ES2289082T3 - Regulacion pasiva de velocidad y potencia de una turbina eolica. - Google Patents
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Abstract
Una turbina eólica con al menos una pala (1) dispuesta de manera que puede inclinarse hacia pérdida contra la acción de un resorte o de otro dispositivo elástico (7, 15), y también de manera que la carga centrífuga sobre la pala (1), o sobre uno o más componentes unidos opcionalmente a la misma, actúe contra el resorte (7, 15) en una dirección para suprimir potencia inclinando la pala (1) hacia pérdida, y también de manera que la carga producida por el momento de torsión proporcionado por el generador u otro dispositivo de conversión de potencia actúe para inclinar la pala (1) en sentido opuesto, para reducir la cantidad de supresión de carga cuando la potencia está siendo extraída de la turbina eólica, que se caracteriza porque al menos una pala (1) tiene un eje (X - X) de inclinación que está desplazado lateralmente de manera que no se cruza con el eje principal (Z - Z) de rotación de la turbina eólica, y un centro de masas (m) y un centro aerodinámico que están desplazados respecto al eje (X - X) de inclinación en la dirección paralela al eje (Z - Z) de rotación de la turbina eólica.
Description
Regulación pasiva de velocidad y potencia de una
turbina eólica.
Está invención se refiere a un sistema pasivo de
regulación de velocidad y potencia para una turbina eólica.
Las turbinas eólicas son dispositivos bien
conocidos utilizados para extraer energía del viento. De la manera
más común, son máquinas de eje horizontal con dos o más palas. Un
reto fundamental del diseño de todas estas máquinas es la necesidad
de regular la potencia extraída del viento para evitar una velocidad
excesiva del rotor o sobrecarga del generador con vientos fuertes.
Un método para conseguir esto es alterando el ángulo de inclinación
de las palas. Eso se puede conseguir ya sea por medio de regulación
activa (por ejemplo, utilizando actuadores eléctricos o
hidráulicos) o por medios pasivos. La regulación pasiva incluye el
uso de fuerzas que se encuentran presentes naturalmente en la
turbina eólica para inclinar las palas contra un resorte o deformar
las palas o sus puntos de sujeción.
Las fuerzas que están presentes naturalmente
incluyen las cargas centrífugas que actúan sobre las palas de la
turbina eólica, el momento de torsión en el árbol principal y en la
carga de empuje que actúa axialmente a lo largo del árbol
principal. Estas fuerzas se pueden utilizar en muchas
configuraciones físicas diferentes para inclinar las palas. La
inclinación de las palas puede realizarse, bien hacia bandera (para
reducir el ángulo aerodinámico de ataque y por lo tanto reducir la
fuerza de sustentación aerodinámica que está proporcionando la
potencia a la turbina eólica) o bien hacia pérdida o parada. La
inclinación hacia pérdida incrementa el ángulo de ataque y por lo
tanto puede incrementar inicialmente la potencia, pero finalmente se
alcanzará el ángulo de inclinación en el que las palas "entrarán
en pérdida" y se perderá la sustentación aerodinámica y se
incrementará la resistencia aerodinámica. De está manera, la turbina
eólica perderá su capacidad de producir potencia.
Hay muchos métodos existentes utilizados para
conseguir la inclinación pasiva de las palas, incluyendo métodos
que utilizan cada una de estas fuerzas. En particular, el documento
US 5.226.805 muestra una turbina eólica que comprende palas que
tienen una configuración plegada normalmente, en la cual cada pala
es plegada alrededor de una pareja de ejes de articulación, y las
palas se despliegan respecto a estos ejes como respuesta a una
velocidad de viento creciente, de manera que la inclinación de cada
pala disminuye hacia pérdida. El documento EP 0095807 muestra una
turbina eólica que comprende palas que incrementan su inclinación
hacia bandera como respuesta a una velocidad del viento
creciente.
Esta patente describe un método diferente, que
explota la combinación de las cargas centrífugas sobre las palas y
las cargas producidas por el momento de torsión del árbol para
proporcionar un método mejorado de control de inclinación que
funciona con independencia de que el generador esté proporcionando
potencia eléctrica. No solamente es la combinación de estas fuerzas
lo que es significativo, sino también la dirección en la que
actúan. La carga centrífuga actúa para suprimir potencia inclinando
las palas hacía pérdida y el momento de torsión del árbol actúa en
el sentido opuesto para reducir la cantidad de inclinación de las
palas y por lo tanto reducir la cantidad de supresión de
potencia.
