ES2990977T3

ES2990977T3 - Palas de turbina eólica

Info

Publication number: ES2990977T3
Application number: ES14820739T
Authority: ES
Inventors: Jonathan Smith
Original assignee: Vestas Wind Systems AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2024-12-02
Anticipated expiration: 2034-12-15
Also published as: EP3086924B1; WO2015096840A1; EP3086924C0; EP3086924A1; CN106029347B; US10428790B2; CN106029347A; US20160319801A1

Abstract

Se describe un método para fabricar una pala de turbina eólica alargada. La pala de turbina eólica se extiende longitudinalmente entre un extremo de raíz y un extremo de punta en una dirección transversal, y el método comprende: (a) proporcionar una herramienta de moldeo alargada (20) que se extiende longitudinalmente en una dirección transversal; (b) disponer una estructura de larguero alargada (40) en la herramienta de moldeo, extendiéndose la estructura de larguero (40) longitudinalmente en la dirección transversal; (c) disponer material de núcleo (24) adyacente a la estructura de larguero (40); (d) proporcionar material permeable a la resina (114) entre la estructura de larguero (40) y el material de núcleo (24); y (e) administrar resina en el molde durante un proceso de infusión de resina. El material permeable a la resina (114) restringe el flujo de resina entre la estructura de larguero (40) y el material de núcleo (24) en la dirección transversal y, por lo tanto, evita sustancialmente que se formen bloqueos durante el proceso de infusión. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Palas de turbina eólica

Campo técnico

La presente invención se refiere a un método de fabricación mejorado de una pala de turbina eólica.

Antecedentes de la invención

El documento EP2444660 describe una pala de turbina eólica que tiene un cordón de larguero que está formada como una pieza independiente del resto de la pala. El documento WO2013/178228 describe un método de suavizar una transición entre superficies discontinuas en una pala de turbina eólica, en particular entre un cordón de larguero y un panel tipo sándwich.

La figura 1 es una vista en sección transversal de una pala de rotor de turbina eólica 10. La pala tiene una carcasa exterior, que está fabricada a partir de dos semicarcasas: una carcasa de barlovento 11a y una carcasa de sotavento 11b. Las carcasas 11a y 11b normalmente se moldean a partir de plástico reforzado con fibra de vidrio (GRP). Las partes de la carcasa exterior 11 son de construcción de panel tipo sándwich y comprenden un núcleo 12 de material liviano tal como espuma (por ejemplo, poliuretano) o madera de balsa, que está intercalado entre las capas o los “revestimientos” interior 13 y exterior 14 de GRP. Otros materiales del núcleo resultarán evidentes para los expertos en la técnica.

La pala 10 comprende un primer par de estructuras de soporte de carga en forma de cordones de larguero 15a y 15b y un segundo par de estructuras de soporte de carga en forma de cordones de larguero 16a, 16b. Los pares de cordones de larguero 15a y 15b, 16a y 16b respectivos están dispuestos entre regiones de paneles tipo sándwich de las carcasas 11a y 11b. Un cordón de larguero 15a, 16a de cada par está integrado con la carcasa de barlovento 11a y el otro cordón de larguero 15b, 16b de cada par está integrado con la carcasa de sotavento 11b. Los cordones de larguero de los pares respectivos son opuestos entre sí y se extienden longitudinalmente a lo largo de la longitud de la pala 10.

Una primera alma de cizalladura que se extiende longitudinalmente 17a une el primer par de cordones de larguero 15a y 15b y una segunda alma de cizalladura que se extiende longitudinalmente 17b une el segundo par de cordones de larguero 16a y 16b. Las almas de cizalladura 17a y 17b en combinación con los cordones de larguero 15a y 15b y 16a y 16b forman un par de estructuras de vigas en I, que transfieren cargas de manera efectiva desde la pala rotatoria 10 al buje de la turbina eólica. Los cordones de larguero 15a y 15b y 16a y 16b transfieren en particular cargas de flexión de tracción y compresión, mientras que las almas de cizalladura 17a y 17b transfieren tensiones de cizalladura en la pala 10.

Cada cordón de larguero 15a y 15b y 16a y 16b tiene una sección transversal sustancialmente rectangular y está formada por una pila de tiras de refuerzo prefabricadas 18. Las tiras 18 son tiras sometidas a pultrusión precuradas de plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP), y son sustancialmente planas y de sección transversal rectangular. El número de tiras 18 en la pila depende del grosor de las tiras 18 y del grosor requerido de las carcasas 11a y 11b, pero normalmente cada una de las tiras 18 tiene un grosor de algunos milímetros y puede haber entre tres y doce tiras en una pila. Las tiras 18 tienen una alta resistencia a la tracción y, por tanto, tienen una alta capacidad de soporte de carga.

