ES1240999U

ES1240999U - Wind turbine blade (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Info

Publication number: ES1240999U
Application number: ES201931211U
Authority: ES
Inventors: Pauli Vuomajoki; Tomas Wallenius
Original assignee: WICETEC Oy
Current assignee: WICETEC Oy
Priority date: 2019-07-15
Filing date: 2019-07-15
Publication date: 2020-02-11
Anticipated expiration: 2029-07-15
Also published as: ES1240999Y

Abstract

A blade (104a, 104b, 104c, 108, 201) for a rotor of a wind turbine (101), said blade comprising - a body element (218) of the blade comprising a carrier surface to accommodate a heating element, - an electrically conductive, elongated and substantially flat heating element (110, 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 208, 208a, 208b) arranged on the carrier surface to extend longitudinally substantially along at least the leading edge (108a) of the blade, in which the heating element comprises multiaxial carbon fabric, - a power supply conductor (112a, 112b, 212, 212a, 212b) located at one end of the heating element, the conductive element substantially extending over the width of the heating element on both opposite sides and along the respective surfaces opposite thereof, and electrically coupled thereto on said sides and through said respective surfaces, wherein the conductive element is configured to withstand an electric current flow of at least about 20 A through it, and - a gasket structure comprising at least one electrically conductive gasket element (114a, 114b, 214), said at least substantially electrically conductive gasket covering, on said sides of the heating element, the portions of the electrical conductive element which They extend over the width of the heating element. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Pala de turbina eólicaWind turbine blade

CAMPO DE LA INVENCIÓNFIELD OF THE INVENTION

Por lo general, la presente invención se refiere a turbinas eólicas. En particular, la invención está relacionada con la prevención de la formación de hielo y la reducción de la formación de hielo de las palas de turbinas eólicas mediante calentamiento.Generally, the present invention relates to wind turbines. In particular, the invention is related to the prevention of ice formation and the reduction of ice formation of wind turbine blades by heating.

ANTECEDENTESBACKGROUND

La formación de hielo en la atmósfera tiene lugar cuando las gotas de agua en la atmósfera se congelan en un objeto con el que entran en contacto. Por ejemplo, en relación con las aeronaves, el hielo puede aumentar el riesgo de pérdida del perfil aerodinámico. Por lo tanto, la acumulación de hielo debe ser detectada tan pronto como sea posible. Por ejemplo, se puede proporcionar una sonda electromecánica con un elemento de detección oscilante (vibrante) en la nariz de la aeronave, con lo que el hielo acumulado en la misma causa cambios en la frecuencia de oscilación, dependiendo del espesor de la capa de hielo. La frecuencia de oscilación se vigila para estimar la cantidad de hielo.The formation of ice in the atmosphere takes place when the drops of water in the atmosphere freeze on an object with which they come into contact. For example, in relation to aircraft, ice can increase the risk of loss of the aerodynamic profile. Therefore, ice accumulation should be detected as soon as possible. For example, an electromechanical probe with an oscillating (vibrating) sensing element in the nose of the aircraft can be provided, whereby the accumulated ice in the same causes changes in the frequency of oscillation, depending on the thickness of the ice sheet . The frequency of oscillation is monitored to estimate the amount of ice.

Como otro escenario de uso, las turbinas eólicas de los parques eólicos pueden verse muy afectadas por el hielo en las palas del rotor. Las palas pueden agrietarse y la eficacia de producción puede disminuir drásticamente. El desgaste general de la turbina puede aumentar también debido a los desequilibrios de masa y aerodinámicos y la fricción resultante causada por el hielo. Se ha sugerido la introducción de la sonda oscilante antes mencionada en la góndola de una turbina eólica, así como el uso de varios detectores basados en capacitancia, impedancia e inductancia que requieren la adición de sensores específicos en las palas del rotor. Además, se han expuesto diferentes sensores ópticos que controlan el hielo acumulado en la superficie de un sensor en función, por ejemplo, de los cambios en la reflexión de la luz desde la superficie.As another use scenario, wind turbines in wind farms can be greatly affected by ice on the rotor blades. The blades can crack and the production efficiency can decrease dramatically. The overall wear of the turbine may also increase due to mass and aerodynamic imbalances and the resulting friction caused by ice. The introduction of the aforementioned oscillating probe into the gondola of a wind turbine has been suggested, as well as the use of several detectors based on capacitance, impedance and inductance that require the addition of specific sensors on the rotor blades. In addition, different optical sensors that control the accumulated ice on the surface of a sensor have been exposed depending on, for example, the changes in the reflection of light from the surface.

Para evitar o reducir la formación de hielo, se han establecido una serie de procedimientos de antihielo o de deshielo, como el calentamiento o la excitación por microondas, para evitar, reducir o ralentizar la acumulación de hielo en las superficies predeterminadas. El calentamiento puede implementarse soplando aire caliente u otro gas, canalizando alambres calientes, otros elementos o, por ejemplo, un líquido, un sistema de circulación de líquido, a la una o más áreas dianas. Para uso antihielo, las áreas dianas pueden incluir un revestimiento repelente al hielo, como pintura de silicona, por ejemplo.To prevent or reduce the formation of ice, a series of anti-icing or defrosting procedures, such as heating or microwave excitation, have been established to prevent, reduce or slow down the accumulation of ice on predetermined surfaces. Heating can be implemented by blowing hot air or other gas, channeling wires hot, other elements or, for example, a liquid, a liquid circulation system, at one or more target areas. For antifreeze use, the target areas may include an ice repellent coating, such as silicone paint, for example.

El documento US5971323A desvela un elemento de calentamiento resistivo para calentar un aspa de helicóptero para combatir la formación de hielo en la misma. Diversas capas de fibras conductoras superpuestas se disponen de manera que la potencia térmica irradiada a través de las mismas varía a lo largo del borde delantero de aspa.US5971323A discloses a resistive heating element to heat a helicopter blade to combat the formation of ice therein. Various layers of superimposed conductive fibers are arranged so that the thermal power radiated through them varies along the leading edge of the blade.

El documento FR2779314A desvela una disposición algo similar diseñada para aspas de helicópteros y aspas de aeronaves. En particular, disposiciones duales, una para deshielo y otra para antihielo, pueden implementarse en la misma ala.Document FR2779314A discloses a somewhat similar arrangement designed for helicopter blades and aircraft blades. In particular, dual arrangements, one for defrosting and one for antifreeze, can be implemented in the same wing.

Muchas disposiciones conocidas para evitar la formación de hielo sufren todavía problemas de confiabilidad, eficacia y/o seguridad, al menos en ciertos tipos de condiciones operativas.Many known arrangements to prevent icing still suffer from reliability, efficacy and / or safety problems, at least in certain types of operating conditions.

Por ejemplo, en el contexto de la aviación y parques eólicos, la capacidad de calentamiento requerida puede ser de aproximadamente 10 kW/m2 en magnitud. Si la conexión entre la superficie diana que se va a calentar y el elemento de calentamiento aplicado es inadecuada y falla, tanto la superficie como el elemento pueden dañarse debido al sobrecalentamiento.For example, in the context of aviation and wind farms, the required heating capacity can be approximately 10 kW / m2 in magnitude. If the connection between the target surface to be heated and the applied heating element is inadequate and fails, both the surface and the element may be damaged due to overheating.

En algunos casos, conductores metálicos extremadamente finos tales como alambres o, por ejemplo, fibras metalizadas se han laminado en epoxi y se han proporcionado en la superficie diana. Sin embargo, estas disposiciones son extremadamente propensas a la rotura mecánica debido a la fatiga causada por diversos factores potenciales, tal como la flexión repetida o la humedad entre las capas laminadas, lo que fácilmente conduce a un mal funcionamiento del calentamiento, tal como un calentamiento reducido o completamente detenido, sin olvidar, por otro lado, el riesgo de sobrecalentamiento. Además, las soluciones contemporáneas pueden ser extremadamente difíciles de desechar en la superficie diana, tal como la pala del rotor, sin sacrificar algunos requisitos de diseño en cuanto al espesor, peso, perfil aerodinámico, etc.In some cases, extremely thin metal conductors such as wires or, for example, metallized fibers have been laminated in epoxy and provided on the target surface. However, these arrangements are extremely prone to mechanical breakage due to fatigue caused by various potential factors, such as repeated bending or moisture between the laminated layers, which easily leads to heating malfunction, such as heating. reduced or completely stopped, without forgetting, on the other hand, the risk of overheating. In addition, contemporary solutions can be extremely difficult to discard on the target surface, such as the rotor blade, without sacrificing some design requirements in terms of thickness, weight, aerodynamic profile, etc.

SUMARIO DE LA INVENCIÓNSUMMARY OF THE INVENTION

Por lo tanto, el objeto es aliviar uno o más de los problemas descritos anteriormente en el presente documento que aún no se han abordado satisfactoriamente por las disposiciones de calentamiento actuales, y proporcionar una alternativa viable para el calentamiento de una superficie diana, como la superficie de una pala del rotor, un ala del avión o alguna otra superficie vulnerable, sensible al hielo, potencialmente expuesta a condiciones de formación de hielo.Therefore, the object is to alleviate one or more of the problems described above in this document that have not yet been satisfactorily addressed by the current heating arrangements, and to provide a viable alternative for the heating of a target surface, such as the surface of a rotor blade, an airplane wing or some other vulnerable surface, sensitive to ice, potentially exposed to icing conditions.