La presente invención incluye la combinación de
cargas centrífugas sobre las palas de la turbina eólica, o sobre
componentes unidos a las mismas y el uso del momento de torsión de
reacción del generador para proporcionar protección a una turbina
eólica contra el exceso de velocidad y contra la producción de
potencia en exceso. El método de protección funciona con
independencia de cuánta potencia está demandando el consumidor de la
turbina eólica por medio del generador. La protección se consigue
por medio de regulación pasiva de inclinación, de manera que las
cargas centrífugas actúan tratando de inclinar las palas
separándolas de la posición óptima para la captura de energía,
hacía pérdida, para suprimir energía. El momento de torsión de
reacción del generador (si existe) actúa en sentido opuesto para
reducir la cantidad de movimiento de inclinación y de está manera
reducir la cantidad de supresión de energía.
Se presenta una configuración geométrica que
consigue está combinación de atributos.
De acuerdo con la invención, se proporciona una
turbina eólica como se define en la reivindicación 1.
Características más específicas y/o preferidas de la invención se
exponen en las reivindicaciones dependientes.
En una realización específica de la invención,
unos medios de unir las palas a la turbina eólica producen una
cancelación parcial de algunas de las cargas locales normalmente
impuestas sobre el cubo. Esto se consigue uniendo cada pala por su
extremo así como por una segunda posición exterior. Las palas se
disponen de manera que cada punto exterior de sujeción de la pala
esté lo mas próximo posible al punto de sujeción del extremo de la
pala adyacente. Puesto que las cargas asociadas con las palas
adyacentes son en gran medida iguales y opuestas, esto reduce
grandemente la severidad de las cargas totales transferidas al cubo
desde las palas. Esto es particularmente beneficioso si las palas
están unidas directamente sobre el rotor de un generador de
transmisión directa, puesto que es importante minimizar la
distorsión del generador y la variación en el entrehierro en el
generador.
Es deseable que las palas de la turbina estén
articuladas de manera que tengan idénticos ajustes de inclinación en
todo momento. También se describen dos maneras diferentes de
conseguir esto.
El primer método implica unos medios compactos
para articular un número de palas con la geometría esbozada más
arriba, aplicando una precarga y una resistencia elástica a la
inclinación de la pala, y permitiendo que la pala se articule en
inclinación al mismo tiempo que se minimiza las cargas soportadas
por el mecanismo de articulación.
Este método utiliza varillas de empuje unidas a
una palanca de inclinación en cada pala, que actúan contra un
miembro elástico tal como un muelle de compresión. La varilla de
empuje está restringida es su movimiento con el fin de que actúe
como un tope fijo para definir la posición óptima de inclinación de
la pala y en combinación con el resorte, aplicar tanto una precarga
como ofrecer una resistencia en proporción a la inclinación
adicional de la pala.
Una placa de articulación de inclinación
perfilada está montada de manera que pueda girar con respecto al
eje principal de la turbina. Cada uno de los vértices de esta placa
está conectado a una de las varillas de empuje de la pala de tal
manera que la placa girará como consecuencia de la inclinación de la
pala, con lo que restringe las palas para asegurar una inclinación
idéntica. Conectando la placa directamente a las varillas de
empuje, las cargas transmitidas por la placa rotativa se reducen al
eliminar la necesidad de transmitir la precarga de inclinación o
las cargas de resistencia a la inclinación.
El segundo método tiene los beneficios
adicionales de ofrecer unos medios para parar completamente la
turbina con vientos fuertes y proporcionar una fuerza de
amortiguación proporcional a la velocidad de cambio de la
inclinación de la pala. Esto puede mejorar las características
dinámicas del movimiento de inclinación.