La pala 10 se fabrica usando un procedimiento de infusión de resina tal como se describirá ahora a modo de ejemplo con referencia a las figuras 2 y 3. Con referencia a la figura 2, esta muestra un molde 20 para una semicarcasa de una pala de turbina eólica en sección transversal. Una capa de fibra de vidrio 22 se dispone en el molde 20 para formar el revestimiento exterior 14 de la pala 10. Tres paneles alargados 24 de espuma de poliuretano se disponen encima de la capa de fibra de vidrio 22 para formar los núcleos de panel tipo sándwich 12 mencionados anteriormente. Los paneles de espuma 24 están separados entre sí para definir un par de canales 26 entre ellos. Una pluralidad de tiras sometidas a pultrusión 18 de CFRP, tal como se describió anteriormente con referencia a la figura 1, se apilan en los canales 26 respectivos. En este ejemplo se muestran tres tiras 18 en cada pila, pero puede haber cualquier número de tiras 18 en una pila.

Con referencia a la figura 3, una vez que se han apilado las tiras 18, se dispone una segunda capa de fibra de vidrio 28 encima de los paneles de espuma 24 y las pilas de tiras sometidas a pultrusión 18. La segunda capa de fibra de vidrio 28 forma el revestimiento interior 13 de la pala 10. A continuación, se coloca una película de embolsado a vacío 30 sobre el molde 20 para cubrir la disposición. Se usa cinta de sellado 32 para sellar la película de embolsado a vacío 30 a una brida 34 del molde 20. Se usa una bomba de vacío 36 para extraer aire de la región sellada entre el molde 20 y la película de embolsado a vacío 30, y se suministra resina 38 a la región sellada. La resina 38 se infunde entre las diversas capas laminadas y llena cualquier espacio en la disposición laminada. Una vez que se ha suministrado suficiente resina 38 al molde 20, el molde 20 se calienta mientras se mantiene el vacío para curar la resina 38 y unir las diversas capas entre sí para formar la semicarcasa de la pala. La otra semicarcasa se fabrica según un procedimiento idéntico. Luego se aplica adhesivo a lo largo de los bordes de ataque y de salida de las carcasas y las carcasas se unen entre sí para formar la pala completa.

La integración de los cordones de larguero 15a y 15b y 16a y 16b dentro de la estructura de las carcasas exteriores 11a y 11b evita la necesidad de un cordón de larguero independiente tal como una viga de refuerzo, que normalmente se une a una superficie interior de la carcasa de muchas palas de turbinas eólica convencionales. Otros ejemplos de palas de rotor que tienen cordones de larguero solidarios con la carcasa se describen en los documentos EP 1520 983, WO 2006/082479 y la solicitud de patente del Reino Unido GB 2497578. Además, el documento EP 2444660 describe una pala de turbina eólica que tiene un cordón de larguero como un elemento estructural principal dispuesto entre un revestimiento interior y un revestimiento exterior.

Cuando se fabrican palas de turbina eólica mediante un procedimiento de infusión de resina, es importante controlar el frente de flujo de resina durante el procedimiento de infusión para garantizar que la resina se infunda de manera uniforme y completa por toda la disposición laminada y entre todos los componentes de la carcasa. Si el frente de flujo no se controla cuidadosamente, entonces pueden desarrollarse bolsas de aire (también denominadas “bloqueos” o vacíos) en la estructura de la pala. Las bolsas de aire se producen por la infusión incompleta de resina en determinadas regiones de la pala y pueden dar como resultado debilidades localizadas en la estructura de pala. La presente invención se ha desarrollado con estos antecedentes y proporciona un método mejorado de fabricación de una pala de turbina eólica. En particular, la invención proporciona un control aumentado sobre el frente de flujo de resina durante la infusión de resina y elimina o al menos reduce significativamente la posibilidad de que se formen bolsas de aire. La presente invención reside tanto en la identificación del problema, como en la solución del problema.