El objeto se logra mediante las realizaciones de una pala adecuada para su uso con un rotor de una turbina eólica y un procedimiento de fabricación relacionado de acuerdo con la presente invención.The object is achieved by performing a blade suitable for use with a wind turbine rotor and a related manufacturing process in accordance with the present invention.

Por consiguiente, en un aspecto de la presente invención una pala para un rotor de una turbina eólica comprendeAccordingly, in one aspect of the present invention a blade for a rotor of a wind turbine comprises

-un elemento de cuerpo de pala, que comprende opcionalmente fibra de vidrio tal como material compuesto reforzado con fibra de vidrio, que comprende una superficie portadora para alojar un elemento de calentamiento,- a blade body element, optionally comprising glass fiber such as fiberglass reinforced composite material, comprising a carrier surface for housing a heating element,

-un elemento de calentamiento eléctricamente conductor, alargado y preferentemente plano, preferentemente un elemento que incluye fibra de carbono, tal como una estera de fibra de carbono o similar, dispuesto sobre la superficie portadora para extenderse longitudinalmente sustancialmente a lo largo de al menos el borde delantero de la pala, preferentemente a al menos aproximadamente el 50 % de la longitud de la pala, más preferentemente a al menos aproximadamente el 60 % y más preferentemente a al menos aproximadamente el 70 % respectivamente, en el que el elemento de calentamiento comprende un tejido de carbono multiaxial,- an electrically conductive, elongated and preferably flat heating element, preferably an element that includes carbon fiber, such as a carbon fiber mat or the like, arranged on the carrier surface to extend longitudinally substantially along at least the edge front of the blade, preferably at least about 50% of the length of the blade, more preferably at least about 60% and more preferably at least about 70% respectively, wherein the heating element comprises a multiaxial carbon fabric,

- un elemento conductor de suministro de energía eléctrica ubicado en un extremo del elemento de calentamiento alargado, elemento conductor que se extiende sustancialmente sobre la anchura del elemento de calentamiento en ambos lados opuestos y a lo largo de las respectivas superficies opuestas del mismo, y que se acopla eléctricamente en dichos lados y a través de dichas superficies respectivas, en el que el elemento conductor se configura para soportar un flujo de corriente eléctrica de al menos aproximadamente 20 A a través del mismo, y- a conductive electric power supply element located at one end of the elongated heating element, a conductive element that extends substantially over the width of the heating element on both opposite sides and along the respective opposite surfaces thereof, and which is electrically couples on said sides and through said respective surfaces, in which the conductive element is configured to withstand an electric current flow of at least about 20 A through it, and

- una estructura de junta que comprende al menos un elemento de junta eléctricamente conductor, dicho al menos un elemento de junta eléctricamente conductor cubriendo sustancialmente, en dichos lados del elemento de calentamiento, las porciones del elemento conductor eléctrico que se extienden sobre la anchura del elemento de calentamiento. - a gasket structure comprising at least one electrically conductive gasket element, said at least one electrically conductive gasket element substantially covering, on said sides of the heating element, the portions of the electrical conductive element that extend over the width of the element of heating.

Preferentemente, hay al menos dos elementos conductores mencionados anteriormente y, opcionalmente, también estructuras de junta, uno de los dos en cada extremo del elemento de calentamiento para permitir el flujo de corriente a través del elemento y el calentamiento relacionado. Como alternativa, se pueden aplicar estructuras de conductores y/o juntas con configuraciones diferentes, por ejemplo, en cada extremo, además del elemento conductor y/o de la estructura de juntas preferidos, respectivamente.Preferably, there are at least two conductive elements mentioned above and, optionally, also joint structures, one of the two at each end of the heating element to allow current flow through the element and related heating. Alternatively, conductor structures and / or joints with different configurations can be applied, for example, at each end, in addition to the conductive element and / or the preferred joint structure, respectively.

El elemento de junta que se forma o se incluye al menos en la estructura de junta puede ser un elemento de múltiples porciones que define, por ejemplo, dos capas, una para cada lado del elemento de calentamiento. Al menos dos de las porciones pueden estar conectadas entre sí. El elemento de junta puede ser, por tanto, un elemento unitario como un elemento en forma de 'u' con dos o más porciones integrales como las mitades en 'u', o múltiples elementos de junta como capas separadas por material o materiales intermedios pueden utilizarse en la estructura de junta. Un elemento de junta o una pluralidad de ellos pueden definir además al menos cuatro capas, dos a cada lado del elemento de calentamiento, preferentemente porciones de elementos conductores en el medio. El elemento de junta puede doblarse para extenderse a lo largo de ambos lados del elemento conductor y/o el elemento de calentamiento.The joint element that is formed or included at least in the joint structure may be a multi-portion element that defines, for example, two layers, one for each side of the heating element. At least two of the portions may be connected to each other. The joint element can therefore be a unitary element such as a 'u' shaped element with two or more integral portions such as 'u' halves, or multiple joint elements as layers separated by intermediate material or materials can be used in the joint structure. A joint element or a plurality of them can further define at least four layers, two on each side of the heating element, preferably portions of conductive elements in the middle. The joint element can be folded to extend along both sides of the conductive element and / or the heating element.

En una realización, el elemento de calentamiento puede ser sustancialmente plano y soportar, por ejemplo, una forma sustancialmente rectangular o elíptica. Puede ser una lámina o similar a una lámina. Adicional o como alternativa, puede ser un elemento compuesto, o "agregado", que comprende múltiples porciones ubicadas en serie a lo largo de la longitud y/o la anchura de la pala. Las porciones se pueden acoplar eléctricamente entre sí a través de conductores intermedios.In one embodiment, the heating element may be substantially flat and bear, for example, a substantially rectangular or elliptical shape. It can be a sheet or similar to a sheet. Additionally or as an alternative, it may be a composite, or "aggregate," element comprising multiple portions located in series along the length and / or width of the blade. The portions can be electrically coupled to each other through intermediate conductors.

Sin embargo, en la dirección perpendicular, el elemento de calentamiento puede comprender múltiples porciones, tales como capas con características potencialmente diferentes, tales como materiales y/o orientación del ingrediente del material. Las capas pueden haberse laminado juntas. Preferentemente, una porción del elemento conductor puede extenderse entre las capas. El elemento de calentamiento incluye material eléctricamente conductor, como fibra de carbono o fibra de grafito adecuada.However, in the perpendicular direction, the heating element may comprise multiple portions, such as layers with potentially different characteristics, such as materials and / or ingredient orientation of the material. The layers may have been laminated together. Preferably, a portion of the conductive element may extend between the layers. The heating element includes electrically conductive material, such as carbon fiber or suitable graphite fiber.

En otra realización, ya sea complementaria o alternativa, el elemento de calentamiento puede ubicarse más cerca de la punta que la porción de base de la pala. En algunas realizaciones, el elemento de calentamiento puede curvarse a lo largo de la punta y seguir sustancialmente su forma. Por ejemplo, el elemento de calentamiento doblado puede extenderse desde el borde delantero hasta el borde trasero y/o desde el lado de aspiración hasta el lado de presión de la pala.In another embodiment, whether complementary or alternative, the heating element may be located closer to the tip than the base portion of the blade. In some embodiments, The heating element can bend along the tip and substantially follow its shape. For example, the folded heating element can extend from the leading edge to the trailing edge and / or from the suction side to the pressure side of the blade.

En una realización adicional, ya sea complementaria o alternativa, el elemento de calentamiento puede tener al menos un extremo ahusado. El elemento de calentamiento se puede estrechar hacia la punta, por ejemplo.In a further embodiment, whether complementary or alternative, the heating element may have at least one tapered end. The heating element can be narrowed towards the tip, for example.

En una realización adicional, ya sea complementaria o alternativa, el elemento conductor puede ser alargado o al menos comprender una porción alargada. Puede incluir una tira o alambre, por ejemplo, una cadena, configuración cilíndrica.In a further embodiment, whether complementary or alternative, the conductive element may be elongated or at least comprise an elongated portion. It can include a strip or wire, for example, a chain, cylindrical configuration.

