ES2322262T3 - Conexion de pala de rotor. - Google Patents
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Abstract
Pala de rotor (2) para una instalación de energía eólica (1), con una pluralidad de agujeros dispuestos en la zona de la base de la pala de rotor, que están configurados como agujeros pasantes, que se extienden esencialmente transversalmente al eje longitudinal de la pala de rotor, con bulones transversales (16) introducidos en los agujeros y elementos de tracción (20, 22) que pueden unirse con los bulones transversales, presentando los bulones transversales una rosca interior y los elementos de tracción una rosca exterior que se corresponde con el diámetro de la rosca interior, y estando atornillados los elementos de tracción con los bulones transversales, caracterizada porque los elementos de tracción (20, 22) discurren fuera de la base de la pala de rotor (6).
Description
Conexión de pala de rotor.
La presente invención se refiere a una pala de
rotor para una instalación de energía eólica, con una pluralidad de
agujeros dispuestos en la zona de la base de la pala de rotor, que
están configurados como agujeros pasantes, que se extienden
esencialmente transversalmente al eje longitudinal de la pala de
rotor, con bulones transversales introducidos en los agujeros y
elementos de tracción que pueden unirse con los bulones
transversales.
Del documento DE 197 33 372 C1 se conoce una
pala de rotor con agujeros dispuestos en la zona de la base de la
pala de rotor, que se extienden esencialmente transversalmente al
eje longitudinal de la pala de rotor, con bulones transversales
introducidos en los agujeros y elementos de tracción que pueden
unirse con los bulones transversales. Estos agujeros están
configurados como agujeros ciegos.
Del libro "Windkraftanlagen" de Erich Hau,
2ª edición, Springer-Verlag, 1996, página 202, que
se considera como el estado de la técnica más próximo, se conoce una
pala de rotor del tipo nombrado al inicio. En esta pala de rotor
conocida un elemento de tracción (allí denotado como tensor)
discurre desde el bulón transversal a una brida. Por consiguiente la
pala de rotor puede fijarse en la brida, por ejemplo, del cubo de
rotor.
El estado de la técnica da a conocer elementos
de tracción que discurren dentro de la base de la pala de rotor.
Luego deben estar presentes canales en el material de la base de la
pala de rotor, en los que están introducidos los elementos de
tracción. Conforme al debilitamiento del material unido a ello, el
material debe reforzarse en la zona de la base de la pala de rotor
mediante medidas constructivas apropiadas para que se garantice la
rigidez necesaria.
Para eliminar estas desventajas mediante una
simplificación constructiva, la pala de rotor según la invención se
caracteriza porque los elementos de tracción discurren fuera de la
base de la pala de rotor.
A este respecto la invención se basa en el
conocimiento de que con ello la zona de la base de la pala de rotor
en el cubo se modifica de forma desventajosa aerodinámicamente, no
obstante, esto no tiene una influencia negativa en el comportamiento
acústico y en las restantes propiedades de la instalación, ya que
esta zona de la pala de rotor está cubierta por el casquete o al
menos se encuentra en la parte del rotor que gira más
lentamente.
Con la pala de rotor según la invención está
asociada la ventaja de que, por un lado, el material de la pala de
rotor no está debilitado por canales en la zona de la base de la
pala de rotor, y que los elementos de tracción pueden someterse en
todo momento a una prueba visual sin que para ello sea necesario un
desmontaje. Por ello puede reconocerse y eliminarse inmediatamente,
por ejemplo, una corrosión incipiente.
Además, también es posible un intercambio de un
elemento de tracción de forma sencilla.
En particular al emplear el material compuesto
de resina epoxi reforzada con fibras de vidrio como material ligero
y al mismo tiempo robusto para las palas de rotor, puede realizarse
un anclaje duradero de los bulones transversales en la base de la
pala de rotor. En este caso se produce una introducción favorable de
fuerzas de un bulón transversal en el material compuesto de resina
epoxi de la pala de rotor.
