MX2012008277A

MX2012008277A - Componentes de pala de rotor de turbina eolica y metodos para la fabricacion de los mismos.

Info

Publication number: MX2012008277A
Application number: MX2012008277A
Authority: MX
Inventors: Joel D Gruhn; Ethan Franklin; Kameshwaran Narasimhan
Original assignee: Neptco Inc
Priority date: 2010-01-14
Filing date: 2011-01-14
Publication date: 2013-02-12
Also published as: US20160333850A1; US9429140B2; BR112012017122A2; DK2524134T3; EP2524134A1; US20160177921A1; CA2786561C; US20180274517A1; KR20130006436A; EP2752577B1; US9394882B2; US10655597B2; US9810198B2; US8876483B2; EP2752577A3; ES2794015T3; US20150078911A1; US20110243750A1; PL2524134T3; CN102762850B

Abstract

Se construyen y configuran capas preformadas estructurales de múltiples elementos de fuerza o varillas unidireccionales rígidas para su uso en la fabricación de estructuras para soportar cargas y refuerzos de palas de turbinas eólicas. Las capas preformadas individuales incluyen múltiples elementos de fuerza o varillas unidireccionales alargadas configuradas en una sola capa a lo largo de un eje longitudinal de la capa preformada. Cada capa preformada incluye una o más capas transportadoras fibrosas a las que los múltiples elementos de fuerza o varillas están unidos y configurados en la única capa. Cada elemento de fuerza o varilla está longitudinalmente orientado y adyacente a otros elementos o varillas. Los elementos de fuerza o varillas individuales incluyen una masa de fibras estructurales unidireccionales sustancialmente rectas incorporadas dentro de una resma de matriz de forma tal que los elementos o varillas tienen una distribución sustancialmente uniforme de fibras y un alto grado de colimación de fibra. La rectitud relativa de las fibras y la colimación de fibras provee a los elementos de fuerza o varillas y las capas preformadas con alta rigidez y fuerza de compresión relevante.

Description

COMPONENTES DE PALA DE ROTOR DE TURBINA EÓLICA Y MÉTODOS PARA LA FABRICACIÓN DE LOS MISMOS SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud de patente no provisional reclama prioridad de la solicitud de patente provisional Estadounidense con No. de Serie 61/295,006, presentada el 14 de Enero de 2010, cuya divulgación se incorpora en este documento en su totalidad mediante referencia.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona de manera general con palas de rotor de turbinas eólicas. La invención también se relaciona con las capas de rendimiento estructural de múltiples elementos de fuerza rígida o varillas para su uso en la fabricación de los componentes de turbinas eólicas.

ANTECEDENTES Los avances tecnológicos en las turbinas eólicas continúan demostrando que la energía de las turbinas eólicas ofrece una fuente de energía alternativa comercialmente viable. Las mejoras en el diseño han permitido incrementos en los tamaños de , las turbinas eólicas y las palas de rotor de forma tal que os incrementos en la salida de energía se han logrado. Sin embargo, los costos de fabricación presentan retos para el desarrollo de tecnología de energía del viento como una fuente de energía alternativa competitiva. En particular, los factores que contribuyen a los costos de fabricación y eficiencias en la energía de las turbinas eólicas incluyen el diseño y la construcción de las palas del rotor.

Los incrementos en el tamaño de la pala del rotor han demostrado incrementos en la producción de energía. Las grandes turbinas ' eólicas comerciales incluyen frecuentemente palas de rotor con tramos de 40 a 45 metros o más. La energía extraída de las turbinas eólicas depende del área del círculo de barrido de la pala del rotor o del diámetro del rotor de punta a punta de la pala. En particular, los incrementos en la longitud de la pala incrementan el área del círculo de barrido de la pala que puede resultar en la captura de más energía del viento y en el incremento de la salida de energía. Por ejemplo, el área del círculo del, barrido de la pala es proporcional al cuadrado de la longitud de la pala, de forma tal que, un incremento de un 10% en la longitud de la pala de rotor puede resultar en un incremento de un 20% en la salida de energía de una turbina eólica.

Sin embargo, el escalado del tamaño de la pala del rotor y, en particular, la longitud de la pala, resulta en un correspondiente incremento en el peso y grosor de la pala, asi como en un incremento en los requerimientos de fuerza de la pala. El peso de la pala es un factor limitante clave en el diseño de la pala en donde un incremento en el tamaño de la pala provoca que el peso de la pala se incremente más rápido que el correspondiente incremento en la salida de energía de la turbina. En particular, los incrementos en la longitud de la pala pueden resultar en incrementos exponenciales en el peso de la pala por un factor de 2.5 a 3 debido a los incrementos en la masa y área de.l rotor. Los consecuentes costos de fabricación serían proporcional a las cantidades incrementadas de materiales consumidos en la fabricación de palas más grandes y, por lo tanto, se pueden volver desproporcionalmente alto en relación con los incrementos logrados en la salida de energía, provocando disminución en las ganancias de inversiones en tamaños más grandes de palas. Las mejoras tecnológicas han ayudado a mitigar los incrementos en el peso de la pala resultante de los incrementos en el tamaño de la pala. Sin embargo, el peso de la pala permanece como un factor limitante con respecto a la mejora de la salida de energía de la turbina y su eficiencia. Por lo tanto, el incremento en la producción de energía de turbina a través del tamaño de la pala y específicamente a través de la longitud de la pala, presenta los retos de equilibrar la longitud de la pala, su peso, su fuerza y sus costos de fabricación para producir palas que incrementen de manera costeable la salida de energía .

El rendimiento y eficiencias aerodinámicas de las palas del rotor también son críticas para la producción de energía del viento eficiente y costeable. El rendimiento óptimo de las palas de rotor es esencialmente un compromiso en el diseño de la pala entre la forma de la pala y la fuerza de la pala. Una pala ideal define a lo largo de su tramo una forma relativamente estrecha y torcida para permitir el rendimiento aerodinámico efectivo, mientras que es relativamente delgada cerca de o en la raíz de la pala para proporcionarle a la pala la suficiente fuerza para soportar las cargas aerodinámicas. Los diseños de palas son típicamente más bulbosos cerca de la raíz de la pala para proporcionar un grosor y una fuerza que compensen el tramo relativamente estrecho y de peso ligero de la pala.

Las palas de rotor de la técnica previa incluyen palas torcidas empalmadas con flexión o empalmadas-torcidas que tienen una estructura que afecta pasivamente las cargas aerodinámicas durante la operación de una turbina eólica. El diseño de la pala y su construcción dictan el rendimiento aerodinámico y, en particular, las propiedades elásticas y de flexión que muestran las palas cuando son sujetas a cargas aerodinámicas y a presión. Específicamente, dichas propiedades mecánicas deseables pueden formadas en estructuras de palas mediante la forma o curvatura de la pala y materiales de fabricación de palas. En términos generales, una pala empalmada-torcida se flexiona y se tuerce en respuesta a las cargas aerodinámicas para ajusfar pasivamente su ángulo de cabeceo a lo largo de su longitud. El ángulo de cabeceo ajusta la carga de viento actuando sobre la pala. El cabeceo pasivo ligero, ej . , en pocos o algunos grados, hacia una posición calada, permite que la pala distribuya pasivamente y entregue las cargas de viento durante su operación. El diseño de la pala y los materiales de fabricación y técnicas de construcción pueden facilitar el alcance del empalme del momento de flexión de la pala con su rotación de torsión y por lo tanto el nivel de control de cabeceo pasivo que la pala puede lograr. Los altos niveles de empalme de momento de flexión y la torsión de la pala, demuestran las reducciones en las cargas aerodinámicas, particularmente bajo condiciones de viento extremas, así como las reducciones en las cargas de desgaste a través del rotor o la turbina eólica. Además, el empalme de flexión y torsión permite que las palas se ajusten constante y rápidamente a las ráfagas de viento y a los efectos giratorios. Como resultado, los incrementos en la salida de energía y las reducciones en el daño por desgaste del rotor y la turbina eólica, son posibles.

El .cabeceo pasivo resulta de, en parte, la deformación elástica . y el empalme de flexión y torsión en los laminados estructurales, compuestos, u otros materiales que hacen la pala, y, en particular, que hacen las estructuras de soporte de carga de la pala. Dichos materiales sirven como componentes estructurales pasivos que afectan la respuesta dinámica de la pala y las cargas aerodinámicas que actúan sobre la pala. Los estudios de diseños de palas sugieren que la reducción global de la carga pueden depender de, entre otros factores, la cantidad de empalme de materiales estructurales y su diseño y fabricación. Además, lo.s materiales estructurales y su diseño pueden afectar el costo, rigidez, peso y fuerza de la pala, así como el desgaste de la pala y su vida operacional .

Los procesos de fabricación compuesta de la técnica previa limitan frecuentemente la vida de la rigidez, la fuerza y el desgaste de los componentes estructurales de la pala, tales como los I-Beam, el larguero, y la red esquiladora, a menos de los niveles ideales o máximos. Las formas disponibles de fibras reforzantes limitan las mejoras en estos procesos. Por ejemplo, la fibra de vidrio es comúnmente suministrada como una tela o sin relleno, una tela itinerante o pre-impregnado. En cada caso, el material provisto se teje a un carrete o rollo para facilitar su manejo y' envió. Sin embargo, el embobinado de una capa de material fibroso de grosor finito en un rollo induce la ondulación de la fibra o la falta de colimación total de la fibra en la parte final, la cual puede no ser removible y que .ha demostrado que reduce la tensión de compresión. Una reducción en la tensión de compresión debe entonces ser compensada con más material, que fabrica un componente indeseablemente más grande, más pesado y más costoso.

Un componente más pesado también puede requerir más trabajo. La fabricación de dichos componentes estructurales como, por ejemplo, un larguero con, e . , vidrios, compuestos, mallas, telas, capas y otros materiales fibrosos o de fibra, frecuentemente requiere de volúmenes relativamente grandes de dichos materiales para construir un componente estructural. Debido a la naturaleza y el diseño de dichos compuestos, mallas, telas, capas y materiales fibrosos y de fibra, la fabricación del larguero puede requerir de mucha labor. Por ejemplo, la fabricación de largueros, tal como en un molde, frecuentemente requiere más de 50 telas de fibra de vidrio para producir un larguero que pueda estar en el orden de 30 a 50 metros o más de longitud, y pueda tener un grosor, en algunos puntos a lo largo de su longitud, de alrededor de 40 mm o más. Claramente, una eficiencia menor del material requiere que una cantidad mayor de tela sea usada para hacer un larguero más grueso, y se requiere más trabajo para llenar el molde del larguero.

Además, el uso de dichas capas de telas de fibra reforzada y materiales compuestos, requiere típicamente de la aplicación de una resina apropiada para unir las capas de telas y los materiales compuestos, definiendo así la geometría del larguero terminado. Los métodos y técnicas actuales para la aplicación de la resina de unión incluyen la infusión de resina y la inyección de resina. Dichos métodos y técnicas involucran la infusión bajo vacío o la inyección bajo presión de un volumen de resina de unión en, por ejemplo, una pila de capas de tela de fibra reforzada y subsecuentemente el curado de la resina para unir las capas. Debido a la falta de forma estructural inherente en una tela de fibra, dichos materiales de la técnica previa son susceptibles al lavado de la fibra durante la infusión o inyección de la resina que resulta en arrugas, pandeos, extravío y la mala orientación indeseables de las capas de tela y los compuestos en el larguero resultante.

Además, las capas de tela de fibra reforzada y los materiales compuestos de la técnica previa son susceptibles a encogimiento durante el curado de la resina de unión. Durante el curado de la resina, la resina de unión se puede unir sustancialmente de forma tal que el encogimiento de la resina puede provocar arrugas, dobleces y pandeos de las capas de tela y los materiales compuestos durante la fabricación de componentes estructurales.

Nuevamente, las formas de los materiales de la técnica previa no soportan un proceso de fabricación o moldeo fuertemente controlados, requiriendo, en cambio, el uso de material adicional. Consecuentemente, las técnicas y los procesos de fabricación que usan materiales de fibra reforzada o fibrosos, puede afectar el tiempo global de fabricación y · el costo de la producción de palas de turbinas.

Por lo tanto, es deseable formar componentes que soporten cargas y estructurales de palas de rotor de turbina, usando materiales de fabricación y técnicas mejoradas que cuenten con los incrementos en el tamaño de la pala del rotor, mientras que reducen el peso de la pala e incrementan la fuerza de la pala. Además, es deseable el uso de materiales y técnicas de fabricación para producir dichas estructuras capaces de soportar cargas como largueros para mejorar la aerodinámica de la pala del rotor, y, en los casos de palas de rotor con forma de ola, delinear dichas estructuras para conformarse a la curvatura o barrido de la pala. También es deseable el uso de materiales y técnicas de fabricación que ayuden a evitar o a minimizar el lavado y arrugado, mientras que incrementan la fracción de volumen de fibra para asegurar una fuerza suficiente en dichos componentes estructurales como largueros. También es deseable el uso de materiales y técnicas de fabricación que incrementen las eficiencias globales de la fabricación de palas.

Además, es deseable el uso de materiales y técnicas de fabricación que reduzcan los costos y tiempos de fabricación asociados con la producción de componentes de palas en términos de reducción de costos de materiales y trabajo, tasas ascendentes de infusión/inyección de resinas, y reducción de los tiempos de curado de resina.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En general, en un aspecto, la invención proporciona un larguero para una pala de turbina eólica que comprende una viga compuesta configurada como un componente de soporte estructural de un casco de una superficie aerodinámica de una pala de aire. La viga compuesta define dimensiones tales como la del larguero que se extiende a lo largo de al menos una porción del larguero de la pala. La viga compuesta puede incluir una o más capas preformadas con cada capa preformada incluyendo múltiples elementos de fuerza rígida unidireccional o varillas configuradas adyacentemente entre sí y longitudinalmente, en relación con su longitud en una sola capa a lo largo de un eje longitudinal de la capa preformada. Los elementos de fuerza o varillas pueden ser retenidos en la única capa con una estructura de retención que hace interfaz con los elementos o varillas. Una configuración de una estructura de retención puede incluir una o más capas . fibrosas transportadoras a las que los elementos de fuerza o varillas están unidas. La configuración de una sola capa de los elementos de fuerza o varil-las puede definir la capa preformada como un elemento o componente estructural prefabricado. Cada elemento de fuerza o varilla puede comprender un material compuesto de fibras estructurales alargadas y sustancialmente rectas saturadas por una resina matriz. La resina matriz puede ser distribuida con una masa de las fibras, que están orientadas longitudinalmente y están alineadas sustancialmente linealmente. Cuando es curado o solidificado, el material compuesto puede formar un elemento rígido prefabricado o varilla que tenga una distribución sustancialmente uniforme de fibras y alto grado de colimación. La rectitud de las figuras y la colimación significativa de las fibras puede arrojar elementos de fuerza o varillas con alta rigidez y fuerza de compresión relevante. Dichas propiedades son altamente ventajosas y se requieren en donde se usan las capas preformadas en las estructuras para soporte de carga, tal como la viga compuesta de un larguero, y en los refuerzos de la pala y otros componentes de la pala. La rigidez y fuerza de compresión de las capas preformadas de acuerdo con la invención pueden proporcionar el larguero y otros componentes de la pala, y finalmente la pala de la turbina, con las propiedades mecánicas requeridas para palas más grandes y más largas sin incrementar significativamente el peso de la pala y los costos de materiales y fabricación.

Cada capa preformada puede ser colocada o apilada con una o más capas preformadas distintas para formar las estructuras y los componentes de la ¦ pala. En una configuración, las capas preformadas de múltiples capas o apiladas pueden definir total o parcialmente la longitud y el grosor de una viga compuesta del larguero. Algunas configuraciones de la viga compuesta se pueden hacer y configurar con múltiples capas preformadas para definir el larguero con un ancho y un grosor transversal sustancialmente uniforme. Otras configuraciones de la viga compuesta se pueden hacer y configurar con múltiples capas preformadas para definir el larguero con un ancho transversal de amainado, por ejemplo, hacia la punta de la pala. Otras configuraciones de la viga compuesta pueden hacerse y configurarse con múltiples capas preformadas para definir el larguero con un grosor amainado que se amaina a lo largo del tramo del larguero hacia la punta de la pala, y, opcionalmente , hacia la raíz de la pala. Aún otras configuraciones de la viga compuesta se pueden hacer y configurar con múltiples capas preformadas para definir el larguero con un contorno barrido. El contorno barrido puede corresponder al contorno de un diseño de pala barrida en la que el larguero está incorporado.