En una realización adicional, ya sea complementaria o alternativa, el elemento conductor se configura para llevar y/o al menos soportar, por ejemplo, sin sobrecalentamiento y roturas relacionadas, corriente eléctrica de aproximadamente 20 A, 40 A, 60 A, 80 A o 100 A (y naturalmente menos en cada caso). Estas clasificaciones de corriente se refieren a la corriente a largo plazo o a la corriente continua (por ejemplo, la corriente promedio en el caso de CC o RMS en el caso de CA), que puede abarcar segundos, minutos u horas, por ejemplo, mientras se transfiere a través del elemento conductor entre el elemento de calentamiento/estructura conjunta y fuente de alimentación. Los picos o pulsos de corriente temporalmente más cortos tolerados, potencialmente causados por, por ejemplo, rayos u otros eventos, inducidos en los conductores, elementos de calentamiento y/o estructuras de juntas, pueden tener una magnitud completamente diferente, con picos potenciales de decenas de kA o más, dependiendo aún de, por ejemplo, la forma de onda asociada y diversos otros factores, como el posicionamiento y la alineación del conductor.In a further embodiment, whether complementary or alternative, the conductive element is configured to carry and / or at least withstand, for example, without overheating and related breaks, electric current of approximately 20 A, 40 A, 60 A, 80 A or 100 A (and naturally less in each case). These current ratings refer to long-term current or direct current (for example, the average current in the case of DC or RMS in the case of AC), which can cover seconds, minutes or hours, for example, while It is transferred through the conductive element between the heating element / joint structure and power supply. Temporarily shorter spikes or pulses tolerated, potentially caused by, for example, lightning or other events, induced in the conductors, heating elements and / or joint structures, can have a completely different magnitude, with potential spikes of tens of kA or more, still depending on, for example, the associated waveform and various other factors, such as driver positioning and alignment.

El área de sección transversal del elemento conductor, tal como un alambre, puede ser de aproximadamente 25 mmA2 o menos, por ejemplo. Aún no tiene sentido sobredimensionar los conductores debido al aumento de los requisitos de espacio (tanto de los conductores como de otros elementos eléctricos asociados, como los componentes) y, por ejemplo, las consideraciones de gestión del calor. Como se ha mencionado anteriormente, el material conductor del elemento conductor, tal como un alambre o cable eléctrico, puede ser o al menos comprender cobre, por ejemplo. Como alternativa o adicionalmente, se pueden aplicar otro u otros materiales eléctricamente conductores, tales como plata, aluminio, otros metales conductores o, por ejemplo, grafito o polímero conductor. La sección transversal puede tener una forma generalmente circular u otra forma sustancialmente redonda/redondeada, pero si se desea, puede hacerse también angular con referencia a, por ejemplo, secciones transversales cuadradas, otras rectangulares o hexagonales.The cross-sectional area of the conductive element, such as a wire, may be approximately 25 mmA2 or less, for example. It is still pointless to oversize the conductors due to the increased space requirements (both of the conductors and other associated electrical elements, such as components) and, for example, heat management considerations. As mentioned above, the conductive material of the conductive element, such as an electric wire or cable, can be or at least comprise copper, for example. Alternatively or additionally, other or other electrically conductive materials, such as silver, aluminum, other conductive metals or, for example, graphite or conductive polymer, can be applied. The cross section can have a generally circular shape or other substantially round / rounded shape, but if desired, can also be made angular with reference to, for example, square, other rectangular or hexagonal cross sections.

Por consiguiente, también la estructura de junta/elemento de junta y elemento de calentamiento pueden configurarse para soportar y llevar potencialmente la una o más corrientes antes mencionadas.Therefore, also the joint structure / joint element and heating element can be configured to potentially support and carry the one or more currents mentioned above.

En algunas realizaciones, el elemento conductor puede incluir una porción dividida con un nodo y al menos dos ramificaciones para permitir disponer el elemento a ambos lados (arriba/abajo) del elemento de calentamiento. Una rama puede estar ubicada en un lado y al menos otra rama en el lado opuesto. Adicional o como alternativa, el elemento puede incluir una pluralidad de subelementos separados, tales como alambres conductores que pueden dirigirse independientemente a cualquier lado del elemento de calentamiento. El elemento puede incluir también un cable u otra estructura agregada que aloja colectivamente, como embudos y aísla una serie de subelementos, como los conductores trenzados fuera del área de junta con una camisa común, por ejemplo.In some embodiments, the conductive element may include a portion divided with a node and at least two branches to allow the element to be arranged on both sides (up / down) of the heating element. A branch may be located on one side and at least one other branch on the opposite side. Additionally or as an alternative, the element may include a plurality of separate sub-elements, such as conductive wires that can be independently directed to either side of the heating element. The element may also include a cable or other aggregate structure that collectively houses, as funnels and insulates a series of sub-elements, such as braided conductors outside the joint area with a common jacket, for example.

En algunas otras realizaciones, complementarias o alternativas, el elemento conductor, tal como un solo alambre, puede doblarse para extenderse sobre el elemento de calentamiento a ambos lados del mismo. Una curva puede incluir una curva sustancialmente semicircular o un pliegue agudo, por ejemplo.In some other embodiments, complementary or alternative, the conductive element, such as a single wire, can be bent to extend over the heating element on both sides thereof. A curve may include a substantially semicircular curve or an acute fold, for example.

En una realización complementaria o alternativa adicional, el elemento conductor puede estar dividido y doblado. Por ejemplo, el elemento puede comprender un nodo que se divide en dos porciones de rama que se doblan después para alternar en uno o ambos lados del elemento de calentamiento.In a further complementary or alternative embodiment, the conductive element may be divided and folded. For example, the element may comprise a node that is divided into two branch portions that are then folded to alternate on one or both sides of the heating element.

Aún en una realización complementaria o alternativa adicional, dos o más elementos de la pala pueden construirse, conectarse, fijarse y/o ponerse en capas mediante laminación. Adicionalmente se puede aplicar adhesivo.Even in a further complementary or alternative embodiment, two or more blade elements can be constructed, connected, fixed and / or layered by lamination. Additionally, adhesive can be applied.

Aún en una realización complementaria o alternativa adicional, el elemento de calentamiento puede consistir en, o al menos comprender, diversas capas de material basado en carbono opcionalmente tejido tal como tejido de carbono adicionalmente opcionalmente provisto de material de relleno. Opcionalmente, puede utilizarse material multiaxial tal como tejido de carbono biaxial de múltiples capas.Even in a further complementary or alternative embodiment, the heating element may consist of, or at least comprise, various layers of optionally woven carbon-based material such as carbon fabric additionally optionally provided with filler material. Optionally, multiaxial material such as fabric of multi-layer biaxial carbon.

Un procedimiento para construir una realización de una pala para un rotor de una turbina eólica como se describe en el presente documento, puede comprender:A method of constructing an embodiment of a blade for a rotor of a wind turbine as described herein, may comprise:

- obtener un elemento de cuerpo de pala que comprende una superficie portadora para alojar un elemento de calentamiento, y- obtaining a blade body element comprising a carrier surface to accommodate a heating element, and

- proporcionar un elemento de calentamiento eléctricamente conductor, alargado y preferentemente plano sobre la superficie portadora para extenderse longitudinalmente sustancialmente a lo largo de al menos el borde delantero de la pala, preferentemente a al menos aproximadamente el 50 % de la longitud de la pala, más preferentemente a al menos aproximadamente el 60 % y lo más preferentemente a al menos aproximadamente el 70 % respectivamente, en el que el elemento de calentamiento comprende tejido de carbono multiaxial, y- providing an electrically conductive, elongated and preferably flat heating element on the carrier surface to extend longitudinally substantially along at least the leading edge of the blade, preferably at least about 50% of the length of the blade, more preferably at least about 60% and most preferably at least about 70% respectively, wherein the heating element comprises multiaxial carbon fabric, and

en el que la conexión de suministro de energía eléctrica al elemento de calentamiento se proporciona por un elemento conductor ubicado en un extremo del elemento de calentamiento alargado, extendiéndose el elemento conductor sustancialmente sobre la anchura del elemento de calentamiento en al menos dos lados opuestos del mismo y a lo largo de las respectivas superficies opuestas del mismo, y acoplándose eléctricamente al mismo en dichos dos lados y a través de dichas superficies respectivas, y una estructura de junta eléctricamente conductora que comprende al menos un elemento de junta eléctricamente conductor, cubriendo sustancialmente dicho al menos un elemento de junta eléctricamente conductor, en dichos dos lados opuestos del elemento de calentamiento, las porciones del elemento conductor eléctrico que se extienden sobre la anchura del elemento de calentamiento.wherein the electrical power supply connection to the heating element is provided by a conductive element located at one end of the elongated heating element, the conductive element extending substantially over the width of the heating element on at least two opposite sides thereof. and along the respective opposite surfaces thereof, and electrically coupling thereto on said two sides and through said respective surfaces, and an electrically conductive joint structure comprising at least one electrically conductive joint element, substantially covering said at least an electrically conductive gasket element, on said two opposite sides of the heating element, the portions of the electrical conductive element that extend over the width of the heating element.

Los diversos elementos enumerados anteriormente pueden unirse por laminación, por ejemplo.The various elements listed above can be joined by lamination, for example.

En una realización del procedimiento, se proporciona una capa de material adicional sobre los elementos, incluyendo opcionalmente dicha capa de material adicional fibra de vidrio. La capa adicional puede proporcionar aislamiento y/o protección para los elementos subyacentes además del potencial efecto estético. También el perfil aerodinámico de la pala puede optimizarse y, por tanto, elevar la eficacia de la pala con el mismo. In one embodiment of the process, a layer of additional material is provided on the elements, optionally including said layer of additional fiberglass material. The additional layer may provide insulation and / or protection for the underlying elements in addition to the potential aesthetic effect. The aerodynamic profile of the blade can also be optimized and, therefore, increase the efficiency of the blade with it.

