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ES2940570T3 - Porción de raíz de una pala de turbina eólica, pala de turbina eólica, conjunto de raíz y turbina eólica - Google Patents

Porción de raíz de una pala de turbina eólica, pala de turbina eólica, conjunto de raíz y turbina eólica Download PDF

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ES2940570T3
ES2940570T3 ES20152000T ES20152000T ES2940570T3 ES 2940570 T3 ES2940570 T3 ES 2940570T3 ES 20152000 T ES20152000 T ES 20152000T ES 20152000 T ES20152000 T ES 20152000T ES 2940570 T3 ES2940570 T3 ES 2940570T3
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ES
Spain
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connection means
root portion
root
wind turbine
bolts
Prior art date
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Active
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ES20152000T
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Venkateswara Rao Kavala
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Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Original Assignee
Siemens Gamesa Renewable Energy AS
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Publication date
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Abstract

La invención se refiere a una porción de raíz (6) de una pala de turbina eólica (5) para una turbina eólica (1), en la que la porción de raíz (6) comprende múltiples primeros pernos (10) dispuestos dentro de la porción de raíz (6) y que se extienden fuera de una cara de unión de raíz (61) de la porción de raíz (6) para unir la cara de unión de raíz (61) a un rodamiento (7) o a una brida de cubo (7), y por lo que la porción de raíz (6) comprende múltiples primeros medios de conexión (11) dispuestos de forma fija dentro de la parte de la raíz (6), en los que los primeros pernos múltiples (10) están conectados a la parte de la raíz (6) por medio de los primeros medios de conexión (11) para la transmisión de fuerza de los múltiples primeros pernos (10) a la porción de raíz (6) a través de los primeros medios de conexión múltiple (11),por lo que los primeros medios de conexión (11) están dispuestos en una primera fila (R1) a lo largo de la parte de la raíz (6) y cada uno de los múltiplos de los segundos medios de conexión (12) está dispuesto de manera fija dentro de la parte de la raíz (6) y en un segundo fila (R2) a lo largo de la parte de la raíz (6), por lo que cada uno de los primeros medios de conexión (11) está conectado a uno de los segundos medios de conexión (12), donde la primera fila (R1) está más cerca de la cara de unión de la raíz (61).) que la segunda fila (R2). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Porción de raíz de una pala de turbina eólica, pala de turbina eólica, conjunto de raíz y turbina eólica
La invención se refiere a una porción de raíz de una pala de turbina eólica para una turbina eólica, a una pala de turbina eólica, a un conjunto de raíz y a una turbina eólica.
Los conjuntos de raíz comprenden una porción de raíz de una pala de turbina eólica conectada a un cojinete o a una brida de buje de la turbina eólica. Los medios de conexión están dispuestos dentro de la porción de raíz. Estos medios de conexión están conectados a pernos, que se sujetan contra el cojinete o la brida de buje de la turbina eólica. Cuando se sujetan los pernos, la porción de raíz se carga, dando como resultado una compresión de la porción de raíz y un esfuerzo de tracción en los pernos. La porción de raíz se somete por tanto a un alto esfuerzo de compresión y además a las cargas que se producen durante el funcionamiento de la turbina eólica, por lo que las opciones de diseño, por ejemplo, el tamaño y el tipo de la pala de turbina eólica, son limitadas, dando como resultado posiblemente fallas y reduciendo la vida útil de la pala de turbina eólica.
El documento DE 102006022272 A1 describe una porción de raíz según el preámbulo de la reivindicación 1.
Un objeto de la invención es proporcionar una porción de raíz, pala de turbina eólica, conjunto de raíz y turbina eólica mejorados que no tengan la desventaja descrita anteriormente, en particular que tengan una vida útil prolongada.