En está disposición, miembros rígidos conocidos
como brazos de inclinación están unidos a las palas de manera que
giren cuando las palas se inclinan. Los otros extremos de estos
brazos de inclinación están conectados por medio de una junta unida
con pasador a un anillo rígido al cual se le permite girar respecto
al eje del rotor. El arco descrito por el extremo de cada brazo de
inclinación debido a la rotación de la pala inclinada tiene dos
componentes, uno paralelo al eje principal de la turbina (el
"componente axial") y uno en el plano de rotación del cubo
("el componente en el plano").
El componente en el plano del arco descrito por
el extremo de cada brazo de inclinación produce la rotación del
anillo, con lo cual restringe cada pala a un ángulo de inclinación y
cambio de inclinación idénticos.
El componente axial del arco descrito por el
extremo de cada brazo de inclinación desplaza axialmente el anillo.
Si el anillo está restringido axialmente por medio de un miembro
elástico que proporciona una resistencia proporcional al grado de
rotación de la pala en inclinación, y el movimiento axial del anillo
está limitado en una dirección por medio de topes fijos con el fin
de proporcionar un ángulo de inclinación inicial de la pala
determinado, se puede aplicar una precarga al miembro elástico de
manera que el momento de inclinación de la pala alcance un nivel
determinado antes de que la pala empiece a cambiar de
inclinación.
El miembro de carga elástico puede comprender un
diafragma circular que puede ser deformado elásticamente en una
dirección fuera del plano de manera que el movimiento axial que lo
separa de su posición de equilibrio produzca una resistencia
proporcional a su deflexión. El diafragma circular está restringido
axial y radialmente, pero se le permite girar respecto al eje del
rotor. Se puede introducir una precarga en el resorte del diafragma
restringiendo las palas a inclinarse más allá de un cierto punto
usando topes fijos y asegurando la porción del centro del diafragma
en una posición axialmente retirada de su posición no deformada.
El anillo rígido puede estar conectado a una
superficie dispuesta de tal manera con relación a la dirección del
viento que, debido a su resistencia aerodinámica significativa al
viento, ejerce una fuerza axial sobre el anillo que se incrementa
con la velocidad del viento.
La fuerza ejercida por está superficie actúa
para mover el anillo rígido y por lo tanto los extremos de los
brazos de inclinación axialmente, por lo que hace que las palas se
inclinen hacia una posición de pérdida una vez que la precarga en
el diafragma sea vencida por la combinación del movimiento de
inclinación de la pala debido a las fuerzas centrífugas y a la
fuerza aerodinámica sobre esta superficie. Esto tenderá a mantener
las palas en pérdida en condiciones de viento extremas y producirá
unas velocidades rotativas inferiores.
El movimiento axial de la superficie que se
produce por un cambio en la inclinación de las palas debido a la
rotación alrededor de sus ejes de inclinación también es resistido
por una fuerza proporcional a la velocidad de la deflexión axial
producida por la resistencia del aire de la superficie, por lo que
proporciona una fuerza de amortiguación que se opone a los cambios
en la inclinación de la pala. Está fuerza de amortiguación se
incrementará en proporción a la velocidad de cambio de inclinación
de la pala, con lo que resiste los cambios rápidos en la
inclinación de la pala.
Un ejemplo de una disposición geométrica que
consigue los requisitos de inclinación pasiva de la pala que se han
presentado más arriba, y ejemplos de cómo esta disposición se puede
realizar, se describirán a continuación con referencia a los
dibujos que siguen, en los cuales:
la figura 1 muestra la geometría de la sujeción
de la pala y del eje de inclinación;
la figura 2 es una vista del eje principal del
rotor de la turbina de una primera realización de la invención que
muestra la disposición de las palas sobre una placa de cubo
triangular, habiéndose retirado los componentes de control de
inclinación por claridad;
la figura 3 es un alzado lateral del rotor de
turbina que muestra la disposición de una pala unida al cubo y
habiéndose retirado los componentes de control de inclinación y
otras palas por claridad;
la figura 4 es una vista del lado inferior de
una pala que muestra la palanca de inclinación, varilla de empuje,
resorte de compresión y accesorio del resorte;
la figura 5 muestra una modificación de la
primera realización de la invención en la cual el conjunto de pala
y varilla de empuje se monta sobre una placa circular de cubo y está
conectado a la placa de articulación de inclinación, no mostrándose
las palas por claridad;
la figura 6 muestra el conjunto de pala y
varilla de empuje montado sobre una placa circular de cubo y
conectado a la placa de articulación de inclinación, mostrándose
las palas;
la figura 7 es una vista del área de raíz en la
dirección de corriente arriba de la pala de una segunda realización
de la invención, mostrándose la sujeción del cojinete de inclinación
de la pala exterior y del brazo de inclinación y el pasador del
extremo de la pala;
la figura 8 es una vista isométrica del rotor de
turbina desde una dirección de corriente abajo que muestra la
interconexión de los brazos de inclinación de las palas con el
anillo rígido;
la figura 9 es una vista isométrica del rotor de
turbina desde una dirección de corriente arriba que muestra el
anillo rígido situado sobre el árbol principal por el miembro de
resorte del diafragma; y
la figura 10 es un alzado lateral del rotor de
turbina que muestra las tres palas conectadas al anillo rígido y al
amortiguador de resorte del diafragma.