Las consideraciones presentadas anteriormente con respecto a las diversas realizaciones de la disposición pueden aplicarse de manera flexible a las realizaciones del procedimiento mutatis mutandis y viceversa, según lo aprecie una persona experta.The considerations presented above with respect to the various embodiments of the arrangement can be applied flexibly to the embodiments of the mutatis mutandis procedure and vice versa, as appreciated by an expert.

La utilidad de la presente invención surge de una pluralidad de cuestiones que dependen de cada realización particular. En primer lugar, el acoplamiento eléctrico entre el conductor y el elemento de calentamiento se puede asegurar a lo largo de toda la anchura del elemento de calentamiento mediante la configuración aplicada del propio conductor y la estructura de junta antes mencionada, lo que eleva la eficacia del calentamiento, proporciona un calentamiento uniforme y minimiza los riesgos de derivaciones o roturas de contacto. Por consiguiente, se puede evitar que la pala deposite hielo sobre la misma o que el hielo ya acumulado puede derretirse y eliminarse. Se puede alcanzar y mantener una temperatura deseada de la pala. Además, la solución sugerida permite mantener la lámina fina y ligera. Sin embargo, su fabricación sigue siendo relativamente simple y rápida.The utility of the present invention arises from a plurality of issues that depend on each particular embodiment. First, the electrical coupling between the conductor and the heating element can be ensured along the entire width of the heating element by the applied configuration of the conductor itself and the above-mentioned joint structure, which increases the efficiency of the heating, provides uniform heating and minimizes the risk of shunts or contact breakage. Consequently, it is possible to prevent the blade from depositing ice on it or that the ice already accumulated can melt and be removed. A desired blade temperature can be reached and maintained. In addition, the suggested solution allows to keep the sheet thin and light. However, its manufacturing remains relatively simple and fast.

La expresión "una serie de" se refiere en el presente documento a cualquier número entero positivo que comienza con uno (1), por ejemplo, uno, dos o tres.The term "a series of" refers herein to any positive integer that begins with one (1), for example, one, two or three.

La expresión "una pluralidad de" se refiere en el presente documento a cualquier entero positivo partiendo de dos (2), por ejemplo, a dos, tres o cuatro.The term "a plurality of" refers herein to any positive integer starting from two (2), for example, two, three or four.

Diferentes realizaciones de la presente invención se desvelan en las reivindicaciones dependientes.Different embodiments of the present invention are disclosed in the dependent claims.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS RELACIONADOSBRIEF DESCRIPTION OF RELATED DRAWINGS

A continuación, la invención se describe con más detalle con referencia a los dibujos adjuntos en los queNext, the invention is described in more detail with reference to the accompanying drawings in which

La Figura 1a ilustra un escenario de uso de una realización de la presente invención en un contexto de turbina eólica.Figure 1a illustrates a scenario of use of an embodiment of the present invention in a wind turbine context.

La Figura 1b ilustra diferentes realizaciones de la estructura de pala y elementos relacionados de acuerdo con la presente invención.Figure 1b illustrates different embodiments of the blade structure and related elements in accordance with the present invention.

La Figura 2a ilustra una realización de la estructura de pala con énfasis particular en el acoplamiento entre el elemento conductor eléctrico y el elemento de calentamiento en un extremo de este último. Figure 2a illustrates an embodiment of the blade structure with particular emphasis on the coupling between the electrical conductive element and the heating element at one end of the latter.

La Figura 2b ilustra una sección transversal de otra realización de la pala.Figure 2b illustrates a cross section of another embodiment of the blade.

La Figura 2c ilustra una sección transversal de una realización adicional de la pala.Figure 2c illustrates a cross section of a further embodiment of the blade.

La Figura 3 es un diagrama de flujo de una realización de un procedimiento de acuerdo con la presente invención.Figure 3 is a flow chart of an embodiment of a process according to the present invention.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONESDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

La Figura 1a representa un escenario en el que se puede aplicar una realización de la presente invención. Un parque eólico puede incluir un número de turbinas eólicas 101 que comprenden, cada una, una torre 106, una góndola 102 y un cubo del rotor con un número de palas 104a, 104b y 104c. Una pala 104a, 104b, 104c puede comprender sustancialmente una porción de base con, por ejemplo, una sección transversal de forma cilíndrica para conectar la pala al cubo, y una porción de perfil aerodinámico con una sección transversal de forma aerodinámica. La porción de perfil aerodinámico puede comprender un lado de aspiración y un lado de presión conectados en sus bordes delantero y trasero.Figure 1a depicts a scenario in which an embodiment of the present invention can be applied. A wind farm may include a number of wind turbines 101 each comprising a tower 106, a gondola 102 and a rotor hub with a number of blades 104a, 104b and 104c. A blade 104a, 104b, 104c can substantially comprise a base portion with, for example, a cylindrical cross section for connecting the blade to the hub, and an aerodynamic profile portion with an aerodynamically shaped cross section. The aerodynamic profile portion may comprise a suction side and a pressure side connected at its front and rear edges.

La Figura 1b ilustra diferentes realizaciones de la pala y de los elementos asociados. La pala 108, cuyo boceto de sección transversal meramente ejemplar se muestra en la Figura, está provista de un elemento de calentamiento alargado 110 que puede tener por lo general una forma rectangular plana, por ejemplo. Preferentemente, el elemento de calentamiento 110 se extiende sustancialmente al menos a lo largo del borde delantero 108a de la pala 108 en una distancia que es al menos el 60 % de la longitud de la pala 108 para proporcionar un calentamiento uniforme a la misma. Es visible en la Figura cómo solo la porción de punta mínima de la pala carece del elemento de calentamiento en la realización ilustrada. Preferentemente, la punta se calienta también por la solución sugerida.Figure 1b illustrates different embodiments of the blade and associated elements. The blade 108, whose sketch of purely exemplary cross-section is shown in the Figure, is provided with an elongated heating element 110 which can generally have a flat rectangular shape, for example. Preferably, the heating element 110 extends substantially at least along the leading edge 108a of the blade 108 at a distance that is at least 60% of the length of the blade 108 to provide uniform heating thereto. It is visible in the Figure how only the minimum tip portion of the blade lacks the heating element in the illustrated embodiment. Preferably, the tip is also heated by the suggested solution.

Preferentemente, el elemento de calentamiento 110 está situado más cerca del extremo de la punta 108c que del extremo de base, puesto que la punta 108c puede ser más propensa a la formación de hielo. Sin embargo, también se puede aplicar un posicionamiento simétrico u otras alternativas dependiendo de la realización.Preferably, the heating element 110 is located closer to the end of the tip 108c than the base end, since the tip 108c may be more prone to icing. However, symmetric positioning or other alternatives can also be applied depending on the embodiment.

En algunas realizaciones, como en la representada, el elemento de calentamiento 110 tiene un extremo ahusado. El mismo puede, en particular, estrecharse hacia la punta 108c. Por consiguiente, la disipación de calor cerca de la punta 108c puede mejorarse, lo que se prefiere puesto que la demanda de calor puede ser mayor allí debido al aumento del enfriamiento por convección inducido por velocidades locales más altas. Puede requerirse menos calentamiento en el extremo de base.In some embodiments, as shown, the heating element 110 has a tapered end. It can, in particular, narrow towards the tip 108c. Accordingly, the heat dissipation near the tip 108c can be improved, which is preferred since the demand for heat may be greater there due to the increase in convection cooling induced by higher local speeds. It may require less heating at the base end.

De este modo, el elemento de calentamiento puede cubrir ventajosamente el área de la pala que es responsable de la mayoría de la generación de energía. Es decir, hacia la base, la contribución a la generación de energía puede disminuir y también la pala puede volverse menos propensa a la formación de hielo debido al efecto geométrico (el perfil aerodinámico suele ser más grueso) y el efecto aerodinámico (el enfriamiento por convección suele ser menor). Por lo tanto, el extremo de base de la pala 108 puede, en muchos escenarios, dejarse desprotegido o protegerse con menos eficacia contra la formación de hielo.In this way, the heating element can advantageously cover the area of the blade that is responsible for the majority of the power generation. That is, towards the base, the contribution to energy generation can decrease and also the blade can become less prone to ice formation due to the geometric effect (the aerodynamic profile is usually thicker) and the aerodynamic effect (cooling by convection is usually less). Therefore, the base end of the blade 108 can, in many scenarios, be left unprotected or less effectively protected against icing.

El elemento de calentamiento 110 puede estar ubicado más cerca de un lado predeterminado deseado de la superficie de la pala 108, por ejemplo, superficie de "aspiración" o superficie de "presión", en relación con el espesor de la pala 108. Las superficies pueden ser planas, curvas o segmentadas, por ejemplo. Como alternativa, el elemento de calentamiento 110 puede estar situado simétricamente, por ejemplo, en el centro de, con respecto a las dos o más superficies de la pala 108. Como una alternativa adicional, pueden proporcionarse elementos de calentamiento dedicados para múltiples superficies, tales como aspiración y presión. Preferentemente, el elemento de calentamiento 110 está situado más cerca del borde delantero 108a que del borde trasero 108b de la pala 108. Como alternativa, el elemento de calentamiento puede ubicarse simétricamente, por ejemplo, a la mitad, en relación con los bordes delantero y trasero.The heating element 110 may be located closer to a desired predetermined side of the surface of the blade 108, for example, "suction" surface or "pressure" surface, relative to the thickness of the blade 108. The surfaces they can be flat, curved or segmented, for example. Alternatively, the heating element 110 may be symmetrically located, for example, in the center of, with respect to the two or more surfaces of the blade 108. As an additional alternative, dedicated heating elements can be provided for multiple surfaces, such As aspiration and pressure. Preferably, the heating element 110 is located closer to the leading edge 108a than to the trailing edge 108b of the blade 108. Alternatively, the heating element can be located symmetrically, for example, in the middle, in relation to the leading edges and rear.