Las implementaciones del larguero pueden incluir una o más de las siguientes características. Las configuraciones dé la viga compuesta del larguero hecha y configurada con múltiples capas preformadas, puede incluir una o más capas preformadas unidas o adheridas a, o intercaladas con, otras capas preformadas y/o múltiples capas fibrosas para definir la viga compuesta con el ancho y grosor transversal requerido o deseado. La viga compuesta puede comprender múltiples capas preformadas que definen un cierto porcentaje del peso total por área de unidad del peso total de un área dada de la viga compuesta. Este porcentaje puede depender del diseño y forma de la pala, las propiedades mecánicas requeridas y/o los requerimientos de rendimiento de la pala. Para esas configuraciones de la viga compuesta hecha principalmente de capas preformadas múltiples en capas o apiladas, las capas preformadas pueden incluir hasta alrededor del 100% del peso total de la viga compuesta. En ctras configuraciones de la viga compuesta hecha y configurada con múltiples capas preformadas unidas o adheridas a, o intercaladas con, múltiples capas fibrosas, las capas preformadas pueden incluir un porcentaje relativamente bajo del peso total por área de unidad de la viga compuesta. La construcción y configuración de las capas preformadas de acuerdo con la invención, pueden proporcionar flexibilidad en este respecto, tal que, las capas preformadas pueden facilitar la formación de la viga compuesta con cualquier número de capas preformadas, solas o en combinación con múltiples capas fibrosas, para satisfacer cualquier porcentaje requerido o deseado del peso total de la viga compuesta.

Además, la construcción y configuración de las capas preformadas de conformidad con la invención, puede proporcionar oportunidades para incrementar o maximizar la densidad de empaque de las capas preformadas y por lo tanto, los elementos de fuerza y varillas en la viga compuesta, tal que, las capas preformadas pueden incrementar o maximizar la fracción del volumen de fibra de la viga compuesta. Las fibras estructurales de los elementos de fuerza o varillas pueden incrementar la fracción neta total del volumen de fibra de las capas preformadas. De esta manera, las capas preformadas de acuerdo con la invención, se pueden usar para manipular la fracción neta total del volumen de fibra de la · capa preformada y la viga compuesta del larguero sin comprometer el larguero en términos de peso y dimensiones globales.

Las múltiples capas fibrosas a las que una o más capas preformadas están unidas o intercaladas con, pueden incluir capas de fibras, mallas o telas hechas de fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de grafito, fibras de basalto o fibras de cerámica, y sus combinaciones. En donde la viga compuesta está hecha principalmente de múltiples capas preformadas están apiladas o en capas entre si para fabricar la viga compuesta, las longitudes variantes de las capas preformadas pueden definir un grosor amainado de la viga compuesta. En donde la viga compuesta está hecha principalmente de múltiples capas fibrosas, cada capa preformada puede definir ciertas dimensiones globales para que, cuando las capas preformadas están apiladas o en capas entre si y/o con múltiples capas fibrosas para formar la viga compuesta, las capas preformadas pueden servir como refuerzos estructurales o miembros de fuerza del larguero y otras porciones de la pala.

Las múltiples capas preformadas apiladas o en capas unidas a o intercaladas con múltiples capas fibrosas o no, pueden definir una formación apilada a la que una resina de unión sé puede aplicar para finalmente formar la viga compuesta. La resina de unión se puede aplicar a la formación apilada mediante varias técnicas, incluyendo, pero no limitado a, procesos de infusión de resina, moldeo por transferencia de resina, · otras técnicas de vacio, y técnicas hechas a mano. Después de que la resina de unión se cura o solidifica, la viga compuesta puede definir el larguero con una estructura terminada que tenga dimensiones globales bien definidas con mínimas irregularidades.

En otro aspecto, la invención proporciona la capa preformada como se describe anteriormente. La capa preformada puede incluir múltiples elementos de fuerza unidireccionales o varillas configuradas adyacentes entre sí y longitudinalmente relativas a su longitud en una sola capa. En algunas configuraciones de la capa preformada de acuerdo con la invención, los elementos de fuerza o varillas también están sustancialmente paralelos entre sí. La capa preformada puede, además, incluir una estructura de retención para retener los múltiples elementos de fuerza o varillas en una sola capa. La estructura de retención en algunas configuraciones de la capa preformada puede incluir una o más capas fibrosas transportadoras a las que se unen los múltiples elementos de fuerza o varillas. La capa transportadora fibrosa puede incluir una tela no tejida hecha de múltiples fibras, estambres y/o itinerantes. La capa transportadora fibrosa puede tener la misma longitud y ancho transversal más amplio que la capa preformada para definir al menos un borde periférico u orillo que se extiende hacia, afuera desde al menos un borde de la capa preformada. El borde u orillo puede definir un ancho transversal suficiente para que sirva como un punto de fijación en el que la capa preformada se puede aplicar, poner en capa o intercalas con una o más capas preformadas, múltiples capas fibrosas, y/o bordes u orillos de otras capas transportadoras preformadas. De esta manera, la una o más capas¦ transportadoras con un borde y orillo puede permitir que la(s) capa(s) preformada ( s ) se conecten o unan con uno o más componentes diferentes de la viga compuesta del larguero. Además, la una o más capas transportadoras con un borde u orillo pueden permitir que la(s) capa(s) preformada ( s ) conecten o unan a la viga compuesta del larguero con los componentes adyacentes de la pala, tal como una red esquiladora o porción de casco o la superficie aerodinámica de la pala. La una o más capas transportadoras con un borde u orillo ^también pueden permitir que la(s) capa (s) preformadas se conecten o unan con las capas o componentes de las porciones del casco de la superficie aerodinámica de la pala.

En una configuración, la capa transportadora fibrosa no tejida, cuando es ensamblada con una o más capas preformadas, puede incluir fibras transversales, estambres y/o itinerantes configuradas en una orientación transversal, o alrededor de 90°, en relación con los elementos unidireccionales de fuerza o varillas de la capa preformada. La capa transportadora fibrosa puede impartir fuerza a la capa preformada y puede incrementar la fracción del volumen de fibra de la capa preformada. La capa transportadora fibrosa puede también incluir una tela cosida no tejida, incluyendo una tela biaxial o triaxial. Los múltiples elementos .de fuerza o varillas se pueden unir o adherir a una o ambas superficies de la capa transportadora fibrosa. En otras configuraciones de la capa preformada de acuerdo con la invención, la capa transportadora fibrosa puede incluir una tela tejida.

En otro aspecto, la invención proporciona un componente muíti-Capa estructural o reforzante incluyendo al menos una capa preformada unida a o intercalada con múltiples capas fibrosas. El componente multi-capas puede incluir una o más capas preformadas apiladas, unidas a o intercaladas con múltiples capas fibrosas para definir las capas del componente. Las capas fibrosas pueden incluir capas fibrosas, mallas o telas hechas de vidrio, carbono, grafito, basalto o fibras de cerámica, estambres y/o itinerantes, y sus combinaciones. La composición y la configuración de las capas preformadas y las capas fibrosas para formar el componente multi-capas se puede determinar en relación con el propósito y la ubicación del componente en una pala de turbina eólica. Por ejemplo, una configuración del componente multi-capas puede incluir múltiples capas fibrosas dispuestas entre dos capas preformadas con los elementos de fuerza o varillas de las capas preformadas definiendo una superficie externa de exoesqueleto del componente multi-capas.

En otro aspecto más, la invención proporciona múltiples capas preformadas configuradas en una red continua. La red continua puede incluir múltiples capas preformadas fijas adyacentes entre sí a lo largo de su ancho transversal. La red puede incluir zonas de extremos amainadas que se extienden transversalmente a lo largo de su ancho para definir cada capa preformada con una cierta longitud. Las zonas de extremos amainadas están dispuestas y configuradas en la red para separar las capas preformadas individuales entre sí. Además, las zonas finales amainadas pueden ser aún más configuradas para permitir que las capas preformadas se separen, tal como mediante corte, entre sí y de la red. De esta manera, múltiples capas preformadas requeridas para fabricar una o más vigas compuestas, o uno o más componentes de la pala de turbina, se pueden proporcionar en forma de red continua para fines de almacenamiento y envío y para dispensar múltiples capas preformadas durante la fabricación de una viga compuesta u otros componentes de la pala.

Las características y ventajas de los aspectos de la invención, junto con la invención por sí misma, será entendida más a fondo después de una revisión de las siguientes figuras, descripción y reivindicaciones.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista en perspectiva de una turbina eólica; La Figura 2 es una vista en perspectiva de una pala de una turbina eólica; La Figura 3 es una vista transversal de la pala mostrada en la Figura 2 tomada por las líneas A-A ilustrando una porción de la cuerda de la pala; La Figura 4A es una vista de punta de la pala mostrada en las Figuras 2 y 3, incluyendo un larguero de acuerdo con un aspecto de la invención.

La Figura 4B es una vista transversal de la pala mostrada en la Figura 2 tomada por las líneas B-B ilustrando dos largueros de acuerdo con la invención.

La Figura 4C es una vista transversal de una porción de un casco de la pala incluyendo una configuración del larguero de acuerdo con la invención; La Figura 4D es una vista lateral de múltiples capas preformadas configuradas en una formación apilada-para formar una viga compuesta de un larguero de acuerdo con la invención; La Figura 4E es una vista en planta superior de la formación apilada de múltiples capas preformadas mostradas en la Figura 4D; La Figura 4F es una vista lateral de otro aspecto de la invención que proporciona una viga compuesta incluyendo múltiples capas preformadas configuradas con múltiples capas fibrosas para formar una viga compuesta; La Figura 4G es una vista lateral de otra configuración de la formación apilada mostrada en la Figura 4D o la Figura 4F; La Figura 4H es una vista de punta de una pala incluyendo un larguero de acuerdo con la invención que define un barrido; La Figura 41 es una vista de punta de una pala incluyendo un larguero de acuerdo con la invención que define una construcción relativamente recta a lo largo de su longitud; La Figura 4J es una vista de punta de una pala incluyendo un larguero de acuerdo con la invención que define un ancho transversal amainado; La Figura 5A es una vista en planta superior de una configuración de una capa preformada de acuerdo con otro aspecto de la invención; La Figura 5B es una vista transversal de una capa preformada incluyendo un tejido de fibra textil; Las Figuras 5C y 5D son vistas superiores de otras configuraciones de una capa preformada; La Figura 6 es una vista transversal de la capa preformada mostrada en la Figura 5A tomada por las lineas C-C; La Figura 7 es una vista transversal de la capa preformada mostrada en la Figura 5A tomada por las lineas C-C; Las Figuras 8A y 8B son vistas en perspectiva de un elemento de fuerza o varilla de acuerdo con la invención; Las' Figuras 9A-9D son vistas en perspectiva de una capa preformada unida con una capa transportadora fibrosa de acuerdo con la invención; La Figura 9E es una vista en perspectiva de una capa preformada unida con una capa transportadora fibrosa y múltiples capas fibrosas de acuerdo con la invención; Las Figuras 10A y 10B son vistas transversales de un componente multi-capas estructural de acuerdo con otro aspecto de la invención, incluyendo, al menos una capa preformada; La Figura 10C es una vista en perspectiva de un componente estructural multi-capas ;.

Las Figuras 10D-10H son secciones transversales esquemáticas de configuraciones de componentes multi-capas estructurales ; La Figura 101 es una vista transversal de una viga compuesta de un larguero, incluyendo múltiples componentes estructurales; Las Figuras 11A-11G son vistas en perspectiva de patrones de apilado de múltiples capas preformadas de acuerdo con la invención; Las Figuras 12? y 12B son vistas en perspectiva de múltiples capas preformadas incluyendo un borde periférico u orillo de acuerdo con la invención; La Figura 12C es una vista transversal de múltiples capas preformadas que definen un borde escalonado; Las Figuras 12D y 12E son vistas transversales de capas preformadas que definen un borde escalonado unido a una porción del casco de una superficie aerodinámica de una pala; La Figura 13 es una vista en perspectiva transversal de una capa preformada dispuesta a lo largo de una capa transportadora fibrosa tejida de acuerdo con la invención; La Figura 14A es una vista en perspectiva de otro aspecto de la invención incluyendo una red continua de múltiples capas preformadas; La Figura 14B es una vista en elevación lateral de una zona amainada definida en la red mostrada en la Figura 12A; La Figura 14C es una vista lateral de una porción de la zona amainada mostrada en la Figura 12 B; y La Figura 15 es una vista transversal de la pala mostrada en la Figura 3, incluyendo una o más capas preformadas dispuestas en las porciones del casco de la pala .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Haciendo referencia a las Figuras 1 y 2, en un aspecto la invención proporciona una turbina eólica (10) incluyendo una góndola (12) montada a una torre (14) y un rotor (16) incluyendo un concentrador giratorio (18) y palas de turbina (20) . El rotor (16) está operativamente conectado a un generador eléctrico (no mostrado) alojado en la góndola (12). La torres (14) expone las palas (20) al viento. Las palas (16) capturan la energía del viento y la transforman en un movimiento de rotación, que el generador eléctrico convierte en energía eléctrica por medio del generador eléctrico. La 'turbina eólica (10) ilustrada en la Figura 1 incluye tres palas de turbina (20) , aunque la invención no está específicamente limitada a tres palas (20) y anticipa que el rotor (16) puede incluir más o menos palas de turbina.

Como se muestra en la Figura 2, la pala de turbina (20) incluye una porción de superficie aerodinámica (100) que se extiende entre una punta (116) y una raíz (118) de la pala. La porción de superficie aerodinámica (100) defina un borde de punta (112) y un borde posterior (114) de la pala (20) . La raíz (118) está hecha y configurada para su conexión con el concentrador giratorio (18) de la turbina eólica (10) . La distancia longitudinal o de largo entre la raíz (118) y la punta (116) de la pala es referida como el tramo o longitud Li de la pala (20) .

Haciendo referencia a la Figura 3, una' vista transversal de la pala (20) mostrada en la Figura 2, tomada a lo largo de las líneas A-A, se ilustra. La porción de superficie aerodinámica (100) incluye una o más capas (101 y 103) con una forma para definir la porción de superficie aerodinámica (100) con el borde de punta (112) y el borde posterior (114) . La distancia entre el borde de punta (112) y el borde posterior (114) es referida como la cuerda o ancho Wi de la pala (20) . La cuerda (Wi) varía a lo largo de la longitud de la pala (20) . La porción de superficie aerodinámica (100) incluye una primera porción de casco o porción superior de casco (120) y una segunda porción de casco o porción inferior de casco (122) como se muestra en la Figura 3. La primera porción de casco (120) y la segunda porción de casco (122) están adheridas entre si a lo largo de los perímetros de las porciones del casco (120 y 122) y en uniones adhesivas (no mostradas) adyacentes al borde de punta (112) y el borde posterior (114).

Con una mayor referencia a la Figura' 3, la primera y segunda porciones del casco (120 y 122) pueden incluir una o más capas reforzantes (101 y 103) configuradas con materiales de fibra reforzada incluyendo, por ejemplo, compuestos y/o telas de fibra reforzada. Además, las porciones del casco (120 y 122) pueden incluir un núcleo rigidizante (105 y 107) dispuesto entre una o más de las capas reforzantes (101 y 103) y formado de, por ejemplo, madera de balsa o espuma.

La pala (20) también incluye una estructura para el soporte de carga longitudinal o larguero (126) incorporada con una o más de las capas de las porciones del casco (120 y 122) y que se extiende a lo largo de al menos una porción del tramo o longitud Li de la pala (20) . Una o más redes esquiladoras (125) se extienden transversalmente entre los largueros (126) y las porciones del casco (120 y 122) se unen con los largueros (126). Los largueros (126) y las redes esquiladoras (125) son estructuras de refuerzo y están hechas y configuradas para proporcionar rigidez, fuerza y estabilidad a la pala (20) . Estas propiedades de la pala (20) ayudan a soportar el peso de la pala y ayudan a reducir sustancialmente o eliminar el daño a la pala (20) por la flexión de la pala y por las cargas aerodinámicas que actúan sobre la pala (20), asi como a ayudar a reducir sustancialmente o eliminar el riesgo de contacto de la pala (20) con la torre de la turbina (14) .

Formación y Configuraciones del Larguero Haciendo referencia a las Figuras 4A-4E, y haciendo una mayor referencia a la Figura 3, en otro aspecto, la invención proporciona un larguero de pala (126) construido y configurado como una viga compuesta (127) . Como se ilustra en la Figura 3, el larguero (126) puede unirse o adherirse a una o más capas que forman la primera porción del casco o la porción superior del casco (120), y un segundo larguero (126) se puede unir o adherir a una o más capas que forman la segunda porción o la porción inferior del casco (122) . En una configuración del larguero (126) de acuerdo con la invención, el larguero (126) está hecho y configurado para unirse a o para su incorporación con al menos la capa intermedia (105 y 107) de una porción del casco (120 y 122) . La invención no está limitada en este aspecto y contempla que el larguero (126) puede hacerse y configurarse de varias maneras y unirse a o incorporarse con las porciones del casco de la pala (120 y 122) de cualquier manera para formar una estructura para soportar la carga de las porciones del casco (120 y 122).