De forma conveniente están previstos una
pluralidad de agujeros espaciados para la recepción de una
pluralidad de bulones transversales en la pala de rotor, ya que
puede aumentarse esencialmente por ello la rigidez de la conexión de
la pala de rotor, lo que es necesario en particular en instalaciones
de energía eólica muy grandes. Los agujeros pueden estar espaciados
de forma que el material se debilita sólo insignificantemente por
los agujeros.
Es especialmente preferida una forma de
realización de la invención en la que la pala de rotor presenta en
la zona de la base de la pala de rotor una sección transversal
ampliada, y el agujero o los agujeros están dispuestos en la zona de
esta sección transversal ampliada. También mediante estas medidas
puede aumentarse esencialmente la capacidad de carga de la unión
entre la pala de rotor y el cubo de rotor, ya que la pala de rotor
se expone a tensiones esencialmente pequeñas por la ampliación de la
sección transversal en la zona de la base de la pala de rotor, y por
consiguiente puede cargarse con fuerzas mayores. Mediante la
disposición según la invención de los agujeros en la zona de la
sección transversal ampliada es posible una introducción favorable
de fuerzas de los bulones transversales al material de la pala de
rotor a través de una superficie correspondientemente aumentada,
mientras que una presión superficial esencialmente menor aparece en
la superficie de separación entre los bulones transversales y la
superficie interior de la entalladura. En este caso la ampliación de
la sección transversal puede presentar una dimensión claramente
menor que en el caso de una pala de rotor conocida, ya que no deben
compensarse los orificios para elementos de tracción que discurren
dentro de la pala de rotor.
Según una forma de realización especialmente
preferida de la invención, la sección transversal de la pala de
rotor se amplía a ambos lados en la dirección de una sección final
de la pala de base en el lado del cubo. De esta manera se realiza
una introducción simétrica de fuerzas de los bulones transversales
en la pala de rotor.
Según una variante preferida de este ejemplo de
realización, la pala de rotor presenta dos secciones opuestas de
engrosamiento, configuradas respectivamente en una pieza con ésta, y
los agujeros están dispuestos al menos parcialmente en la zona de
las secciones de engrosamiento. Las secciones de engrosamiento que
contribuyen a la ampliación de la sección transversal pueden
conformarse de forma sencilla y conocida por laminado de una
pluralidad de capa de material compuesto fibroso y resina epoxi.
Además, es especialmente preferida una forma de
realización en la que la pala de rotor presenta en la zona de la
base de la pala de rotor una sección final esencialmente tubular, en
la que están configurados una pluralidad de agujeros. Una sección
final tubular puede fijarse de forma especialmente uniforme y
sencilla en el cubo de rotor, y es ventajosa en particular en
instalaciones de energía eólica muy grandes, en las que aparecen
fuerzas extremas, y cuyas palas de rotor se transforman de una
sección final tubular para la fijación en una sección perfilada de
ala.
Una gran ligereza del material, unida con una
gran solidez se produce en una forma de realización en la que la
pala de rotor está hecha esencialmente de un material compuesto de
resina epoxi reforzado con fibra de vidrio.
Para conseguir una retirada mejor de la carga,
los bulones transversales están pegados preferiblemente en el
agujero. Adicionalmente se produce la ventaja de que los bulones
transversales pueden mantenerse de forma segura en la posición
predeterminada, también mientras que se montan los elementos de
tracción.
De forma en particular preferida pueden estar
previstos discos metálicos de forma concéntrica alrededor del eje
longitudinal del agujero (o del bulón transversal) en al menos un
extremo, pero preferiblemente los dos extremos del agujero. Estos
discos que pueden compararse en su forma con arandelas conocidas, se
colocan enrasados con la superficie de la base de la pala de rotor
en la zona del agujero e impiden un deterioro de los bordes del
agujero.
En una forma de realización asimismo preferida,
en el agujero se introduce y pega un casquillo. Este casquillo está
hecho de un material metálico e impide un rozamiento entre la pared
del agujero y el bulón transversal. El rozamiento originado
eventualmente tiene lugar entre el bulón transversal y el
casquillo.
Las ventajas explicadas anteriormente de una
pala de rotor según la invención se producen de forma similar en un
rotor para una instalación de energía eólica del tipo nombrado al
inicio, que está equipado de una pala de rotor según la invención.