Una disposición geométrica que consigue los
requisitos de inclinación pasiva de la pala se muestra en la figura
1. La figura muestra solamente una pala por claridad. El eje
principal de la turbina se muestra como (Z - Z), el sentido de
rotación como (R) y la dirección del viento como (U). La pala está
montada de manera que pueda girar alrededor de un eje (X - X) de
inclinación, que está desplazado radialmente una distancia (y) con
relación al eje (Z - Z) del árbol principal. El eje (B - B) de la
pala está inclinado un ángulo (A1) respecto al eje (X - X) de
inclinación. El centro de masa (m) de la pala se encuentra en el eje
(B - B) de la pala.
Un miembro elástico precargado tal como un
resorte (D) sujeta la pala contra un tope duro en la posición óptima
de inclinación para maximizar la captura de energía. La pala de la
turbina eólica está dispuesta de manera que pueda inclinarse hacia
pérdida, pero está restringida de hacerlo así por el resorte
precargado. Las palas se mantienen en este ángulo óptimo de
inclinación hasta que las cargas que actúan para inclinar las palas
sean suficientes para vencer la precarga y empiecen a inclinar las
palas hacia pérdida en la dirección de la flecha (P).
Está disposición tiene dos características. En
primer lugar, la carga centrífuga que actúa sobre la pala cuando la
turbina eólica está girando (Fc) tiene un componente que actúa para
tratar de inclinar la pala alrededor del eje (X - X) de
inclinación. Se dispone de manera que esta fuerza actúe para tratar
de vencer el resorte precargado e inclinar la pala hacia pérdida de
manera que disminuya la potencia aerodinámica.
El segundo lugar, si la pala está produciendo
potencia, entonces estará generando un momento de torsión
aerodinámico alrededor del eje del árbol principal (Z - Z), como se
indica por la flecha (R). Si el generador no está generando
potencia, no estará proporcionando una reacción a este momento de
torsión y el momento de torsión aerodinámico simplemente hará que
el rotor se acelere y no influenciará directamente sobre el ángulo
de inclinación (siempre que la mayor parte de la inercia rotacional
del sistema se encuentre en las palas y no en el generador). Sin
embargo, si el generador está conectado a una carga, entonces
proporcionará un momento de torsión reactivo que puede, o no, ser
suficiente para impedir que el rotor se acelere. Este momento de
torsión reactivo también tiene un componente que actúa para tratar
de inclinar las palas. La geometría es tal que el momento de torsión
del generador actúa para inclinar la pala, separándola de pérdida
hacia la posición óptima de captura de energía.
La clave para entender los beneficios de esta
geometría requiere una comparación entre lo que ocurre cuando el
generador no está conectado a una carga (y la turbina eólica está
girando libremente) y cuando está conectada a una carga y está
produciendo potencia.
Si el generador no está conectado a una carga
eléctrica, entonces la turbina eólica estará efectivamente girando
libremente. A la velocidad permisible máxima, se puede establecer la
fuerza del resorte de manera que la fuerza centrífuga pueda vencer
la precarga e inclinar las palas suficientemente para impedir
cualquier generación aerodinámica de potencia, de manera que se
impida cualquier aceleración adicional (típicamente ésta será de 15
a 20º hacia pérdida).