Este objeto se resuelve mediante el contenido de las reivindicaciones. En particular, el objeto se resuelve mediante una porción de raíz de una pala de turbina eólica de una turbina eólica según la reivindicación 1, una pala de turbina eólica según la reivindicación 8, un conjunto de raíz según la reivindicación 9 y una turbina eólica según la reivindicación 10. Los detalles adicionales de la invención se desprenden de las otras reivindicaciones, así como de la descripción y los dibujos. Por tanto, las características y los detalles descritos en relación con la porción de raíz de la invención se aplican en relación con la pala de turbina eólica de la invención, el conjunto de raíz de la invención y con la turbina eólica de la invención, de modo que observando la divulgación de los aspectos individuales de la invención se hace referencia o puede hacerse referencia entre sí.
Según un primer aspecto de la invención, el objetivo se resuelve mediante una porción de raíz de una pala de turbina eólica para una turbina eólica, mediante lo cual la porción de raíz comprende múltiples primeros pernos dispuestos dentro de la porción de raíz y que se extienden hacia fuera de una cara de unión de raíz de la porción de raíz para la unión de la cara de unión de raíz a un cojinete o a una brida de buje, y mediante lo cual la porción de raíz comprende múltiples primeros medios de conexión dispuestos de manera fija dentro de la porción de raíz, en la que los múltiples primeros pernos están conectados a la porción de raíz mediante los primeros medios de conexión para la transmisión de fuerza desde los múltiples primeros pernos a la porción de raíz a través de los múltiples primeros medios de conexión, mediante lo cual los primeros medios de conexión están dispuestos en una primera fila a lo largo de la porción de raíz y cada uno de múltiples segundos medios de conexión está dispuesto de manera fija dentro de la porción de raíz y en una segunda fila a lo largo de porción de raíz, mediante lo cual cada uno de los primeros medios de conexión está conectado a uno o más de los segundos medios de conexión, en la que la primera fila está más cerca de la cara de unión de raíz que la segunda fila.
Cada uno de los primeros medios de conexión está conectado a uno de los segundos medios de conexión mediante uno de los múltiples primeros pernos. De ese modo, puede lograrse una conexión estable para distribuir la fuerza que actúa sobre los primeros pernos a los segundos medios de conexión. Alternativa o adicionalmente, cada uno de los primeros medios de conexión está conectado a uno de los segundos medios de conexión mediante dos placas de brida y/o dos segundos pernos. Las dos placas de brida y/o los dos segundos pernos pueden estar dispuestos en lados longitudinales opuestos de los primeros medios de conexión y los segundos medios de conexión. Las dos placas de brida y/o los dos segundos pernos pueden estar dispuestos fuera de la porción de raíz. De ese modo, puede mejorarse la distribución de fuerza a los segundos medios de conexión. Alternativamente, cada uno de los primeros medios de conexión y los segundos medios de conexión están conectados entre sí mediante un cuarto perno, en el que el cuarto perno está dispuesto como un perno ajustable de manera que puede ajustarse la tensión entre los primeros medios de conexión y los segundos medios de conexión mediante el cuarto perno. De ese modo, puede ajustarse la distribución de deformación por cizalladura dentro de la porción de raíz mediante el perno ajustable.
En la porción de raíz de la invención, las cargas y el esfuerzo de compresión se distribuyen entre dos filas a lo largo de la porción de raíz y de ese modo por una parte más grande de la porción de raíz. De ese modo, se aumentan las opciones de diseño. Por ejemplo, pueden fabricarse fácilmente palas de turbina eólica más grandes que tienen la porción de raíz según la invención. Además, la posibilidad de falla es reducida y se aumenta la vida útil de la pala de turbina eólica.
En particular, la primera fila puede discurrir a lo largo de una primera circunferencia de la porción de raíz y la segunda fila puede discurrir a lo largo de una segunda circunferencia de la porción de raíz. La primera circunferencia puede ser mayor que la segunda circunferencia.
En particular, los primeros pernos pueden tener roscas en la circunferencia exterior de las mismas. Mediante estas roscas exteriores, pueden interbloquearse con roscas interiores de los medios de unión con perno. En particular, los múltiples primeros pernos pueden disponerse en paralelo entre sí.
La porción de raíz puede ser en particular una porción de raíz de forma cilíndrica de la pala de turbina eólica. La sección transversal de la porción de raíz puede tener una forma circular o elíptica.
