objeto descrito. Junto con la descripción, las figuras sirven para explicar los principios del objeto descrito.

[0045] Breve descripción de las figuras

[0046] Se proporciona una descripción detallada de varios aspectos, características y modalidades del objeto descrito en la presente descripción con referencia a las figuras acompañantes, que se describen brevemente a continuación. Las figuras son ilustrativos y no están necesariamente dibujados a escala, y algunos componentes y características se han exagerado para mayor claridad. Las figuras ilustran diversos aspectos y características del presente objeto y pueden ilustrar una o más modalidades o ejemplos del presente objeto en su totalidad o en parte.

[0047] La Figura 1 representa un aparato del conjunto de palas de turbina eólica ilustrativo, que incluye un dispositivo de manipulación de la raíz de acuerdo con las modalidades descritas en la presente descripción.

[0048] La Figura 2 es otra vista en perspectiva del aparato de la Figura 1, que se muestra con la raíz y el dispositivo de manipulación de la raíz girados alrededor de un eje horizontal.

[0049] La Figura 3 es una vista lateral del aparato de la Figura 1.

[0050] La Figura 4 es una vista frontal del aparato de la Figura 1.

[0051] La Figura 5 es una vista en perspectiva del aparato de la Figura 1.

[0052] La Figura 6 es una vista ampliada en perspectiva frontal del aparato de la Figura 1.

[0053] La Figura 7 es una vista aislada (porción de raíz eliminada para mayor claridad) del aparato de la Figura 1. La Figura 8 es una vista frontal de una única varilla de tensión del aparato de la Figura 1.

[0054] La Figura 9 es una vista ampliada de un mecanismo de unión superior ilustrativo del aparato de la Figura 1. La Figura 10 es una vista ampliada de un pasador de bloqueo ilustrativo del adaptador de carretilla elevadora de acuerdo con la modalidad que se muestra en la Figura 1.

[0055] La Figura 11 representa otro aparato del conjunto de palas de turbina eólica ilustrativo, que incluye un dispositivo de manipulación de la raíz.

[0056] La Figura 12 representa una vista aislada del aparato de manipulación de la raíz y la unión del anillo de raíz de la modalidad que se muestra en la Figura 11.

[0057] La Figura 13 representa una vista aislada del aparato de manipulación de la raíz de la modalidad que se muestra en la Figura 11.

[0058] Las Figuras 14A-C representan la vista frontal, superior y lateral del aparato de manipulación de la raíz de la modalidad que se muestra en la Figura 13.

[0059] Las Figuras 15A-B representan una perspectiva aislada y una vista en sección transversal del adaptador de carretilla elevadora de la modalidad que se muestra en la Figura 11.

[0060] Las Figuras 16A-B representan una vista en perspectiva y en sección transversal aislada del adaptador de carretilla elevadora de la modalidad que se muestra en la Figura 11.

[0061] Las Figuras 17A-D representan vistas en perspectiva, frontal, superior y en sección transversal de la unión de anillo de raíz de la modalidad que se muestra en la Figura 11.

[0062] Las Figuras 18A-C representan vistas en perspectiva, superior y en sección transversal de la unión de anillo de raíz de la modalidad que se muestra en la Figura 11.

[0063] Las Figuras 19A-B representan una perspectiva, y vistas en perspectiva del aparato de manipulación de la raíz y de la unión de anillo de raíz de la modalidad que se muestra en la Figura 11.

[0064] La Figura 20 es una vista frontal (en sentido transversal) del aparato de manipulación de la raíz y de la unión de anillo de raíz y de la carretilla elevadora y del anillo de raíz de la modalidad que se muestra en la Figura 11. La Figura 21 representa una vista en perspectiva de la unión de anillo de raíz de la modalidad que se muestra en la Figura 11.

[0065] La Figura 22 representa una vista en perspectiva de la unión de anillo de raíz de la modalidad que se muestra en la Figura 11.

[0066] La Figura 23 representa una vista en perspectiva del aparato de manipulación de la raíz y de la unión de anillo de raíz de la modalidad que se muestra en la Figura 11.

[0067] Las Figuras 24-27 representan vistas en perspectiva superior, en perspectiva frontal, en perspectiva frontal y trasera del aparato de manipulación de la raíz y la unión del anillo de raíz de la modalidad que se muestra en la Figura 11.

[0069] Descripción detallada de una modalidad ilustrativa

[0071] El propósito y las ventajas del objeto descrito se expondrán y se harán evidentes a partir de la descripción que sigue, así como también se aprenderán mediante la práctica del objeto descrito. Las ventajas adicionales del objeto descrito se obtendrán y lograrán mediante los métodos y sistemas señalados particularmente en la descripción escrita y las reivindicaciones del mismo, así como también a partir de las figuras adjuntas.

[0073] A continuación se hará referencia en detalle a las modalidades ilustrativas del objeto descrito, cuyos ejemplos se ilustran en las figuras acompañantes. El método y las etapas correspondientes del objeto descrito se describirán junto con la descripción detallada del sistema.

[0075] Los métodos y sistemas que se presentan en la presente descripción pueden usarse para manipular, por ejemplo, sujetar, asegurar, levantar, girar y transportar una pala de turbina eólica (o porción(ones) de la misma). En una modalidad ilustrativa, este sistema consiste en un aparato particularmente adecuado para manipular un anillo de raíz de una pala de turbina eólica, que en algunas modalidades, puede fabricarse como un componente separado/discreto con respecto al resto de la pala. El sistema y aparato descritos en la presente descripción se pueden usar para facilitar diversos procesos de acabado de la fabricación de palas de turbinas eólicas.