El problema particular identificado por los inventores se describirá ahora en detalle con referencia a las figuras 4 a 8. La figura 4 es una representación esquemática de una estructura de larguero 40 para una pala de turbina eólica dispuesta entre los paneles de espuma primero y segundo 42a y 42b. Con referencia a la figura 4, la estructura de larguero 40 en este ejemplo es un cordón de larguero y comprende una pluralidad de pultrusiones de CFRP 44 dispuestas una encima de otra para formar una pila. Los paneles de espuma 42a y 42b están compuestos por espuma de poliuretano. El cordón de larguero 40 y los paneles de espuma 42a y 42b están dispuestos uno al lado del otro en un molde adecuado, por ejemplo un molde de carcasa de pala de turbina eólica (no mostrado), tal como se describió anteriormente a modo de introducción con referencia a la figura 2. Tanto la estructura de larguero 40 como los paneles de espuma 42a y 42b se extienden longitudinalmente en el molde, en una dirección generalmente a lo largo de la envergadura. En la figura 4 también se muestra un canal de entrada de resina 46, y se describirá en detalle adicional más adelante con referencia a la figura 7.

Tal como se muestra en la figura 4, hay un pequeño espacio 48 a cada lado del cordón de larguero 40, entre el cordón de larguero 40 y el panel de espuma adyacente 42a o 42b. Mientras que los cordones de larguero 40 y los paneles de espuma 42a y 42b están dispuestos en el molde haciendo tope estrechamente, es inevitable un pequeño espacio 48 por razones que ahora se explicarán con referencia a las figuras 5 y 6.

La figura 5 es una representación esquemática de una sección transversal tomada a través de un molde de carcasa de pala de turbina eólica 50. También se muestran esquemáticamente un cordón de larguero 40 y un panel de espuma 42 adyacente dentro del molde 50. El molde de carcasa de pala 50 tiene una curvatura cóncava generalmente en la dirección a lo largo de la cuerda C, correspondiente a parte del perfil aerodinámico de la pala que va a producirse. La curvatura del molde 50 evita que el cordón de larguero 40 y el panel de espuma 42 hagan tope estrechamente a lo largo de toda la superficie de contacto 52 entre los dos componentes 40 y 42, y da como resultado un espacio que se extiende longitudinalmente 48 en la superficie de contacto 52.

Con referencia ahora también a la figura 6, esta es una representación esquemática de parte del cordón de larguero 40. En este caso puede observarse que puede haber una ligera desalineación entre las pultrusiones apiladas 44 que comprende el cordón de larguero 40. Las desalineaciones están exageradas para mayor claridad en la figura 6 y, en la práctica, cualquier desalineación puede ser sólo de una fracción de milímetro. En cualquier caso, la desalineación entre las pultrusiones apiladas 44 da como resultado que los lados longitudinales del cordón de larguero 40 no sean perfectamente planos, y esto también contribuye a los espacios que se extienden longitudinalmente 48 entre el cordón de larguero 40 y el panel de espuma adyacente 42 en la superficie de contacto 52 entre los componentes que hacen tope 40 y 42.

Los espacios 48 descritos anteriormente pueden provocar un flujo de resina no deseado durante el procedimiento de infusión tal como se describirá ahora con referencia a las figuras 7 y 8.

Con referencia a la figura 7, durante el procedimiento de infusión de resina, la resina se admite en el molde a través del canal de entrada de resina 46. El canal de entrada de resina 46 tiene una sección transversal generalmente en forma de omega y se extiende de manera longitudinal y sustancialmente central en el molde. Se admite resina en un extremo del canal 46, por ejemplo el extremo 54 mostrado en sección transversal en la figura 7, y la resina fluye a lo largo del canal 46 en una dirección S generalmente a lo largo de la envergadura. La resina también fluye fuera del canal 46 en una dirección C generalmente a lo largo de la cuerda a través del panel de espuma 42 y el cordón de larguero 40 en el molde, tal como se representa por las flechas 56 en la figura 7. El objetivo de esta disposición es lograr un frente de flujo en ángulo de la resina a través y a lo largo de los componentes 40, 42 tal como se representa esquemáticamente por la región sombreada 58 en la figura 7.

Sin embargo, y con referencia ahora a la figura 8, cuando la resina alcanza los espacios que se extienden longitudinalmente 48 entre el cordón de larguero 40 y los paneles de espuma 42, los espacios 48 actúan como “pistas de carreras” para la resina, y la resina fluye rápidamente a lo largo de los espacios 48 en la dirección S a lo largo de la envergadura. El flujo de resina rápido e incontrolado a lo largo de los espacios 48 puede dar como resultado la formación de bloqueos de resina 60, tal como se muestra en la figura 8. El aire contenido en el bloqueo 60 no puede escapar y por tanto esta región no se infundirá. Este bloqueo 60 puede estar presente entre las pultrusiones individuales 44 del cordón de larguero 40.