El elemento de calentamiento 110 puede comprender fibra tal como fibra de carbono. Puede incluir polímeros reforzados con fibra, por ejemplo, seleccionados de manera que se alcancen las cifras de calor y conductividad eléctrica deseadas.The heating element 110 may comprise fiber such as carbon fiber. It may include fiber reinforced polymers, for example, selected so as to achieve the desired heat and electrical conductivity figures.

El elemento de calentamiento 110 se puede conectar eléctricamente a la fuente de alimentación que no se muestra en la Figura a través de diversos elementos conductores eléctricos 112a, 112b proporcionados al menos parcialmente dentro de la pala 108 y las juntas 114a, 114b, preferentemente colocados en los extremos del elemento de calentamiento alargado 108 y más preferentemente también en ambos lados del elemento de calentamiento, por ejemplo, el lado orientado hacia el observador de la Figura y el lado opuesto.The heating element 110 can be electrically connected to the power source not shown in the Figure through various electrical conductive elements 112a, 112b provided at least partially within the blade 108 and the joints 114a, 114b, preferably placed in the ends of the elongated heating element 108 and more preferably also on both sides of the heating element, for example, the side facing the observer of the Figure and the opposite side.

El extremo del elemento de calentamiento puede hacer referencia por lo general a una porción que preferentemente cubre menos de aproximadamente el 20 %, más preferentemente menos de aproximadamente el 10 %, y lo más preferentemente menos de aproximadamente el 5 % de la longitud total del mismo.The end of the heating element may generally refer to a portion that preferably covers less than about 20%, more preferably less than about 10%, and most preferably less than about 5% of the total length of it.

Los elementos conductores 112a, 112b, tales como alambres o cables eléctricos que contienen, por ejemplo, una serie de alambres, pueden tener un área de sección transversal efectiva (conductora) de aproximadamente 25 mmA2 o menos, por ejemplo. Aun así, por ejemplo, un área de sección transversal de 10, 15, 20 o 30 mmA2 podría adoptarse alternativamente en el uno o más elementos conductores o en sus elementos constituyentes, como el uno o más alambres incluidos en el caso de, por ejemplo, cableado.Conductive elements 112a, 112b, such as wires or electrical cables containing, for example, a series of wires, may have an effective cross-sectional area (conductor) of approximately 25 mmA2 or less, for example. Even so, for example, a cross-sectional area of 10, 15, 20 or 30 mmA2 could alternatively be adopted in the one or more conductive elements or in its constituent elements, such as the one or more wires included in the case of, for example, wiring

Preferentemente, los elementos 112a, 112b se configuran de hecho, además de las dimensiones, también en términos de, por ejemplo, materiales para poder transportar de manera fiable la corriente deseada hacia/desde el elemento de calentamiento 110 a través de las juntas 114a, 114b.Preferably, the elements 112a, 112b are in fact configured, in addition to the dimensions, also in terms of, for example, materials to be able to reliably transport the desired current to / from the heating element 110 through the joints 114a, 114b

A medida que aumentan las corrientes transferidas, aumenta también la temperatura de los portadores asociados, como los elementos 112, 112b, y el calor disipado a las estructuras circundantes y a los materiales, como el material del cuerpo basado en fibra de la pala, que se tendrá en cuenta en la configuración general de la pala teniendo en cuenta la selección de materiales usados y su transferencia de calor mutua. El calor excesivo puede causar daños a los materiales y/o causar su deslaminación de las capas adyacentes. Preferentemente, la configuración eléctrica de la pala es tal que un amperaje algo razonable por elemento conductor es suficiente para energizar el elemento de calentamiento, tal como una cifra en el orden de magnitud de unas pocas decenas de amperios, por ejemplo, como se ha contemplado anteriormente en el presente documento.As the transferred currents increase, the temperature of the associated carriers, such as elements 112, 112b, and the heat dissipated to surrounding structures and materials, such as the body material based on the blade fiber, increases It will take into account the general configuration of the blade taking into account the selection of materials used and their mutual heat transfer. Excessive heat can cause damage to materials and / or cause delamination of adjacent layers. Preferably, the electrical configuration of the blade is such that a somewhat reasonable amperage per conductive element is sufficient to energize the heating element, such as a figure in the order of magnitude of a few tens of amps, for example, as contemplated earlier in this document.

Puede ser ventajoso, si no absolutamente necesario, que los elementos 112a, 112b y, opcionalmente, otros elementos conductores de corriente de la pala se configuren de manera que puedan actuar ocasionalmente como conductores de rayos sin romperse. Por consiguiente, deben dimensionarse y colocarse de manera que en la estructura de la pala, los impulsos cortos de alta potencia y alta corriente debidos a un rayo u otro evento repentino no dañen los elementos 112a, 112b o estructuras adyacentes. Preferentemente, los elementos 112a, 112b se instalan en la pala en un patrón suave sin vueltas repentinas excesivas o, por ejemplo, enrutamiento tipo lazo o herradura, debido a que estas formas abruptas o "discontinuidades" hacen que la corriente inducida tome una derivación en el conductor y salte a través de otros materiales. Dichas descargas podrían provocar que el conductor y el material intermedio se quemen o encajen al menos localmente, por ejemplo. It may be advantageous, if not absolutely necessary, that the elements 112a, 112b and, optionally, other current conducting elements of the blade are configured so that they can occasionally act as lightning conductors without breaking. Therefore, they must be sized and positioned so that in the blade structure, short pulses of high power and high current due to lightning or other sudden events do not damage adjacent elements 112a, 112b or structures. Preferably, the elements 112a, 112b are installed in the blade in a smooth pattern without excessive sudden turns or, for example, loop or horseshoe type routing, because these abrupt forms or "discontinuities" cause the induced current to take a branch in the driver and jump through other materials. Such discharges could cause the conductor and intermediate material to burn or fit at least locally, for example.

En 120, se muestra una realización del elemento de calentamiento donde el elemento comprende, en dirección longitudinal, al menos dos porciones diferentes unidas entre sí. Como alternativa o adicionalmente, también en dirección lateral (anchura), el elemento podría comprender múltiples porciones unidas. Las porciones pueden comprender diferentes materiales, orientaciones de materiales y/o diferentes dimensiones. Por consiguiente, las propiedades de las porciones, como la conductividad térmica y/o eléctrica, pueden diferir mutuamente. En 122, una realización del elemento de calentamiento comprende dos porciones preferentemente conectadas entre sí por los conductores eléctricos. Como alternativa, las porciones podrían conectarse independientemente a la fuente de energía o algún elemento intermedio, por ejemplo. En 124, una realización del elemento de calentamiento comprende una porción de material (central) incrustada en el material circundante. El material incrustado puede tener una conductividad térmica y/o eléctrica diferente a la del material circundante, por ejemplo. En 126, una realización del elemento de calentamiento comprende un extremo curvo, o generalmente ahusado. En 128, una realización del elemento de calentamiento comprende un extremo ahusado que tiene una forma de contorno definida por una curva lineal por piezas.At 120, an embodiment of the heating element is shown where the element comprises, in longitudinal direction, at least two different portions joined together. Alternatively or additionally, also in the lateral direction (width), the element could comprise multiple joined portions. The portions may comprise different materials, material orientations and / or different dimensions. Therefore, the properties of the portions, such as thermal and / or electrical conductivity, may differ from each other. In 122, an embodiment of the heating element comprises two portions preferably connected to each other by the electrical conductors. Alternatively, the portions could be connected independently to the power source or some intermediate element, for example. In 124, an embodiment of the heating element comprises a portion of (central) material embedded in the surrounding material. The embedded material may have a different thermal and / or electrical conductivity than that of the surrounding material, for example. In 126, an embodiment of the heating element comprises a curved or generally tapered end. In 128, an embodiment of the heating element comprises a tapered end having a contour shape defined by a linear curve by pieces.

En 130, una realización del elemento de calentamiento comprende una capa de material sustancialmente plana. En 132, una realización del elemento de calentamiento comprende múltiples superposiciones, tales como capas de material apiladas 134, 136 con respecto al espesor del elemento.In 130, an embodiment of the heating element comprises a substantially flat layer of material. In 132, an embodiment of the heating element comprises multiple overlays, such as stacked layers of material 134, 136 with respect to the thickness of the element.