[0077] Como se muestra en la Figura 1, el sistema 1000 generalmente incluye una carretilla elevadora, un adaptador de carretilla elevadora (100) que puede tener un tamaño universal para recibir las patas de horquillas de una variedad de modelos de carretillas elevadoras y un aparato de manipulación de la raíz (200) para recibir una raíz de pala (10). Además, la carretilla elevadora puede proporcionarse con una unión que permite que las patas de horquillas de la carretilla elevadora giren como se describe en la presente descripción. A modo ilustrativo y no limitativo, la presente descripción se centra en el uso ilustrativo del aparato de manipulación de la pala (200) para su uso con una porción de la mitad o semi-anillo de raíz (10) de una pala, pero se debe entender que el aparato descrito en la presente descripción se puede emplear en relación con porciones de pala adicionales y/o estructuras compuestas. Estos aparatos descritos en la presente descripción proporcionan la capacidad de manipular palas de turbinas eólicas más grandes de forma segura, con mayor eficiencia, accesibilidad y ergonomía que los sistemas de manipulación convencionales.

[0079] El aparato de la presente descripción emplea una estructura rígida capaz de soportar el peso del anillo de raíz (10) cuando se levanta, y tiene un eje longitudinal central (alineado en la dirección de extensión de la pala, como se muestra en la Figura 1 que representa la mitad, o semi-anillo de raíz de una superficie superior de la pala de una mitad del molde de la pala) alrededor del cual el adaptador de carretilla elevadora puede girar (un total de 360°; por ejemplo, 180° en el sentido de las manecillas del reloj y 180° en el sentido contrario a las manecillas del reloj).

[0081] La estabilidad del aparato, al levantar y/o girar el semi-anillo de raíz (10), se puede mantener operando dentro de las siguientes condiciones presentadas en la Tabla 1 a continuación y como se muestra en las Figuras 2-3.

[0084]

[0087] Se supone que el conteo en sentido contrario a las manecillas del reloj es un valor de momento positivo:

[0090]

[0092] Ecuación 1

[0094] Lo cual, al insertar los valores respectivos para las variables de la Ecuación 1 se convierte en:

[0096] ^Mb — 230 *1,02 1500 * 2,2 300 * 1 - 0,819 *F —0

[0097] Ecuación 2

[0099] Lo que resulta en:F= 4682kg.

[0101] En consecuencia, la modalidad ilustrativa que se muestra puede operar con un peso de carretilla elevadora de aproximadamente 4682 Kg. Además, en las tres configuraciones (0°, 90°, 180°) el centro de gravedad está restringido entre dos soportes, por ejemplo, las patas de horquillas de la carretilla elevadora. Por lo tanto, no se experimenta inestabilidad lateral (alrededor del eje x) durante la operación de la carretilla elevadora.

[0103] Las patas de horquillas de la carretilla elevadora pueden acoplarse al adaptador de carretilla elevadora (100) para elevar o levantar el semi-anillo de raíz (10) y el aparato de manipulación de la raíz (200) a una altura al menos equivalente al diámetro del anillo de raíz (completo) (10) para asegurar que el semi-anillo de raíz (10) tenga suficiente espacio libre para realizar una rotación completa sin entrar en contacto con el suelo. En algunas modalidades, la carretilla elevadora se puede mover hasta el borde del molde de la pala, tener horquillas insertadas dentro del adaptador de carretilla elevadora (100) (que se puede preinstalar dentro del anillo de raíz de la pala) y elevar para levantar el semi-anillo de raíz (10) fuera del molde de la pala. En consecuencia, la presente descripción permite que el anillo de raíz (10) se eleve y/o gire sin que el aparato de carretilla elevadora se acople o entre en contacto con el anillo de raíz (10) directamente, en lugar de eso, la carretilla elevadora solo entra en contacto con el aparato de la presente descripción, por ejemplo, el adaptador de carretilla elevadora (100) y el aparato de manipulación de la pala (200), de esta manera se evitan daños al anillo de raíz. En otras palabras, la presente descripción permite que la carretilla elevadora levante/gire el anillo de raíz, mientras que las patas de horquillas de la carretilla elevadora se ubican dentro de la sección cóncava del anillo de raíz.

[0105] El adaptador de carretilla elevadora puede girar (como se muestra en las Figuras 1-3) más de 360 grados, como se describió anteriormente, alrededor de un eje horizontal, en sentido de las manecillas del reloj o en sentido contrario a las manecillas del reloj, lo que permite invertir toda la sección de la raíz (como se muestra en la Figura 3) y bloquearla en cualquier posición dentro de su rango de movimiento (lo que permite de esta manera la inspección y/o etapas de procesamiento adicionales, si se desea).

[0107] Adaptador de carretilla elevadora (100)

[0109] La presente descripción incluye un adaptador de carretilla elevadora capaz de interactuar con carretillas elevadoras estándar para convertir la carretilla elevadora para su operación con el aparato de manipulación de la raíz (200). Las horquillas convencionales de la carretilla elevadora se pueden insertar en el adaptador de carretilla elevadora (100) y se pueden unir a las horquillas de la carretilla elevadora.