La presente invención proporciona una solución a este problema en forma de un método de fabricación de una pala alargada de turbina eólica según la reivindicación 1.

Las etapas b, c y d de método según la reivindicación 1 pueden realizarse en cualquier orden.

Según la presente invención, se proporciona material permeable a resina entre la estructura de larguero y el material de núcleo. El material permeable a resina restringe el flujo de resina en la dirección a lo largo de la envergadura en la superficie de contacto entre la estructura de larguero y el material de núcleo en comparación con la situación en la que no se proporciona material permeable a resina en estas superficies de contacto. Por tanto, se evita eficazmente el efecto de pista de carreras descrito anteriormente, y los bloqueos de resina asociados, y se consigue un frente de flujo de resina más controlado en la dirección a lo largo de la cuerda.

La estructura de larguero a la que se hizo referencia anteriormente es una estructura de soporte de carga y comprende una pila de tiras sometidas a pultrusión de material de refuerzo tal como se describió anteriormente. Por ejemplo, la estructura de larguero puede estar compuesta por plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP).

El material de núcleo puede ser cualquier material de núcleo adecuado, por ejemplo del tipo usado normalmente como núcleo de paneles tipo sándwich. Preferiblemente, el material de núcleo es espuma, por ejemplo espuma de poliuretano, pero en su lugar puede ser madera de balsa u otro material adecuadamente liviano. En ejemplos preferidos de la invención, el material de núcleo está en forma de paneles que están dispuestos haciendo tope con la estructura de larguero, tal como se describió anteriormente.

El material permeable a resina puede ser cualquier material flexible que pueda reducir la velocidad de flujo de la resina en la superficie de contacto entre la estructura de larguero y el material de núcleo. En realizaciones preferidas de la invención, el material es un material textil transpirable, por ejemplo un material textil transpirable compuesto por poliéster, nailon o fibra de vidrio mezclada. Los materiales textiles transpirables adecuados incluyen los producidos por Tygavac Advanced Materials Ltd., tales como las series de materiales textiles “Econoweave”, “Airweave” y “Ultraweave”. El material textil transpirable normalmente tiene un peso en el intervalo de aproximadamente 100 - 700 g/m2, aunque pueden ser adecuados otros pesos. Como alternativa al material textil transpirable, el material permeable a resina puede incluir perlas de poliestireno, poliéster hilado o material de esponja. El material normalmente se someterá a algo de compresión durante el procedimiento de moldeo, y los materiales adecuados son aquellos que todavía permiten que la resina fluya (aunque a una velocidad de flujo reducida) en la superficie de contacto entre la estructura de larguero y el material de núcleo cuando se comprime el material permeable a resina hasta tal punto.

El método puede implicar fijar el material permeable a resina al material de núcleo y/o a la estructura de larguero. Esto tiene el efecto ventajoso de mantener el material textil transpirable en la posición deseada durante el procedimiento de disposición y durante el procedimiento de infusión posterior. El material permeable a resina puede fijarse a la estructura de larguero y/o al material de núcleo cuando el componente asociado se dispone en el molde. Por ejemplo, el método puede implicar disponer el material de núcleo en el molde y posteriormente unir el material permeable a resina al núcleo, por ejemplo antes de que las estructuras de larguero se dispongan en el molde.

Puede conseguirse un efecto particularmente ventajoso uniendo previamente el material permeable a resina a la estructura de larguero o al material de núcleo antes de disponer los componentes de la pala en el molde. Por ejemplo, en un ejemplo particular de la invención, el material permeable a resina se aplica previamente al material de núcleo antes de que el material de núcleo se disponga en el molde. Esta operación se puede realizar fuera de línea y, por tanto, reduce el tiempo de producción de palas en el molde. El material permeable a resina puede fijarse al material de núcleo y/o a la estructura de larguero mediante cualquier medio adecuado, por ejemplo puede unirse mediante un adhesivo adecuado o fijarse usando cinta de cañamazo.

Durante el procedimiento de infusión de resina, el método puede comprender administrar resina en el molde en una dirección transversal a la dirección a lo largo de la envergadura. Preferiblemente, el método comprende administrar resina en el molde sustancialmente en una dirección a lo largo de la cuerda, es decir, a lo ancho del molde.