La Figura 4A es una vista del borde de punta (112) de la pala (20) incluyendo el larguero (126) de acuerdo con la invención. La Figura 4B ilustra una vista transversal del tramo de la pala (Li) tomado por las lineas B-B de la Figura 2 con el larguero (126) incluido en la primera y segunda porción del casco (120 y 122) . Como se muestra en la Figura 4A, el larguero (126) está posicionado en la pala de la turbina (20) entre la raiz de la pala (118) y la punta de la pala (116) y define una longitud (L2) que se extiende a lo largo de al menos una porción del tramo (Li) de la pala de la turbina (20) . La longitud (L2) del larguero (126) es típicamente mayor que su ancho transversal ( 2) Como se muestra en la Figura 4C, el larguero (126) define un ancho transversal (W2) que es menor a la cuerda (Wi) de la pala (20) . El ancho transversal ( 2) puede ser sustancialmente uniforme a lo largo de la longitud (L2)-del larguero en una configuración del larguero (126) de acuerdo con la invención. Como se describe más adelante, en otra configuración del larguero (126) de acuerdo con la invención, el ancho transversal del larguero (126) puede incluir un ancho transversal amainado, que se amaina o estrecha a lo largo de la longitud (L2) del larguero, hacia la punta de la pala (116) .

Los largueros, tales como los ilustrados en la Figura 3 y ¦ en las Figuras 4A y 4B, son frecuentemente fabricados o manufacturados en un molde (no mostrado) configurado como una horizontal que tiene un interior definido por un panel inferior y dos paredes laterales que se extienden hacia arriba desde el panel inferior y definen una abertura superior del molde. La parte inferior y las paredes laterales tienen dimensiones que ayudan en la fabricación del larguero (126) con la longitud (L2) requerida o deseada y el ancho transversal (W2) requerido o deseado. La altura de las paredes laterales, frecuentemente corresponde al grosor requerido o deseado del larguero (126). Cuando es colocado en una posición horizontal con la abertura hacia arriba, el interior del molde puede recibir materiales de fabricación. En una configuración del larguero (126) de acuerdo con la invención, múltiples capas preformadas (300A y 300B) , como se describe más adelante, pueden ser puestas en capas o apiladas entre si, o pueden ser puestas en capas o apiladas verticalmente dentro del interior del molde, para construir el larguero (126) .

Los largueros también pueden fabricarse o manufacturarse en un molde integrado (no mostrado)' configurado para formar al menos porciones del larguero (126) y las porciones del casco (120 y 122) de la pala (20) . Dichos moldes similarmente tienen configuraciones y dimensiones para ayudar a fabricar el larguero (126) con la longitud (L2) , el ancho transversal (W2) y el grosor requeridos o deseados. Dichos moldes también pueden que permitir materiales de fabricación, tales como las capas preformadas (300A y 300B) descritas más adelante, sean puestos en capas o apilados verticalmente dentro del interior del molde.

La Figura 4D ilustra una vista lateral del larguero (126) de acuerdo con la invención tomado a lo largo de su dimensión longitudinal o longitud (L2) , y la Figura 4E ilustra una vista superior del larguero (126) mostrado en la Figura 4D. En la configuración ilustrada, el larguero (126) de acuerdo con la invención, comprende una viga compuesta (127) incluyendo múltiples capas preformadas (300A y 300B) o elementos de fuerza o varillas altamente flexibles, que están descritos a mayor detalle más adelante. Las múltiples capas preformadas (300A y 300B) están configuradas en una formación apilada (128) y están fijas en la formación apilada (128) con resina de unión para formar una viga compuesta (127) . La viga compuesta (127) se extiende a lo largo de al menos una porción del tramo de la pala (Li) y define un grosor (Tn-in ) . Como se muestra en la Figura 4D, el grosor (Tii-in) de la viga compuesta (127) varia a lo largo de su longitud ( L2 ) de forma tal que el larguero (126) define un grosor (Tii-in) amainante a lo largo del tramo de la pala ( Li ) . El grosor ( Ti i-in ) de la viga compuesta (127) puede variarse para acomodar aspectos estructurales del diseño de la pala (20) y para proporcionar a la pala (20) con propiedades de soporte de carga. En una configuración, el larguero (126) de acuerdo con la invención, la viga compuesta (127) define un grosor (Tn-in ) variante que se amaina a lo largo de su longitud ( L2 ) desde un área (129) de mayor grosor (Tmax) hacia la punta de la pala (116) y hacia la raiz de la pala (118). Varias estaciones a lo largo del larguero (126) definen ciertos grosores (Tu, ??2, Ti3 y ??4), como se ilustra en la Figura 4D; y dichos grosores pueden variar para ayudar a configurar el larguero (126) y, en al menos una configuración del larguero (126) de acuerdo con la invención, para configurar el larguero (126) con grosor amainante. La invención no está limitada en este aspecto, y anticipa que la viga compuesta (127) del larguero (126) puede hacerse para definir un grosor variante o un grosor sustancialmente uniforme a lo largo de su longitud (L2) .

Como se muestra en las Figuras 4D y 4E, múltiples capas preformadas (300A y 300B) que tienen longitudes variantes se apilan entre si como capas, o se apilan verticalmente como capas dentro del molde de un larguero. Cada capa preformada (300A y 300B) individual puede ser dispuesta por encima o debajo de otra capa preformada (300A y 300B) para construir el grosor de la viga compuesta (127) . Como se muestra en la Figura 4E, cada capa preformada (300A y 300B) se apila en una posición predeterminada a lo largo de otra capa preformada adyacente (300A y 300B) para ayudar a definir un grosor amainante (Tu, Ti2, i3 y Ti4) . Dentro del molde de un larguero, las capas preformadas (300A y 300B) pueden ser apiladas verticalmente adyacentes a una o más capas preformadas (300A y 300B) diferentes para hacer el larguero (126) . Una o más capas preformadas (300A) pueden tener una longitud (L3) que es relativamente la capa -preformada más larga de múltiples capas preformadas (300A y .300B) formando la formación apilada (128) para definir una superficie (127B) de la viga compuesta (127) . Como se muestra en la Figura 4E, otras capas preformadas (300B) pueden tener longitudes más cortas y variantes (L4a, L4b, L4c, L4d, etc.). Cuando se ensamblan, las longitudes variantes (L3 y L4a, L4b, L4c, L4ci, etc.) de las capas preformadas (300A y 300B) amainan el grosor de la viga compuesta (127) a lo largo de su longitud (L2) , como se muestra en la Figura 4D. La configuración del larguero (126) de acuerdo con la invención puede ser fácilmente adaptada o ajustada a la medida a cualquier longitud, ancho y/o contorno de grosor de una pala.

La formación apilada (128) de las múltiples capas preformadas (300A y 300B) pueden incluir capas preformadas (300A y 300B) apiladas de forma tal que los bordes laterales (301) de cada capa preformada (300A y 300B) individual estén alineados longitudinalmente, como se muestra en la Figura 4E. Alternativamente, algunas o todas las capas preformadas (300A y 300B) de la formación apilada (128) están dispuestas entre si, de forma tal que los bordes laterales de las capas preformadas (300A y 300B) están compensados (no mostrado) a lo largo del ancho transversal (W2) de la formación apilada (128). Los bordes laterales no alineados o compensados de dichas capas preformadas (300A y 300B) ayudan a crear un área de superficie incrementada del larguero (126), que puede ayudar a incrementar la fuerza de unión a lo largo de los bordes laterales del larguero (126) y/o puede ayudar . a evitar la formación de escamas a lo largo de la formación apilada (128) .

Cuando están ensambladas, las capas preformadas (300A y 300B) apiladas pueden ayudar aún más a configurar una superficie de la viga compuesta (127) de conformidad con la invención como una superficie amainada o escalonada (127A) que resulta de las longitudes variantes (L3 y La, L4B, L CÍ L4D, etc) de las capas preformadas (300A y 300B) . Una superficie no amainada o no escalonada (127B) también puede resultar de una o más capas preformadas, (300A) que tengan la longitud (L3) más grande o más larga de las múltiples capas preformadas del larguero (126) . En una configuración del larguero (126) de acuerdo con la invención, la superficie amainada o escalonada (127A) está orientada hacia afuera hacia una superficie externa de la superficie aerodinámica de la pala (100), mientras que la superficie no amainada o no escalonada (127B) está orientada hacia adentro hacia un interior hueco de la superficie aerodinámica de la pala (100) definida por una configuración interna de la superficie aerodinámica (100). Alternativamente, en otra configuración del larguero (126) de acuerdo con la invención, la superficie amainada o escalonada (127A) está orientada hacia adentro lejos de la superficie externa de la superficie aerodinámica de la pala (100) y hacia el interior hueco de la superficie aerodinámica de la pala (100).

Como se describió, los largueros pueden definir un grosor amainante (Tu, Ti2/ i3, Ti4, Tin) a lo largo de su longitud (L2) , amainando hacia la punta de la pala (116) y amainando hacia la raíz de la pala (118) desde un punto de grosor mayor o máximo (Traax) del larguero. Como se muestra en la Figura 4D, la superficie de la viga amainada o escalonada (127A) tiene una cierta tasa de amainado (Si y S2) que corresponde al grosor requerido o deseado de la viga compuesta (127) . La tasa de amainado (Si y S2) corresponde a los cambios en el grosor de la viga (127) y a una proporción dada del cambio en el grosor de la viga por unidad de longitud de la viga (L2) . Una pequeña tasa de amainado (Si) representa el amainamiento gradual del grosor de la viga, ej . , (Tu, Ti2 y Ti3) , mientras que una gran tasa de amainamiento (S2) representa el amainamiento abrupto o empinado del grosor de la viga, ej . , (Ti4) . Como se muestra en la Figura 4D, la superficie de la viga (127?) y el grosor (Tu, Ti2 y ±j) amainan a una tasa gradual (Si) del área (129) de mayor grosor (Tmax) hacia la punta de la pala (116) . El grosor gradualmente en reducción (Tu, Ti2 y Ti3) ayuda a proporcionar al larguero (126) con suficiente fuerza y flexibilidad, asi como en la reducción del peso a lo largo del tramo (Li) de la pala (20) . En contraste, la superficie (127A) y el grosor (Ti4) de la viga (127) que se extiende desde la raíz de la pala (188) incrementa a una tasa de amainado empinado (S2) . La tasa de amainado empinado (S2) proporciona grosor de la viga/ y, por lo tanto, ayuda a proporcionar fuerza y soporte a la porción del larguero (126) que se une con o se conecta con la raiz de la pala (118) .

En un ejemplo, únicamente para fines ilustrativos, en donde la pala (20) define una longitud (Li) de cuarenta (40) metros, el larguero (126) define una longitud (L2) de alrededor de treinta y nueve (39) metros (con un punto de mayor grosor (Tmax) de alrededor de 40 mm dispuesto en una estación de alrededor de 3 metros desde la raíz de la pala (118)). El larguero (126)/ tiene un ancho (W2) transversal sustancialmente informe de alrededor de 500 mm, y una tasa gradual de amainado (SI) de la superficie de la viga (127A) puede tener una proporción de alrededor de 1:900. En esta configuración, una tasa empinada de amainado (Si) puede tener una proporción de alrededor de 1:50. La invención no está limitada a ninguna tasa en particular de amainado (Si y S2) o a cualquier grosor en particular de la viga compuesta (127), debido a que estas características de la viga no son necesariamente constantes o limitadas. El larguero (126) de acuerdo con la invención, por lo tanto, puede hacerse de cualquier grosor y tasa de amainado para ayudar a cumplir con los requerimientos de fuerza y flexibilidad de un diseño particular de larguero.

Como se muestra en las Figuras 4D y 4E, y como se describió anteriormente, la formación amainada (128) de la viga compuesta (127) puede resultar del apilamiento o el acomodo en capas de otra manera de múltiples capas preformadas (300A y 300B) en un molde para definir el grosor de amainado y el ancho transversal (W2) de la viga compuesta (127) . Como se describe más adelante en referencia a las Figuras 5A-5D y la Figura 6, cada capa preformada (300A y 300B) incluye una sola capa de una pluralidad de elementos de fuerza o varillas (202). Cada elemento de fuerza o varilla (202) está dispuesto dentro de una capa preformada individual (300A y 300B) adyacente a al menos otro elemento de fuerza o varilla (202) a lo largo de su dimensión longitudinal o longitud. La construcción y configuración de la pluralidad de elementos de fuerza o varillas (202) longitudinalmente orientados de las capas preformadas (300A y 300B) ayudan a proporcionarle a la viga compuesta (127) y al larguero (126) rigidez, flexibilidad y fuerza.

Haciendo referencia a la Figura 4F, y con referencia adicional a las Figuras 4A-4E, en otro aspecto, la invención proporciona la formación apilada (128) o la viga compuesta (127) comprendiendo múltiples capas preformadas (300A y 300B) , como se describió anteriormente, y a mayor detalle más adelante, puesta en capas con múltiples capas fibrosas, mallas o telas (602). Las capas fibrosas, mallas o telas (602) incluye, pero no están limitadas a, telas o mallas secas o sin relleno, telas o mallas de fibra pre-impregnadas , estambres de fibra, itinerantes de fibra, y sus combinaciones, y son referidas colectivamente como "capas fibrosas" para fines de divulgación de la invención. Las fibras que comprenden las capas fibrosas (602) pueden incluir fibras, estambres, y/o itinerantes de vidrio; fibras, estambres y/o itinerantes de carbono; fibras, estambres y/o itinerantes de grafito; fibras, estambres y/o itinerantes de basalto; fibras, estambres y/o itinerantes de cerámica; y sus combinaciones.

Más específicamente, la formación apilada (128) o la viga compuesta (127) de acuerdo con la invención, incluye una o más capas preformadas (300A y 300B) apiladas, en capas o intercaladas con una o más capas fibrosas (602). Como se muestra en la vista lateral de la formación apilada (128) o la viga compuesta (127) de la Figura 4F, una o más capas preformadas (300A y 300B) se pueden apilar o poner en capas con, o disponer por encima y/o debajo, de una o más capas fibrosas (602). El grosor de amainado (Tii-in) , la(s) tasa (s) de amainado (Si y S2) , longitud (L2) y el ancho transversal (W2) que se requieren o desean para la formación apilada (128) y la viga compuesta (127), se logran en esta configuración de acuerdo con la invención con el apilamiento, puesta en capas o intercalado de las capas preformadas (300A y 300B) y múltiples capas fibrosas (602). En donde el larguero (126) se forma usando un molde de larguero, o un molde que forma al menos una porción de un larguero y una porción de casco (120 ó 122) de la pala (20) , las capas preformadas (300A y 300B) se pueden apilar verticalmente por encima de y/o por debajo de una o más capas fibrosas (602) y/o una o más capas preformadas (300A y 300B) .

Como se muestra en la Figura 4F, en una configuración de la formación apilada (128) o la viga compuesta (127) de acuerdo con la invención, múltiples capas preformadas (300A y 300B) que tengan longitudes variantes se apilan, se ponen en capas o se intercalan con múltiples capas fibrosas (602) que también tienen longitudes variantes para ayudar a lograr el grosor de ammainado (TÍI-Í„) de la formación apilada (128) o viga compuesta (127) . Cada capa preformada individual (300A y 300B) puede ser dispuesta por encima y/o por debajo de otra capa preformada (300A y 300B) y una o más capas fibrosas (602) para hacer el grosor de la formación apilada (128) y la viga compuesta (127) . La Figura 4E ilustra las longitudes variantes (L4a, L4b, L4c, L4d, etc.) de las capas preformadas (300A y 300B) de una formación apilada (128) y viga compuesta (127) dadas; sin embargo, la Figura 4E también puede servir para ilustrar las posibles longitudes variantes (L4a L4b, L4c, L4d, etc.) que múltiples capas fibrosas (602) pueden definir para ayudar a lograr, junto con las múltiples capas preformadas (300A y 300B) , el grosor amainante de la formación apilada (128) y viga compuesta ( 127 ) . Como se muestra en la Figura 4F, una o más capas preformadas (300A y 300B) se apilan con o están adyacentes a múltiples capas fibrosas (602), de forma tal que, una o más capas preformadas (300A y 300B) está(n) dispuestas en posición (es) predeterminada (s) dentro de la formación apilada (128) o viga compuesta (127) para ayudar a definir el grosor de la formación apilada (128) o viga compuesta (127) . En dichas posiciones, la una o más capas preformadas (300A y 300B) están apiladas a lo largo de otras capas preformadas (300A y 300B) o a lo largo de una o más capas fibrosas (602) . La puesta en capas de las capas preformadas (300A y 300B) con múltiples capas fibrosas (602) puede ayudar a ayudar a definir el grosor de amainado (Tu, Ti2, Ti3 y Ti ) y la(s) tasa(s) de amainado (Sx y S2) de la formación apilada (128) o la viga compuesta (127) .