Si el generador de la turbina eólica está
produciendo potencia con un viento de ligero a moderado, no se
requerirá inclinación puesto que el generador podrá limitar la
velocidad de la turbina eólica. Con vientos fuertes se requerirá
algo de inclinación para asegurar que con la misma velocidad de
rotación máxima permisible, la potencia aerodinámica producida no
superará a la que está siendo convertida en electricidad por el
generador, para impedir cualquier aceleración adicional. Esto
requerirá un cambio menor en la inclinación que el que se requiere
si el generador no está en uso. La geometría de la turbina eólica
puede estar configurada para asegurar que el momento de torsión de
reacción del generador realice una contribución suficiente al par de
torsión de inclinación para reducir la cantidad de supresión de
carga solamente en la cantidad requerida.
Por lo tanto, esta combinación de
características permite que la turbina eólica tenga una velocidad
rotacional máxima permisible definida que no será excedida con
independencia de que el generador esté conectado a una carga o la
turbina eólica se encuentre simplemente en giro libre.
Adicionalmente, la geometría adecuada a los
requisitos para la disposición pasiva de inclinación que se ha
detallado más arriba se pueda disponer de manera que la severidad de
las cargas transferidas al cubo se reduzca en gran medida. Esto se
ilustra en las figuras 2 y 3, en las cuales tres palas (1), que
giran alrededor de un árbol (4) están unidas cada una de ellas a la
placa (2) del cubo por sus extremos (11) así como por una segunda
posición exterior (12). Las palas (1) están dispuestas para que cada
punto (12) de sujeción exterior de la pala se encuentre lo más
próximo posible al punto (11) de sujeción del extremo de la pala
adyacente. Puesto que las cargas asociadas a las palas adyacentes
son en gran medida iguales y opuestas, esto reduce grandemente la
severidad de las cargas locales transferidas al cubo desde las
palas.
Es preferible que las palas de turbina tengan
ajustes de inclinación idénticos en todo momento. Con el fin de
conseguir esto es necesario que las palas se encuentran articuladas
mecánicamente. Se proponen dos métodos diferentes para asegurar
esta coincidencia de los ajustes de la inclinación de las palas.
En el primer método (véase la figura 4), cada
pala (1) está montada rotativamente sobre una sujeción (11) del
extremo de pala y una sujeción exterior (12) de la pala. Una palanca
(13) de inclinación está unida rígidamente al lado inferior de la
pala de manera que gire con la pala (1) en inclinación. La palanca
(13) de inclinación está conectada a una varilla (14) de empuje que
es actuada por un resorte (15) y también está restringida por una
ménsula (16) de resorte. Esto actúa como un tope fijo de manera que
la pala pueda inclinarse solamente en la dirección a pérdida y
aplica una precarga al resorte (15). La ménsula (16) de resorte y la
varilla (14) de empuje retienen la pala (1) en una posición
ajustada contra la precarga del resorte (15).
Los medios para articular las tres palas en
inclinación se ilustran en la figura 5 y en la figura 6, que
muestran una disposición con tres palas montadas en una placa de
cubo circular. Con el fin de articular las palas en inclinación,
una placa (17) perfilada con puntos de conexión en cada uno de sus
tres vértices está montada rotativamente en el eje principal de la
turbina, paralela a la placa de cubo. Cada varilla (14) de empuje
está unida a uno de los puntos de conexión por una junta (18)
deformable radialmente. Cualquier cambio en la inclinación de la
pala produce la rotación de la placa (17) y un cambio idéntico en la
inclinación de toda las palas.
Separando las funciones de la placa de
articulación de inclinación rotativa y los requisitos de una
precarga y de una resistencia elástica a la inclinación, las cargas
trasmitidas por las placas de articulación de inclinación se
reducen considerablemente.
En el segundo método, las palas no solamente
están conectadas en inclinación, sino que también se encuentran
sometidas a un momento de inclinación hacia pérdida que se
incrementa con la velocidad creciente del viento. Esta
característica puede llevar la turbina eólica a que se pare con
velocidades extremas de viento.
La figura 7 muestra posición de la sujeción (8,
9) exterior de la pala y del brazo (5) de inclinación que están
unidos rígidamente a la superficie corriente arriba de la pala (1).
También muestra el pasador (10) del extremo de la pala que es
coaxial con el eje de inclinación y el pasador (9) de sujeción
exterior de la pala.