Para evitar repeticiones se remite por ello a las realizaciones
precedentes respecto a los efectos
ventajosos.
ventajosos.
Una ampliación preferida del rotor según la
invención se destaca porque el cubo de rotor presenta una sección de
brida periférica con una sección transversal esencialmente en forma
de T para la conexión de la pala de rotor, y la pala de rotor está
atornillada con la sección de brida mediante una pluralidad de
elementos de tracción que están unidos con bulones transversales
dispuestos en la pala de rotor. Mediante la forma conveniente de
sección de brida simétrica en forma de T puede realizarse una
introducción simétrica de fuerzas de la pala de rotor en el cubo,
mientras que en las dos secciones libres, situadas esencialmente en
un plano, de la sección de brida en forma de T están configurados
orificios de paso a través de los que engranan los elementos de
tracción. De forma conveniente la pluralidad de elementos de
tracción están dispuestos por parejas paralelamente uno a otro y en
dos filas dispuestas esencialmente de forma concéntrica una a la
otra.
Las ventajas según la invención se hacen
realidad también en una instalación de energía eólica que está
equipada de un rotor y/o una pala de rotor del tipo descrito
anteriormente; respecto a la ventaja según la invención, que puede
obtenerse por ello, se remite a las realizaciones precedentes en
relación con un rotor y pala de rotor según la invención.
La invención se describe a continuación mediante
un ejemplo de realización de un rotor de una instalación de energía
eólica mediante los dibujos adjuntos. En este caso muestran:
Figura 1 una representación simplificada de una
instalación de energía eólica según la invención;
Figura 2 una representación en corte de la
fijación según la invención de una pala de rotor en un cubo de rotor
de una instalación de energía eólica;
Figura 3 una vista en detalle de la figura 2;
y
Figura 4 una representación en corte de una
forma de realización alternativa de la invención.
La instalación de energía eólica 1 representada
en la figura 1 comprende esencialmente una torre 3 y una góndola 5
fijada en ésta para la recepción de un generador 7, así como de un
rotor 9 unido con éste directamente. El rotor 9 presenta un cubo de
rotor 11, así como tres palas de rotor 2 fijadas en el cubo de rotor
11. Por las fuerzas del viento que actúan sobre la pala de rotor 2
se hace girar el cubo de rotor 11 para accionar el generador 7.
El generador 7 configurado como generador anular
presenta un estator 13 y un inducido 15. El inducido 15 está montado
junto con el cubo de rotor 11 mediante un apoyo principal 17 en un
muñón del eje 19, que está unido de forma fija con un, así llamado,
soporte de máquina 21. El soporte de máquina 21 está montado de
forma giratoria sobre la torre 3 por mediación de un cojinete de
giro (no representado) mediante motores acimutales 23. En el soporte
de máquina 21 está fijado además un dispositivo 27 con un anemómetro
y aleta.
La figura 2 muestra en una representación en
corte una sección de una pala de rotor 2 de una instalación de
energía eólica 1, del lado de la base de pala, en la que puede
tratarse, por ejemplo, de una así llamada instalación de energía
eólica de eje horizontal, según se representa en la figura 1.
La pala de rotor 2 representada parcialmente en
la figura 2 está fabricada en una forma constructiva ligera de un
material compuesto de resina epoxi reforzado con fibras de vidrio y
está unida de forma fija con el cubo de rotor 11 mediante una
conexión de pala de rotor 29 según la invención (figura 1), estando
la pala de rotor 2 atornillada con una brida 4 periférica
esencialmente en forma de T que, por su lado, está configurada en
una pieza con el cubo de rotor 11. La sección de la pala de rotor 2
representada en la figura 1 está configurada, igual que la brida 4,
de forma periférica y esencialmente tubular, y se transforma con
distancia creciente del cubo de rotor 11 en el perfil de pala de
rotor aerodinámicamente eficaz (no representado). Entre la conexión
de la pala de rotor 29 y el cubo de rotor 11 puede estar dispuesto
un adaptador de pala 31. Con la ayuda de un motor de ajuste de pala,
la pala de rotor 2 puede girarse junto con la conexión de pala 29 y
el adaptador de pala 31 alrededor del eje longitudinal de la pala de
rotor 2.