Como se muestra en la Figura 4F, y con referencia adicional a la Figura 4E, una o más capas preformadas (300A y 300B) y/o una o más capas fibrosas (602) pueden tener longitudes (L3) que son relativamente largas en comparación con otras capas preformadas y capas fibrosas (602) para ayudar a definir una superficie escalonada o amainada (127B) de la formación apilada (128) y la viga compuesta (127) . Otras capas preformadas (300B) y capas fibrosas (602) pueden tener, en comparación, longitudes relativamente más cortas y variantes (L4a, L4b, Lc, L4dr etc) . Como se muestra en la Figura 4F, las longitudes variantes (L3 y L4a, L4b, L4c, L4d, etc.) de las capas preformadas (300A y 300B) y las capas fibrosas (602), ayudan a definir el grosor de amainado de la formación apilada (128) y el grosor de la viga compuesta a lo largo de su longitud (L2) . Como también se muestra en las Figuras 4E y 4F, una o más capas fibrosas (602) que tienen ciertas longitudes definidas, ej . , L4c-4d) , pueden ser puestas en capas con una o más capas preformadas (300A y 300B) que tienen longitudes definidas, ej . , (La-4b y L4e-4f) para ayudar a lograr un amainado de grosor (Tu- n) requerido y tasa(s) de amainado (Si y S2) de la formación apilada (128) y la viga compuesta (127) de acuerdo con la invención, pueden ser rápidamente adaptadas y hechas a la medida para cualquier longitud, ancho y/o contorno de grosor de una pala .

La formación apilada (128) y la viga compuesta (127) pueden comprender múltiples capas preformadas (300A y 300B) que definen un cierto porcentaje del peso total por área de unidad de la formación apilada (128) o viga compuesta (127). La invención no está limitada en este aspecto y anticipa que las capas preformadas (300A y 300B) pueden comprender cualquier porcentaje del peso total de un área dada de la formación apilada (128) y la viga compuesta (127) . Este porcentaje puede depender del diseño y forma de la pala, las propiedades mecánicas requeridas y/o los requerimientos de rendimiento de la pala. Adicionalmente, o alternativamente, cualquiera de las configuraciones de la formación apilada (128) y viga compuesta (127) mostradas en las Figuras 4D-4G, pueden incluir una o más capas preformadas (300A y 300B) configuradas para reforzar una o más áreas seleccionadas a lo largo de la formación apilada (128) o viga compuesta (127). Por ejemplo, una o más capas preformadas (300A y 300B) pueden configurarse para reforzar parcialmente una o más áreas seleccionadas de la formación apilada (128) y viga compuesta (127) mostradas en la Figura 4F, ej . , además de las capas preformadas (300A y 300B) puestas en capas con múltiples capas fibrosas (602) para hacer la formación apilada (128) y la viga compuesta (127) como se describió anteriormente. La colocación selectiva de las capas preformadas (300A y 300B) dentro de la formación apilada (128) y la viga compuesta (127), puede ayudar a reducir la carga aerodinámica a lo largo de la pala (20) durante las condiciones de alto viento. Por ejemplo, una o más capas preformadas (300A y 300B) se pueden colocar dentro de la formación apilada (128) para definir una densidad más alta de capas preformadas (300A y 300B) a lo largo de una porción del larguero (126), tal como una o más porciones del larguero (126) orientadas hacia el borde de punta del casco de la pala (120 y 122) . La mayor cantidad de capas preformadas (300A y 300B) ayudaría al empalme por flexión del larguero y la pala con la torsión del larguero y la capa que sucede en respuesta a las cargas aerodinámicas a lo largo de la pala (20) durante la operación de la turbina. La mayor cantidad de capas preformadas (300A y 300B) puede ayudar a la que el cabeceo de la pala (20) reduzca dichas cargas aerodinámicas.

En otro ejemplo, una o más capas preformadas (300A y 300B) se pueden configurar para reforzar parcialmente una o más áreas selectas de la formación apilada (128) y viga compuesta (127) construidas principalmente de múltiples capas fibrosas (602), de tal forma que, la(s) capa(s) preformada ( s) (300A y 300B) puede (n) comprender un bajo porcentaje del peso total de ciertas áreas selectas. En esta configuración, una o más capas preformadas (300A y 300B) pueden constituir cualquier porcentaje, y tan pequeño como 1% o menos, del peso total de un área selecta de la formación apilada (128)' y viga compuesta (127) .

Como se comenta a mayor detalle más adelante con referencia a las Figuras 10A-10I, una o más capas preformadas (300A y 300B) se pueden unir o adherir, o intercalar con una o más capas fibrosas (602) para formar un componente estructural multi-capas (702) del larguero (126) o porciones del casco (120 y 122) de la pala (20). Uno o más componentes (702) también se pueden hacer como refuerzos para una o más áreas selectas a lo largo de la viga compuesta (127) del larguero (126) . Además, uno o más componentes (702) se pueden hacer para hacer capas o apilarse con las capas preformadas (300A y 300B) y múltiples capas fibrosas (602) que hacen la formación apilada (128) y la viga compuesta (127) mostrada en la Figura 4F.

Haciendo referencia a la Figura 4G, se ilustra otra configuración de la formación apilada (128) y la viga compuesta (127) de acuerdo con la invención. Las capas preformadas (300A y 300B) , solas o en combinación con múltiples capas fibrosas (602), definen el larguero (126) con un grosor que amaina a una cierta tasa de amainada (SI) hacia la punta de la pala (116), mientras que una porción del larguero (126) orientada hacia, o posicionada adyacente o cerca de la raíz de la pala (118), define un grosor sustancialmente uniforme. En esta configuración, la formación apilada (128) o viga compuesta (127) se amaina a lo largo de su tramo (Ll) sólo hacia la punta de la pala (116) y proporciona suficiente grosor a lo largo de un extremo para unirse o conectar el larguero (126) con la raíz de la pala (118) o un área de la superficie aerodinámica de la pala adyacente a la raíz de la pala (118) .

Haciendo referencia a las Figuras 4H y 41, el larguero (126) de acuerdo con la invención, puede ser diseñado y fabricado con las capas preformadas (300A y 300B) , o las capas preformadas (300A y 300B) apiladas, en capas o intercaladas con múltiples capas fibrosas (602),· para servir como soportes estructurales para los diseños de barrido de pala y los diseños rectos de pala. Como se muestra en la Figura 4H, la pala (20) puede estar configurada con un barrido para manejar las cargas aerodinámicas y/o para afectar el empalme por flexión-torsión. En dichos diseños de pala, las capas preformadas (300A y 300B) y las capas fibrosas (602) pueden ayudar a configurar el larguero (126) con un tramo de barrido o barrido para que el larguero (126) pueda mostrar empalme por flexión-torsión similar a medida que el barrido de la pala (20) responde a las cargas aerodinámicas. Con una construcción de barrido, las capas preformadas (300A y 300B) del larguero (126) ayudarían a refrenar las capas fibrosas (602) a lo largo de un borde interno de un doblez o curvatura del larguero (126) a medida que se dobla y se tuerce en respuesta a las cargas aerodinámicas. El refrenado de las capas fibrosas (602) evitaría o minimizaría las arrugas y el . pandeo de las capas fibrosas (602) . En comparación, la Figura 41 ilustra el larguero (126) de acuerdo con la invención con un tramo relativamente recto.

Haciendo referencia a la Figura 4J, en una configuración alternativa del larguero (126) de acuerdo con la invención, el larguero (126) define un ancho transversal (W2) menor a la cuerda (Wi) de la pala (20) y que se amaina o estrecha a lo largo de la longitud del larguero (L2) hacia la punta de la pala (116) . Como en otras configuraciones del larguero (126), la longitud (L2) del larguero (126) es típicamente mayor que su ancho transversal (W2) . Como se muestra en la Figura 4J, el larguero (126) tiene un ancho transversal ( 2) que se amaina o estrecha desde un extremo, ej . , configurado para unir o conectar el larguero (126) con la raíz de la pala (118), a un extremo opuesto, e . , orientado hacia la punta de la pala (116). En otras palabras, el ancho transversal (W2) del larguero (126) se amaina o estrecha desde un ancho transversal dado (W2) , ej . , más cerca a la raíz de la pala (118), a un segundo ancho transversal (W2) en un extremo opuesto del larguero (126), ej . , más cerca a la punta de la pala (116) .

Como se mencionó anteriormente, el larguero (126) de acuerdo con la invención, se puede hacer como una viga compuesta (127) pre-fundida o pre-moldeada, ej . , usando un molde de larguero. En este caso, la viga compuesta (127) está hecha como un componente separado de la superficie aerodinámica de la pala (100) y las porciones del casco (120 y 122), y después montada con cada porción del casco (120 y 122) durante la formación o moldeado de las porciones del casco (120 y 122) . Alternativamente, el larguero (126) se puede hacer durante, y como parte de, la formación o proceso de moldeo que hace las porciones de casco (120 y 122). En cada configuración, las capas preformadas (300A y 300B) , o las capas preformadas (300A y 300B) y las capas fibrosas (602) que hacen la viga compuesta (127), definen inicialmente una formación apilada (128) que puede ser montada, ej . , dentro de un molde de larguero, como se describe aquí.

Como se describirá a mayor detalle más adelante con referencia a las Figuras 11A y 11B, la resina de unión (502) es aplicada a la formación apilada (128) una vez que el número requerido de capas preformadas (300A y 300B) o el número requerido de capas preformadas (300A y 300B) y capas fibrosas (602), son apiladas, puestas en capas o intercaladas para hacer la formación apilada (128) . La resina de unión (502) se aplica de acuerdo con métodos y técnicas que facilitan la penetración de la resina en la formación apilada (128) . La resina (502) rodea los elementos de fuerza individuales o varillas (202) y penetra a través de y rodea las capas preformadas (300A y 300B) adyacentes o apiladas y las capas fibrosas (602), si están presentes, para que la resina (502) rellene cualquier espacio o vacio (500) entre los elementos individuales o varillas (202), entre las capas préformadas (300A y 300B) , entre las capas fibrosas (602) y/o entre las capas préformadas (300A y 300B) y las capas fibrosas (602). Durante el curado de resina, la resina (502) une los elementos de fuerza individuales o varillas, las capas préformadas (300A y 300B) individuales, y/o las capas fibrosas individuales (602) con las capas préformadas (300A y 300B) apiladas o adyacentes, y/u otras capas fibrosas (602) para formar la viga compuesta (127) .

Cualquiera de una variedad de métodos y técnicas para la aplicación de la resina (502) a la formación apilada (128) se puede usar, incluyendo método y técnicas que usan presión, calor o vacio que infusiona o inyecta la resina de unión a la formación apilada (128). Las técnicas de infusión de resina pueden incluir la aplicación de un vacio a la formación apilada (128) que arroja la resina de unión (502) hacia adentro y a través de las capas préformadas (300A y 300B) y las capas fibrosas (602). Por ejemplo, cuando se hace la formación apilada (128) dentro de un molde, un vacio se puede aplicar a lo largo de la circunferencia del molde. El vacio arroja la provisión de resina hacia el molde a lo largo del ancho transversal del molde, y después arroja la provisión de resina a través de la formación apilada (128) a lo largo de su ancho transversal (W2) . Dichos métodos de infusión de resina incluyen, pero no están limitados a, Proceso de Moldeo por Infusión de Resina de Compuesto de Seeman (SCRIMP por sus siglas en inglés), moldeo de transferencia de resina asistido por vacio (VARTM) , otras técnicas de vacio, y técnicas a mano.

Otras técnicas incluyen inyección de resina mediante la cual la provisión de la resina de unión (502) es administrada a un molde cerrado bajo presión y es inyectada en el molde, y por lo tanto en y a través de la formación apilada (128), para rellenar cualquier espacio o vacio en la formación apilada (128) .

Después de la aplicación del volumen requerido de resina de unión (502), la formación apilada rellena de resina (128) es sujetada a un proceso de curado, tal como, por ejemplo, un proceso que usa calor a cualquier temperatura adecuada para cualquier tiempo adecuado suficiente para curar adecuadamente la resina de unión (502) y para unir las capas preformadas (300A y 300B) , los elementos de fuerza individual o varillas, y las capas fibrosas (602). Alternativamente, en donde se usan técnicas de infusión de resina, las etapas de infusión y curado pueden sobrepasar tanto como para que el curado de la resina de unión (502) inicie después de que la infusión ha iniciado, ej . , al aplicar calor al molde en el que la formación apilada (128) reside y antes de que todo el volumen de resina necesario sea aplicado a la formación apilada (128) . Como lo apreciarán las personas con conocimientos ordinarios en la materia, otras técnicas de curado de la formación apilada (128) rellena de resina son posibles, incluyendo, pero no limitándose a, curado a temperatura ambiente, curado químico, curado ultravioleta, curado con haz de electrones, y curado mediante una combinación de calor y presión.

Capas preformadas de múltiples elementos de fuerza o varillas Haciendo referencia a las Figuras 5A-5D y las Figuras 6-7, en otro aspecto, la invención proporciona la capa preformada (300A-300B) como se describió anteriormente, y la capa preformada (400) como se describe con referencia a la Figura 7. La figura 5A es una vista superior de una modalidad de la capa preformada (300A-300B) de acuerdo con la invención, y la Figura 6 ilustra una vista transversal de la capa preformada (300A-300B) mostrada en la Figura 5. La Figura 7 ilustra una vista transversal de otra modalidad de la capa preformada (400) mostrada en la Figura 5A de acuerdo con la invención. La capa preformada (300A-300B) y (400) está hecha y configurada con una pluralidad de elementos de fuerza unidireccionales alargados o varillas (202) y (402) dispuestos en una sola capa y que se extienden sustancialmente a lo largo de un eje longitudinal (304) de la capa preformada (300A-300B) y (400) .

Los elementos de fuerza o varillas (202 y 402) muestran una rigidez y fuerza deseables o requeridas. Aún, los elementos de fuerza o varillas (202) y (402) también demuestran un alto grado de flexibilidad tal que los elementos de fuerza o varillas (202 y 402) individuales y las capas preformadas (300A-300B) y (400) pueden ajustarse y conformarse a dobleces ó curvaturas de dichos componentes estructurales de la pala como los largueros con muy pocas o nada de arrugas y pandeo. Los elementos o varillas (202 y 402) pueden también mostrar dichas propiedades de flexión durante la fabricación de los componentes estructurales, tales como los largueros. Cuando se incorporan en una pala (20), tal como una pala (20) empalmada por torsión, el larguero (126) puede ayudar a permitir que la pala (20) se flexione y se tuerza a lo largo de su tramo en respuesta a las cargas del viento y de desgaste que actúan a lo largo de la pala (20) .

La capa preformada (300A-300B) y (400) puede ser provista como un compuesto prefabricado incluyendo un número definido de elementos de fuerza o varillas (202 y 402) . Los elementos de fuerza o varillas · (202 y 402) se disponen en la · capa preformada (300A-300B) y (400) en una sola capa. Los elementos de fuerza o varillas (202 y 402) son unidireccionales con elementos individuales o varillas (202 y 402) alineados longitudinalmente en relación con la longitud (L5) de otros elementos o varillas (202 y 402) en la capa. Como se ilustra en la Figura 5A y las Figuras 6 y 7, los elementos individuales o varillas (202 y 402) están configurados en una sola capa adyacente a otros elementos o varillas (202 y 402) a lo largo de su dimensión longitudinal o longitud (L5) . En una configuración de la capa preformada (300A-300B) y (400) de acuerdo con la invención, los elementos de fuerza o varillas (202 y 402) son sustancialmente paralelos entre si en la capa preformada .

Como se muestra en la Figura 5A, la capa preformada (300A, 300B y 400) puede incluir opcionalmente una estructura de fibra textil (302) que atraviesa el ancho (W3, 4) de la capa (300A, 300.B y 400) en una orientación y en un patrón adecuados para retener los elementos individuales o varillas (202 y 402) en una sola capa. La estructura de fibra textil (302) se describe a mayor detalle más adelante con referencia a la Figura 5B. Otras estructuras de conformidad con la invención que sirven para retener los elementos o varillas (202 y 402) en una sola capa, también se describen a mayor detalle más adelante.

La Figura 6 incluye una sección transversal de la capa preformada (300A y 300B) mostrada en la figura 5A a lo largo de su ancho transversal (W3) ilustrando la configuración de los elementos o varillas (202) en una sola capa. Los elementos o varillas (202) mostrados en la Figura 6, definen una sección transversal circular. La invención, sin embargo, no está limitada y contempla que los elementos de fuerza o varillas pueden definir otros perfiles transversales, incluyendo, pero no limitándose a, elementos o varillas (402) que tienen una sección transversal sustancialmente rectangular como se muestra en la Figura 7.

Como lo ilustran las Figuras 6 y 7, los elementos o varillas (202 y 402) definen sustancialmente los mismos diámetros transversales de forma tal que la capa preformada (300A y 3T0?) y (400) tiene un grosor (T2, T3) sustancialmente uniforme. Los elementos circulares o varillas (202 y 402) pueden definir diámetros transversales en un rango de desde alrededor de 0.25 mm a alrededor de 20 mm.