[0111] El adaptador de carretilla elevadora incluye una porción de base (110) y, en algunas modalidades, una pared de extremo/barras (120) que se extienden perpendicularmente (en algunas modalidades, estas barras 120 se pueden unir permanentemente a la carretilla elevadora), como se muestra en las Figuras 6-7. Por ejemplo, la porción de base (110) puede incluir una pluralidad de vigas, cada viga dimensionada para recibir de manera deslizante las horquillas de la carretilla elevadora. La separación entre las vigas 110 de la porción de base se puede ajustar según se desee para acomodar la separación entre las horquillas de la carretilla elevadora. Cada viga (110) es una estructura rectangular rígida que tiene una abertura en la boca (es decir, el lado que se orienta hacia la carretilla elevadora) dimensionada para recibir las horquillas de la carretilla elevadora. La porción de base (110) soporta el aparato de manipulación de la pala (200) y el anillo de raíz (10) durante la operación con el aparato de manipulación de la pala (200) que se dispone sobre las vigas (110); y el aparato de manipulación de la pala acoplado al anillo de raíz de manera que todo el peso tanto del aparato de manipulación de la pala (200) como del anillo de raíz (10) se distribuye a través de la porción de base (100). La pared de extremo/barras (120) sirven como una pared rígida que evita cualquier desplazamiento lateral del aparato de manipulación de la pala (200) y de la raíz, en dirección hacia atrás (es decir, hacia el operador de la carretilla elevadora).

[0113] La energía para generar el movimiento (por ejemplo, rotación alrededor del eje longitudinal de la pala) de la pala de la turbina eólica se puede proporcionar de diversas formas, por ejemplo, mediante un motor eléctrico, sistemas neumáticos o hidráulicos. En algunas modalidades, los medios de alimentación (y el cableado, cables o tuberías asociados, según sea el caso) se alojan directamente dentro del adaptador de carretilla elevadora. En otras modalidades, la fuente de energía y/o los sistemas de energía auxiliares pueden ubicarse externamente al adaptador de carretilla elevadora, por ejemplo, alojarse dentro de la propia carretilla elevadora.

[0115] La porción de base (110) del adaptador de carretilla elevadora y del aparato de manipulación de la raíz (200) se puede formar de manera integral o, en algunas modalidades, se puede formar como miembros discretos que se acoplan para formar un subconjunto. La pared de extremo/barras (120) se pueden dimensionar de manera que se extiendan verticalmente por encima del aparato de manipulación de la pala (200) y la raíz (10), como se muestra. Las dimensiones y la separación de la base (110) y la pared de extremo/barras (120) se pueden ajustar para adaptarse a palas de distintos tamaños.

[0117] La porción de base (110) incluye pasadores de bloqueo (170): para acoplar las horquillas de la carretilla elevadora para evitar el movimiento relativo entre el aparato de manipulación de la raíz (200) y la carretilla elevadora durante la operación. También se incluyen pasadores cargados con resorte (180) que están sesgados para empujar el pasador de bloqueo (170) a una configuración bloqueada para de esta manera evitar que los pasadores de bloqueo (170) se desacoplen de la carretilla elevadora, como se muestra en la Figura 10.

[0119] Aparato de manipulación de la raíz (200)

[0121] El aparato de manipulación de la raíz (200) incluye un marco, o chasis, de puntales interconectados (202) que se configuran, en la modalidad ilustrativa que se muestra, con una primera sección cuadrada (210) para acoplarse al adaptador de carretilla elevadora (100) que recibe las patas de horquillas de la carretilla elevadora, y una segunda sección rectangular (220) que se acopla al anillo de raíz. Los puntales pueden formarse por cualquier material adecuadamente rígido (por ejemplo, acero) capaz de soportar los pesos/cargas impartidos por el anillo de raíz, y formarse como miembros rectangulares huecos. En la modalidad ilustrativa que se muestra, el aparato de manipulación de la raíz es simétrico con respecto al eje x y al eje y, como se muestra.

[0123] La primera sección (210), o extremo, tiene dos puntales (201, 202) que se alinean con las vigas del adaptador de carretilla elevadora (110) de manera que el aparato de manipulación de la raíz se puede unir de manera permanente (por ejemplo, soldarse) o desmontable al adaptador de carretilla elevadora (110), como se muestra en la Figura 7. Un puntal transversal (203) se extiende entre estos dos puntales inferiores (202, 204). Extendiéndose verticalmente hacia arriba desde los puntales inferiores (201, 202) están los puntales (205, 206). Además, los puntales de contrafuerte (207, 208) se extienden diagonalmente desde los puntales verticales (205, 206), y los extremos de los puntales de contrafuerte pueden estar desplazados desde los extremos de los puntales verticales (205, 206).

[0125] El segundo extremo (220) es mayor en dimensión que el primer extremo, de manera que el marco (200) tiene la forma de una estructura generalmente triangular o trapezoidal, con el primer extremo o vértice (que se muestra en la parte inferior en la Figura 7) unido a las horquillas de la carretilla elevadora. El segundo extremo rectangular (220) se forma de manera similar a partir de una serie de puntales interconectados e incluye las patas (240) que se extienden desde el marco de manera que la raíz se separa por encima del suelo cuando el aparato (200) se coloca en el piso. Los puntales que se extienden perpendicularmente (222) pueden extenderse entre los puntales que definen el perímetro del marco, estos junto con los puntales de contrafuerte en ángulo proporcionan rigidez para las cargas de torsión que se imparten durante la elevación/rotación de la raíz de la pala (10). Los puntales perpendiculares (222) del segundo extremo del marco se pueden alinear para intersecar el perímetro del segundo extremo del marco en una ubicación que coincide con los puntales verticales (205, 206) del primer extremo del marco.

