Modelo de utilidad por "DISPOSITIVO DE REFUERZO DE LA UNIÓN EN LA RAÍZ DE LA PALA EÓLICA DE UN AEROGENERADOR"

Reivindicaciones:
+ ES-1306043_U1. Dispositivo de refuerzo de la unión en la raíz de la pala eólica de un aerogenerador, de los que se encuentran constituidos por un buje (1) con un rodamiento de paso (2) y que utilizan una unión en la que los pernos roscados (10) e insertos (9) metálicos que se encuentran unidos a la raíz (6) de la pala (5) lo hacen mecánicamente por ondulación y químicamente por resina (11) caracterizado por disponerse en paralelo a la unión atornillada original la combinación de tres refuerzos como son: primer refuerzo o lengua (12), segundo refuerzo o separador (16) y tercer refuerzo o perno de refuerzo (20), con la estructura, disposición y configuración siguiente cada uno de ellos: - La lengua (12) que en uno de sus extremos dispone de una pletina frontal (13) unida en toda su arista en perpendicular a 90º y unas escuadras (14), la pletina frontal (13) dispone de un agujero (15), dicha lengua (12) se encuentra unida por su parte superior con la pared de la raíz (6) de la parte interior (22) de la pala (5) y que la pletina frontal (13) se une a la placa rigidizadora frontal (7). - El separador (16) que dispone de dos paredes paralelas (17) con unos agujeros pasantes (18), que se encuentran unidas por una estructura en forma de "U" invertida (19) y que se disponen en contacto cada una de las paredes paralelas (17) con la placa rigidizadora frontal (7) y la trasera (8), encontrándose el separador (16) alineado tanto en dirección como en posición paralela con la unión atornillada original del perno roscado (10) del inserto (9). - El perno de refuerzo (20) que pasa por el agujero (15) de la pletina frontal (13), traspasa la placa rigidizadora frontal (7), y el separador (16) por los agujeros pasantes (18) de sus paredes (17) y finalmente traspasa la placa rigidizadora trasera (8) por los agujeros paralelos (23) que disponen dichas placas, uniendo y pretensando el conjunto. 2. Dispositivo de refuerzo de la unión en la raíz de la pala eólica de un aerogenerador, según la reivindicación primera, caracterizado por disponer de un cuarto refuerzo o abrazadera (21) perimetral dispuesta por la pared exterior de la pala (5) al inicio de la raíz (6), y que se encuentra constituida como mínimo por dos partes.

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F03D 1/06 - F03D 13/20

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+ ES-1306043_U DISPOSITIVO DE REFUERZO DE LA UNIÓN EN LA RAÍZ DE LA PALA EÓLICA DE UN AEROGENERADOR SECTOR DE LA TÉCNICA La invención se encuadra en el sector energético, dentro de la energía eólica, y más en particular haciendo referencia a un aerogenerador eólico y la unión de las palas eólicas. En concreto hace referencia al sector de los aerogeneradores que incluyen una torre, un generador, una góndola y un rotor. El rotor incluye un buje rotatorio que tiene una o más palas eólicas. Las palas del rotor se encuentran unidas al buje mediante una raíz de pala. Es la unión en la raíz de la pala eólica en la que la presente invención tiene como objeto un dispositivo de refuerzo, para aumentar la vida en servicio de la unión de raíz de la pala eólica de un aerogenerador. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las palas del aerogenerador están unidas al resto del aerogenerador por medio de una unión atornillada pretensada entre la raíz de esta pala y el rodamiento de cambio de paso o buje (esto último en caso de máquinas con control por pérdida pasiva) . Esta unión atornillada consta de un número elevado de tornillos (entre 50 y 90 para palas entre 1MW y 2MW, por ejemplo) por lo tanto el fallo de un solo tornillo no desemboca en fallo catastrófico de la misma, pero deja de trabajar adecuadamente y sobrecargando el resto de los insertos y pernos adyacentes. En función del tamaño de la pala, las tensiones en la conexión entre la raíz de pala y el buje cambian, siendo mayores cuanto mayor es el tamaño de las palas, lo que genera que se tengan que tener muy en cuenta los eventos extremos y requisitos de ciclo de fatiga a que van a encontrarse sometidas dichas palas, y en particular el mantenimiento de la unión entre la