Unos medios para interconectar las palas se
muestran en la figura 8. Las tres palas (1), (dibujadas con líneas
de puntos por claridad) están conectadas por medio de sus brazos (5)
de inclinación respectivos a un anillo rígido (6). La rotación de
las palas (1) alrededor de sus ejes de inclinación produce la
rotación así como la deflexión axial del anillo rígido (6) y por lo
tanto cada pala (1) queda restringida a girar respecto a su eje de
inclinación en la misma cantidad.
La figura 9 muestra el rotor de turbina desde la
dirección de corriente arriba estando las palas (1) conectadas al
anillo rígido (6) por brazos (5) de inclinación. El anillo rígido
(6) está unido a un diafragma (7) que está situado por su porción
central sobre el árbol (4) de manera que queda restringido en las
direcciones radial y axial, pero está libre para girar alrededor del
eje principal del rotor.
Puesto que el diafragma (7) está restringido
axialmente en su centro, está forzado a deflectarse cuando el
reborde exterior anular (6) se mueve axialmente y por lo tanto se
comporta de manera que ofrece una fuerza de carga para oponerse a
este movimiento. El diafragma (7) está situado axialmente de manera
que actúa como una fuerza de carga para hacer girar las palas (1)
alrededor del sus ejes de inclinación hasta que entren en contacto
con un tope fijado situado para mantenerlas con un ángulo de
inclinación preseleccionado.
La figura 10 muestra un alzado lateral del rotor
de la turbina, estando deflectado el diafragma (7) para
proporcionar una fuerza de carga elástica precargada para retener
las palas (1) contra los topes fijos hasta que el momento de
inclinación sea suficiente para producir el cambio en la inclinación
de las palas. Por lo tanto, el diafragma puede remplazar la función
del resorte precargado referido en el caso previo. También
proporciona un grado de articulación de inclinación que puede
reemplazar el sistema de articulación de inclinación descrito
previamente.
El diafragma (7) de control de inclinación
también está dispuesto de manera que es actuado por la fuerza
completa del viento imperante. El dimensionado cuidadoso de esta
superficie permite que se aplique una fuerza axial adicional
predecible al reborde exterior anular (6) que está conectado a los
brazos de inclinación que controlan la inclinación de la pala. De
esta manera, con un viento fuerte, la resistencia aerodinámica de
esta superficie moverá automáticamente las palas a una posición de
pérdida. Este sistema puede utilizarse para llevar a parada la
turbina eólica con vientos fuertes.
El movimiento axial de la superficie en conjunto
con el cambio de inclinación de la pala permite que la superficie
contribuya con una fuerza de amortiguación proporcional a la
velocidad de cambio del ángulo de inclinación. Está fuerza de
amortiguación se deriva de cambios en la velocidad del viento que
actúa sobre el diafragma debido a su movimiento y esto puede
contribuir significativamente a mejorar el comportamiento dinámico
del sistema de inclinación.
Claims (13)
1. Una turbina eólica con al menos una pala (1)
dispuesta de manera que puede inclinarse hacia pérdida contra la
acción de un resorte o de otro dispositivo elástico (7, 15), y
también de manera que la carga centrífuga sobre la pala (1), o
sobre uno o más componentes unidos opcionalmente a la misma,
actúe contra el resorte (7, 15) en una dirección para suprimir
potencia inclinando la pala (1) hacia pérdida, y también de manera
que la carga producida por el momento de torsión proporcionado por
el generador u otro dispositivo de conversión de potencia actúe
para inclinar la pala (1) en sentido opuesto, para reducir la
cantidad de supresión de carga cuando la potencia está siendo
extraída de la turbina eólica,
que se caracteriza porque al menos una
pala (1) tiene un eje (X - X) de inclinación que está desplazado
lateralmente de manera que no se cruza con el eje principal (Z - Z)
de rotación de la turbina eólica, y un centro de masas (m) y un
centro aerodinámico que están desplazados respecto al eje (X - X) de
inclinación en la dirección paralela al eje (Z - Z) de rotación
de la turbina eólica.