Haciendo referencia a las Figuras 8A y 8B, y refiriéndonos nuevamente a las Figuras 6 y 7, cada elemento de fuerza o varilla (202 y 402) es un elemento o varilla curados, o, en algunos ejemplos, es un elemento preformado o varilla. Los elementos o varillas (202 y 402) están hechos y configurados para servir como miembros estructurales y para proporcionar rigidez, fuerza de compresión, y flexibilidad para los materiales compuestos y los componentes estructurales en los que los elementos o varillas (202 y 402) están incorporados, tales como la viga compuesta (127) del larguero (126). El alto grado de flexibilidad de los elementos o varillas (202 y 402) permiten que los elementos o varillas (202) se flexionen y tuerzan para conformar los dobleces, curvaturas y/o contorno del larguero (126) que se requieren para un diseño en particular de pala, tal como, por ejemplo, un diseño de pala barrido.

Cada elemento de fuerza o varilla (202 y 402) está hecho de un material compuesto incluyendo fibras estructurales alargadas y sustancialmente rectas (306) saturadas por una resina de matriz (308), ej . , una resina termoplástica o curada. Las fibras (306) están orientadas longitudinalmente y están alineadas sustancialmente linealmente. La resina de matriz (308) es distribuida dentro de una masa de las fibras (306) para formar, cuando están curadas o solidificadas, un elemento o varilla (202 y 402) prefabricada rígida. Los elementos o varillas (202 y 402) resultantes tienen una distribución sustancialmente uniforme de fibras (306) dentro de la resina de la matriz (308). Las fibras (306) también tienen un alto grado de colimación en donde las fibras (306) son unidireccionales y son sustancialmente lineales en relación con otras fibras (306) en el elemento o varilla (202 y 402) . La rectitud relativa de las fibras (202 y 402) y los elementos o varillas (202 y 402) de fuerza que arrojan significativa colimación de fibra que muestran gran rigidez y compresión relevante, que se requieren y son altamente ventajosos en donde se usan las capas preformadas (300A y 300B) para fabricar estructuras para soportar cargas, tales como el larguero (126), y los elementos estructurales y refuerzos de los componentes de la pala. La capa preformada resultante (300A, 300B y 400) incluye, por lo tanto, elementos prefabricados o varillas (202 y 402) que imparten la rigidez y fuerza de compresión requerida y deseable a cada una de las múltiples capas preformadas (300) que forman la viga compuesta (127) u otros componentes de la pala.

El tipo de fibras estructurales alargadas (306) se elige con respecto al tipo de fibra, diámetro de la fibra y/o la filamentización de la fibra dependiendo de las propiedades requeridas para el larguero (126) y otros componentes de la pala. Las fibras estructurales alargadas (306) generalmente definen los diámetros en un rango de desde alrededor de 1 micrómetro a alrededor de 100 micrómetros, e incluyen, pero no están limitadas a, fibras de vidrio, fibras de carbono,' fibras de basalto y sus combinaciones.

La resina de matriz (308) que rodea las fibras (306) , incluye una matriz de resina adecuada para su adherencia a y para el fijado de las fibras (306) y para proporcionar rigidez y fuerza al elemento o varilla (202 y 402) resultantes, asi como a la capa preformada (300A, 300B y 400) . La resina de matriz (308) puede incluir resinas no curables o resinas curadas por calor/radiación incluyendo, pero no limitadas a, una resina termoplástica o una resina termoestablecida . La resina de matriz (308) puede seleccionarse con base en las propiedades mecánicas reforzantes que la resina de matriz (308) proporciona a los elementos de fuerza o varillas (202 y 402) individuales y las capas preformadas (300A, 300B y 400) .

Las capas preformadas (300A, 300B y 400) de elementos de fuerza o varilla (202 y 402) prefabricados no se encogen durante el curado de la resina de unión (502) que es aplicada a la formación apilada (128), como se describe más adelante en referencia con las Figuras 11A y 11B. Las capas preformadas (300A, 300B y 400) resultantes muestran resistencia a las arrugas, dobleces o pandeo durante la fabricación del larguero (126) . A diferencia de las telas de fibra y los compuestos de la técnica previa usados para construir largueros, los elementos de fuerza o varillas (202 y 402) prefabricados (que comprenden las fibras (306) incorporadas en la resina de matriz (308) precurada) resisten sustancialmente el encogimiento durante el curado de la resina de unión (502) . Los elementos de fuerza o varillas (202 y 402) ayudan asi a eliminar o a reducir sustancialmente la incidencia de las arrugas, dobleces o pandeo de. las capas preformadas (300A, 300B y 400) durante la fabricación del larguero (126) . Además, la resina de matriz pre-curada (308) y/o las fibras estructurales (306) proporcionan elementos individuales o varillas (202 y 402) de la capa preformada (300A, 300B y 400) con resistencia al lavado de las fibras durante las aplicaciones de la resina de unión (502) a la formación apilada (128) .

La resistencia al encogimiento y al lavado de fibras que las capas preformadas (300A, 300B y 400) de acuerdo con la invención muestran, ayuda a evitar o al menos a minimizar las arrugas, dobleces y pandeo, ayudando asi a la eliminación o al menos a minimizar cualquier debilidad estructural en el larguero (126) resultante.

Los elementos de fuerza o varillas (202 y 402) pueden, además, definir las características de la superficie y/o la química de la superficie que ayudan a promover la adhesión de los elementos o varillas (202 y 402) a la resina de unión (502). Las características de superficie de los elementos o varillas (202 y 402) incluyen, pero no están limitados a, superficie texturizada, superficie endurecida o una superficie químicamente tratada lograda mediante varias técnicas, e . , la aplicación de un recubrimiento de superficie, para producir, ej . , superficies endurecidas de los elementos o varillas (202 y 402) . Las superficies texturizadas o endurecidas promueven la adhesión de la resina de unión (502) con los elementos o varillas (202 y 402) .

Además, las superficies texturizadas o endurecidas de los elementos de fuerza o varillas (202 y 402) ayudan a facilitar la penetración de la resina de unión 8502) entre los elementos de fuerza o varillas (202 y 402), particularmente en donde las capas preformadas (300A, 300B y 400) están apiladas' o en capas. Las superficies texturizadas o endurecidas de los elementos o varillas (202 y 402) también ayudan a incrementar la unión entre los elementos individuales o varillas (202 y 402) y entre las capas preformadas (300A, 300B y 400), de forma tal que la fuerza de escarpado de las capas preformadas (300A, 300B y 400) apiladas o en capas, y la viga compuesta del larguero (126) se incremente. Además, las superficies texturizadas o endurecidas de los elementos o varillas (202 y 402) ayudan a inhibir las grietas de deslaminación entre la resina de unión (502) y los elementos de fuerza o varillas (202 y 402) incrementando asi la vida por desgaste de la capa preformada (300A, 300B y 400) y el larguero (126) resultante u otros componentes de la pala en los que la capa preformada (300A, 300B y 400) está incluida.

Como se muestra en la Figura 5A, la estructura de fibra textil (302) opcional, hace una interfaz con los elementos de fuerza o varillas (202 y 402) para retener los elementos o varillas (202 y 402) en una sola capa con los elementos individuales (202 y 402) orientados de manera adyacente, ej . , y sustancialmente paralelos, entre si a lo largo de su dimensión longitudinal o longitud (L5) . La capa preformada (300A, 300B y 400) mostrada en las Figuras 6 y 7 pueden incluir los elementos de fuerza o varillas (202 y 402) unidos entre si. En estas configuraciones, la estructura de fibra textil (302) produce consecuentemente un tejido relativamente suelto de elementos de fuerza o varillas (20-2 y 402) que define los espacios de minuto (500) entre los elementos o varillas (202 y 402) adyacentes.

Los espacios de minuto (500) entre los elementos de fuerza o varillas (202 y 402) mejoran la flexibilidad de los elementos individuales o varillas (202 y 402) y facilitan la capacidad de los elementos o varillas para doblarse, particularmente, en donde los elementos o varillas (202 y 402) se forman en la capa preformada (300A, 300B y 400) o se incorporan en la viga compuesta (127) del larguero (126) u otros componentes de la pala. Durante la formación, ej . , el moldeo, de la viga compuesta (127), las capacidades de flexión de los elementos o varillas (202 y 402) son ventajosas. Dichas capacidades de flexión permiten que los elementos o varillas (202 y 402) hagan ajustes menores a los dobleces y curvaturas del diseño del larguero (126) de forma tal que los elementos o varillas (202 y 402) sustancialmente conforman la forma o contorno del larguero (126) . El larguero (126) y las capas preformadas (300A, 300B y 400), cada una de acuerdo con la invención, permiten la fabricación del larguero (126) con una estructura que conforma o corresponde a la forma de la pala (20) , mientras que provee a la pala (202) con su soporte estructural y propiedades de soporte de carga necesarias.

Las capas preformadas (300A, 300B y 400) de acuerdo con la invención, por lo tanto, pueden usarse para fabricar el larguero (126.) con una configuración adecuada para su uso como una estructura que soporta la carga en una pala (20) torcida-empalmada. El larguero (126) se puede incluir en la pala (20) torcida-empalmada para ayudar a construir la pala (20) con capacidades de torsión-flexión en donde la pala se tuerce a medida que se flexiona a lo largo de su tramo (Li) o eje horizontal. La construcción del larguero (126) de acuerdo con la invención, puede ayudar a facilitar la capacidad de la pala (20) empalmada por torsión para mitigar las cargas aerodinámicas. Durante la operación de la turbina, la pala (20) se flexiona en respuesta a las cargas aerodinámicas que actúan sobre la pala (20) y también se tuerce para alterar su rendimiento aerodinámico. Específicamente, la pala (20) cabecea pasivamente a calado en respuesta a las cargas de viento de tal manera que la pala (20) pasiva y rápidamente se deshace de dichas cargas. La incorporación del larguero (126) de acuerdo con la invención con una pala (20) empalmada por flexión-torsión puede ayudar a que la pala (20) responda rápidamente a las ráfagas de viento y a las velocidades rotacionales, así como puede ayudar a reducir el daño por desgaste a la pala (20) en un rango de condiciones de velocidad del viento.

Además, los espacios de minuto (500) entre los elementos de fuerza o varillas (202) individuales, ayudan a facilitar la penetración de la resina de unión (502) en una formación apilada (128) de múltiples capas preformadas (300A, 300B y 400) o una formación apilada (128) de múltiples capas preformadas (300A, 300B y 400) apiladas, en capas o intercaladas con múltiples capas fibrosas (602) .

Los espacios (500) facilitan el flujo y la penetración de la resina de unión (502) entre los elementos o varillas individuales (202 y 402) y entre las capas preformadas (300A, 300B y 400) y múltiples capas fibrosas (602) . Como se describe más adelante, las tasas de infusión o inyección de resina de unión (502) que se logran en las formaciones apiladas (128), incluyendo las capas preformadas (300A, 300B y 400) de acuerdo con la invención, son relativamente rápidas en comparación con las tasas de infusión o inyección de resina que se obtienen con las aplicaciones de resina de unión (502) a los compuestos fibrosos y compuestos de la técnica previa, y a los laminados usados para hacer los largueros.

La Figura' 5B ilustra una configuración de la capa preformada (300A, 300B) de acuerdo con la invención, incluyendo la estructura de fibra textil (302). La estructura de fibra textil (302) incluye, pero no está limitada a, un tejido de fibra textil enclavado, ej . , un tejido plano o cuadrado y una tela hecha con tejido. La estructura de fibra textil (302) se extiende a través del ancho transversal (W3) de la capa preformada (300A, 300B) y hace una interfaz con los elementos de fuerza o varillas (202) individuales por lo que el tejido de fibra (302) retiene los elementos o varillas (202) en una sola capa preformada (300A, 300B) . Como se muestra en la Figura 5A, el tejido textil (302) puede definir un tejido que se extiende a través del ancho (W3) de la capa preformada (300A, 300B) en un patrón de zigzag. Como se muestra en la Figura 5B, el tejido textil (302) puede, además, incluir tejido que se enclava entre las varillas o elementos de fuerza (202) . La invención, sin embargo, no está específicamente limitada en este aspecto y anticipa que cualquiera de una variedad de tipos y patrones de tejido textil pueden retener los elementos de fuerza o varillas (202) de una sola capa preformada (300A, 300B) . Como una estructura de retención, la estructura de fibra textil (302) también hace un espaciado entre los elementos de fuerza o varillas (202) individuales. La estructura de fibra textil (302) ayuda, así, a formar el tejido relativamente suelto de los elementos de fuerza o varillas (202) como se describió anteriormente. El tejido suelto define los espacios de minuto (500) entre los elementos y varillas (202) que ayudan a mejorar las capacidades de flexión y torsión/barrido de los elementos y varillas (202) y ayuda a facilitar la penetración de la resina de unión (502) entre los elementos individuales o varillas (202) y entre las capas preformadas (300A, 300B) apiladas o en capas. De manera similar, la estructura de fibra textil (302) se puede incorporar con la capa preformada (400) mostrada en la Figura 7, para hacer una interfaz con elementos de fuerza o varillas (402) individuales, para que el tejido de fibra (302) retenga los elementos o varillas (402) en una sola capa preformada (400).

Haciendo referencia a las Figuras 5C y 5D, la capa preformada (300A, 300B y 400) de acuerdo con la invención puede incluir una o más bandas o tiras de un material de unión (310) configurado para servir como una estructura de retención alternativa a la estructura de fibra textil (302) . Las bandas o tiras de material (310) atraviesan el ancho (W3 ó 4) de la capa preformada (300A, 300B y 400) en ciertas locaciones a lo largo de la longitud (L5) de la capa preformada (300A, 300B y 400) para que las bandas o tiras (310) ayuden a asegurar los elementos individuales o varillas (202 y 402) en una sola capa. El material de unión (310) penetra entre y rodea los elementos individuales o varillas (202 y 402) en los puntos de su aplicación para ayudar a retener los elementos o varillas (202 y 402) . El material de unión (310) incluye cualquier agente de unión o adhesivo adecuado para la retención de elementos individuales o varillas (202 y 402) y puede incluir, pero no está limitado a, . un adhesivo termocontraible, un agente de unión o adhesivo curado por UV, un adhesivo elastomérico o una cinta de unión o adhesiva. En una configuración de la capa preformada (300A, 300B y 400) de acuerdo con la invención, el material de unión (310) incluye una ' masa de hilos adhesivos que son aplicados a lo largo del ancho ( 3 ó W4) de la capa preformada en ciertas locaciones. En otra configuración de la capa preformada (300A, 300B y 400) de acuerdo con la invención, el material de unión (310) incluye un adhesivo elastomérico que es compatible con la resina de unión (502), tal como una resina epóxica, que es aplicada a la formación apilada (128).

Haciendo - referencia a las Figuras 9A y 9B, la capa preformada (300A, 300B y 400) de acuerdo con la invención, puede incluir una tapa transportadora (312) como una estructura de retención alternativa a la estructura de fibra textil (302) y la una o más bandas o tiras de material de unión (310) . La capa transportadora incluye, pero no está limitada a, una capa transportadora fibrosa (312) hecha de una tela no tejida, que sirve como un sustrato al que los elementos de fuerza o varillas (202 y 402) individuales están unidos o adheridos para retener los elementos o varillas (202 y 402) en una sola capa. Una o más capas de recubrimiento adhesivo no tejido pueden ser dispuestas a lo largo de una superficie de la capa transportadora (312) en la que los elementos o varillas (202 y 402) están dispuestos. Por lo tanto, la capa transportadora (312) y los elementos o varillas (202 y 402) pueden ser laminados para formar la capa preformada (300A, 300B y 400). La capa transportadora (312) está hecha de uno o más materiales de tela adecuados para facilitar la permeabilidad y por lo tanto la penetración de la resina de unión (502) entre los elementos de fuerza y varillas (202 y 402) individuales y apilados o adyacente a las capas preformadas (300A, 300B y 400) individuales.

Un número dado de elementos de fuerza o varillas (202 y 402) está configurado a lo largo de la capa transportadora (312) en una sola capa con los elementos o varillas (202 y 402) individuales adyacentes, ej . , y sustancialmente paralelos entre si a lo largo de la longitud (L5) de los elementos o varillas (202 y 402) . Como se mencionó, los elementos o varillas (202 y 402) están fijados o unidos a la capa transportadora (312) con un adhesivo y puede definir entre los elementos o varillas (202 y 402) adyacentes, espacios de minuto (500) . La capa transportadora fibrosa (312) puede incluir una tela no tejida hecha de fibras, estambres y/o itinerantes que incluyen, pero no están limitadas a, fibras, estambres y/o itinerantes de poliéster, fibras, estambres y/o itinerantes de poliamida; fibras, estambres y/o itinerantes de poliolefina; fibras, estambres y/o itinerantes de vidrio; fibras, estambres y/o itinerantes de carbono; fibras, estambres y/o itinerantes de aramido; fibras, estambres y/o itinerantes de grafito; o fibras, estambres y/o itinerantes de basalto y sus combinaciones. En las configuraciones preferidas de la capa transportadora (312) de acuerdo con la invención, la capa transportadora comprende fibras, estambres y/o itinerantes de poliéster.