raíz de pala y el buje, todo lo cual es un desafío en el diseño de dicha raíz de la pala y que ha dado lugar a que de hecho existen multitud de invenciones que hacen referencia y tienen por objeto precisamente la fabricación y estructura de ichas raíces de las palas eólicas de los aerogeneradores, de muy diferentes modos y así podemos hacer referencia a las publicaciones de las invenciones ES2940570T3, ES2934863T3, ES2905221T3 y ES2897951T3, entre muchas otras. Del mismo modo existen diferentes métodos o dispositivos de unión de la pala eólica por la raíz al rodamiento de cambio de paso o buje, unión que es del todo importante ya que su vez es un punto en donde se produce una transferencia de cargas desde la pala al buje, unión que se consigue habitualmente con la combinación de tuercas atornilladas en los pernos y que éstos a su vez se encuentran por un lado unidos al compuesto de la pala también por diferentes modos. Debido a la transferencia de cargas que tienen que soportar dichas uniones y muy particularmente los elementos de unión que se encuentran fijados en la raíz de la pala, que se encuentran sometidos a un desgaste, que se comprueba en la propia raíz de la pala, estos desgastes pueden provocar finalmente una rotura o fallos catastróficos, produciendo grandes costes para el propietario del aerogenerador. En este sentido, ya existen patentes que tiene como finalidad la de reparar la raíz de una pala de rotor de una turbina eólica, como es el caso de la ES2870132T3 la cual consiste en todo un procedimiento que conlleva desde la extracción de parte del material de la pala, afectando a la propia estructura de la pala, lo que en el presente caso que nos ocupa, el dispositivo objeto de la presente invención, es totalmente externo, sin que se realice ningún taladrado en la pala, ni se inserte en la misma, ningún nuevo elemento, ni extracción de su superficie. Toda vez que el dispositivo objeto de la presente invención, va destinado muy concretamente a un tipo de aerogeneradores que disponen rodamiento de cambio de paso, así como de unos insertos metálicos ondulados y huecos embebidos en el interior del laminado de la raíz (con rosca interior donde se atornilla el perno) que se unen a la pala mediante una unión principalmente mecánica (ondulación) y parcialmente química (resina) , en este caso la longitud del perno suele encontrarse en el rango de los 400 mm, más o menos. En este tipo de uniones, el problema de la fatiga o desgaste se manifiesta en el hecho de que algunos de los insertos, y muy particularmente el metal que se encuentra unido la fibra, se separan del cuerpo principal de la pala haciendo que esa unión atornillada deje de trabajar adecuadamente, con la ya señalada sobrecarga en el resto de los insertos y pernos adyacentes. Este proceso de desgaste o degradación puede propagarse de tal manera que la pala acabe desprendiéndose totalmente del aerogenerador, lo que supone un fallo catastrófico, que es lo que se trata de evitar, con el dispositivo de refuerzo de la unión en la raíz de la pala eólica de un aerogenerador objeto de la presente invención. En los planes de mantenimiento de las palas eólicas se incluye la inspección de dicha unión entre las palas eólicas y el rodamiento de cambio de paso, sabedores de las grandes cargas de transmisión a las que se encuentran sometida, de modo que dentro de dicha tarea de mantenimiento, y ante cualquier alerta de fallo de cualquiera de los insertos que se puedan haber separado, antes de que éstos puedan provocar incluso otro tipo de fisuras o desperfectos, el dispositivo objeto de la presente invención se utilizaría con el fin de mitigar el riesgo de la progresión del daño, así como alargando la vida y efectividad del propio aerogenerador y sus partes, de lo contrario, podría quedar expuesta a sufrir daños graves que podrían dejar inservible la pala (obligando a su sustitución por otra y a la interrupción de la producción eléctrica, acarreando un coste económico elevado) , o incluso provocar la destrucción completa del aerogenerador. Las palas eólicas en general son huecas y en la raíz particularmente es factible tanto el acceder para la instalación del dispositivo objeto de la presente invención, como para la fijación