La porción de raíz puede fabricarse a partir de un material compuesto de fibras, en particular una disposición de material compuesto de fibras. El material compuesto de fibras puede tener fibras de vidrio y/o fibras de carbono, por ejemplo.
Los múltiples primeros pernos pueden sujetarse contra el cojinete o la brida de buje mediante tuercas. Este es un modo particularmente sencillo y fácil de sujetar el cojinete o brida de buje a la porción de raíz.
Se prefiere que los primeros medios de conexión y/o los segundos medios de conexión tengan una forma cilíndrica. La distribución de carga desde los primeros medios de conexión y/o los segundos medios de conexión sobre la porción de raíz se optimiza mediante la forma cilíndrica.
Además, se prefiere que los primeros medios de conexión sean casquillos y/o piezas de inserción roscadas. Los primeros pernos pueden introducirse en los casquillos y las piezas de inserción roscadas y de ese modo conectarse con ellos de manera particularmente fácil.
En este caso, se prefiere que los segundos medios de conexión sean terceros pernos que conectan las dos placas de brida entre sí. Los terceros pernos pueden ser pernos pasantes que se extienden a través de las dos placas de brida. De ese modo, se simplifica la fabricación de la porción de raíz y se logra una distribución de tensión mejorada. Se prefiere además que cada uno de los primeros medios de conexión esté conectado a uno de los segundos medios de conexión fuera de la porción de raíz. En particular, las dos placas de brida y/o los dos segundos pernos pueden estar ubicados fuera de la porción de raíz. De ese modo, los primeros medios de conexión y los segundos medios de conexión pueden conectarse fácilmente entre sí después de insertar los primeros pernos, los primeros medios de conexión y los segundos medios de conexión en la porción de raíz.
Además, se prefiere que los primeros medios de conexión y los segundos medios de conexión estén conectados entre sí en forma de zigzag. La forma de zigzag puede proporcionarse mediante pernos, espárragos o similares que conectan los primeros medios de conexión con los segundos medios de conexión. De ese modo, puede facilitarse la distribución de fuerza entre los primeros medios de conexión y los segundos medios de conexión.
Adicionalmente, puede preferirse que cada uno de los terceros medios de conexión esté dispuesto de manera fija dentro de la porción de raíz y en una tercera fila a lo largo de una circunferencia de la porción de raíz, mediante lo cual cada uno de los segundos medios de conexión está conectado a uno de los terceros medios de conexión. Además, puede proporcionarse una cuarta fila, una quinta fila y así sucesivamente, con los medios de conexión correspondientes. De ese modo, puede distribuirse la deformación por cizalladura entre una porción mayor de la porción de raíz de la pala de turbina eólica, mediante lo cual se reducen las deformaciones por cizalladura locales perjudiciales.
Según un segundo aspecto de la invención, el objeto se resuelve mediante una pala de turbina eólica que comprende la porción de raíz según el primer aspecto de la invención.
Según un tercer aspecto de la invención, el objeto se resuelve mediante un conjunto de raíz que comprende la pala de turbina eólica según el segundo aspecto de la invención y el cojinete o la brida de buje, mediante lo cual el cojinete o la brida de buje se conecta a la porción de raíz mediante los múltiples primeros pernos. El cojinete o la brida de buje puede sujetarse contra la porción de raíz mediante la unión de tuercas a los primeros pernos.
Según un cuarto aspecto de la invención, el objeto se resuelve mediante una turbina eólica que comprende al menos una pala de turbina eólica según el tercer aspecto de la invención.