El método puede comprender además proporcionar un canal de entrada de resina que se extiende longitudinalmente en la dirección a lo largo de la envergadura a través del cual la resina se administra en el molde durante el procedimiento de infusión de resina, y preferiblemente la estructura de larguero alargada está posicionada entre el material permeable a resina y el canal de entrada de resina. Esto evita bloqueos de resina entre la estructura de larguero y el material de núcleo.

El molde es preferentemente un molde de carcasa de pala. El molde puede ser un molde para fabricar una semicarcasa de una pala de turbina eólica. Alternativamente, el molde puede configurarse para fabricar una pala de turbina eólica completa. Como alternativa adicional, el molde puede ser para fabricar una sección de una pala de turbina eólica, por ejemplo en el caso de una pala modular. Por tanto, el método puede implicar fabricar sólo una parte de una pala de turbina eólica según la presente invención. Por ejemplo, puede fabricarse una sección media de una pala según el método anterior, y la sección media puede unirse posteriormente a una porción de raíz y/o de punta de la pala, o a otra sección longitudinal de la pala.

Una pala de turbina eólica puede fabricarse según el método anterior, y una turbina eólica comprende la pala de turbina eólica.

La pala de turbina eólica se forma mediante infusión de resina según el método descrito anteriormente. Durante el procedimiento de infusión de resina, el material permeable a resina sirve para restringir la velocidad de flujo de la resina entre la estructura de larguero y el material de núcleo en la dirección a lo largo de la envergadura. El material permeable a resina llena sustancialmente cualquier espacio en las superficies de contacto entre la estructura de larguero y el material de núcleo y elimina el efecto de pista de carreras en tales superficies de contacto.

Breve descripción de los dibujos

Los antecedentes de la presente invención ya se han descrito anteriormente con referencia a las figuras 1 a 3 en las que:

la figura 1 es una vista en sección transversal esquemática a través de una pala de turbina eólica que tiene una carcasa reforzada con fibra de construcción de panel tipo sándwich y que tiene estructuras de larguero integradas con la carcasa y ubicadas entre regiones de material de núcleo;

la figura 2 es una sección transversal esquemática a través de un molde de carcasa de pala de turbina eólica para fabricar la pala mostrada en la figura 1, y que ilustra el material de núcleo y la estructura de larguero que se disponen en el molde; y

la figura 3 ilustra un procedimiento de infusión de resina para fabricar la pala de turbina eólica de la figura 1.

Un problema particular abordado por el método de la presente invención también se ha descrito anteriormente con referencia a las figuras 4 a 8, en las que:

la figura 4 ilustra esquemáticamente espacios longitudinales en las interfaces entre una estructura de larguero y paneles de material de núcleo cuando estos componentes se disponen en un molde de pala de turbina eólica; la figura 5 ilustra esquemáticamente cómo la curvatura de un molde de pala de turbina eólica provoca un espacio entre estructuras de larguero y paneles de núcleo que hacen tope;

la figura 6 es una ilustración esquemática de parte de una estructura de larguero que comprende una pila de pultrusiones y que muestra ligeras desalineaciones entre las pultrusiones;

la figura 7 ilustra el flujo de resina durante un procedimiento de infusión de resina, en el que la resina fluye en dirección a lo largo de la cuerda a través del panel de núcleo y la estructura de larguero; y

la figura 8 ilustra un bloqueo creado por un flujo incontrolado de resina en una dirección a lo largo de la envergadura en la superficie de contacto entre el panel de núcleo y la estructura de larguero.

Para que la presente invención pueda entenderse más fácilmente, ahora se describirá con mayor detalle un método de fabricación de una pala de turbina eólica según realizaciones particulares de la presente invención con referencia a las siguientes figuras, en las que:

La figura 9 es una sección transversal esquemática a través de un molde de carcasa de pala de turbina eólica, y muestra material permeable a resina dispuesto en el molde entre estructuras de larguero y paneles de material de núcleo;

la figura 10 es una representación esquemática de un par de estructuras de larguero dispuestas entre paneles de material de núcleo con material permeable a resina proporcionado en las superficies de contacto entre los paneles de núcleo y las estructuras de larguero;

la figura 11 ilustra un procedimiento de infusión de resina para fabricar una pala de turbina eólica según la presente invención; y

la figura 12 ilustra una realización adicional de la presente invención en la que se aplica previamente material permeable a resina a los paneles de núcleo antes de que los paneles de núcleo se coloquen en el molde.