La Figura 2a ilustra, no a escala, una realización de la estructura de la pala 201 y el acoplamiento eléctrico relacionado con la fuente de alimentación. En la Figura, solo se muestra un extremo del elemento de calentamiento 208. El mismo está ubicado en el elemento de cuerpo 218 de la pala y las líneas de puntos representan la parte no visualizada del mismo que se extiende a la dirección del eje longitudinal asociado. Una serie de elementos conductores eléctricos 212 pueden situarse a lo largo de ambas superficies del elemento de calentamiento 208 que está situado en una posición predeterminada del material de soporte que forma al menos una parte del cuerpo de pala 218. En el escenario descrito, dos conductores se han doblado alrededor del elemento 208 para formar sustancialmente al menos una vuelta hasta su extremo en la dirección lateral (anchura). El doblez puede ser afilado, por ejemplo. El bucle formado por el elemento conductor 212 puede estar cerrado comprendiendo un punto de nodo, o puede estar abierto (como un gancho). Un elemento de junta 214, tal como una tira, se ha doblado para extenderse a lo largo de ambos lados del elemento conductor y del elemento de calentamiento. El elemento de junta 214 tiene una forma en forma de U en la Figura para ilustrar este hecho. En los escenarios de la vida real, la curva puede también ser relativamente afilada.Figure 2a illustrates, not to scale, an embodiment of the structure of the blade 201 and the electrical coupling related to the power supply. In the Figure, only one end of the heating element 208 is shown. It is located in the body element 218 of the blade and the dotted lines represent the non-visualized portion thereof that extends to the direction of the associated longitudinal axis. . A series of electrical conductive elements 212 can be located along both surfaces of the heating element 208 which is located in a predetermined position of the support material that forms at least a part of the blade body 218. In the described scenario, two conductors they have been folded around element 208 to substantially form at least one turn to its end in the lateral direction (width). The fold can be sharpened, for example. The loop formed by the conductive element 212 may be closed comprising a node point, or it may be open (such as a hook). A seal element 214, such as a strip, has been folded to extend along both sides of the conductive element and heating element. The seal element 214 has a U-shaped shape in the Figure to illustrate this fact. In real life scenarios, the curve can also be relatively sharp.

Como alternativa, uno o más elementos de junta 214 pueden comprender múltiples porciones, potencialmente al menos inicialmente separadas, tales como una porción superior y una porción inferior que pueden situarse independientemente en cada superficie del elemento de calentamiento 208 para cubrir el conductor 212 intercalado entremedio. Al menos dos extremos de las porciones se pueden configurar para que entren en contacto, opcionalmente se superpongan entre sí después de la disposición.Alternatively, one or more joint elements 214 may comprise multiple portions, potentially at least initially separated, such as an upper portion and a lower portion that can be independently located on each surface of the heating element 208 to cover the interleaved conductor 212 in between. At least two ends of the portions can be configured to come into contact, optionally overlapping each other after arrangement.

Una capa funcional, tal como una capa protectora y opcionalmente optimizadora del perfil aerodinámico 216, se ha proporcionado encima de la estructura intercalada construida. La capa 216 puede cubrir toda la pala 201 o solo porciones seleccionadas, tales como las porciones de junta, de la misma. Se pueden proporcionar capas funcionales y/o estéticas adicionales sobre las mismas.A functional layer, such as a protective and optionally optimizing layer of the aerodynamic profile 216, has been provided on top of the interleaved structure constructed. The layer 216 may cover the entire blade 201 or only selected portions, such as the joint portions, thereof. Additional functional and / or aesthetic layers can be provided thereon.

La Figura 2b ilustra una sección transversal de otra realización de la pala. El elemento de calentamiento 208a comprende una pluralidad de porciones tales como capas. Puede comprender, por ejemplo, tejido de carbono biaxial. El elemento conductor 212a mostrado ubicado en un extremo de la pala, tal como el extremo de la punta o el extremo de base, comprende un nodo que lo divide en múltiples, esencialmente tres, ramas. La rama central se extiende entre o dentro de dos porciones, tales como capas, del elemento de calentamiento 208a. Una rama puede extenderse generalmente en un lado y otra rama en el lado opuesto del elemento de calentamiento 208a o una porción tal como una capa del mismo. En el caso representado, los elementos de junta 214 se extienden sobre las ramas más alejadas del elemento conductor 212a. Estos pueden llevar, como alternativa, los extremos unidos (no mostrados en la Figura) para formar un elemento de junta unitario con, por ejemplo, un bucle o una sección transversal en forma de u.Figure 2b illustrates a cross section of another embodiment of the blade. The heating element 208a comprises a plurality of portions such as layers. It may comprise, for example, biaxial carbon fabric. The conductive element 212a shown located at one end of the blade, such as the tip end or the base end, comprises a node that divides it into multiple, essentially three, branches. The central branch extends between or within two portions, such as layers, of the heating element 208a. A branch may generally extend on one side and another branch on the opposite side of the heating element 208a or a portion such as a layer thereof. In the case shown, the joint elements 214 extend over the branches furthest from the conductive element 212a. These may, alternatively, have the joined ends (not shown in the Figure) to form a unit joint element with, for example, a loop or a U-shaped cross section.

La Figura 2c ilustra una sección transversal de una realización adicional de la pala. El elemento de calentamiento 208b puede colocarse sustancialmente en el centro de la estructura general apilada formada en el elemento de cuerpo 218 de la pala. El elemento conductor 212b incluye un nodo que lo divide en dos ramas. Cada rama está dirigida a un lado dedicado del elemento de calentamiento 208b. Además, cada rama está configurada, tal como doblada, para extenderse sobre la anchura del elemento de calentamiento 208b múltiples veces, en la realización de la Figura esencialmente dos. Al menos una rama del elemento conductor 212b podría unirse de nuevo al nodo (no mostrado en la Figura) u otra porción del elemento para formar un bucle. Se ha proporcionado una pluralidad de capas de elementos de junta 214, esencialmente dos capas en ambos lados del elemento de calentamiento 208b. La porción del elemento conductor 212b se configura para residir entre las dos capas 214 a cada lado. Al menos dos capas 214 de elementos de junta podrían conectarse entre sí en los extremos (no mostrado en la Figura) para formar, por ejemplo, una forma de u.Figure 2c illustrates a cross section of a further embodiment of the blade. The heating element 208b can be placed substantially in the center of the general stacked structure formed in the body element 218 of the blade. The conductive element 212b includes a node that divides it into two branches. Each branch is directed to a dedicated side of heating element 208b. In addition, each branch is configured, such as bent, to extend over the width of the heating element 208b multiple times, in the embodiment of Figure essentially two. At least one branch of the conductive element 212b could be rejoined to the node (not shown in the Figure) or another portion of the element to form a loop. A plurality of layers of joint elements 214, essentially two layers on both sides of the heating element 208b, have been provided. The portion of the conductive element 212b is configured to reside between the two layers 214 on each side. At least two layers 214 of joint elements could be connected to each other at the ends (not shown in the Figure) to form, for example, a u-shape.

La Figura 3 desvela, a modo de ejemplo solamente, un diagrama de flujo del procedimiento de acuerdo con una realización de la presente invención. En 302, se pueden fabricar, obtener y preparar diferentes materiales y elementos de puesta en marcha. Por ejemplo, se pueden obtener y configurar materiales de pala, cables eléctricos, cables de señal, materiales de elementos de calentamiento, materiales de elementos de junta, etc.Figure 3 discloses, by way of example only, a process flow chart according to an embodiment of the present invention. In 302, different materials and commissioning elements can be manufactured, obtained and prepared. For example, blade materials, electrical cables, signal cables, heating element materials, joint element materials, etc. can be obtained and configured.

En 304, se obtiene al menos un elemento de cuerpo de la pala. El elemento de cuerpo de la pala puede incluir fibra de vidrio, por ejemplo, en particular, por ejemplo, plásticos reforzados con fibra de vidrio tales como poliéster o epoxi. Puede contener varias piezas, como dos mitades que deben unirse. El elemento de cuerpo de la pala puede parecerse a la pala final o, por ejemplo, a la mitad de la pala en tamaño y/o forma. Del mismo modo, varios elementos de cuerpo, como dos, se pueden unir para construir la forma básica de la pala. Se pueden proporcionar diferentes elementos adicionales, tales como cables de señal, sensores y también cables eléctricos aplicados para el calentamiento, y opcionalmente se pueden fijar como pegados al elemento de cuerpo de la pala que actúa como portador del mismo. Elementos adicionales pueden estar incrustados en el material del cuerpo.In 304, at least one body element of the blade is obtained. The blade body element may include fiberglass, for example, in particular, for example, glass fiber reinforced plastics such as polyester or epoxy. It can contain several pieces, like two halves that must be joined. The blade body element may resemble the final blade or, for example, half of the blade in size and / or shape. Similarly, several body elements, such as two, can be joined to build the basic shape of the blade. Different additional elements can be provided, such as signal cables, sensors and also electrical cables applied for heating, and can optionally be fixed as glued to the blade body element that acts as a carrier thereof. Additional elements may be embedded in the body material.