permanente del mismo y ello sin crear problemas en la producción o funcionamiento del aerogenerador, siendo a su vez zonas de muy fácil inspección y mantenimiento para el personal competente. La presente invención tiene como objeto un dispositivo de refuerzo de la unión en la raíz de la pala eólica de un aerogenerador, el cual refuerza la unión sin precisar desmontar la pala del aerogenerador, ni afectando al buen funcionamiento del aerogenerador al que se instala el dispositivo, por el contrario, garantizando su mantenimiento y alargando su vida. EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN Para aquellos aerogeneradores en el que las palas eólicas se encuentran unidas al resto el aerogenerador por medio de una unión atornillada pretensada entre la raíz de ésta y el rodamiento de cambio de paso (o el buje en caso de máquinas con control por pérdida pasiva) . La unión se encuentra compuesta básicamente, en la parte del rodamiento de cambio de paso, por un perno, una arandela y una tuerca. En la parte de la pala existen diferentes métodos de unión del tornillo compuesto de la pala y que en nuestro caso vamos a hacer referencia a aquellas palas en las cuales los insertos metálicos ondulados y huecos, con rosca interior donde se atornilla el perno roscado, que se unen a la pala mediante una unión tanto mecánica por ondulación y como química por resina. En este tipo de aerogeneradores con estas uniones con el paso del tiempo y por el propio desgaste al que se somete dicha unión que soporta grandes cargas, se ha podido determinar cómo dicho desgaste conlleva en determinados casos que algunos insertos que son de metal y que están unidos al compuesto, se llegan a separar del cuerpo principal de la pala, lo que hacen que ésta unión atornillada deje de trabajar adecuadamente, para sobrecargar los insertos y pernos adyacentes. Mediante la presente invención se da una solución para mitigar el riesgo de progresión del daño descrito, reduciendo la solicitación que existe en la unión atornillada original, en el perno roscado, pero sobre todo en la unión entre el inserto metálico y el material compuesto que contiene la pala en la raíz. El dispositivo objeto de la presente invención consiste en realizar una desviación, en la transmisión de la carga que en ese punto se produce entre la pala y el rodamiento de cambio de paso utilizando para ello un camino en paralelo a la unión atornillada original o inicial, no desviando la totalidad de la carga que se transmite en dicho punto, sino reducir la que se venía produciendo por el camino original para de este modo aumentar la vida útil de la pala, al no transmitir dichas cargas a los insertos y pernos adyacentes. El dispositivo de refuerzo de la unión en la raíz de la pala eólica de un aerogenerador objeto de la presente invención se encuentra instalado entre el buje, el rodamiento de cambio de paso, con sus correspondientes placas rigidizadoras, y la pala hueca del aerogenerador y para ello se dispone de la combinación de tres elementos de refuerzo que principalmente son: - Primer refuerzo o lengua. - Segundo refuerzo o separador. - Tercero un perno de refuerzo. Estos elementos tienen la estructura y se encuentran dispuestos de un modo y posición muy determinada en la unión para poder proporcionar esa desviación de carga. Como primer refuerzo se dispone de una lengua que por su parte superior se une con la pared de la raíz de la parte interior de la pala, de un metro más o menos de longitud, encontrándose alineada con la raíz de la pala y en paralelo a la unión del perno roscado del inserto, que en uno de sus extremos llevará una pletina frontal en toda su arista en perpendicular es decir a 90° y que se mantiene dicho ángulo mediante unas escuadras, a su vez ésta pletina frontal dispondrá de un agujero por donde pasará el perno de refuerzo que la une a la parte inferior saliente de la placa rigidizadora frontal que se dispone en la unión entre la raíz de la pala y la pista interior del rodamiento de cambio de paso. El rodamiento de cambio de paso dispondrá de sendas placas rigidizadoras unidas en los laterales de su pista interior, una placa rigidizadora frontal que se encuentra por su parte superior en la unión entre la raíz de la