Ventajas, características y detalles adicionales de la invención se desprenden de la siguiente descripción, en la que con referencia a los dibujos, figura 1 a 19, se describen en detalle las realizaciones de la presente invención. De ese modo, las características de las reivindicaciones, así como las características mencionadas en la descripción pueden ser esenciales para la invención, tomadas solas o en una combinación arbitraria. En los dibujos, se muestra esquemáticamente:
la figura 1 es una vista en perspectiva lateral de una turbina eólica,
la figura 2 es una vista en perspectiva lateral de una porción de raíz de una pala de turbina eólica según una realización del estado de la técnica,
la figura 3 es una vista en perspectiva lateral de una parte de una porción de raíz de una pala de turbina eólica según una primera realización de la invención,
la figura 4 es una vista en perspectiva lateral de una parte de conexión de la porción de raíz de la figura 3, la figura 5 una vista parcial de una parte de una porción de raíz de una pala de turbina eólica según una segunda realización de la invención,
la figura 6 es una vista en perspectiva lateral de una parte de conexión alternativa para la porción de raíz de la figura 5,
la figura 7 es una vista en perspectiva lateral de una parte de conexión alternativa adicional para la porción de raíz de la figura 5,
la figura 8 es una vista en perspectiva lateral de una parte de una porción de raíz según una tercera realización de la invención, y
la figura 9 una vista frontal de una parte de una porción de raíz según una cuarta realización de la invención.
Los mismos objetos en las figuras 1 al 9 se denominan con el mismo número de referencia. Si hay más de un objeto del mismo tipo en una de las figuras, los objetos se numeran en orden ascendente con el número ascendente del objeto separado de su número de referencia por un punto. Las dimensiones específicas de las características y partes en las figuras son a modo de ejemplo y pueden ampliarse únicamente para facilitar la referencia.
La figura 1 muestra una turbina 1 eólica según una realización de la invención. La turbina 1 eólica comprende un rotor 2 que tiene tres palas 5.1, 5.2, 5.3 de turbina eólica conectadas a un buje 3. Sin embargo, el número de palas 5 de turbina eólica puede ser de al menos una pala 5 de turbina eólica, dos palas 5 de turbina eólica o más de tres palas 5 de turbina eólica y se elige según sea necesario para una configuración determinada de una turbina 1 eólica. El buje 3 está conectado a un generador (no mostrado) dispuesto dentro de una góndola 4. Durante el funcionamiento de la turbina 1 eólica, las palas 5 de turbina eólica se accionan por el viento para que roten y la energía cinética del viento se convierte en energía eléctrica por el generador en la góndola 4.
La góndola 4 está dispuesta en el extremo superior de una torre 8 de la turbina 1 eólica. La torre 8 se levanta sobre una cimentación 9 tal como un monopilote o tripilote. La cimentación 9 está conectado a y/o excavada en el suelo o el lecho marino.
Cada una de las palas 5.1, 5.2, 5.3 de turbina eólica tiene una porción 6.1, 6.2 de raíz. Estas porciones 6.1, 6.2 de raíz están conectadas al buje 3 mediante cojinetes 7.1, 7.2 o bridas 7.1, 7.2 de buje. En esta vista particular, la porción 6 de raíz y el cojinete 7 o la brida 7 de buje de la pala 5.3 de turbina eólica están cubiertos por el buje 3. La figura 2 muestra una vista en perspectiva lateral de una porción 6 de raíz de una pala 5 de turbina eólica según una realización del estado de la técnica.
Múltiples medios 11 de conexión están dispuestos en una fila a lo largo de una circunferencia de la porción 6 de raíz. Los pernos 10 están conectados a estos medios 11 de conexión. Una brida 7 de buje o cojinete 7 tal como se muestra en la figura 1 puede estar conectada/o a la cara 61 de unión raíz de la porción 6 de raíz mediante la inserción de los pernos 10 en la brida 7 de buje o el cojinete 7 y sujetándolo mediante una tuerca, por ejemplo. La figura 3 muestra una vista en perspectiva lateral de una parte de una porción 6 de raíz de una pala 5 de turbina eólica según una primera realización de la invención.
En este caso, múltiples primeros medios 11 de conexión están dispuestos de manera fija en una primera fila R1 a lo largo de una primera circunferencia de la porción 6 de raíz y múltiples segundos medios 12 de conexión están dispuestos de manera fija en una segunda fila R2 a lo largo de una segunda circunferencia de la porción 6 de raíz. Cada uno de los primeros medios 11 de conexión está conectado a uno de los segundos medios 12 de conexión mediante el primer perno 10 que se extiende a través de los primeros medios 11 de conexión y los segundos medios 12 de conexión y fuera de la cara 61 de unión de raíz, en los que la primera fila R1 está más cerca de la cara 61 de unión de raíz que la segunda fila R2.