En 306, se obtiene al menos un elemento de calentamiento y, opcionalmente, se coloca ya en esta etapa al elemento de cuerpo de la pala. Una tira de material adecuado tal como una lámina de fibra de carbono puede cortarse y proporcionarse sobre el elemento de cuerpo de la pala, por ejemplo. El elemento de calentamiento puede colocarse de manera que cubra una porción predeterminada de un lado seleccionado del elemento de cuerpo de la pala correspondiente a, por ejemplo, el lado de aspiración o presión de la pala acabada. Opcionalmente, el elemento de calentamiento puede cubrir al menos parcialmente al menos un borde del elemento de cuerpo de la pala, tal como el borde formando sustancialmente o al menos paralelo al borde delantero de la pala. Preferentemente, el elemento de calentamiento se coloca más cerca del borde delantero que del borde trasero a menos que, por ejemplo, se aplique un posicionamiento más centrado. El centrado se puede aplicar con respecto a la nariz del perfil aerodinámico y/o entre los bordes delantero y trasero, por ejemplo.In 306, at least one heating element is obtained and, optionally, the blade body element is already placed at this stage. A strip of suitable material such as a carbon fiber sheet can be cut and provided on the blade body element, for example. The heating element can be positioned so as to cover a predetermined portion of a selected side of the blade body element corresponding to, for example, the suction or pressure side of the finished blade. Optionally, the heating element may cover at least partially at least one edge of the blade body element, such as the edge forming substantially or at least parallel to the leading edge of the blade. Preferably, the heating element is placed closer to the leading edge than to the trailing edge unless, for example, apply a more focused positioning. The centering can be applied with respect to the nose of the aerodynamic profile and / or between the front and rear edges, for example.

El elemento de calentamiento puede, en algunas realizaciones, extenderse longitudinalmente sustancialmente a lo largo de al menos el borde delantero de la pala, preferentemente a al menos aproximadamente el 60 % de la longitud de la pala, más preferentemente a al menos aproximadamente el 70 % y lo más preferentemente a al menos aproximadamente el 80 % o 90 % respectivamente para proporcionar ventajosamente calentamiento inclinado en la punta o calentamiento uniforme al mismo. Como alternativa, en algunas otras realizaciones con diferentes escenarios de uso y/o perfil aerodinámico de la pala, por ejemplo, la extensión del elemento de calentamiento puede ser menor.The heating element may, in some embodiments, extend longitudinally substantially along at least the leading edge of the blade, preferably at least about 60% of the length of the blade, more preferably at least about 70% and most preferably at least about 80% or 90% respectively to advantageously provide inclined heating at the tip or uniform heating thereto. Alternatively, in some other embodiments with different usage scenarios and / or aerodynamic profile of the blade, for example, the extent of the heating element may be smaller.

La superficie del elemento de cuerpo que recibe el elemento de calentamiento se puede limpiar primero utilizando, por ejemplo, acetona. Se puede proporcionar resina adecuada en el elemento de cuerpo y en el elemento de calentamiento, tal como una lámina que incluye fibra de carbono puede enrollarse o, de lo contrario, colocarse encima del mismo. Las ubicaciones de las juntas, preferentemente en los extremos del elemento de calentamiento, pueden dejarse sueltas en esta etapa para facilitar la construcción posterior de la junta, en la que el conductor y el material del elemento de la junta se configuran preferentemente para extenderse también entre el elemento de cuerpo y el elemento de calentamiento.The surface of the body element that receives the heating element can first be cleaned using, for example, acetone. Suitable resin can be provided in the body element and in the heating element, such as a sheet that includes carbon fiber can be rolled or, otherwise, placed on top of it. The locations of the joints, preferably at the ends of the heating element, can be left loose at this stage to facilitate the subsequent construction of the joint, in which the conductor and the material of the joint element are preferably configured to also extend between the body element and the heating element.

En 308, una serie de elementos conductores de suministro de energía eléctrica, tales como alambres de cobre, se ubican preferentemente en los extremos del elemento de calentamiento alargado, extendiéndose sustancialmente el elemento conductor sobre la anchura del elemento de calentamiento en al menos dos lados del mismo y acoplándose eléctricamente al mismo. Los elementos conductores pueden fijarse mediante resina adecuada. Los elementos conductores se acoplan al menos eléctricamente a la fuente de energía y pueden formar los componentes internos del cableado eléctrico instalado en las palas, o estar al menos conectados a la misma. También se proporciona una estructura de junta eléctricamente conductora que incorpora una serie de elementos de junta y que cubre sustancialmente las porciones del elemento conductor eléctrico que se extienden sobre la anchura del elemento de calentamiento alargado en ambos lados del mismo. Se puede proporcionar inicialmente una pluralidad de elementos de junta y al menos algunos de ellos pueden conectarse opcionalmente juntos durante la formación de las juntas, dependiendo de la realización de la estructura de junta como se contempla aquí anteriormente. In 308, a series of electrical power supply conductive elements, such as copper wires, are preferably located at the ends of the elongated heating element, the conductive element substantially extending over the width of the heating element on at least two sides of the same and electrically coupling to it. The conductive elements can be fixed by suitable resin. The conductive elements are coupled at least electrically to the power source and can form the internal components of the electrical wiring installed in the blades, or be at least connected to it. An electrically conductive joint structure is also provided that incorporates a series of joint elements and substantially covers the portions of the electrical conductive element that extend over the width of the elongated heating element on both sides thereof. A plurality of joint elements may initially be provided and at least some of them may optionally be connected together during joint formation, depending on the realization of the joint structure as contemplated hereinbefore.

En una realización, los extremos del elemento de calentamiento pueden haberse dejado sueltos inicialmente con respecto al elemento de cuerpo durante el punto 306 como se ha mencionado anteriormente, de modo que los elementos de junta y conductor pueden colocarse entremedio. Después de que las capas necesarias de elementos de junta y conductor se hayan ubicado entre el elemento de cuerpo y el elemento de calentamiento o al menos la capa inferior de un elemento de calentamiento multicapa, también el extremo suelto del elemento de calentamiento o al menos la capa más baja del mismo puede fijarse a la estructura agregada subyacente del cuerpo, los elementos conductor y de junta, y las capas restantes del conductor, junta y, opcionalmente, también el elemento de calentamiento (cuyo extremo puede estar opcionalmente doblado ) se puede proporcionar en la parte superior. La resina adecuada se aplicará en el procedimiento.In one embodiment, the ends of the heating element may have been initially released with respect to the body element during point 306 as mentioned above, so that the joint and conductor elements can be placed in between. After the necessary layers of joint and conductor elements have been located between the body element and the heating element or at least the lower layer of a multilayer heating element, also the loose end of the heating element or at least the lower layer thereof can be fixed to the underlying aggregate structure of the body, the conductor and joint elements, and the remaining layers of the conductor, joint and, optionally, also the heating element (whose end can be optionally bent) can be provided on top. The appropriate resin will be applied in the procedure.

En una realización alternativa, las juntas eléctricas pueden formarse en el elemento de calentamiento antes de colocarlo en la ubicación final sobre el elemento de cuerpo, es decir, un número de elementos conductores y elementos de junta pueden ubicarse primero en el elemento de calentamiento, después de lo que la entidad agregada se sitúa en el cuerpo del elemento y se fija al mismo.In an alternative embodiment, the electric seals can be formed in the heating element before placing it in the final location on the body element, that is, a number of conductive elements and gasket elements can be located first in the heating element, then of which the aggregate entity is placed in the body of the element and is fixed to it.

Las áreas laminadas pueden endurecerse aplicando, por ejemplo, una bolsa de vacío que induce presión y una manta térmica que induce calor a las mismas. Un tiempo y una temperatura de endurecimiento adecuados ciertamente dependen de la realización y los materiales usados y sus cantidades, pero, por ejemplo, varias horas y una temperatura elevada de aproximadamente 70 grados centígrados pueden ser necesarios en algunos escenarios.The laminated areas can be hardened by applying, for example, a vacuum bag that induces pressure and a thermal blanket that induces heat to them. A suitable hardening time and temperature certainly depends on the embodiment and the materials used and their amounts, but, for example, several hours and an elevated temperature of about 70 degrees Celsius may be necessary in some scenarios.

En 310, se pueden proporcionar capas adicionales que contengan, por ejemplo, fibra de vidrio para cubrir al menos parcialmente el elemento de cuerpo/elemento de calentamiento/junta -agregado. Preferentemente, la fibra de vidrio protectora o capa alternativa se dispone tal como laminada en el elemento de calentamiento antes de curar el elemento de calentamiento. Se pueden conectar varios sensores, como los sensores de calor, a la estructura con el cableado necesario (si es que hay alguno, también se pueden aplicar sensores inalámbricos). Estas acciones pueden haberse ejecutado al menos parcialmente antes en relación con el punto 306, por ejemplo, siempre que el elemento de calentamiento haya sido colocado en el elemento de cuerpo antes de terminar las juntas.At 310, additional layers can be provided containing, for example, fiberglass to at least partially cover the body element / heating element / gasket-aggregate. Preferably, the protective glass fiber or alternative layer is arranged as laminated in the heating element before curing the heating element. Several sensors, such as heat sensors, can be connected to the structure with the necessary wiring (if there are any, wireless sensors can also be applied). These actions may have been carried out at least partially before in relation to item 306, for example, provided that the heating element has been placed in the body element before finishing the joints.

En 312, finaliza la ejecución del procedimiento. In 312, the execution of the procedure ends.