pala y la pista inferior del rodamiento de cambio de paso y otra placa rigidizadora trasera la cual se encuentra en el lado opuesto unida también por su parte superior a la pista inferior del rodamiento de paso, ambas placas en paralelo dispondrán de unos agujeros para dejar pasar el perno de refuerzo de la unión. En el espacio que separa a ambas placas rigidizadoras, frontal y trasera, que se corresponde con la propia anchura de la pista inferior del rodamiento de cambio de paso, se dispone un segundo refuerzo consistente en un separador con dos paredes paralelas en contacto con cada una de las placas rigidizadoras con unos agujeros que se enfrentarán a los que ya disponen éstas placas rigidizadoras. Dichas paredes paralelas están unidas mediante una estructura en "U" por tres de sus lados dejando libre uno de ellos que será el lado inferior que sirve para inspeccionar el perno de refuerzo, y alineado tanto en dirección como en posición con la unión atornillada paralela que se fija a la lengua. La función de este separador es evitar que las placas colapsen ante la pretensión de la unión y evitar que el rodamiento de cambio de paso de la pala se sobre argue debido a dicha pretensión. Como tercer refuerzo un perno de refuerzo el cual pasando a través de la pletina frontal de la lengua traspasa por la placa rigidizadora frontal, por las paredes paralelas del separador y saliendo por la placa rigidizadora trasera, que se fija con una arandela y una tuerca en esta placa rigidizadora trasera en el lado del buje, para unir todo el conjunto, estableciendo una unión atornillada pretensada paralela a la originariamente diseñada para la pala. Finalmente se dispondrá de un modo complementario y no necesario con la posible disposición de un cuarto refuerzo: una abrazadera perimetral por la pared exterior de la pala al inicio de la raíz que ejerce una compresión tanto en la propia pared exterior y el núcleo de la raíz, así como en el laminado exterior, consiguiendo también reducir el esfuerzo de pelado que aparece en el laminado, e impidiendo así el avance de las posibles delaminaciones a lo largo de la pala. Esta abrazadera se divide en varias secciones, como mínimo 2, para facilitar la instalación, siendo a través de los elementos de unión de las diferentes secciones como se le da la pretensión. Mediante éste dispositivo, objeto de la presente invención de refuerzo de unión en la raíz de las palas eólicas de un aerogenerador, tal y como ha sido señalado, realiza una desviación, en la transmisión de la carga que en ese punto se produce entre la pala y el rodamiento de cambio de paso utilizando el dispositivo que confiere un camino de transmisión en paralelo a la unión atornillada original o inicial, además de que con la presión que se produce entre las paredes de la raíz de la pala desde el exterior con la abrazadera se reduce el esfuerzo de pelado que aparece en dicha raíz de la pala, lo que garantiza tanto el buen funcionamiento, así como las seguridad y aumenta la vida del aerogenerador. Se dispondrán cuantos dispositivos del conjunto de unión del conjunto de lenguas, separadores y pernos de refuerzo se consideren oportunos y necesarios en cada caso. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS A continuación, mediante los dibujos se explican las diferentes partes y disposiciones del dispositivo de refuerzo de la unión en la raíz de la pala eólica de un aerogenerador bjeto de la presente invención. Complementando así la memoria descriptiva, ilustrando el ejemplo preferente, pero en ningún caso limitante de la invención. La Figura 1, muestra una disposición del conjunto de aerogeneradores a los que va destinado el dispositivo de refuerzo de la unión en la raíz de la pala eólica de un aerogenerador, de los que el buje (1) lleva un rodamiento de cambio de paso (2) en el que su pista exterior (3) se encuentra unida directamente al buje (1) y su pista interior (4) , se une a la pala eólica (5) por su raíz (6) , disponiendo una placa rigidizadora frontal (7) en la unión entre la pala (5) por su raíz (6) y la pista interior (4) del rodamiento de cambio de paso (2) y otra placa rigidizadora trasera (8) unida también al lado opuesto de la pista interior (4) del rodamiento de paso (2) . La Figura 2 muestra el conjunto del inserto metálico (9) al que se atornilla el perno roscado (10) que se encuentra unido a la pala (5) por la unión mecánica con el inserto metálico (9) y por la resina (11) , en el que el perno por el otro extremo se encuentra unido a la placa rigidizadora trasera (8) del rodamiento de cambio de paso (2) . La Figura 3 muestra una vista superior del refuerzo primero de la lengua (12) con la pletina frontal (13) y la escuadra (14) . La Figura 4 muestra una vista inferior del refuerzo primero de la lengua (12) , mostrando las escuadras (14) de la pletina frontal (13) con el agujero de paso (15) . La Figura 5 muestra una vista superior del refuerzo segundo de separador (16) en la que se puede ver sus paredes laterales paralelas (17) y sus agujeros pasantes (18) y su estructura (19) La Figura 6 muestra una vista inferior del refuerzo segundo de separador (16) en el que se ve como las paredes laterales (17) se encuentran unidas mediante una estructura en "U" (19) por tres de sus lados dejando abierto el lado inferior. La Figura 7 muestra una vista inferior del conjunto de la figura 1 en el que se han incorporado los elementos del refuerzo primero de la lengua (12) en el interior (22) de la pala (5) y del refuerzo segundo de separador (16) en el espacio entre la placa rigidizadora frontal (7) y la placa rigidizadora trasera (8) debajo de la pista interior (4) del odamiento de cambio de paso (2) La Figura 8 es una vista de un corte vertical a la altura del paso de los pernos, en la que se muestra muy concretamente como tercer refuerzo el perno de refuerzo (20) para unir todo el conjunto de refuerzo en paralelo a la originariamente diseñada para la pala (5) , desde la placa rigidizadora trasera (8) pasando por el separador (16) como segundo refuerzo, la placa rigidizadora frontal (7) , la pletina frontal (13) de la lengua (12) a la altura de la raíz (6) de la pala (5) . La Figura 9 es una vista superior del conjunto con los mismos elementos que la anterior figura 7, en la que se muestra muy concretamente el cuarto refuerzo de la abrazadera perimetral (21) por la pared exterior de la pala (5) al inicio de la raíz (6) . A continuación, se proporciona una lista de los distintos elementos representados en las figuras que integran la invención: (1) Buje. (2) Rodamiento de paso. (3) Pista exterior del rodamiento de paso (2) . (4) Pista interior del rodamiento de paso (2) . (5) Pala eólica. (6) Raíz de la pala (5) eólica. (7) Placa rigidizadora frontal. (8) Placa rigidizadora trasera. (9) Inserto metálico. (10) Perno roscado en el inserto (9) . (11) Resina. (12) Lengua como refuerzo primero. (13) Pletina frontal perpendicular en uno de los extremos de la lengua (12) . (14) Escuadra de la lengua (12) para unir la pletina (14) a 90°. (15) Agujero de paso del perno de refuerzo (20) en la pletina (14) . (16) Separador como segundo refuerzo. (17) Paredes laterales paralelas del separador (16) que lleva los agujeros pasantes (18) . (18) Agujeros pasantes de las paredes laterales (17) del separador (16) . (19) Estructura en "U" que une las paredes laterales (17) del separador (16) . (20) Perno de refuerzo como tercer refuerzo. (21) Abrazadera perimetral como cuarto refuerzo. (22) Parte interior de la pala (5) (23) Agujeros paralelos y enfrentados de la placa frontal (7) y placa trasera (8) REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN A continuación, se detalla con ejemplos y dibujos específicos la mejor manera de realizar la invención para definir e ilustrar su concepto, con objeto de facilitar la comprensión. Podrían darse cambios y modificaciones para mejorar la presente invención, pero siempre dentro del contexto de la misma. El dispositivo de refuerzo de la unión en la raíz (6) de la pala (5) eólica de un aerogenerador objeto de la presente invención, se encuentra instalado en paralelo a la unión atornillada original o inicial, entre el buje (1) , el rodamiento de cambio de paso (2) y la pala (5) hueca del aerogenerador y para ello se dispone de la combinación de los siguientes elementos de refuerzo como son: Primer refuerzo o lengua (12) ; Segundo refuerzo o separador (16) ; Tercero un perno de refuerzo (21) ; Cuarto refuerzo abrazadera (22) . Dichos elementos se encontrarán dispuestos, tendrán la estructura y configuración siguiente: Todos los refuerzos descritos serán metálicos o de otro material de características similares. El primer refuerzo de la lengua (12) , de una longitud de un metro más o menos de longitud que por su parte superior se une con la pared de la raíz (6) de la parte interior (22) de la pala (5) y en paralelo a la unión del perno roscado (10) del inserto (9) como unión atornillada original. Lengua (12) que en el extremo más próximo al rodamiento de cambio de paso (2) dispone de una pletina frontal (13) unida en toda su arista en perpendicular es decir a 90°, y que se mantiene dicho ángulo mediante unas escuadras (14) dispuestas en la parte inferior de la lengua (12) , a su vez la pletina frontal (13) dispondrá de un agujero (15) por donde pasará el perno de refuerzo (20) que la une a la parte inferior saliente de la placa rigidizadora frontal (7) que se encuentra en la unión entre la raíz (6) de la pala (5) y la pista interior (4) del rodamiento de cambio de paso (2) . El rodamiento de cambio de paso (2) en los laterales de su pista interior (4) dispondrá e una placa rigidizadora frontal (7) unida por su parte superior al rodamiento de cambio de paso (2) y a la raíz (6) de la pala (5) y en paralelo otra placa rigidizadora trasera (8) la cual se encuentra unida en el lado opuesto también por su parte superior a la pista inferior (4) del rodamiento de paso (2) , ambas placas rigidizadoras frontal (7) y trasera (8) dispondrán de unos agujeros paralelos (23) para dejar pasar el perno de refuerzo (20) de la unión. En el espacio que separa a ambas placas rigidizadoras frontal (7) y trasera (8) debajo de la pista inferior (4) del rodamiento de cambio de paso (2) , se dispone de un segundo refuerzo consistente en un separador (16) con dos paredes paralelas (17) que se encuentran en contacto con cada una de las placas rigidizadoras fontal (7) y trasera (8) y a su vez unidas dichas paredes (17) mediante una estructura en forma de "U" invertida (19) de forma que quede libre la parte inferior, encontrándose el separador (16) alineado tanto en dirección como en posición paralela con la unión atornillada original del perno roscado (10) del inserto (9) a la que se fija la lengua (12) . Como tercer refuerzo se dispone un perno de refuerzo (20) el cual pasando a través de la pletina frontal (13) de la lengua (12) y su agujero (15) , traspasa por la placa rigidizadora frontal (7) , por las paredes paralelas del separador (16) y los agujeros pasantes (18) de sus paredes (17) y saliendo por la placa rigidizadora trasera (8) y los agujeros paralelos (23) que disponen dichas placas, uniendo y pretensando el conjunto. Un cuarto refuerzo de abrazadera (21) perimetral por la pared exterior de la pala (5) al inicio de la raíz (6) , la cual se encuentra constituida por lo menos de dos partes. De un modo preferente se dispondrían cuantos dispositivos del conjunto de unión del conjunto de leguas (12) , separadores (16) y pernos de refuerzo (20) como sean necesarios. Mediante el presente dispositivo de refuerzo en la unión de la raíz de la pala eólica de un aerogenerador objeto de la presente invención, se alarga la vida del aerogenerador, manteniendo el buen funcionamiento y confiriendo mayor seguridad para sus componentes.

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ES1306043 (01/03/2024) - U Solicitud de modelo de utilidad
Eventos:
En fecha 14/12/2023 se realizó Registro Instancia de Solicitud
En fecha 18/12/2023 se realizó Admisión a Trámite
En fecha 18/12/2023 se realizó 1001U_Comunicación Admisión a Trámite
En fecha 15/02/2024 se realizó Suspenso en examen de oficio
En fecha 15/02/2024 se realizó 6101U_Notificación defectos en examen de oficio
En fecha 21/02/2024 se realizó Publicación Defectos en examen de oficio
En fecha 21/02/2024 se realizó 3007_Registro contestación al suspenso en examen de oficio
En fecha 23/02/2024 se realizó Continuación del Procedimiento y Publicación Solicitud
En fecha 23/02/2024 se realizó 1110U_Notificación Continuación del Procedimiento y Publicación Solicitud
En fecha 01/03/2024 se realizó Publicación Solicitud
En fecha 01/03/2024 se realizó Publicación Folleto Publicación