[0127] El aparato de manipulación de la raíz (200) puede ser una unidad única e integral, o puede estar compuesto por una pluralidad de componentes discretos (por ejemplo, puntales individuales) que pueden unirse entre sí o conectarse de cualquier otra manera para insertarse dentro del anillo de raíz. Adicionalmente, el aparato de manipulación de la raíz (200) se puede colocar en cualquier ubicación deseada a lo largo del anillo de raíz (por ejemplo, cerca de la boca o del extremo de la raíz del anillo de raíz que se une a una góndola; o cerca del extremo de la punta del anillo de raíz).

[0128] En algunas modalidades, el centro de gravedad del anillo de raíz (10), el aparato de manipulación de la raíz (200) y el adaptador de carretilla elevadora (100) están todos alineados con el centro de gravedad de la carretilla elevadora.

[0129] El aparato de manipulación de la raíz también puede incluir las patas (240) que se extienden verticalmente desde el perímetro del marco (220), que están ubicados en las esquinas del marco como se muestra. Estas patas (240) permiten la colocación del aparato de manipulación de la raíz (230) en el suelo (mientras se mantiene elevado el anillo de raíz, si está unido. Después de girar la parte de semi-raíz (10) 180 grados desde la orientación convexa a la orientación cóncava, las patas se colocan en el piso y cualquier proceso/reparación deseada, por ejemplo, recorte, se puede realizar fácilmente sin obstrucciones ni riesgo de lesiones.

[0131] En algunas modalidades, el aparato de manipulación de la raíz también puede incluir una placa de elevación (250) para un mecanismo de elevación aéreo (por ejemplo, una grúa) para levantar el aparato de manipulación de la raíz (y el anillo de raíz, si está unido). La placa de elevación (250) puede extenderse entre puntales perpendiculares (222) y tener un agujero de enlace alineado con el centro de gravedad del aparato de manipulación de la raíz (200) (y el anillo de raíz, si está unido) para evitar momentos de torsión/giro, como se muestra en la Figura 7. Adicional o alternativamente, se pueden incluir elementos de enlace de grúa (por ejemplo, cáncamos) (260) en la superficie superior del marco (220) para elevación y posicionamiento aéreos, de manera similar a la placa de elevación (250). En la modalidad ilustrativa que se muestra, dos pares (es decir, cuatro en total) de elementos de enlace están alineados en la superficie superior del marco (220), como se muestra en la Figura 9. Una grúa aérea puede acoplarse solo a uno de los puntos de conexión (250, 260), o la grúa aérea puede acoplarse a todos los puntos de conexión (250, 260) para proporcionar una manipulación y posicionamiento más seguros del aparato de manipulación de la raíz (y del anillo de raíz, si está unido). Las patas (240) se extienden una distancia mayor que estas estructuras de elevación (es decir, placa de elevación y/o miembros de enlace) para proporcionar un espacio libre de manera que ninguna de las estructuras de elevación toque el piso cuando el aparato de manipulación de la raíz se coloca en una posición vertical con las patas (240) acopladas al piso.

[0133] De acuerdo con otro aspecto de la presente descripción, el aparato de manipulación de la raíz (200) se puede acoplar de manera desmontable al anillo de raíz. Los puntales periféricos (225, 226) del marco (220) pueden incluir canales que se definen por paredes laterales en el lado opuesto de las patas (240) para recibir los bordes (o bridas) del anillo de raíz (10). El ancho de los canales se puede dimensionar de manera que la pared lateral más externa de los canales (225, 226) se disponga fuera del anillo de raíz y se superponga a una porción de la superficie exterior del anillo de raíz (10), y la pared lateral más interna de los canales se disponga dentro del anillo de raíz y se superponga a una porción de la superficie interior del anillo de raíz (10). Por lo tanto, el anillo de raíz (10) se sitúa dentro de los canales (225, 226).

[0135] Se pueden insertar una serie de pasadores de conexión (230) para que se extiendan a través de estas paredes laterales (225, 226), y el anillo de raíz (10) se coloca dentro de los canales que se definen por estas paredes laterales, para acoplar el aparato de manipulación de la raíz (200) al anillo de raíz (10), como se muestra en las Figuras 1-6. En la modalidad ilustrativa que se muestra en las Figuras 6-7, se proporcionan seis pasadores (230) en cada lado del marco (220), pero se puede emplear un número alternativo según sea necesario para proporcionar una resistencia de unión suficiente para adaptarse a anillos de raíz de diferentes tamaño/peso.