Descripción detallada

Con referencia ahora a la figura 9, ésta es una sección transversal a través de un molde de carcasa de pala de turbina eólica 100. El molde 100 se extiende longitudinalmente en una dirección a lo largo de la envergadura perpendicular al plano de la página. Una superficie 102 del molde 100 presenta una curvatura cóncava en una dirección C a lo largo de la cuerda, correspondiente a la curvatura del perfil aerodinámico de la pala que va a formarse en el molde 100. El molde 100 tiene una forma adecuada para moldear una semicarcasa de una pala de turbina eólica En la práctica, dos semicarcasas pueden moldearse normalmente en moldes independientes y las semicarcasas completadas se unen posteriormente entre sí para formar una pala completa, tal como será fácilmente evidente para los expertos en la técnica. Sin embargo, debe apreciarse que la presente invención no se limita a este aspecto y, en cambio, puede emplearse en otras operaciones de moldeo de este tipo, por ejemplo en las que se moldea una pala completa en un único molde, o en las que sólo se forma una sección de la pala en el molde, tal como en el caso de una pala modular.

Para formar la semicarcasa de pala en el molde 100, se disponen una o más capas de material textil de fibra de vidrio 104 sobre la superficie de molde 102 para formar el revestimiento exterior de la pala. Luego se dispone una pluralidad de paneles de espuma de poliuretano 106a-c encima de la(s) capa(s) de fibra de vidrio. Se muestran tres paneles 106a-c en la vista en sección transversal de la figura 9, aunque el número de paneles puede variar en otros ejemplos y/o en diferentes ubicaciones en el sentido de la envergadura en el molde 100, dependiendo de los requisitos estructurales de la pala en tales regiones. Los paneles 106a-c están separados entre sí en la dirección C a lo largo de la cuerda, de manera que una primera región de larguero 108a está definida entre un panel central 106b<y un panel de borde de ataque>106<a y una segunda región de larguero 108b está definida entre el panel central 106b>y un panel de borde de salida 106c. Las regiones de larguero 108a y 108b se extienden longitudinalmente en la dirección a lo largo de la envergadura del molde 100.

Una pluralidad de tiras sometidas a pultrusión 110 se apilan una encima de otra en la primera región de larguero 108a para formar un primer cordón de larguero 112a. Las pultrusiones 110 son tiras precuradas de plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP). Un segundo cordón de larguero 112b se forma apilando una pluralidad de pultrusiones de CFRP precuradas 110 adicionales en la segunda región de cordón de larguero 108b.

Según la presente invención, se proporciona material textil transpirable 114a-d entre los cordones de larguero 112a y 112b y los paneles de espuma 106a, 106b y 106c. El material textil transpirable 114 está en forma de tiras longitudinales, que se extienden en la dirección a lo largo de la envergadura del molde 100. En este ejemplo, se disponen cuatro tiras de material textil transpirable 114a-d entre los cordones de larguero 112a y 112b y los paneles de espuma 106a-c adyacentes. Específicamente, se proporciona una primera tira 114a de material textil transpirable entre el primer cordón de larguero 112a y el panel del borde de ataque 106a; se proporciona una segunda tira 114b de material textil transpirable entre el primer cordón de larguero 112a y el panel central 106b; se proporciona una tercera tira 114c de material textil transpirable entre el segundo cordón de larguero 112b y el panel central 106b; y se proporciona una cuarta tira 114d de material textil transpirable entre el segundo cordón de larguero 112b y el panel del borde de salida 106c. Las tiras 114a-d de material textil transpirable no son necesariamente una longitud continua y pueden comprender una pluralidad de longitudes individuales de material textil transpirable dispuestas generalmente de extremo a extremo en la dirección a lo largo de la envergadura y/o superpuestas hasta cierto punto.

Con referencia ahora a la figura 10, esta es una representación en sección transversal esquemática de los componentes una vez montados en el molde. En este caso puede observarse que los paneles de espuma 106a-c y los cordones de larguero 112a y 112b están dispuestos uno al lado del otro y que el material textil transpirable 114a-<d está ubicado entre los paneles de espuma>106<a-c y las pilas de pultrusiones 110 que comprenden los cordones de>larguero 112a y 112b. En la figura 10 también se muestra un canal de entrada de resina 116. El canal de entrada de resina 116 es idéntico al canal de entrada de resina 46 descrito anteriormente a modo de antecedentes con referencia a la figura 7, y se extiende de manera longitudinal y sustancialmente central en el molde 100. Para facilitar la ilustración, el molde 100 y otros componentes de pala se han excluido de la figura 10, y los paneles de espuma 106a-c y los cordones de larguero 112a y 112b se muestran en una formación plana, mientras que en realidad los componentes normalmente estarían dispuestos en la superficie curva 102 del molde 100, tal como se muestra en la figura 9.