Las fibras, estambres y/o itinerantes de de la capa transportadora (312) ayudan a incrementar el volumen de fibra de la capa preformada (300A, 300B y 400) y, en particular, ayudan a reforzar las capas preformadas (300A, 300B y 400) entre los espacios (500) entre los elementos o varillas (202 y 402) en los que puede residir el adhesivo aplicado. La capa transportadora (312), por lo tanto, ayuda a incrementar la fuerza transversal y longitudinal de la capa preformada (300A, 300B y 400) de forma tal que, el larguero (126) resultante u otros componentes de la pala en los que está incorporada la capa preformada (300A, 300B y 400), ayude a mitigar las fuerzas cortantes tridimensionalmente .

En una modalidad de la capa preformada (300A, 300B y 400) de acuerdo con la invención, la capa transportadora fibrosa no tejida (312) incluye una tela que comprende múltiples fibras transversales, estambres y/o itinerantes que están dispuestos en una orientación sustancialmente transversal, o alrededor de 90°, en relación con los elementos de fuerza o varillas (202 y 402) cuando la capa preformada (300A, 300B y 400) es montada. En otra modalidad de la capa preformada (300A, 300B y 400) de acuerdo con la invención, la capa transportadora fibrosa no tejida (312) incluye una tela tejida, ej . , una tela biaxial o triaxial.

La capa transportadora (312) está hecha y configurada para servir como un sustrato al que los elementos o varillas (202 y 402) están unidos o adheridos para retener los elementos o varillas (202 y 402) en una sola capa. La capa transportadora puede definir dimensiones, ej . , longitud y ancho, similares a las dimensiones de la única capa de los elementos o varillas (202 y 402) que forman la capa preformada (300?, 300B y 400) . La capa (312) puede incluir una o más fibras, estambres y/o itinerantes hechos de uno o más materiales, tales como los identificados anteriormente, adecuados para facilitar la permeabilización y penetración de la resina de unión (502) entre los elementos de fuerza y varillas (202 y 402) individuales, y entre las capas preformadas (300A, 300B y 400) individuales, cuando la resina de unión (502) es aplicada a una formación apilada (128) montada. El tejido, unión y/u otros métodos para configurar la capa transportadora fibrosa (313) pueden interconectar las fibras, estambres y/o itinerantes. Como se describe anteriormente con referencia a la Figura 13, la capa transportadora (312) de acuerdo con la invención, también puede incluir una tela tejida incluyendo, fibras, estambres y/o itinerantes tejidos en un tipo o patrón de tejido particular.

Una o más capas de adhesivo se pueden disponer a lo largo de al menos una superficie de la capa transportadora fibrosa (312); después, uno o más elementos de fuerza o varillas (202 y 402) son dispuestos a lo largo de la superficie recubierta de la capa (312) para formar la capa preformada (300A, 300B y 400) .

Las configuraciones de la capa preformada (300A, 300B y 400) pueden incluir la capa transportadora fibrosa (312) que comprende fibras, estambres y/o itinerantes que tienen desde alrededor de un 3% a alrededor de un 15% del peso total de las fibras unidireccionales (306) de los elementos de fuerza o varillas (202 y 402) de una capa preformada dada (300A, 300B y 400)'.

Haciendo referencia a las Figuras 9C y 9D, en otras configuraciones de la capa preformada (300A, 300B y 400) de acuerdo con la invención, la capa transportadora fibrosa (312) puede definir dimensiones, ej . , longitud y ancho, que son diferentes a las dimensiones de una sola capa de elementos o varillas (202 y 402) que forman la capa preformada (300A, 300B y 400) . En una configuración de la capa preformada (300A, 300B y 400), la capa (312) define un ancho transversal (W5) mayor al ancho transversal (W3 y W4) de una sola capa de elementos o varillas (202 y 402). En esta configuración, la capa (312) define un borde periférico externo de orillo (314) a lo largo de al menos un borde de la capa preformada (300A, 300B y 400) cuando los elementos o varillas (202 y 402) y la capa (312) son empalmados. El borde periférico u orillo (314) se extiende hacia afuera desde el elemento o varilla (202 y 402) ultraperiférico a lo largo de al menos un borde de la capa • preformada.

El borde periférico u orillo (314) tiene un ancho (W6) suficiente para ayudar al borde u orillo (314) para que sirva como un punto de conexión o una porción de conexión con el tamaño y configuración para unir o adherir la capa preformada (300A, 300B y 400) con uno o más componentes del larguero (126) y/o uno o más componentes de la superficie aerodinámica de la pala (100), o, más en particular, las porciones del casco (120 y 122) de la pala (20). Por ejemplo, el borde periférico u orillo (314) de cada capa preformada (300A, 300B y 400) puede ser intercalado o sobrepuesto con una o más capas fibrosas (602) para ayudar a asegurar la capa preformada (300A, 300B y 400) con uno o más de los otros componentes del larguero (126) . En otro ejemplo, el borde periférico u orillo (314) puede indirecta o directamente unirse, adherirse o intercalarse con uno o más componentes estructurales y/o capas de la porción del casco (120 y 122) de la pala (20), tal como cualquiera de las capas (101, 103, 105 ó 107) que forman la porción del casóo (120 ó 122) . El borde u orillo (314) por lo tanto, ayuda a asegurar las capas preformadas (300?,' 300B y 400) con el larguero (126), la pala (20) y/o cualquier otro componente del larguero (126) o pala (20) .

Haciendo referencia a la Figura 9E, una vista esquemática en perspectiva de una configuración de la capa preformacfa (300A, 300B y 400) de acuerdo con la invención, se ilustra, e incluye múltiples elementos de fuerza o varillas (202 y 402) unidireccionales alargados dispuestos en una sola capa y que se extienden sustancialmente a lo largo de un eje longitudinal (304) de la capa preformada (300A, 300B y 400) . Múltiples elementos de fuerza o varillas (202 y 402) están dispuestos de manera adyacente entre si a lo largo de su dimensión longitudinal (L5) , ej . , y en una orientación sustancialmente paralela, a lo largo de- la capa transportadora fibrosa (312) . Cada elemento de fuerza o varilla (202 y 402) se- une o adhiere a lo largo de la capa transportadora (312) a través de una o más capas de adhesivo (316) aplicadas a una superficie de la capa transportadora (312) . La una o más capas adhesivas (316) en combinación con la capa transportadora (312) retienen los múltiples elementos o varillas (202 y 402) en una sola capa.

La capa preformada (300A, 300B y 400) ilustrada en la Figura 9E, incluye el borde periférico u orillo (314) de la capa transportadora (312) arriba descrita, que se extiende hacia afuera a lo largo de un borde de la capa preformada (300A, 300B y 400) . Mientras que la Figura 9E ilustra el borde u orillo (314) de la capa transportadora (312) , la invención no está limitada de esa manera y contempla que la capa preformada (300A, 300B y 400) también pueda incluir un borde u orillo (314) periférico adicional que se extiende hacia afuera a lo largo de un borde opuesto o adicional de la capa preformada (300A, 300B y 400) . La invención también anticipa que la capa transportadora (312) de la capa preformada (300A, 300B) puede no incluir ningún borde u orillo (314) .

La capa preformada (300A, 300B y 400) puede, además, incluir una etiqueta o leyenda impresa (340) que proporcione información y/o indicios relacionados con la longitud de la capa preformada y/o relacionados con la estación o posición de la capa preformada (300A, 300B y 400) en la formación apilada (128) y viga compuesta (127) del larguero (126) en relación con otras capas preformadas (300A, 300B y 400) y, si está presente, en relación con una o más capas fibrosas (602) . Tal información y/o indicio ayudaría a proporcionar dirección en el montaje de múltiples capas preformadas (300A, 300B y 400), con o sin múltiples capas fibrosas (602), en la formación apilada (128) y viga compuesta (127). Dicha información e indicios pueden, además, incluir un pliego de capa preformada o número de secuencia que indique la posición de la capa en la formación apilada (128) y viga compuesta (127) y/u otros detalles o especificaciones de fabricación.

Adicionalmente, la capa preformada (300A, 300B y 400) puede incluir designaciones (342) que indiquen que la(s) estación (es) o posición(es) en las que la capa preformada va a ser separada, ej . , cortada, desde otra capa preformada (300A, 300B y 400) adyacente en donde una o más capas preformadas (300A, 300B y 400) están provistas en una red continua (510), como se describe a mayor detalle más adelante con referencia a las Figuras 14A-14C. Dichas designaciones también facilitarían el posicionamiento de las capas preformadas (300A, 300B y 400) en la formación apilada (128) durante el montaje de la formación apilada (128) .

Componentes Estructurales Mul i-Capas Refiriéndonos a las Figuras 10A y 10B, en otro aspecto, la invención proporciona un componente estructural multicapas (702) incluyendo al menos una de cualquiera de las capas preformadas (300A, 300B y 400) descritas anteriormente que se pueden unir o adherir a, intercalar con, una o más capas fibrosas (602). El componente estructural (702) está diseñado y construido para servir como un elemento estructural de la viga compuesta (127) del larguero (126), y/o como un elemento estructural o refuerzo de la envoltura de la pala (100), tal como las porciones del "casco (120 y 122) de la pala (20).

Las Figuras 10A y 10B ilustran secciones transversales del componente estructural multi-capas (702) de acuerdo con la invención, incluyendo al menos una capa preformada (400) unida o adherida a, o intercalada con, múltiples capas fibrosas (602). Mientras que las configuraciones ilustradas en las Figuras 10A y 10B incluyen la capa preformada (400) teniendo múltiples elementos de fuerza o varillas (402) con secciones transversales sustancialmente rectangulares, la invención contempla que el componente estructural (702) puede incluir una o más capas preformadas (300A, 300B) incluyendo elementos o varillas (202) que tengan secciones circulares transversales, como se describió anteriormente, o capas preformadas que tengan elementos de fuerza o varillas que tengan otras configuraciones transversales. Además, mientras que las configuraciones del componente estructural (702) mostradas en las Figuras 10A y 10B incluyen la capa transportadora (312), la invención anticipa que otras configuraciones del componente estructural (702) de acuerdo con la invención, puede omitir la capa transportadora (312) .

Como se muestra en la Figura 10A, una configuración del componente estructural (702) incluye múltiples capas fibrosas (602) unidas a o intercaladas con la capa preformada (400) a lo largo de una superficie de la capa preformada (400) opuesto a la capa transportadora (312) para formar el componente multi-capa (702) . Otra configuración del componente estructural (702) mostrada en la Figura 10B incluye la capa preformada (400) unida a o intercalada con múltiples capas fibrosas (602) a lo largo de cada superficie de la capa preformada (400), de forma tal que, el componente multi-capas (702) incluye la capa preformada (400) intercalada entre múltiples capas fibrosas (602) .

Haciendo referencia a la Figura 10C, una vista en perspectiva . esquemática del componente estructural multicapas (702) mostrado en la Figura 10A, se ilustra. En esta configuración, el componente estructural (702) incluye cinco capas fibrosas (602) unidas a o intercaladas con una superficie de la capa preformada (400) opuesta a la superficie unida o adherida a la capa transportadora fibrosa (312) . Alternativamente, las 'capas fibrosas (602) se pueden unir o adherir a la capa transportadora (312) .

Una configuración del componente estructural (702) mostrada en la Figura 10C, incluye la capa transportadora (312) hecha de una capa de tela no tejida que tiene múltiples fibras transversales, estambres y/o itinerantes. Cuando la capa transportadora (312) se une a múltiples elementos de fuerza o varillas (402) unidireccionales múltiples configuradas en una sola capa, las fibras, estambres y/o itinerantes de la capa transportadora (312) son dispuestas en una orientación sustancialmente transversal, o alrededor de 90°, en relación con los elementos de fuerza o varillas (402) unidireccionales. En esta configuración, las múltiples capas fibrosas (602) están hechas de tela biaxial. Cuando se ensamblan con la capa preformada (400), cada capa fibrosa biaxial (602) puede tener alrededor de un 10% de sus fibras, estambres y/o itinerantes dispuestos en una orientación sustancialmente transversal, o alrededor de 90°, con los elementos de fuerza o varillas (402), y alrededor de 90% de sus fibras, estambres y/o itinerantes dispuestos en una orientación sustancialmente longitudinal en relación con un eje longitudinal (305) de la capa preformada (400) . El contenido de fibra o gramos por metro cuadrado (g/m2) de fibras, estambres y/o itinerantes de la capa transportadora (#12) y las capas fibrosas (602), se puede manipular para permitir la fabricación del componente estructural (702) con una fracción de volumen de fibra preferida. Por ejemplo, el componente estructural (702) mostrado en la Figura 10C,^ puede incluir cinco capas fibrosas (602) que comprenden alrededor de 800 g/m2 de fibra de tela, mientras que la capa transportadora (312) comprende alrededor de 100 g/m2 de fibra de tela con el componente multi-capas (702) resultante teniendo una fracción de volumen de fibra relativamente alta.

En algunas configuraciones del componente estructural (702) mostradas en las Figuras 10A-10C, la capa transportadora (312) puede estar hecha del mismo material que las capas fibrosas (602), tal como una tela biaxial. En estos casos, la capa transportadora (312) como se describe anteriormente se puede omitir para lograr ahorros en los costos de materiales.

Otras configuraciones del componente estructural (702) multi-capas de acuerdo con la invención están ilustrada en las Figuras 10D-10H. Dichos ' componentes (702) se pueden usar como elementos estructurales, ej . , para construir la formación apilada (128) y finalmente para construir la viga compuesta (127) del larguero (126), y/o se pueden usar como elementos de fuerza o refuerzos, ej . , de las porciones de casco de la pala (20) u otros componentes de la pala. Las secciones transversales esquemáticas de varias capas/componentes del componente estructural (70'2) se muestran en las Figuras 10D-10H, en donde E representa al menos uno de cualquiera de las capas preformadas (300A, 300B y 400) de acuerdo con la invención, incluyendo múltiples elementos de fuerza o varillas (202 y 402) unidireccionales configurados en una sala capa como se describió anteriormente; U representa la capa transportadora (312); y F representa múltiples capas fibrosas (602) . Las capas preformadas E de conformidad con la invención, pueden ayudar a adapta el componente multi-capas (702) para un diseño particular del componente (702) o para un fin o ubicación particular del componente (702) en el larguero (126) de la pala, o en las porciones del casco (120 y 122) de la pala, u otros componentes de la pala.

La Figura 10D ilustra una sección transversal de dos capas preformadas E apiladas o intercaladas con una capa transportadora U unida o intercalada entre las dos capas preformadas E para definir un componente multicapas (702) con una configuración ?,?,?,?. La Figura 10E ilustra una sección transversal de una configuración ?,?,?,?. Esta configuración es un ejemplo ilustrativo de un componente multi-capas (702) que tiene un "exoesqueleto" definido por los elementos de fuerza o varillas (202 y 402) de la capa preformada E.

La Figura 10F ilustra una sección transversal de una variación de la configuración mostrada en la Figura 10E incluyendo múltiples, capas fibrosas F unidas o intercaladas con las capas preformadas E a lo largo del "exoesqueleto" del componente estructural (702) . El componente estructural (702) puede ser subsecuentemente unido o intercalado con otros componentes estructurales (702), tales como los componentes (702) que tienen la misma configuración de capas, en donde las capas fibrosas externas F están unidas a o intercaladas con las capas fibrosas externas E de los componentes estructurales (702) apilados o adyacentes. La formación apilada (128) puede incluir uno o más de los componentes estructurales (702) mostrados en la Figura 10F, de forma tal que, las capas fibrosas F, que son comprimibles y menos rígidas que los elementos de fuerza o varillas (202 y 402), están ubicadas en ciertas estaciones, posiciones o interfaces a lo largo de la formación apilada (128), ej . , que requieren compresibilidad o menos rigidez.

La Figura 10G ilustra una sección transversal de otra variación de la configuración mostrada en la Figura 10E, incluyendo múltiples capas fibrosas F unidas a o intercaladas con las capas preformadas E, de forma tal que, las capas fibrosas F están orientadas hacia adentro y entre las dos capas preformadas E. En esta configuración, las capas fibrosas F están unidas a o intercaladas con cada capa transportadora U de las capas preformadas E adyacentes o apiladas.

Las configuraciones de la capa mostrada en las Figuras 10F y 10G, ilustran la simetría de las capas U, E y F dentro del componente (702). Dichas configuraciones pueden ser ventajosas en que la simetría de las capas alrededor de un plano medio del componente (702) puede ayudar a resistir o minimizar el encogimiento de la fibra durante la fabricación del componente (702) , que puede producir componentes (702) que sean preferentemente más planos .

La Figura 10H ilustra una sección transversal de una configuración alternativa de las capas fibrosas F y las capas fibrosas U mostradas en la Figura 10G, en donde las capas transportadoras U están orientadas a lo largo de una superficie externa del componente estructural (702) .