La figura 2 ilustra la ampliación según la
invención de doble cara de la sección transversal de la pala de
rotor 2 en la zona de la base de pala de rotor 6, es decir, en el
ejemplo de realización de la zona final de la sección esencialmente
tubular de la pala de rotor 2, que en el estado montado está en
contacto con la brida 4 del cubo de rotor 11. En las zonas laterales
opuestas de la base de la pala de rotor 6 están conformadas
secciones de engrosamiento 8, 10, que proporcionan una ampliación de
la sección transversal de la pala de rotor 2 en la dirección de la
zona final de la pala de rotor 2 en la zona de la base de la pala de
rotor 6. Mediante la sección transversal ampliada se obtiene allí
una gran solidez. Las secciones de engrosamiento 8, 10 pueden
fabricarse, por ejemplo, por aplicación de capas adicionales de
resina epoxi y fibras de forma integral en la base de la pala de
rotor 6.
En la zona de la base de la pala de rotor 6
están previstos de forma distribuida agujeros de paso 12 sobre el
contorno de la base de la pala de rotor 6. En estos agujeros 12
están introducidos bulones transversales 16 de metal como elementos
de anclaje dentro de la pala de rotor 2.
Los bulones transversales 16 presentan una
longitud que supera el espesor de la base de la pala de rotor 6, y
en sus zonas finales fuera de la base de la pala de rotor 6 están
previstos agujeros de paso en ambos lados de la base de la pala de
rotor. Estos agujeros pueden presentar, por ejemplo, una rosca
interior (no representada). Estos cooperan con los elementos de
tracción 20, 22 en forma de bulones cilíndricos de metal. Estos
elementos de tracción 20, 22 pueden estar provistos de una rosca
exterior con la que se atornillan en la rosca interior adecuada del
bulón transversal 16.
Los elementos de tracción 20, 22 se extienden
fuera de la pala de rotor 2 a ambos lados de la base de la pala de
rotor a través de agujeros 28, 30 de la brida 4. Mediante una tuerca
32, 34, que puede atornillarse en una (otra) rosca exterior de los
elementos de tracción 20, 22, con interposición de un casquillo o de
una arandela 36, 38, los elementos de tracción 20, 22 pueden
cargarse con grandes fuerzas de tracción, y por consiguiente la pala
de rotor 2 de forma fija en la brida 4 y con ello puede tirarse del
cubo de rotor 11, de forma que se genera una unión fija entre la
pala de rotor 2 y el cubo de rotor 11.
La figura 3 muestra de forma ampliada un detalle
de la figura 2. Aquí puede reconocerse de forma especialmente
adecuada, como están dispuestos el casquillo 15 en el agujero 12, el
bulón transversal 16 en el casquillo 15 y un disco 17 alrededor del
bulón transversal.
Para que los elementos de tracción 20, 22
discurran lo más cerca posible de la superficie de la zona de base 6
de la pala de rotor 2, los discos 17 están dispuestos enrasados con
la superficie de la zona de base 6 de la pala de rotor 2.
Al igual que el bulón transversal 16 puede estar
pegado en el agujero 12, el casquillo 15 puede pegarse en el
agujero. Con ello pueden evitarse los movimientos entre el bulón
transversal 16 y la pared del agujero 12. Éstos se producen por el
contrario entre el casquillo 15 y el bulón transversal 16. Aún
cuando estos movimientos pueden ser sólo (así llamados,
micromovimientos) sumamente pequeños por el empotramiento fijo del
bulón transversal 16 por los elementos de tracción 20, 22, pueden
producirse daños también por lo demás por la carga permanente.
En la figura 4 está representada una forma de
realización alternativa más sencilla de la invención. En esta forma
de realización el bulón transversal 16 discurre sólo dentro del
agujero 12 sin un casquillo. Naturalmente el bulón transversal 16
puede estar pegado de nuevo en el agujero 12 para impedir un
movimiento entre los dos componentes y por consiguiente un
accionamiento del material de la base de la pala de rotor 6, y al
mismo tiempo mantener el bulón transversal 16 en su posición
predeterminada durante el montaje.