El ordenamiento mutuo y la presencia general de los puntos de los diagramas del procedimiento divulgados anteriormente pueden alterarse por una persona experta basándose en los requisitos establecidos por cada escenario de uso particular. Por ejemplo, una pala puede incluir una pluralidad de elementos de calentamiento para calentar múltiples lados (por ejemplo, aspiración y presión) y/o bordes tales como sus bordes delantero y trasero. Opcionalmente, los elementos de calentamiento de los diferentes lados pueden incluso superponerse en el borde delantero.The mutual order and general presence of the points of the procedure diagrams disclosed above may be altered by an expert based on the requirements established by each particular use scenario. For example, a blade may include a plurality of heating elements for heating multiple sides (eg, suction and pressure) and / or edges such as its front and rear edges. Optionally, the heating elements of the different sides can even overlap at the leading edge.

En consecuencia, una persona experta puede, basándose en esta divulgación y conocimiento general, aplicar las enseñanzas proporcionadas para implementar el ámbito de la presente invención como se define en las reivindicaciones adjuntas en cada caso de uso particular con las modificaciones, supresiones y adiciones necesarias, si hubiera. Por ejemplo, en lugar de una pala del rotor para una turbina eólica, la superficie diana que se va a calentar podría estar relacionada con un molino de viento, una bomba de viento, un ala de avión, un ala de misiles, etc. En muchas aplicaciones es ventajoso proporcionar el objeto diana que se va a calentar con al menos un elemento de calentamiento como se ha divulgado en el presente documento complementado por un ejemplo del elemento conductor eléctrico sugerido y la estructura de junta sustancialmente en ambos extremos del elemento de calentamiento. Sin embargo, las disposiciones de conductor y/o junta podrían también diferir entre los extremos. En algunas realizaciones, una disposición de conductor/junta podría ubicarse incluso en la parte central alejada del extremo del elemento de calentamiento. Consequently, an expert person may, based on this disclosure and general knowledge, apply the teachings provided to implement the scope of the present invention as defined in the appended claims in each particular use case with the necessary modifications, deletions and additions, if I had. For example, instead of a rotor blade for a wind turbine, the target surface to be heated could be related to a windmill, a wind pump, an airplane wing, a missile wing, etc. In many applications it is advantageous to provide the target object to be heated with at least one heating element as disclosed herein complemented by an example of the suggested electrical conductive element and the joint structure substantially at both ends of the heating element. heating. However, the conductor and / or joint arrangements may also differ between the ends. In some embodiments, a conductor / joint arrangement could even be located in the central part away from the end of the heating element.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una pala (104a, 104b, 104c, 108, 201) para un rotor de una turbina eólica (101), comprendiendo dicha pala1. A blade (104a, 104b, 104c, 108, 201) for a rotor of a wind turbine (101), said blade comprising

- un elemento de cuerpo (218) de la pala que comprende una superficie portadora para alojar un elemento de calentamiento,- a body element (218) of the blade comprising a carrier surface to accommodate a heating element,

- un elemento de calentamiento eléctricamente conductor, alargado y sustancialmente plano (110, 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 208, 208a, 208b) dispuesto sobre la superficie portadora para extenderse longitudinalmente sustancialmente a lo largo de al menos el borde delantero ( 108a) de la pala, en la que el elemento de calentamiento comprende tejido de carbono multiaxial,- an electrically conductive, elongated and substantially flat heating element (110, 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 208, 208a, 208b) disposed on the carrier surface to extend longitudinally substantially along at least the leading edge (108a) of the blade, in which the heating element comprises multiaxial carbon fabric,

- un elemento conductor de suministro eléctrico (112a, 112b, 212, 212a, 212b) ubicado en un extremo del elemento de calentamiento, extendiéndose sustancialmente el elemento conductor sobre la anchura del elemento de calentamiento en ambos lados opuestos y a lo largo de las respectivas superficies opuestas del mismo, y acoplando eléctricamente al mismo en dichos lados y a través de dichas superficies respectivas, en la que el elemento conductor se configura para soportar un flujo de corriente eléctrica de al menos aproximadamente 20 A a través del mismo, y- a power supply conductor (112a, 112b, 212, 212a, 212b) located at one end of the heating element, the conductive element substantially extending over the width of the heating element on both opposite sides and along the respective surfaces opposite thereof, and electrically coupling thereto on said sides and through said respective surfaces, wherein the conductive element is configured to withstand an electric current flow of at least about 20 A through it, and

- una estructura de junta que comprende al menos un elemento de junta eléctricamente conductor (114a, 114b, 214), cubriendo sustancialmente dicho al menos un elemento de junta eléctricamente conductor, en dichos lados del elemento de calentamiento, las porciones del elemento conductor eléctrico que se extienden sobre la anchura del elemento de calentamiento.- a joint structure comprising at least one electrically conductive joint element (114a, 114b, 214), said at least substantially electrically conductive joint element covering, on said sides of the heating element, the portions of the electrical conducting element that They extend over the width of the heating element.

2. La pala de la reivindicación 1, que comprende al menos una capa protectora y aerodinámicamente optimizada (216) dispuesta sobre el elemento de calentamiento y también sobre la estructura de junta, comprendiendo dicha al menos una capa fibra de vidrio.2. The blade of claim 1, comprising at least one protective and aerodynamically optimized layer (216) disposed on the heating element and also on the joint structure, said at least one fiberglass layer comprising.

3. La pala de cualquier reivindicación anterior, en la que el elemento de calentamiento (110) está situado más cerca de la punta (108c) que la base de la pala.3. The blade of any preceding claim, wherein the heating element (110) is located closer to the tip (108c) than the base of the blade.

4. La pala de cualquier reivindicación anterior, en la que el elemento de calentamiento (110, 126, 128) tiene un extremo ahusado, en el extremo situado más cerca de la punta (108c) de la pala.4. The blade of any preceding claim, wherein the heating element (110, 126, 128) has a tapered end, at the end closest to the tip (108c) of the blade.

5. La pala de cualquier reivindicación anterior, en la que el elemento de calentamiento comprende tejido de carbono biaxial.5. The blade of any preceding claim, wherein the heating element comprises biaxial carbon fabric.

6. La pala de cualquier reivindicación anterior, en la que el elemento de calentamiento comprende fibra de grafito.6. The blade of any preceding claim, wherein the heating element comprises graphite fiber.

7. La pala de cualquier reivindicación anterior, en la que el elemento de calentamiento comprende una pluralidad de capas apiladas.7. The blade of any preceding claim, wherein the heating element comprises a plurality of stacked layers.

8. La pala de cualquier reivindicación anterior, en la que el elemento conductor (212) tiene una curva para extenderse sobre ambos lados del elemento de calentamiento.8. The blade of any preceding claim, wherein the conductive element (212) has a curve to extend on both sides of the heating element.

9. La pala de cualquier reivindicación anterior, en la que el elemento conductor (212a, 212b) comprende un nodo que divide el elemento conductor en al menos dos ramificaciones dirigidas a diferentes lados del elemento de calentamiento.9. The blade of any preceding claim, wherein the conductive element (212a, 212b) comprises a node that divides the conductive element into at least two branches directed to different sides of the heating element.

10. La pala de cualquier reivindicación anterior, en la que el elemento conductor comprende al menos dos subelementos separados que se dirigen a diferentes lados del elemento de calentamiento.10. The blade of any preceding claim, wherein the conductive element comprises at least two separate sub-elements that are directed to different sides of the heating element.

11. La pala de cualquier reivindicación anterior, en la que el elemento conductor (212b) tiene una curva para extenderse repetidamente sobre un lado predeterminado del elemento de calentamiento.11. The blade of any preceding claim, wherein the conductive element (212b) has a curve to repeatedly extend over a predetermined side of the heating element.

12. La pala de cualquier reivindicación anterior, en la que el elemento de calentamiento (208) comprende dos capas (208a) entre las que se extiende al menos una porción del elemento conductor (212a).12. The blade of any preceding claim, wherein the heating element (208) comprises two layers (208a) between which at least a portion of the conductive element (212a) extends.

13. La pala de cualquier reivindicación anterior, en la que la estructura de junta incluye un elemento de junta (214) doblado para extenderse sobre ambos lados del elemento de calentamiento (208).13. The blade of any preceding claim, wherein the gasket structure includes a gasket member (214) folded to extend on both sides of the heating element (208).

14. La pala de cualquier reivindicación anterior, en la que la estructura de junta define al menos dos capas, una a cada lado del elemento de calentamiento (208a), residiendo las porciones del elemento conductor (212a) entremedio.14. The blade of any preceding claim, wherein the joint structure defines at least two layers, one on each side of the heating element (208a), the portions of the conductive element (212a) residing in between.

15. La pala de cualquier reivindicación anterior, en la que la estructura de junta incluye una pluralidad de elementos de junta que definen al menos cuatro capas, dos a cada lado del elemento de calentamiento (208b), de manera que la porción del elemento conductor (212b) se extiende entremedio. 15. The blade of any preceding claim, wherein the joint structure includes a plurality of joint elements defining at least four layers, two on each side of the heating element (208b), such that the portion of the conductive element (212b) extends in between.