Con referencia ahora a la figura 11, una vez que los componentes se han dispuesto en el molde 100, se disponen una o más capas adicionales de material textil de fibra de vidrio 118 encima de los componentes para formar el revestimiento interior de la pala. El conjunto se cubre entonces con una película de embolsado a vacío 120, que se sella contra la brida de molde 122 usando cinta de sellado 124. Se crea un vacío en la región sellada definida entre la película de embolsado a vacío 120 y la superficie de molde 102 y la resina 126 se admite en la región sellada a través del canal de entrada de resina 116 mostrado en la figura 10.

Tal como se describe a modo de antecedentes con referencia a la figura 7, la resina 126 fluye fuera del canal de entrada de resina 116 en una dirección C a lo largo de la cuerda a través del molde 100, tal como se representa por las flechas 56 en la figura 7. Las flechas correspondientes 128 se muestran en la figura 10 para indicar la dirección del flujo de resina en la dirección C a lo largo de la cuerda en la presente invención. Con referencia de nuevo a la figura 10, el canal de entrada de resina 116 está dispuesto adyacente al panel de espuma central 106b, por lo que la resina fluye inicialmente a través del panel de espuma central 106b. Cuando la resina alcanza las superficies de contacto 130b y 130c respectivas entre el panel central 106b y los cordones de larguero primero y segundo 112a y 112b, la resina se infunde hacia el material textil transpirable 114b y 114c en estas ubicaciones. La resina continúa entonces fluyendo en una dirección C a lo largo de la cuerda a través de los cordones de larguero 112a y 112b hasta que alcanza las superficies de contacto 130a y 130d respectivas entre los cordones de larguero 112a y 112b y los respectivos paneles de borde de ataque y borde de salida 106a y 106c. Entonces la resina se infunde hacia el material textil transpirable 114a y 114d en estas superficies de contacto 130a y 130d antes de continuar fluyendo en una dirección C a lo largo de la cuerda a través de los respectivos paneles de borde de ataque y de salida 106a y 106c.

El material textil transpirable 114a-d en las superficies de contacto 130a-d respectivas entre los cordones de larguero 112a y 112b y los paneles de espuma 106a-c ocupa los espacios 48 que se describieron anteriormente a modo de antecedentes de la presente invención con referencia a las figuras. 4 a 6. La presencia del material textil transpirable 114a-d impide que la resina se desplace rápidamente en una dirección a lo largo de la envergadura en estas superficies de contacto 130a-d. Por consiguiente, la resina fluye de manera constante y controlada en la dirección C a lo largo de la cuerda a través de los paneles de espuma 106a-c y los cordones de larguero 112a y 112b que hacen tope, de modo que se evitan sustancialmente los bloqueos.

Para mantener el material textil transpirable 114a-d en su posición durante el procedimiento de disposición y durante el procedimiento de moldeo, el material textil transpirable 114a-d puede fijarse a los paneles de espuma 106a-c usando pegamento, cinta de cañamazo u otros medios adecuados. Por tanto, el método anterior puede implicar disponer los paneles de espuma 106a-c en el molde 100 y después fijar el material textil transpirable 114a-d a los paneles de espuma 106a-c antes de apilar las pultrusiones 110 en las regiones de larguero 108a y 108b entre los paneles. 106a-c.

Con referencia ahora a la figura 12, esta muestra un ejemplo alternativo de la invención en el que el material textil transpirable 114a-d se aplica previamente a los lados de los paneles de espuma 106a-c usando cinta de cañamazo antes de que los paneles 106a-c se dispongan en el molde 100. La aplicación previa del material textil transpirable 114a-d a los paneles de espuma 106a-c es particularmente ventajosa porque esto puede hacerse fuera de línea, lo que puede reducir significativamente el tiempo requerido para montar los diversos componentes en el molde 100 y reducir de ese modo el tiempo de producción de la pala.