[0137] Como se muestra en la Figura 6, el aparato de manipulación de la raíz (200) se puede colocar con la mayoría o la totalidad de los puntales dispuestos dentro del interior del anillo de raíz, y los puntales (225, 226) en los lados laterales del aparato acoplado al semi-anillo de raíz (10) a través del grosor del anillo de raíz. Los pasadores de conexión (230) pueden ser acoplamientos mecánicos que se extienden a través de una superficie exterior de estos puntales laterales y a través del grosor del semi-anillo de raíz para unir de manera segura las dos estructuras. El número y la ubicación de los pasadores de conexión (230) pueden variar en dependencia de la geometría y el peso del anillo de raíz, por ejemplo, pueden separarse uniformemente a lo largo de la longitud del anillo de raíz, o dispersarse en forma de gradiente con una mayor concentración coincidiendo con un mayor grosor del anillo de raíz (es decir, próximo al extremo del cubo). Las aberturas que se forman en cada mitad de los semi-anillos de raíz para recibir los pasadores de conexión (230) cuando se conectan al aparato de manipulación de la raíz (200), sirven convenientemente como ubicaciones de unión una vez que los dos semi-anillos de raíz se ensamblan en un anillo de raíz completo.

[0139] Varillas de tensión ajustables (300)

[0141] De acuerdo con aun otro aspecto de la descripción, se pueden incluir varillas de tensión (300) para ejercer una fuerza de tracción sobre la superficie interior de revestimiento del anillo de raíz (10) para mantener una geometría deseada, como se muestra en las Figuras 1-7. Las varillas de tensión (300) son ajustables (independientemente) en longitud de manera que la cantidad de fuerza ejercida sobre el anillo de raíz se puede adaptar según sea necesario para garantizar que se mantenga la geometría adecuada del anillo durante el tránsito para evitar cualquier deformación no deseada (por ejemplo, torcerse).

[0143] Durante la operación (por ejemplo, elevación/rotación) del anillo de raíz, las varillas de tensión (300) se alargan o acortan (por ejemplo, de manera telescópica) para aplicar una fuerza a una superficie interior del anillo de raíz para contrarrestar las cargas externas, para: i) estirar/apretar el revestimiento compuesto en una dirección radial para mantener una geometría deseada; y ii) evitar deformaciones o desplazamientos en el centro de gravedad del anillo de raíz. En algunas modalidades, las varillas de tensión (300) pueden preajustarse con un rango limitado de desplazamiento para evitar una fuerza excesiva/desgarre del revestimiento del anillo de raíz. Adicional o alternativamente, las varillas de tensión (300) pueden incluir una alarma/señal (visual o audible) para alertar a un operador de la magnitud y/o velocidad de desplazamiento de las varillas.

[0145] La Figura 8 muestra una vista aislada de una varilla de tensión ilustrativa (300) que incluye un perno prisionero (310) para transferir fuerza a la zapata amortiguadora de vibraciones (330) desde el actuador (320) (que en la modalidad ilustrativa puede ser una rueda/engranaje) para estirar/comprimir el semi-anillo de raíz. El actuador (320) se puede operar de manera manual y/o automática para preestablecer longitudes o niveles de tensión, o ajustar a cualquier nivel deseado según lo determine un técnico. El ajuste puede ser gradual o puede realizarse en incrementos abruptos y escalonados. En algunas modalidades, la extensión de la zapata experimenta una resistencia creciente a medida que la zapata (330) se extiende más. Los actuadores (320) de las varillas de tensión se pueden ajustar/operar independientemente unos de otros. Adicional o alternativamente, los actuadores pueden operar al unísono de tal manera que todas las zapatas (330) se acoplen al anillo de raíz simultáneamente. Los actuadores pueden accionarse mediante medios manuales, eléctricos, neumáticos o hidráulicos.

[0147] La zapata amortiguadora de vibraciones (330) puede ubicarse en un extremo distal de la varilla de tensión (300) y puede incluir una superficie antideslizante (por ejemplo, material PUR) para entrar en contacto con el revestimiento del anillo de raíz. La zapata (330) se puede ajustar/recolocar según se desee para obtener el ángulo adecuado (por ejemplo, inclinación) de orientación con respecto al anillo de raíz. En la modalidad ilustrativa que se muestra, la zapatas se orientan en un ángulo de 45 grados y 90 grados con respecto al eje horizontal. Se proporciona una carcasa (340) para recibir el perno prisionero (310) y tiene un diámetro exterior mayor que el diámetro exterior del perno prisionero (310). Las tuercas de perno (350) se pueden unir en ambos extremos de la carcasa (340). Las tuercas de perno (350) se pueden unir permanentemente (por ejemplo, soldadas) a la carcasa (340) y sirven como punto de contacto para generar la fuerza de amortiguación suministrada por la varilla de tensión (300) a la zapata (330).

[0149] Las varillas de tensión (300) se pueden anclar a los puntales del aparato de manipulación de la raíz (200) y ponerse en el ángulo deseado para acoplarse a la superficie interior del anillo de raíz (10) en ubicaciones predeterminadas. Por ejemplo, las varillas de tensión (300) se pueden soldar (en un punto medio de la varilla de tensión) a un puntal particular de marco de manera que la fuerza de tracción se distribuya con respecto al aparato de manipulación de la raíz (200) en el anillo de raíz (10). Alternativamente, las varillas de tensión se pueden unir de manera desmontable a los puntales (por ejemplo, mediante sujeción o acoplamiento mecánico de enclavamiento complementario, tal como una lengüeta/ranura que encaja con los puntales) de manera que las varillas de tensión se pueden reubicar en posiciones alternativas en los puntales y/o con una separación alternativa entre varillas de tensión vecinas (300). En la modalidad ilustrativa que se muestra en la Figura 7, se emplean diez varillas de tensión (300) con cuatro de ellas que se orientan aproximadamente a 45 grados con respecto al eje longitudinal (o en sentido transversal) del anillo de raíz (10), y cuatro que se orientan lateralmente hacia las bridas del anillo de raíz y perpendiculares al eje longitudinal (o en sentido transversal) así como también perpendiculares a los puntales (225, 226). Las dos varillas de tensión restantes se ubican dentro de la primera porción (210) del marco del aparato de manipulación de la raíz y se orientan verticalmente, perpendiculares al eje longitudinal (o en sentido transversal).