Al proporcionar los medios 11, 12 de conexión en dos filas R1, R2 independientes, la deformación por compresión que se produce cuando se sujeta el cojinete 7 o la brida 7 de buje contra la porción 6 de raíz y las cargas que se producen durante el funcionamiento de la turbina 1 eólica se distribuye por una parte más grande de la porción 6 de raíz. De ese modo, en comparación con la porción 6 de raíz de la figura 2, la porción 6 de raíz de la figura 3 tiene más opciones de diseño, mayor vida útil, optimización adicional y es menos susceptible a fallas.
En esta realización, los primeros medios 11 de conexión y los segundos medios 12 de conexión están diseñados como casquillos que tienen roscas internas para recibir los primeros pernos 10 con sus rocas externas. Ambos, los primeros medios 11 de conexión y los segundos medios 12 de conexión tienen una forma cilíndrica optimizando la distribución de la carga a las cavidades en que se insertan.
La figura 4 muestra una vista en perspectiva lateral de una parte de conexión que tiene el primer perno 10 y el primer medio 11 de conexión y el segundo medio 12 de conexión conectados al mismo insertados en la porción 6 de raíz de la figura 3. Los primeros medios 11 de conexión y los segundos medios 12 de conexión son paralelos entre sí con su extensión longitudinal.
La figura 5 muestra una vista parcial de una parte de una porción 6 de raíz de una pala 5 de turbina eólica según una segunda realización de la invención, donde los primeros medios 11 de conexión y los segundos medios 12 de conexión están conectados únicamente mediante segundos pernos 14.1, 14.2.
En esta segunda realización, los primeros medios 11 de conexión y los segundos medios 12 de conexión están conectados además al primer perno 10 mediante segundos pernos 14.1, 14.2. Los primeros medios 11 de conexión y los segundos medios 12 de conexión se extienden con sus dos extremos fuera de la porción 6 de raíz. Los segundos pernos 14.1, 14.2 están unidos a porciones de extremo de los primeros medios 11 de conexión y los segundos medios 12 de conexión fuera de la porción 6 de raíz.
La figura 6 muestra una vista en perspectiva lateral de una parte de conexión alternativa para la porción 6 de raíz de la figura 5. En lugar de segundos pernos 14, las placas 15.1, 15.2 de brida conectan los primeros medios 11 de conexión con los segundos medios 12 de conexión. Las placas 15.1, 15.2 de brida también pueden ubicarse fuera de la propia porción 6 de raíz. Además, los primeros medios 11 de conexión y los segundos medios 12 de conexión pueden comprender ranuras circunferenciales para unir las placas 15.1, 15.2 de brida a las mismas.
La figura 7 muestra una vista en perspectiva lateral de una parte de conexión alternativa adicional para la porción 6 de raíz de la figura 5.
En este caso, los primeros medios 11 de conexión están conectados con segundos medios 12 de conexión y terceros medios 13 de conexión mediante dos placas 15.1, 15.2 de brida. Los primeros medios 11 de conexión están diseñados como casquillo, mientras que los segundos medios 12 de conexión y los terceros medios 13 de conexión están diseñados como terceros pernos, en particular como pernos pasantes. El número particular de pernos pasantes usados no está limitado a dos, sino que puede proporcionarse cualquier número y forma.
La figura 8 muestra una vista en perspectiva lateral de una parte de una porción 6 de raíz según una tercera realización de la invención.
En este caso, los primeros medios 11 de conexión y los segundos medios 12 de conexión están conectados entre sí mediante cuarto pernos. Los cuarto pernos están dispuestos como pernos ajustables de manera que puede ajustarse la tensión entre los primeros medios 11 de conexión y los segundos medios 12 de conexión mediante el cuarto perno 16.