En las figuras 9 a 12, se han proporcionado cuatro tiras de material textil transpirable 114a-d en la superficie de contacto entre los paneles de espuma y los cordones de larguero. Sin embargo, en un ejemplo, sólo pueden proporcionarse las tiras 114a y 114d. Los cordones de larguero 112a y 112b están ubicados entre las dos tiras 114a, 114d y el canal de entrada de resina 116. Al proporcionar las tiras de material textil transpirable en estas ubicaciones se elimina el efecto de pista de carreras en las superficies de contacto respectivas entre los paneles de espuma 106a, 106c y los cordones de larguero 112a, 112b de manera que se evitan sustancialmente los bloqueos.

Para evitar dudas, en el presente documento se usan por conveniencia los términos “en el sentido de la envergadura” y “en el sentido de la cuerda” y no deben interpretarse de tal manera que limiten indebidamente el alcance de la presente invención. “En el sentido de la envergadura” pretende significar una dirección longitudinal, generalmente entre la raíz y la punta de una pala de turbina eólica o un molde de pala, y no pretende significar necesariamente direcciones paralelas al eje de la pala. “En el sentido de la cuerda” pretende significar una dirección transversal a través de la pala o el molde, y no pretende significar necesariamente en paralelo a la cuerda de la pala. Pueden realizarse muchas modificaciones a los ejemplos anteriores sin apartarse del alcance de la presente invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

i. Método de fabricación de una pala alargada de turbina eólica que se extiende longitudinalmente entre un extremo de raíz y un extremo de punta en una dirección a lo largo de la envergadura, comprendiendo el método:

a. proporcionar una herramienta de molde de carcasa de pala alargada (100) que se extiende longitudinalmente en una dirección a lo largo de la envergadura, comprendiendo el molde una curvatura cóncava en una dirección a lo largo de la cuerda, correspondiente a la curvatura del perfil aerodinámico de la pala que va a formarse en el molde;

b. disponer una estructura de larguero alargada (112a) en la herramienta de molde (100), comprendiendo la estructura de larguero una pila de tiras sometidas a pultrusión de material de refuerzo, y extendiéndose la estructura de larguero longitudinalmente en la dirección a lo largo de la envergadura;

c. disponer material de núcleo (106a) adyacente a la estructura de larguero (112a);

d. proporcionar material permeable a resina (114a) en una superficie de contacto entre la estructura de larguero (112a) y el material de núcleo (106a); y

e. administrar resina (126) en el molde (100) durante un procedimiento de infusión de resina,

en el que el material permeable a resina (114a) restringe el flujo de resina entre la estructura de larguero (112a) y el material de núcleo (106a) en la dirección a lo largo de la envergadura.
2. Método según la reivindicación 1 en el que el material permeable a resina (114a) es material textil transpirable.
3. Método según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende además fijar el material permeable a resina al material de núcleo y/o a la estructura de larguero.
4. Método según la reivindicación 1, que comprende además fijar el material permeable a resina (114a) a la estructura de larguero (112a) y/o al material de núcleo (106a) antes de disponer los componentes de la pala en el molde (100).
5. Método según cualquier reivindicación anterior, que comprende además unir el material permeable a resina (114a) al material de núcleo (106a) antes de disponer el material de núcleo en el molde (100).
6. Método según cualquier reivindicación anterior, en el que la etapa (e) comprende administrar resina (126) en el molde (100) en una dirección transversal a la dirección a lo largo de la envergadura.
7. Método según la reivindicación 6, en el que etapa (e) comprende administrar resina (126) en el molde (100) sustancialmente en una dirección a lo largo de la cuerda.
8. Método según cualquier reivindicación anterior, que comprende además proporcionar un canal de entrada de resina (116) que se extiende longitudinalmente en la dirección a lo largo de la envergadura a través del cual la resina se administra en el molde (100) durante el procedimiento de infusión de resina, en el que la estructura de larguero alargada (112a) está posicionada entre el material permeable a resina (114a) y el canal de entrada de resina (116).
9. Método según cualquier reivindicación anterior, en el que la estructura de larguero (112a) es un componente precurado.
10. Método según cualquier reivindicación anterior, en el que la estructura de larguero (112a) está compuesta por plástico reforzado con fibra de carbono.
11. Método según cualquier reivindicación anterior, en el que el material de núcleo (106a) es espuma o madera de balsa.
12. Método según cualquier reivindicación anterior, en el que el material de núcleo (106a) comprende uno o más paneles.