[0151] Las modalidades ilustrativas que se ilustran representan una conexión mecánica entre el aparato de manipulación de la raíz (200) y el anillo de raíz (10), sin embargo se puede emplear una conexión alternativa. Por ejemplo, los pasadores de conexión (230) pueden, en lugar de una unión de fijación de pasador y tuerca, ser un acoplamiento de vacío a lo largo del perímetro del anillo de raíz de la pala y la interfaz del aparato de manipulación de la raíz (200). Tal acoplamiento de vacío sería ventajoso ya que proporciona un diseño más universal capaz de adaptarse a una amplia variedad de tamaños/formas de diseño de la raíz de la pala. La geometría de las ventosas se complementa con la forma del perímetro del anillo de raíz para garantizar un acoplamiento adecuado. En algunas modalidades, se hace una combinación de conexiones mecánicas y de vacío entre el aparato de manipulación de la raíz (200) y el anillo de raíz (10). Esto es beneficioso ya que se pueden proporcionar acoplamientos mecánicos, por ejemplo en la parte inferior del semi-anillo de raíz, que permiten una desconexión lenta/deliberada que puede servir como medida de seguridad contra una desconexión abrupta no deseada del acoplamiento de vacío para evitar que el anillo de raíz se caiga accidentalmente.

[0153] Las Figuras 11-29 describen otra modalidad ilustrativa de la presente descripción. Se pueden proporcionar números de referencia similares (diferenciados por un número adicional "0" como sufijo) entre las diversas vistas y figuras que se presentan en la presente descripción para denotar estructuras funcionalmente correspondientes, pero no necesariamente idénticas, como se describe con respecto a la modalidad de las Figuras 1-10. Las descripciones proporcionadas anteriormente se aplican igualmente a las características comunes descritas en las modalidades. A modo de ilustración y no de limitación, se proporcionan algunas dimensiones ilustrativas en las figuras, pero se entenderá que dimensiones alternativas están dentro del alcance de esta descripción.

[0155] La modalidad que se muestra en la presente descripción incluye una unión de conexión compuesta (4000), que se muestra de forma aislada en las Figuras 17-18, que se puede unir o retirar del marco (2000), que tiene una geometría alternativa. La unión universal de anillo de raíz (o conexión compuesta) (4000) tiene longitudes de brazo que se pueden ajustar según se desee para proporcionar un aparato universal adecuado para su uso en cualquier diseño de anillo de raíz.

[0157] Aparato de manipulación de la raíz (2000)

[0159] El aparato de manipulación de la raíz (2000) de esta modalidad se puede construir de manera similar a la modalidad anterior, por ejemplo, tiene una forma generalmente trapezoidal con una primera sección 2100 y una segunda sección 2200, como se muestra en la Figura 12. En este empotramiento no hay puntales transversales ni vigas, en cambio la primera porción 2100 incluye una parte inferior generalmente cuadrada con puntales que se extienden en diagonal (por ejemplo, 45 ~ 75 grados) que se conectan a los puntales rectangulares 2220 que forman la segunda porción 2200. En consecuencia, esta modalidad es más ligera que la modalidad descrita anteriormente. Se pueden incluir las patas 2400 y elementos de elevación 2600 como se describió anteriormente. Los bordes laterales del marco 2200, que coinciden con los bordes delantero y trasero del anillo de raíz y la pala de la turbina, se definen por los puntales 2250. Extendiéndose lateralmente hacia afuera desde este puntal 2250 se encuentra la unión de anillo universal 4000.

[0160] En las Figuras 13-14 se muestra una vista aislada del aparato de manipulación de la raíz, que muestra los puntales inferiores cuadrados 2030 y los puntales superiores rectangulares 2031 que están interconectados por puntales diagonales 2125. Las patas 2400 pueden ser soportadas por bridas de contrafuerte 2033. Los puntales de borde lateral 2250 pueden incluir placas de unión en las esquinas para recibir la unión universal de anillo de raíz 4000, como se describe a continuación. Cada puntal puede formarse por metal (por ejemplo, acero, aluminio, etc.) con un perfil cuadrado de, por ejemplo, 80x60 mm2

[0162] Adaptador de carretilla elevadora (1100)

[0164] Además, se puede incluir el adaptador de carretilla elevadora 1100 que tiene una abertura en la boca 1110 para recibir las horquillas de la carretilla elevadora 1 como se describió anteriormente. La Figura 15 ilustra una vista aislada del adaptador de carretilla elevadora 1000. Como se señaló anteriormente, el aparato de manipulación de carretilla elevadora se une en la parte superior del adaptador de carretilla elevadora 1100.

[0166] Varillas de tensión (3000)

[0168] En esta modalidad, se emplean seis varillas de tensión 3000, con cada varilla de tensión unida, por ejemplo, en un punto medio, de los puntales diagonales 2125 que se extienden entre las primeras 2100 y segundas 2200 porciones del aparato de manipulación de la raíz 2000; y dos varillas de tensión orientadas verticalmente unidas a los puntales transversales delantero y trasero 2100.