La figura 9 muestra una vista frontal de una parte de una porción 6 de raíz según una cuarta realización de la invención. En este caso, los primeros medios 11 de conexión y los segundos medios 12 de conexión están conectados entre sí en forma de zigzag. Además, la forma de zigzag puede usarse con las realizaciones de la invención que tienen las placas 15 de brida, cuarto pernos 16 u otros, por ejemplo.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Porción (6) de raíz de una pala (5) de turbina eólica para una turbina (1) eólica, mediante lo cual la porción (6) de raíz comprende múltiples primeros pernos (10) dispuestos dentro de la porción (6) de raíz y que se extienden hacia fuera de una cara (61) de unión de raíz de la porción (6) de raíz para la unión de la cara (61) de unión de raíz a un cojinete (7) o una brida (7) de buje, y mediante lo cual la porción (6) de raíz comprende múltiples primeros medios (11) de conexión dispuestos de manera fija dentro de la porción (6) de raíz, en la que los múltiples primeros pernos (10) están conectados a la porción (6) de raíz mediante los primeros medios (11) de conexión para la transmisión de fuerza desde los múltiples primeros pernos (10) a la porción (6) de raíz a través de los múltiples primeros medios (11) de conexión,
caracterizada porque,
los primeros medios (11) de conexión están dispuestos en una primera fila (R1) a lo largo de la porción (6) de raíz y cada uno de múltiples segundos medios (12) de conexión está dispuesto de manera fija dentro de la porción (6) de raíz y en una segunda fila (R2) a lo largo de porción (6) de raíz, mediante lo cual cada uno de los primeros medios (11) de conexión está conectado a uno o más de los segundos medios (12) de conexión, en la que la primera fila (R1) está más cerca de la cara (61) de unión de raíz que la segunda fila (R2), mediante lo cual
cada uno de los primeros medios (11) de conexión está conectado a uno de los segundos medios (12) de conexión mediante uno de los múltiples primeros pernos (10),
y/o
cada uno de los primeros medios (11) de conexión está conectado a uno de los segundos medios (12) de conexión mediante dos placas (15) de brida y/o dos segundos pernos (14),
o
cada uno de los primeros medios (11) de conexión y los segundos medios (12) de conexión están conectados entre sí mediante un cuarto perno (16), en la que el cuarto perno (16) está dispuesto como un perno ajustable de manera que puede ajustarse la tensión entre los primeros medios (11) de conexión y los segundos medios (12) de conexión mediante el cuarto perno (16).
2. Porción (6) de raíz según la reivindicación 1,
caracterizada porque,
los primeros medios (11) de conexión y/o los segundos medios (12) de conexión tienen una forma cilíndrica.
3. Porción (6) de raíz según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque,
los primeros medios (11) de conexión son casquillos y/o piezas de inserción roscadas.
4. Porción (6) de raíz según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizada porque,
los segundos medios (12) de conexión son terceros pernos que conectan las dos placas (15) de brida entre sí.
5. Porción (6) de raíz según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizada porque,
cada uno de los primeros medios (11) de conexión está conectado a uno de los segundos medios (12) de conexión fuera de la porción (6) de raíz.
6. Porción (6) de raíz según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizada porque,
los primeros medios (11) de conexión y los segundos medios (12) de conexión están conectados entre sí en forma de zigzag.
7. Porción (6) de raíz según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizada porque,
cada uno de terceros medios (13) de conexión está dispuesto de manera fija dentro de la porción (6) de raíz y en una tercera fila (R3) a lo largo de una circunferencia de la porción (6) de raíz, mediante lo cual cada uno de los segundos medios (12) de conexión está conectado a uno de los terceros medios (13) de conexión.
8. Pala (5) de turbina eólica que comprende la porción (6) de raíz según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
9 Conjunto de raíz que comprende la pala (5) de turbina eólica según la reivindicación 8 y el cojinete (7) o la brida (7) de buje, mediante lo cual el cojinete (7) o la brida (7) de buje se conecta a la porción (6) de raíz mediante los múltiples primeros pernos (10).
10. Turbina (1) eólica que comprende al menos un conjunto de raíz según la reivindicación 9.
ES20152000T 2020-01-15 2020-01-15 Porción de raíz de una pala de turbina eólica, pala de turbina eólica, conjunto de raíz y turbina eólica Active ES2940570T3 (es)

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