2. Una turbina eólica como se ha reivindicado la
reivindicación 1, con dos o más palas (1), en la que el ángulo de
inclinación de toda las palas (1) se hace igual por medio de un
sistema de articulación de inclinación común.
3. Una turbina eólica como se ha reivindicado en
la reivindicación 2, en la que la articulación se realiza por medio
de una placa (17) que gira alrededor del mismo eje que el rotor de
la turbina eólica.
4. Una turbina eólica como se ha reivindicado la
reivindicación 1, con dos o más palas (1), estando unidas dichas
palas individuales (1) en dos posiciones (11, 12) denominadas
conexiones de "extremo de pala" y "exterior" y dispuestas
de manera que la conexión (11) del extremo de pala de una pala (1)
es adyacente o coincidente con la conexión (12) exterior de la
siguiente pala (1), en todas las palas (1).
5. Una turbina eólica como se ha reivindicado en
la reivindicación 4, cuyas palas (1) están unidas directamente al
rotor de un generador de transmisión directa.
6. Una turbina eólica como se ha reivindicado en
la reivindicación 1, con más de una pala (1), en la que las palas
(1) están articuladas unas con otras por medio de miembros (5)
conectados por un extremo de la pala (1), de manera que giran con
los cambios en la inclinación de la pala (1) y un anillo rígido (6)
en el otro extremo que está restringido radialmente, pero al que se
le permite girar alrededor del eje del rotor, asegurando de esta
manera un cambio de inclinación igual en toda las palas (1).
7. Una turbina eólica como se ha reivindicado en
la reivindicación 6, en la que el anillo (6) que articula los
brazos de inclinación de las palas está restringido axialmente por
un miembro elástico (7) que proporciona una fuerza de carga tal que
el movimiento axial desde su posición de equilibrio produce una
resistencia debida a su deflexión que actúa sobre el componente
axial del arco descrito por el extremo del brazo (5) de inclinación
conectado al anillo (6), con el fin de oponerse a la rotación de la
pala (1) alrededor de su eje de inclinación.
8. Una turbina eólica como se ha reivindicado en
la reivindicación 7, en la que se proporcionan topes fijos para
establecer el ángulo de inclinación inicial de las palas (1) y para
aplicar una precarga al miembro elástico para mantener las palas
(1) con un ángulo de inclinación nominal hasta que se consigue un
momento de inclinación seleccionado.
9. Una turbina eólica como se ha reivindicado en
una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en la que el anillo
(6) que articula los brazos (5) de inclinación de las palas está
conectado a un diafragma circular (7) que puede ser deformado
elásticamente en una dirección fuera del plano, de manera que el
movimiento axial que lo separa de su posición de equilibrio produce
una resistencia proporcional a su deflexión que actúa sobre el
componente axial del arco descrito por el extremo del brazo (5) de
inclinación conectado al anillo (6) con el fin de oponerse a la
rotación de la pala (1) alrededor de su eje de inclinación.
10. Una turbina eólica como se ha reivindicado
la reivindicación 9, en la que el diafragma (7) está sometido a una
precarga que restringe la inclinación de las palas (1) más allá de
cierto punto, usando topes fijos y asegurando la porción central
del diafragma (7) separada axialmente de su posición no
deformada.
11. Una turbina eólica como se ha reivindicado
en una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10, en la que el
anillo (6) está conectado a una superficie (7) dispuesta de tal
manera con relación a la dirección del viento que, debido a su
resistencia aerodinámica significativa, ejerce una fuerza axial
sobre el anillo (6) que varía con la velocidad del viento.
12. Una turbina eólica como se ha reivindicado
la reivindicación 11, en la que la fuerza ejercida por la
superficie (7) actúa para mover los extremos de los brazos (5) de
inclinación axialmente, con lo cual hacen que las palas (1) se
inclinen.
13. Una turbina eólica como se ha reivindicado
en la reivindicación 11 o en la reivindicación 12, en la que el
movimiento axial de la superficie (7) que se produce por un cambio
en la inclinación de las palas (1) debido a la rotación respecto a
sus ejes de inclinación es resistida por una fuerza proporcional a
la velocidad de la deflexión axial producida por la resistencia al
aire de la superficie (7), con lo cual proporciona una fuerza de
amortiguación que se opone a los cambios rápidos en la inclinación
de las palas.
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