[0170] Unión universal de anillo de raíz (4000)

[0172] La unión de anillo de raíz, que se muestra de forma aislada en las Figuras 17-18, permite emplear un marco universal de aparato de manipulación de la raíz para cualquier diseño de anillo de raíz, ya que la unión de anillo de raíz 4000 se puede ajustar para adaptarse a anillos de raíz de diferentes tamaños. Es decir, los brazos de la unión de anillo de raíz se pueden dimensionar según sea necesario para adaptarse a una geometría de anillo de raíz específica, y luego conectarse (por ejemplo, soldarse) a ambos lados laterales del aparato de manipulación de la raíz 2000.

[0174] Como se muestra en las Figuras 17-18, la unión de anillo de raíz 4000 incluye un primer puntal 4100 que se configura como un puntal en forma de U para recibir el semi-anillo de raíz 10. Como se muestra en la Figura 19A, un primer lado de este puntal puede tener una abertura 4150 con las paredes laterales que definen un canal para recibir el anillo de raíz; el extremo opuesto se puede cerrar con una pared de extremo 4160, como se muestra en la Figura 17A. Como se describió anteriormente, las paredes laterales que definen el canal se acoplan a las superficies internas y externas del anillo de raíz 10. Un segundo puntal 4200 se dispone en la parte superior del primer puntal 4100 y se une de manera fija al mismo (por ejemplo, mediante soldadura). La pared de extremo 4160 se puede usar como un punto de referencia de manera que el borde del anillo de raíz se puede insertar dentro de este canal hasta que colinde con la pared de extremo 4160, de esta manera se confirma al operador que un área de superficie suficiente del anillo de raíz 10 se ha insertado dentro de la unión de anillo de raíz 400 para asegurar que haya una unión/adhesión suficiente para levantar el anillo de raíz 10.

[0176] Dos patas 4400 se extienden verticalmente desde el segundo puntal 4200 a una distancia equivalente a las patas 2400 del aparato de manipulación de la raíz. Los brazos 4300 se extienden perpendicularmente hacia dentro desde los extremos proximal y distal de la unión de anillo de raíz e incluyen placas de montaje 4350 para acoplar (por ejemplo, pernos, remaches, etc.) con una placa de montaje de forma complementaria en los bordes laterales del aparato de manipulación de la raíz 2000. En el lado opuesto, se pueden formar aberturas 4370 en ambos puntales 4100 y 4200, con el mecanismo de unión macho (por ejemplo, pasadores) insertado a través de las aberturas inferiores en el puntal 4100 que pasa a través del anillo de raíz 10. En consecuencia, esta modalidad reduce el número de perforaciones hechas en el anillo de raíz 10 de doce (como se mostró anteriormente) a cuatro, de esta manera se reduce la complejidad y el riesgo de daño al anillo de raíz.

[0177] Como se muestra en la Figura 20, el ancho (como se muestra con el número de referencia 4) de la unión de anillo de raíz 400 se puede ajustar para que sea mayor que el ancho del anillo de raíz 10, lo que hace que el aparato de manipulación de la raíz 2000 y la unión de anillo de raíz 400 sean adecuados para su uso en productos de anillo de raíz de cualquier tamaño. Aquí, el aparato de manipulación de la raíz 2000 se coloca completamente dentro del diámetro del anillo de raíz 10, y la unión de anillo de raíz 4000 se conecta al aparato de manipulación de anillo de raíz 2000 y se extiende más allá o fuera del anillo de raíz 10. Como se muestra, el borde superior, o brida, del anillo de raíz 10 se inserta en el canal que se define por las paredes laterales 4150 de la unión del anillo de raíz, y los pasadores de conexión 4370 se insertan a través de la unión del anillo de raíz y el anillo de raíz 10 para sujetar de forma segura los dos componentes. (La unión de anillo de raíz también está unido al aparato de manipulación de la raíz 2000 en el lado opuesto, lateralmente hacia dentro). Las varillas de tensión 3000 se acoplan a la superficie interior del anillo de raíz para aplicar la cantidad de fuerza deseada, en la ubicación y el ángulo deseados. Una vez fijado de forma segura, la carretilla elevadora puede operar para levantar el anillo de raíz 10 a través de las horquillas insertadas dentro del adaptador de carretilla elevadora 1000, y girar el anillo de raíz 10 a través de la unión de disco giratorio 12.

[0179] Adicionalmente, las eslingas elásticas 4500 se pueden unir, por ejemplo en el medio, de ambas uniones de anillo de raíz 4400, e incluyen un gancho en un segundo extremo para unirlo a la unión de anillo de raíz en el lado opuesto del anillo de raíz. Esto permite otro punto de contacto y transferencia del peso del anillo de raíz. Por lo tanto, la fuerza aplicada por las varillas de tensión 3000 al anillo de raíz 10 y la fuerza aplicada por las eslingas 4500 al anillo de raíz 10 han aumentado la capacidad de estabilizar y equilibrar el anillo de raíz 10. Durante la operación, una de las eslingas 4500 (no se muestra a escala) se pasa por encima del aparato de manipulación de la raíz 2000 a través del agujero 4600 de la unión de anillo de raíz 4000 en el lado opuesto. La otra eslinga se pasa por debajo del anillo de raíz 10 y se conecta al agujero 4600 en el mismo aparato. El uso de esta eslinga proporciona seguridad y estabilidad adicionales, lo que reduce el riesgo de lesiones a los técnicos.