El resto de la estructura se corresponde con
aquella de la forma de realización conocida; los elementos de
tracción 20, 22 discurren a través de la brida 4 y están fijados con
mediación de discos 36, 38 con tuercas 32, 34.
En la realización de la pala de rotor en las
instalaciones de energía eólica es especialmente ventajoso, que la
instalación de energía eólica sea tal que la pala de rotor esté
soportada por un rotor, y mediante un sistema de control de Pitch
puedan regularse las palas de rotor en su ángulo hacia el viento. En
este caso puede ser especialmente ventajoso cuando el accionamiento
de Pitch no está hecho sólo de uno, sino de dos o tres
accionamientos de Pitch.
Claims (13)
1. Pala de rotor (2) para una instalación de
energía eólica (1), con una pluralidad de agujeros dispuestos en la
zona de la base de la pala de rotor, que están configurados como
agujeros pasantes, que se extienden esencialmente transversalmente
al eje longitudinal de la pala de rotor, con bulones transversales
(16) introducidos en los agujeros y elementos de tracción (20, 22)
que pueden unirse con los bulones transversales, presentando los
bulones transversales una rosca interior y los elementos de tracción
una rosca exterior que se corresponde con el diámetro de la rosca
interior, y estando atornillados los elementos de tracción con los
bulones transversales, caracterizada porque los elementos de
tracción (20, 22) discurren fuera de la base de la pala de rotor
(6).
2. Pala de rotor según la reivindicación 1,
caracterizada porque están previstos una pluralidad de
agujeros (12) espaciados para la recepción de una pluralidad de
bulones transversales (16).
3. Pala de rotor según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque la pala de rotor (2) presenta en la zona
de la base de la pala de rotor (6) una sección transversal ampliada,
y porque el agujero (12) o los agujeros (12) está/están dispuestos
en la zona de la sección transversal ampliada.
4. Pala de rotor según la reivindicación 3,
caracterizada porque la sección transversal de la pala de
rotor (2) se amplia a ambos lados en la dirección de una sección
final de la pala de rotor (6) en el lado del cubo.
5. Pala de rotor según al menos una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la pala de
rotor (2) presenta en la zona de la base de la pala de rotor (6) una
sección final esencialmente tubular en la que están configurados una
pluralidad de agujeros (12).
6. Pala de rotor según al menos una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque está hecha
esencialmente de un material compuesto de resina epoxi reforzada con
fibras de vidrio.
7. Pala de rotor según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los
bulones transversales (16) están pegados en los agujeros (12).
8. Pala de rotor según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque en el agujero
(12) está previsto un casquillo (15) y porque el bulón transversal
(16) está dispuesto dentro del casquillo (15).
9. Pala de rotor según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en al
menos un extremo del agujero (12) está previsto un disco (17)
metálico de forma concéntrica al eje longitudinal del agujero
(12).
10. Rotor para una instalación de energía
eólica, con un cubo de rotor y al menos una pala de rotor fijada en
el cubo de rotor, caracterizado porque la al menos una pala
de rotor (2) está configurada según una de las reivindicaciones
precedentes.
11. Rotor según la reivindicación 10,
caracterizado porque el cubo de rotor (11) presenta una
brida (4) periférica esencialmente en forma de T en sección
transversal para la conexión de la pala de rotor (2), y la pala de
rotor (2) está atornillada con la brida (4) mediante una pluralidad
de elementos de tracción (20, 22) que están unidos con bulones
transversales (16) dispuestos en la pala de rotor (2).
12. Rotor según la reivindicación 11,
caracterizado porque los elementos de tracción (20, 22) están
dispuestos por parejas paralelamente uno a otro y en dos filas
dispuestas esencialmente de forma concéntrica una a la otra.
13. Instalación de energía eólica,
caracterizada por una pala de rotor (2) según una de las
reivindicaciones precedentes y/o caracterizada por un rotor
(9) según una de las reivindicaciones precedentes.
Applications Claiming Priority (2)
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