La invención no está limitada a las configuraciones de los componentes estructurales multi-capas (702) mostrada' en las Figuras 10D-10H, y contempla que un componente estructural multi-capa (702) puede comprender otras configuraciones apiladas o en capas de las capas preformadas E, capas transportadoras U y/o múltiples capas fibrosas F.

Uno o más componentes estructurales (702) se pueden configurar y ensamblar en cualquiera de las configuraciones de la formación apilada (128) y viga compuesta (127) del larguero (126) de acuerdo con la invención como se describió anteriormente. Haciendo referencia a la Figura 101, una sección transversal tomada a lo largo del mayor grosor (Tmax) de la viga compuesta (127) mostrada en la Figura 4F (que resulta de la formación apilada (128) de una o más capas preformadas (300A, 300B y 400) y múltiples capas fibrosas (602), ilustra múltiples componentes estructurales (702) se puede incluir en ciertas estaciones y posiciones dentro de la formación apilada (128) según se requiera o se desee para proporcionar al larguero (126) la fuerza de compresión y otras propiedades mecánicas requeridas.

Adicionalmente o alternativamente, el componente estructural (702) se puede configurar y ensamblar con la formación apilada (128) y viga compuesta (127) en tal manera para ayudar a reforzar una o más áreas seleccionadas a lo largo de la formación apilada (128) y viga compuesta (127). Por ejemplo, dentro de la formación apilada (128) y la viga compuesta (127) construida principalmente de múltiples capas fibrosas (602), uno o más componentes (702) se pueden usar para reforzar al- menos parcialmente las áreas selectas a lo largo de la formación apilada (128) y viga compuesta (127), ej . , para proporcionar fuerza adicional y/o para eliminar o minimizar las arrugas y el pandeo de las capas fibrosas (602) . En dichas configuraciones, la una o más capas preformadas (300A, 300B y 400) del componente estructural (702) pueden definir un bajo porcentaje, tan bajo como alrededor de 1% o menos, del peso total de un área reforzada selecta de la formación apilada (128) y la viga compuesta (127) .

Patrones de Apilamiento de la Capa Preformada Las Figuras 11A y UBilustran las capas preformadas (300A, 300B y 400) en una formación apilada de dos capas (128). Como se muestra en la Figura 11A, dos capas preformadas (300A, 300B) con elementos o varillas (202) que tienen secciones circulares transversales, se apilan y los elementos o varillas (202) de una primea capa (301) están alineados con los elementos o varillas (202) de una segunda capa (303) , para definir un "patrón de columna". Similarmente, como se muestra en la Figura 11B, dos capas preformadas (400) con elementos o varillas (402) teniendo secciones transversales sustancialmente rectangulares, se apilan y los elementos o varillas (402) de una primera capa (401) están alineados con los elementos o varillas (402) de una segunda capa (403) para definir un patrón de columna. Mientras que dos capas preformadas (300A, 300B y 400) apiladas se ilustran en las Figuras 11A y 11B, la invención no está limitada y contempla cualquier número de capas preformadas (300 y 400) y puede definir el patrón de columna, asi como los otros patrones descritos más adelante.

Además, aunque elementos de fuerza o varillas (202 y 402) individuales, se muestran en las Figuras 11A y 11B adyacentes entre si o en alineación vertical para definir las capas preformadas (300A, 300B y 400) apiladas en un patrón de columna, la invención no está limitada en este aspecto. Haciendo referencia a las Figuras 11C y 11D, los elementos individuales o varillas (202 y 402) pueden ser dispuestos en una alineación alternante cuando las capas preformadas (300A, 300B y 400) son apiladas. Dicha alineación alternante puede incluir al menos una porción de un elemento o varilla (202 y 402) de una primera capa (300A, 300B y 400) dispuesto adyacente o en alineación vertical con al menos una porción de un espacio (500) definido entre los elementos adyacentes o varillas (202 y 402) de una segunda capa preformada (300A, 300B y 400) . Dicho apila'miento o alineación alternante de los elementos o varillas (202 y 402) con espacios (500), define las capas preformadas (300A, 300B y 400) apiladas en un "patrón de ladrillo".

Haciendo re'ferencia a la Figura 11E, el patrón de los elementos de fuerza o varillas (202 y 402) , puede ser aleatorio dentro de una formación apilada o en capas de múltiples capas preformadas (300A, 300B y 400), en donde los elementos de fuerza o varillas (202 y 302) de las capas preformadas (300A, 300B y 400) apiladas, no están configurados necesariamente en un patrón de columna o de ladrillo. En su lugar, múltiples capas preformadas (300A, 300B y 400) están apiladas, de forma tal que, los elementos de fuerza o varillas (202 y 402) de una capa preformada en relación con otra capa preformada, puede definir un patrón aleatorio, que puede o no incluir los patrones de columna o ladrillo.

Los patrones de apilamiento o de capas de las capas preformadas (300A, 300B y 400) individuales descritos anteriormente, pueden afectar ventajosamente la geometría y el tamaño de los espacios o vacíos (500) definidos entre elementos de fuerza o varillas (202 y 402) individuales de una capa preformada dada y definida entre los elementos o varillas (202 y 402) de las capas preformadas (300A, 300B y 400) adyacentes o apiladas. Además, las dimensiones y geometría globales de los elementos de fuerza o varillas (202 y 402) individuales, definen la geometría y el tamaño de los espacios o vacíos (500). En configuraciones preferidas de la capa preformada (300A, 300B y 400) de acuerdo con la invención, elementos de fuerza o varillas (202 y 402) individuales, pueden tener un perfil nominalmente rectangular, como se muestra en la Figura 8B, con bordes redondeados o bordes que definen un radio particular de la curvatura. Los bordes redondeados generan espacios o vacíos (500) que sirven como conductos para la resina de unión (502) líquida durante la aplicación de la resina de unión (502) a la formación apilada (128). Sin embargo, los bordes con un radio grande pueden crear una tensión máxima en un punto en donde los bordes del elemento de fuerza o varillas están en contacto. En una configuración de las capas preformadas (300A, 300B y 400) apiladas o en capas, un radio de borde preferido puede ser menor a un límite superior de 1/4 de un grosor de un elemento o varilla (202 y 402) o mayor a 1/4 del espaciado entre las capas preformadas individuales (300A, 300B y 400) .

El grosor (T2 y T3) sustancialmente uniforme y el ancho (W3 y W4) transversal sustancialmente uniforme de las capas preformadas (300A, 300B y 400) forman la viga compuesta (127) del larguero (126) como una estructura terminada que tiene dimensiones globales bien definidas y, en particular, un grosor bien definido, con mínimas irregularidades. El grosor (T2 y T3) sustancialmente uniforme y el ancho (W3 y 4). transversal sustancialmente uniforme de las capas preformadas (300A, 300B y 400) , también permiten que dos o más capas preformadas (300 y 400) embonen bien con otras capas preformadas (300A, 300B y 400) y definan la formación apilada (128) con una tolerancia cerrada repetible.

El grosor (T2 y T3) sustancialmente uniforme y el ancho ( 3 y W4) transversal sustancialmente uniforme de las capas preformadas (300A, 300B y 400), también proporciona oportunidades para incrementar o maximizar la densidad del empaque de los elementos y varillas (300 y 400) y para incrementar o maximizar la fracción de volumen de fibra de la formación apilada (128) , de forma tal que, la viga compuesta (127) se puede hacer con una cantidad reducida de material o un número reducido de capas preformadas (300A, 300B y 400) . En particular, la estructura de los elementos de fuerza o varillas (202 y 402), que incluye las fibras estructurales (306) sustancialmente rectas incorporadas en la resina de matriz (308), ayuda al incremento de la fracción del volumen de fibra de los miembros ' o varillas (202 y 402), y para incrementar, el volumen neto total de fibra de las capas preformadas (300A, 300B y 400) . Por ejemplo, en donde la fracción del volumen de fibra del miembro de fuerza o varilla (202 y 402) está en un rango de desde alrededor de un 50% a alrededor de un 85%, y el volumen de varilla total de la capa preformada (300A, 300B y 400) es desde alrededor de un 80% a menos de un 100%, la fracción neta total del volumen de fibra de la capa preformada se puede incrementar hasta en alrededor de un 85%. Como resultado, se puede usar menos material o menos capas preformadas (300A, 300B y 400) para hacer la viga compuesta (127) del larguero, sin comprometer la fracción del volumen de fibra. Además, el uso de menos material o menos capas preformadas (300A, 300B y 400) para formar la viga compuesta (127), puede producir un larguero (126) más ligero y más delgado. Como resultado de los espacios de minutos (500) entre los elementos de fuerza o varillas (202 y 402), los elementos individuales o varillas (202 y 402) proporcionan mayor fuerza de flexión y torsión y producen capas preformadas (300A, 300B y 400) más delgadas y fuertes sin cambiar el diseño del larguero (126) o de la pala (20) .

Haciendo referencia a las Figuras 11F y 11G, las múltiples capas preformadas (300A, 300B y 400) que forman la viga compuesta (127) del larguero (126), pueden no necesariamente incluir elementos de fuerza individuales o varillas (202A, 202B y 402A, 402B) definiendo el mismo diámetro o dimensiones globales. En su lugar, las múltiples capas preformadas (300A, 300B y 400) dentro de una sola viga compuesta (127) pueden incluir una o más capas preformadas (300A, 300B y 400) teniendo elementos de fuerza o varillas (202A, 202B y 402A, 402B) de diferentes diámetros o dimensiones globales. Como se muestra en la Figura 11F, los elementos de fuerza o varillas (202A y 202B) sustancialmente circulares de las capas preformadas (300A, 300B) , incluyen una o más capas (300A, 300B) de elementos o. varillas (202B, 202A) que definen un diámetro y una o más capas (300A, 300B) de elementos o varillas (202B) que definen un diámetro diferente, ej . , más grande o más pequeño. Similarmente, como se muestra en la Figura 11G, los elementos o varillas (402A y 402B) rectangulares de las capas preformadas (400), incluyen una o más capas (400) de elementos o varillas (402B) que definen un conjunto de dimensiones globales diferentes, más grandes o pequeñas. Dichas capas preformadas (300A, 300B y 400) pueden incluir elementos o varillas que definen ciertos diámetros, perfiles o dimensiones globales que facilitan la fijación del larguero (126) a los elementos adyacentes de la pala (20), tal como la red esquiladora (125) y las porciones del casco (120 y 122) . Por ejemplo, las dimensiones más grandes o más pequeñas de los elementos de fuerza o varillas (202 y 402) pueden ser ventajosos para unir una o más capas preformadas (300A) , o para unir una o más capas preformadas (300A, 300B y 400) del larguero (126) con una interfaz entre el larguero y los elementos adyacentes de la pala (20).

Haciendo referencia a las Figuras 12A-12C, y detallando más las Figuras 9A-9E, las capas preformadas (300A, 300B y 400) de la formación apilada (128) o la viga compuesta (127) pueden incluir capas preformadas individuales (300A, 300B y 400) unidas a o enlazadas a, o intercaladas con, la capa transportadora fibrosa (312) y/o múltiples capas fibrosas ( 602 ) como se describió anteriormente. Las Figuras 12A y 12B ilustran las capas preformadas ( 300A, 300B y 400) apiladas con cada capa preformada (300A, 300B y 400) unida a o enlazada a la capa transportadora (312) y/o unida o enlazada a, o intercalada con, múltiples capas fibrosas ( 602 ) . Cada capa transportadora (312), y/o una o más de las múltiples capas fibrosas ( 602 ) , puede incluir el borde periférico u orillo (314) como se describió anteriormente. El borde u orillo (314) se extiende hacia afuera a lo largo de al menos un borde de cada capa preformada (300A, 300B y 400) y define un ancho (¥¡e) dado. Mientras que las Figuras 12A-12B sólo ilustran una porción de cada capa preformada (300A, 300B y 400) y el borde u orillo (314) a lo largo de un borde de cada capa (300A, 300B y 400), la invención no está limitada y contempla que la capa transportadora (312) y/o una o más de las capas fibrosas (602) puede incluir un borde periférico adicional u orillo (312) a lo largo de un borde opuesto u otro borde de la capa preformada (300A, 300B y 400) . Como se mencionó anteriormente, el borde u orillo (314) tiene un ancho (W6) suficiente para ayudar al borde u orillo (314) a que sirva como un punto de fijación o una porción de fijación con el tamaño y configuración para ayudar a unir, enlazar o intercalar la capa preformada (300A, 300B y 400) con uno o más componentes del larguero (126), y/o con uno o más componentes diferentes o capas de una porción del rotor de la pala (20), tal como las porciones del casco (120 y 122) . El borde u orillo (314), por lo tanto, ayuda a asegurar las placas preformadas (300A, 300B y 400) individuales o apiladas, asi como la formación apilada (128) y la viga compuesta (127) del larguero (126), con la pala (20) del rotor.

Haciendo referencia a la Figura 12C, en otra configuración, dos o más de las capas preformadas (300A, 300B y 400) se pueden apilar, poner en placas o intercalar entre si para definir una elevación lateral escalonada (410) a lo largo de uno o más bordes de una pila de capas preformadas. La elevación lateral escalonada (410) está definida por la compensación de las posiciones de cada capa preformada (400) en relación con otra capa preformada (400) posicionada adyacente a o directamente encima y/o debajo de cada capa preformada (400) . Como se muestra en la Figura 12C, las capas preformadas (400) están apiladas en un patrón de ladrillos en donde cada elemento de fuerza o varilla (402) de una capa preformada (400) está sustancialmente alineado con al menos una porción de un espacio o vacio (500) definido entre dos elementos de fuerza adyacentes o varillas (202 y 402) de otra capa preformada (400). Sin embargo, las capas preformadas (400) no necesitan ser apiladas en un patrón de ladrillo y sus posiciones relativas a las capas preformadas (400) adyacentes, cuando son apiladas, definen la elevación lateral escalonadas (410) . La elevación lateral escalonada (410) facilita la fijación de la pila de capa preformada (400) con otros componentes del larguero (126), y/o con otros componentes de la pala (20), sirviendo como áreas en las que las capas preformadas (400) apiladas se pueden unir o adherir, o intercalar con, dichos componentes. Opcionalmente, las capas preformadas (400) se pueden unir o enlazar a la capa transportadora (312) y/o una o más capas fibrosas (602) que tenga el borde periférico u orillo (314), que serviría como un punto de unión, enlace o intercalado de las capas preformadas (400) apiladas con componentes del larguero (126) o la pala (20) .

Haciendo referencia a las Figuras 12D y 12E, las capas preformadas (400) apiladas que tienen la elevación lateral escalonada (410) , se muestran unidas a o intercaladas con, partes de las porciones del casco (120 y 122) de la pala (20) . Como se muestra en la Figura 12D, la elevación lateral escalonada (410), con o sin el borde periférico u orillo (314), proporciona los sitios y posiciones en los que las capas preformadas apiladas (400) se unen o enlazan o intercalan con, una o más capas que hacen las porciones del casco (120 y 122) de la pala. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 12D, la elevación lateral escalonada (410) se une o enlaza a, o intercala con porciones de la capa intermedia (105 y 107), ej . , espuma, de la porción del casco (120 y 122) . Además, como se muestra en la Figura 12E, las capas preformadas (400) apiladas, pueden tener un borde longitudinal sustancialmente uniforme sin la elevación lateral escalonada (410). En este caso, el borde periférico u orillo (314), formado de la capa transportadora (312) y/o una o más capas fibrosas (602) de las capas preformadas (400), puede servir como sitios y posiciones en las que las capas preformadas (400) apiladas se unen o enlazan, o intercalan con, una o más capas de las porciones del casco (120 y 122), tales como, la capa intermedia (105 y 107), ej . , espuma, como se muestra.

Haciendo referencia a la Figura 13, en una configuración de la capa transportadora fibrosa (312), de acuerdo con la invención, la capa transportadora incluye una capa transportadora de tela tejida (313) que incluye múltiples estambres o itinerantes de urdimbre (317) de forma tal que, cuando se aplica la resina de unión (502) a la formación apilada (128), la resina de unión (502) se impregna en los espacios o vacíos (500) definidos entre los elementos de fuerza o varillas (402) adyacentes. Los estambres o itinerantes de urdidumbre (315) de la capa de tela (313), junto con la resina de unión (502) pueden asi formar una articulación (319) entre los elementos de fuerza o varillas (402) adyacentes de una capa preformada dada (400) . La articulación (319) ayuda a minimizar los espacios o vacíos (500) y ayuda a proporcionar resiliencia en respuesta a las cargas de tensión y estrechamiento a lo largo del larguero (126). La articulación ayuda así a minimizar las grietas de la resina de unión (502) y el rompimiento de los elementos o varillas (402) individuales.