[0181] Los componentes descritos en la presente descripción pueden formarse en un rango de dimensiones y formarse de cualquier material (por ejemplo, acero, aluminio, etc.) que exhiba suficiente rigidez para soportar el peso del anillo de raíz.

[0183] Si bien el objeto descrito se describe en la presente descripción en términos de ciertas modalidades preferidas, los expertos en la técnica reconocerán que se pueden hacer diversas modificaciones y mejoras al objeto descrito sin apartarse del alcance de las reivindicaciones. Por lo tanto, la descripción anterior de las modalidades específicas del objeto descrito se ha presentado con fines ilustrativos y descriptivos. No ser pretende ser exhaustivo ni limitar el objeto descrito a aquellas modalidades descritas.

[0185] Será evidente para los expertos en la técnica que se pueden hacer diversas modificaciones y variaciones en el método y sistema del objeto descrito sin apartarse del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Por lo tanto, se pretende que el objeto descrito incluya modificaciones y variaciones que estén dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (13)

1. REIVINDICACIONES

1. Un sistema de manipulación de palas de turbina eólica (1000) que comprende:

un adaptador de carretilla elevadora (100), el adaptador de carretilla elevadora (100) incluye una base (110) y una pared de extremo (120), la base (110) se configura para acoplarse a al menos a una horquilla de una carretilla elevadora;

un aparato de manipulación de la raíz (200), el aparato de manipulación de la raíz (200) incluye una pluralidad de puntales (201-208, 222, 225, 226);

al menos una varilla de tensión (300), la al menos una varilla de tensión (300) acoplada a al menos un puntal (201-208, 222, 225, 226);

en donde al menos una porción del aparato de manipulación de la raíz (200) y al menos una varilla de tensión (300) están dispuestos dentro de un anillo de raíz (10) de dicho sistema de manipulación de palas de turbina eólica (1000), y

caracterizado porque el aparato de manipulación de la raíz (200) tiene un primer extremo (210, 2100) y un segundo extremo (220, 2200), al menos un extremo que tiene una longitud igual o mayor que el diámetro del anillo de raíz (10).

2. El sistema de manipulación de palas de turbina eólica (1000) de la reivindicación 1, en donde el aparato de manipulación de la raíz (200) y el anillo de raíz (10) están acoplados juntos.

3. El sistema de manipulación de palas de turbina eólica (1000) de la reivindicación 1, que se configura de manera que:

(a) el aparato de manipulación de la raíz (200) y el anillo de raíz (10) se eleven juntos; o (b) el aparato de manipulación de la raíz (200) y el anillo de raíz (10) giren juntos.

4. El sistema de manipulación de palas de turbina eólica (1000) de la reivindicación 1, en donde la varilla de tensión (300) incluye un actuador (320) en un primer extremo y una zapata amortiguadora (330) en un segundo extremo de la misma; y, opcionalmente, en donde la zapata amortiguadora (330) incluye una forma complementaria a la forma del anillo de raíz (10).

5. El sistema de manipulación de palas de turbina eólica de la reivindicación 1, en donde una pluralidad de varillas de tensión (300) se pueden accionar selectivamente para acoplarse a una superficie interior del anillo de raíz.

6. El sistema de manipulación de palas de turbina eólica (1000) de la reivindicación 1, en donde:

(a) la al menos una varilla de tensión (300) se configura para aplicar una fuerza al anillo de raíz (10); o (b) el aparato de manipulación de la raíz (200) y la varilla de tensión (300) son componentes separados.

7. El sistema de manipulación de palas de turbina eólica (1000) de la reivindicación 1, en donde el aparato de manipulación de la raíz (200) y el anillo de raíz (10) pueden girar 360 grados alrededor de un eje longitudinal.

8. Un método de manipulación de una pala de turbina eólica mediante el uso de un sistema de manipulación de palas de turbina eólica (1000) de acuerdo con la reivindicación 1, el método que comprende:

proporcionar el adaptador de carretilla elevadora (100),

acoplar la base (110) del adaptador de carretilla elevadora (100) a al menos una horquilla de una carretilla elevadora;

colocar el aparato de manipulación de la raíz (200) dentro del anillo de raíz (10) de la pala de la turbina eólica, y

accionar independientemente una pluralidad de varillas de tensión (300) para acoplarse a una superficie del anillo de raíz (10), en donde el accionamiento de la pluralidad de varillas de tensión (300) incluye alargar la pluralidad de varillas de tensión (300) para aplicar una fuerza de tracción sobre el anillo de raíz (10).

9. El método de la reivindicación 8, que comprende además acoplar al menos un lado del aparato de manipulación de la raíz (200) al anillo de raíz (10); y

opcionalmente, en donde el acoplamiento incluye la conexión de un sujetador mecánico entre el aparato de manipulación de la raíz (200) y el anillo de raíz (10).

10. El método de la reivindicación 9, que comprende además elevar el aparato de manipulación de la raíz (200) y el anillo de raíz (10) simultáneamente.

11. El método de la reivindicación 10, en donde la elevación incluye la unión de un cable al aparato de manipulación de la raíz (200).

12. El método de la reivindicación 8, que comprende además girar el aparato de manipulación de la raíz (200) y el anillo de raíz (10) simultáneamente.

13. El método de la reivindicación 8, en donde al menos dos varillas de tensión (300) se alargan a longitudes diferentes.