En otra configuración de la capa transportadora de tela tejida (313), los estambres o itinerantes de urdidumbre (315) pueden estar configurados y/o tener suficiente denier, tal que, los estambres o itinerantes de urdidumbre (315) se elevan a lo largo de una superficie de la capa transportadora (313) . Dichos estambres o itinerantes de urdidumbre (315) elevados se extienden longitudinalmente a lo largo de la superficie de la capa transportadora (313) en relación, con el eje longitudinal (304) de los elementos de fuerza o varillas (402) unidireccionales y ayudan a servir como características de alineación. Los estambres o itinerantes de urdidumbre (315) ayudarían a la colocación de cada elemento de fuerza y varilla (202 y 402) en una posición dada a lo largo de la superficie de la capa transportadora (313) .

En otra configuración de la capa transportadora de tela tejida (313), múltiples estambres o itinerantes de urdidumbre (315) se pueden configurar y/o tener suficiente denier, de forma tal que, los estambres o itinerantes de urdidumbre (313) se eleven a lo largo de ambas superficies de la capa transportadora (313) . Los estambres o itinerantes de urdidumbre elevados (315) servirían como características de alineación para ayudar a la colocación longitudinal de cada elemento de fuerza o varilla (202 y 402) a lo largo de una primera superficie de la capa transportadora (313), así como también servirían como características de alineación para ayudar a la colocación de una capa preformada (300A, 300B y 400) con otra capa preformada (300A, 300B y 400) . Los estambres o itinerantes de urdidumbre (315) elevados a lo largo de una segunda superficie de la capa transportadora tejida (313) opuesta a la primera superficie de la capa transportadora (313), facilitarían el apilamiento o puesta en capas de dos capas preformadas (300A, 300B y 400) . Las capas transportadoras (313) pueden ser configuradas también para facilitar el apilamiento o la puesta en capas de las (300A, 300B y 400) en un patrón de columna, de ladrillo o aleatorio.

La estructura resultante de capa preformada (300A, 300B y 400) de acuerdo con la invención, como se mencionó, también ayuda a incrementar la densidad del empaque y por lo tanto ayuda a reducir el volumen de la resina de unión (502) requerida para formar la · viga compuesta (127) del larguero (126) de la formación apilada (128) de múltiples capas preformadas (300?, 300B y 400).

Por lo tanto, la construcción de capas preformadas (300?, 300B y 400) y los patrones y configuraciones de apilamiento o puesta en capas de cada placa preformada (300A, 300B y 400) y por lo tanto el control de las dimensiones globales y la estructura terminada de la viga compuesta (127) que forma el larguero (126) . Además, el uso de los elementos de fuerza o varillas (202 y 402) ayuda a incrementar o maximizar la fracción neta total del volumen de fibra, que ayuda a acelerar o maximizar la fracción de volumen de fibra del larguero (126), mientras que reduce o minimiza la cantidad de material usado para hacer la viga compuesta (127). Como se hace notar, una reducción del volumen de la resina de unión (502) aplicada a la formación apilada (128) para formar la viga compuesta (127), también es posible. Como resultado, las reáucciones en los costos de materiales y de fabricación pueden llevarse a cabo usando la capa preformada (300A, 300B y 400) de acuerdo con la invención como componentes estructurales del larguero (126) de la pala.

Como se describió anteriormente, los espacios de minuto (500) entre elementos de fuerza individual o varillas (202 y 402) y entre capas preformadas (300A, 300B y 400) adyacentes o en capas, cuando se forman en la formación apilada (128), ayudan a facilitar la penetración de resina de unión (502) durante la formación de la viga compuesta (127). Las tasas de penetración relativamente rápidas de la resina (502), ej . , en el orden de diversos minutos, entre elementos individuales o varillas (202 y 402) y entre placas preformadas (300?, 300B y 400) individuales, son posibles. Como se muestra en las Figuras 11A y 11B, la resina de unión (502) penetra y fluye en los espacios (500) y cualquier vacio.

Más aún, como se mencionó, las ' propiedades mecánicas de los elementos de fuerza o varillas (202 y 402) ayudan a permitir que los elementos o varillas (202 y 402) resistan las arrugas y el encogimiento durante la aplicación y el curado de la resina de unión (502) . Esto elimina los requerimientos para tiempos de curado lentos y temperaturas de curado relativamente bajas que se usan actualmente en muchas técnicas de fabricación de largueros de la técnica previa para evitar el arrugado de las telas fibrosas y de fibra, los compuestos y materiales. Además, la estructura y las propiedades mecánicas de los elementos de fuerza o varillas ,(202 y 402) y la capa preformada (300A, 300B y 400) resultante de acuerdo con la invención, ayuda a que los elementos o varillas (202 y 402) individuales resistan el lavado de fibra durante la inyección o infusión de la resina de unión (502) . En particular, los elementos de fuerza o varillas (202 y 402) resisten el lavado de fibras a lo largo del ancho transversal (W2) de la formación apilada (128) de múltiples capas preformadas (300A, 300B y 400) a la que se aplica la resina de unión (502) . La resistencia al lavado de fibra ayuda a la capa preformada (300A, 300B y 400) minimiza o elimina las oportunidades para la formación de arrugas, dobleces o pandeo a lo largo de la viga compuesta (127) durante su fabricación y finalmente a lo largo del larguero (126) . Las tasas incrementadas de penetración de resina de unión y la resistencia incrementada de los elementos de fuerza o varillas (202 a 402) a los lavados de fibra, reducen efectivamente los tiempos requeridos para la penetración y curado de la resina durante la fabricación del larguero (126).

Red Continua de Placas Preformadas Haciendo referencia a las Figuras 14A-14C, en otro aspecto, la invención proporciona la pluralidad d capas preformadas (300A, 300B y 400) de acuerdo con la invención, configuradas y acomodadas en una red continua (510) . La red (510) incluye múltiples capas preformadas (300A, 300B y 400) en cualquiera de las configuraciones arriba descritas. La Figura 14A proporciona un ejemplo ilustrativo de la red (510) de conformidad con la invención incluyendo ocho (8) capas preformadas (300A-H y 400A-H) con cada capa preformada adyacente a al menos otra capa preformada a lo largo de su ancho transversal (W3 y W4). El ancho transversal ( 3 y W4) de las capas preformadas (300A-H y 400A-H) tales como las mostradas en las Figuras 6 y 7, define la red (510) con un ancho transversal (W5) sustancialmente uniforme. Además, las capas preformadas (300A, 300B y 400) adyacentes definen la longitud (L6) de la red (510) . Mientras que la Figura 14A ilustra la red (510) incluyendo ocho (8) capas preformadas (300A-H y 400A-H) , la red (510) de acuerdo con la invención no está limitada en este aspecto y contempla que la red (510) puede incluir cualquier número de capas preformadas (300A, 300B y 400) . La red (510) se puede hacer y configurar para suministrar un número de las capas preformadas (300A, 300B y 400) suficiente para construir parcial o totalmente una o más vigas compuestas (127) del larguero u otros componentes de la pala.

La red (510) define la pluralidad de capas preformadas (300A-H y 400A-H) individualmente como múltiples sub-longitudes de la longitud de la red (L5) . En esta configuración de la red (510), las sub-longitudes corresponden a las longitudes variables (L4a, L4b, L4d, etc.) de las capas preformadas (300A-H y 400A-H) mostradas en la Figura 4E que se usan para configurar la formación apilada (128) y finalmente la viga .-compuesta (127) del larguero (126) con un grosor variable, tal como el mostrado en la Figura 4D y 4F. La invención no está limitada en este aspecto y anticipa otras configuraciones de' la red (510). Por ejemplo, algunas configuraciones de la red (510) pueden incluir múltiples capas preformadas (300A, 300B y 400) que tienen longitudes y anchos transversales sustancialmente uniformes para suministrar placas preformadas (300A, 300B y 400) para hacer la viga compuesta (127) del larguero (126) con un ancho transversal y grosor- sustancialmente uniformes. Otras configuraciones de la red (510) pueden incluir múltiples capas preformadas (300A, 300B y 400) que tienen anchos transversales variables para hacer la viga compuesta (127) con un ancho transversal amainado a lo largo de su tramo.

La red (510) define, además, las zonas de extremos amainadas (512) a lo largo de su ancho ( 5) . Las zonas de extremos amainadas (512) definen la red (510) en sub-longitudes individuales que tienen las longitudes variables La, L4b, L4c, L4d, etc.) de las capas preformadas (300A-H y 400A-H) .

Como se muestra en la Figura 14B, cada zona de extremo amainada (512) incluye porciones adelgazadas (320A, 320B y 322A, 318B) adyacentes a al menos un extremo de cada capa preformada (300A-H y 400A-H) . En una configuración de la red (510) de acuerdo con la invención, las zonas de extremo amainadas (512) se pueden formar en la red (510) al remover las porciones de o adelgazando los extremos de las capas preformadas (300A-H y 400A-H) . En este caso, las capas preformadas (300A-H y 400A-H) pueden formar inicialmente la red (510) como un inventario continuo de red sin zonas de extremo amainadas (512). Los procesos o técnicas de adelgazamiento se pueden usar para remover o adelgazar los extremos de las capas preformadas (300A-H y 400A-H) para crear asi las zonas de extremo amainadas (512) en la red (510). Cada zona de extremo amainada (512) puede incluir uno o más indicios (512) para indicar el punto en el que las capas preformadas (300A-H y 400A-H) adyacentes se pueden separar, ej . , cortando a lo largo del punto, una de otra. Las zonas de extremos amainadas (512) se podrían crear en locaciones predeterminadas a lo largo de la red (510) para definir cada capa preformada (300A-H y 400A-H) con una longitud {lna, L4b L-ic, L4d, etc.) definida o deseada .

Aún refiriéndonos a la Figura 14B, las porciones adelgazadas (320 A, 320B) de las capas preformadas (300AH y 400AH) adyacentes definen cada zona de extremo amainada (512) con ciertas tasas de amainado (S3 y S4) . Las tasas de amainado (S3 y S4) se pueden relacionar con la longitud (L5) de la red (510) , o se pueden relacionar con la longitud (L4a, L4b, L c, L4d, etc.) de cualquier capa preformada en particular. Las zonas de extremo amainadas (512) pueden definir un punto que es. lo suficientemente delgado como para permitir la separación, ej . , al cortar o moler, de las capas preformadas (300AH y 400AH) de entre si y la red (510) . Cuando se separan de la red (510) , cada capa preformada (300AH y 400AH) individual puede ser incluida en una estación o posición especifica dentro de la formación apilada (128) .

Cada capa preformada (300AH y 400AH) tiene una porción adelgazada (320 A, 320B y 322 A, 318B) a lo largo de al menos uno de sus extremos. Las tasas de amainado (S3 y S4) de las porciones adelgazadas (320 A, 320B y 322 A, 318B) pueden corresponder y pueden ayudar a configurar el amainado del grosor del larguero (126), particularmente cuando el larguero (126) está hecho principalmente de capas preformadas. Las capas de amainado (S3 y S4) también pueden corresponder con la suavidad relativa o amainado continuo del larguero (126) . Dicho amainado continuo puede reducir o minimizar el efecto elevador de tensión de una separación de corte entre las capas preformadas. Típicamente, el grosor mínimo de las porciones adelgazadas sería lo suficientemente delgado como para reducir el efecto elevador de tensión a niveles aceptables, y lo suficientemente grueso como para mantener la resistencia a la tracción longitudinal de la red (510) . Por ejemplo, dicho grosor mínimo puede ser de entre alrededor de un 5% a alrededor de un 50% del grosor sin amainar nominal. En una modalidad preferida, el grosor mínimo puede ser de alrededor de un 20% del grosor sin amainar.

La Figura 14C ilustra una vista lateral de una porción adelgazada (320B) de un extremo de una primera capa preformada (300AH y 400AH) que forma parte de una zona amainada (512) . La porción adelgazada (320B) define una tasa de amainado (S4) que puede corresponder a una tasa de amainada (Sx) de una porción adelgazada de una segunda capa preformada. En conde la primera y segunda capas preformadas están apiladas o en capas durante la fabricación de la formación apilada (128), las porciones adelgazadas pueden ser posicionadas dentro de la formación apilada (128) entre sí para ayudar a definir un amainado del grosor, de la formación apilada (128). De esta manera, las porciones adelgazadas (320 A, 320B y 322 A, 318B) con ciertas tasas de amainado (Sx) pueden ajusfar continuamente el grosor del amainado de la formación apilada (128) .

Las longitudes variables de las capas preformadas (300 A-C y 400 A-C) , y las tasas de amainado (Sx) de las porciones adelgazadas de las capas preformadas, también pueden determinar la estación o posición de cada capa preformada (300 A-C y 400 A-C) en la formación apilada (128) . Este es el caso con la configuración de la red (510) mostrada en la Figura 14A, que suministraría cada capa preformada (300 A-C y 400 A-C) para su colocación en una estación o posición en particular en la formación apilada (128) mostrada en la Figura 4D y 4F. . El apilamiento o puesta en capas de las capas preformadas (300 A-C y 400 A-C) en sus respectivas estaciones o posiciones, definiría el grosor de amainado de la formación apilada y finalmente de la viga compuesta (127) del larguero (126) .

La red (510) se puede hacer con cualquier número de capas preformadas (300 A-C y 400 A-C) suficiente para suministrar las capas preformadas (300 A-C y 400 A-C) para hacer parcial o totalmente una o más vigas compuestas (127) . La red (510) se puede configurar en una bobina, o envolver alrededor de un riel o carrete, para fines de almacenamiento y envío de la red (510) y para fines de la dispersión de las capas preformadas (300 A-C y 400 A-C) durante la fabricación del larguero (126) y/u otros componentes de la pala (20) .

Capas Preformadas Estructurales y de Refuerzo Haciendo referencia a la Figura 15, en otro aspecto, la invención proporciona la placa preformada (300A, 300B y 400) en cualquiera de las configuraciones anteriormente descritas para servir como una fuerza estructural, y/o como componente o miembro de refuerzo de la construcción de la pala (20) . La Figura 15 es una vista transversal de la pala (20) mostrada en la Figura 2 tomadas por las lineas A-A, e ilustra las porciones del casco (120 y 122) superiores e inferiores de la pala (20). Una o más capas preformadas (300A, 300B y 400) se pueden diseñar y hacer para su inclusión en las porciones del casco (120 y 122) superiores y/o inferiores como un componente o miembro de refuerzo. En algunas configuraciones, la capa preformada (300A, 300B y 400) puede ser integral con al menos una porción del borde de punta (112) de la pala (20) definido por las capas de las porciones del casco (120 y 122) superiores e inferiores. Como se muestra en la Figura 15, una o más capas preformadas (300A, 300B y 400) se pueden incluir en la capa intermedia (105 y 107) ej . , espuma, de las porciones del casco (120 y 122) superiores e inferiores a lo largo de una porción del borde de punta (112) de la pala (20) . Alternativamente, o adicionalmente, una o más capas preformadas (300A, 300B y 400) se pueden incluir en la capa intermedia, ej . , espuma, de las porciones del casco (120 y 122) superiores e inferiores a lo largo de una porción del borde posterior (118) de la pala (20) . En-cualquier aplicación de la placa preformada (300A, 300B y 400) de acuerdo con la invención, está construida y configurada para proporcionar fuerza y/o refuerzo a lo largo de la porción del borde de punta (112) y/o el borde posterior (118) en el que está incorporada. Además, las placas preformadas (300A, 300B y 400) pueden ayudar a añadir control geométrico adicional a la pala (20), de manera tal que, la pala (20) maneja los vórtices aerodinámicos y cargas de aire, asi como maneja el impacto a lo largo de la pala (20), debido a la deformación, el desprendimiento de hielo y las aves. La invención no está limitada en este aspecto y contempla que la capa preformada (300A, 300B y 400) puede estar diseñada y construida sustancialmente como se describió anteriormente, y/o puede ser configurada, para servir como un miembro de refuerzo y/o fuerza de otros componentes de la pala (20) .

Habiendo descrito asi al menos un aspecto ilustrativo de · la invención, varias alteraciones, modificaciones y mejoras se les darán fácilmente a los expertos en la materia. Dichas alteraciones, modificaciones y mejoras pretenden entrar dentro del alcance y espíritu de la invención. De conformidad, la descripción que anteceden es a manera de ejemplo únicamente y no pretende ser limitativa. El limite de la invención está definido sólo por las siguientes reivindicaciones y sus equivalentes.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un larguero para una pala de una turbina eólica que comprende: una viga compuesta construida como un componente de soporte estructural para extenderse a lo largo de al menos una porción del tramo de la pala; la viga compuesta incluyendo una o más capas preformadas de múltiples elementos de fuerza o varillas unidireccionales alargadas y rígidas, configuradas en una sola capa a lo largo de un eje longitudinal de la capa preformada la capa preformada incluyendo al menos una capa transportadora fibrosa a la que los elementos de fuerza o varilla se unen para retener los elementos de fuerza o varillas en una sola capa; cada capa preformada estando apilada o en capas con al menos uno de: una o más capas preformadas diferentes y múltiples capas fibrosas, caracterizada porque, las múltiples capas preformadas apiladas o en capas definen total o parcialmente un grosor de la viga compuesta .