ES2946532T3 - Elemento de elevación de pala de turbina eólica y procedimiento seguido - Google Patents

Elemento de elevación de pala de turbina eólica y procedimiento seguido Download PDF

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Abstract

El elemento para izado de la pala es una pieza intermedia (3) que se dispone entre la raíz de la pala (1) y la pista móvil del rodamiento (16) de la pala. Dicha pieza abarca al menos un inserto (9'') o (9") y se une mediante una barra rígida (21) o mediante un tensor (13) con otra pieza intermedia (3) diametralmente opuesta. La pieza dispone de un agujero (5) de conexión al punto de izado y de un agujero (4) de conexión al buje, este último que se une al agujero (2) del inserto mediante un perno largo (17) o (17'')· Sobre la pala se establecen dos puntos de izado, el de la raíz y el de punta de pala: el punto de izado de la raíz se manipula desde un único punto de tiro en el buje y el punto de izado de punta de pala se manipula desde dos puntos de tiro: uno en el buje y otro en el suelo. El método de izado se inicia con la pala en posición horizontal para ir trasladándola a posición vertical.

Description

DESCRIPCIÓN
Elemento de elevación de pala de turbina eólica y procedimiento seguido
Objeto de la invención.
La invención describe un elemento equipado a lo largo de la raíz de la pala de la turbina eólica, permitiendo la elevación de la pala sin deformar la forma circular de la raíz de la pala y la dispensación con el uso de dos grúas. También se describe el procedimiento para seguir la elevación y sujetar la pala al buje.
Antecedentes de la invención.
El rotor eólico se entiende como el conjunto de componentes de la turbina eólica que gira fuera de la góndola. Estos componentes son las palas, el buje y el mecanismo de control del paso de la pala. Desde un punto de vista de diseño y fabricación, se considera que cada componente es un elemento independiente que posteriormente debe montarse. En grandes turbinas eólicas, la unión más compleja a establecer es entre la raíz de la pala y el buje, cuya unión está a su vez alineada con la unidad de pista fija/móvil y los soportes que forman el mecanismo de control del paso de la pala.
Las palas de una turbina eólica de gran tamaño se levantan y se montan en la turbina eólica usando procedimientos de elevación que normalmente requieren dos grúas. Una de las grúas de altura superior que la altura del buje y la otra de tamaño más pequeño para guiar adecuadamente la elevación desde el área en la punta de la pala.
La principal dificultad de estos procedimientos de elevación se encuentra en las uniones entre las eslingas de elevación, o los cables de elevación, y los puntos de elevación en la raíz de la pala. Estos puntos de elevación deben soportar una carga significativa correspondiente a la parte más grande del peso de la pala. Además, los insertos en la raíz de la pala no pueden usarse para sujetar las eslingas, ya que, en la última etapa del montaje de la pala al buje, los pernos largos de sujeción del buje deben ajustarse previamente en los insertos. Por otro lado, dado que las palas están hechas de piezas de material compuesto de bajo espesor, diseñar una unión mecánica entre los puntos de elevación y el laminado sin dañar la estructura de la pala deformando su forma circular inicial, es complicado.
El estado de la técnica más cercano corresponde a diferentes formas de sujetar las eslingas de elevación con los puntos de unión aplicados directamente a la raíz de la pala como puede verse claramente en los dibujos de las patentes DE 1995516 y EP 1101936. Las soluciones que se muestran por estas patentes están destinadas a palas de tamaño pequeño, ya que a medida que aumenta el tamaño de la pala, numerosos puntos del procedimiento se vuelven incluso más complicados: la deformación proporcionada por la estructura de la pala bajo su propio peso durante la elevación hace que la raíz de la pala se ovale y pierda las tolerancias necesarias para alinear fácilmente todos los insertos de la raíz de la pala con los orificios de soporte de la pala (los correspondientes al buje) sin dificultad. La presente invención está dirigida a evitar el uso de dos grúas, minimizando así los costes derivados de alquiler, logrando un procedimiento de elevación que simplemente requiere puntos de elevación en el buje y puntos de anclaje en el suelo. Similar a la patente P200603165 sostenida por el mismo solicitante. Por lo tanto, la invención mantiene los pernos largos de sujeción del buje y, a su vez, incorpora elementos que evitan que la sección circular de la raíz de la pala se deforme. Los documentos WO 2009/128708 A2 y Us_2007/290426 A1 describen palas de turbina eólica con elementos de elevación según la técnica anterior.
Descripción de la invención
El borde final de la raíz de la pala está hecho de varios insertos metálicos incrustados o unidos a un laminado de material compuesto. Estos insertos representan los puntos de unión con el buje de la turbina eólica. Un soporte que consiste en una pista fija y una pista móvil se enrosca al buje de la turbina eólica. Antes de llevar a cabo la unión entre la pala y el buje, se inserta un perno largo en cada inserto de modo que este perno puede pasar posteriormente a través de la pista móvil en el soporte del buje y, con la ayuda de una tuerca y su arandela correspondiente, completa una unión precargada. Con los pernos finales de sujeción del buje insertados en los orificios de inserción, los insertos en la raíz de la pala no pueden usarse para fijarlos a los elementos que, directa o indirectamente, están sujetos a las eslingas levantadas para izar la pala.
Un objeto de la invención es la modificación de ciertos insertos en la raíz de la pala, reemplazándolos con insertos que tienen las mismas características, aunque ligeramente más cortos, y una pieza intermedia colocada entre estos insertos y la pista móvil del soporte de la pala.
En una segunda realización práctica, ciertos insertos en la raíz de la pala se modifican mecanizando sus paredes de modo que puedan atornillarse en una pieza intermedia que se ajustará entre los insertos y la pista móvil del soporte de la pala. Así, el perno utilizado en el montaje final podría ser un perno normal prescindiendo de la necesidad de incluir un perno de doble rosca con una rosca intermedia para sujetar la pieza intermedia.
Otro objeto de la invención es proporcionar la pieza intermedia con elementos para sujetar la eslinga de la que se tirará para izar la pala, y las abrazaderas que protegen la forma delgada de la raíz de la pala de la deformación durante la elevación por todo el peso estructural de la pala.
Otro objeto de la invención es izar la pala levantando desde puntos ubicados fuera de los insertos de la raíz y que estas herramientas transversales son suficientemente rígidas para proteger la circunferencia formada en el extremo de la pala en el área de raíz de daños y, asimismo, para reemplazar las abrazaderas mencionadas en el párrafo anterior.
Estas y otras ventajas se entenderán mejor con la siguiente descripción detallada basada en los dibujos adjuntos. Breve descripción de los dibujos.
La Figura 1 muestra la pieza intermedia en la raíz de la pala. Las Figuras 1a y 1b son dos secciones llevadas a cabo una en el inserto y la otra en el inserto y la pieza intermedia.
La Figura 2 constituye una sección del inserto y de la pieza intermedia con especial atención a la sujeción provisional. La Figura 3 constituye una sección del inserto y de la pieza intermedia con especial atención a la fijación roscada establecida entre los dos.
La Figura 4 constituye una sección de la unidad de inserto - pieza intermedia una vez montada en el buje.
La Figura 5 es una sección de la raíz de la pala con una herramienta rígida sujeta entre las piezas intermedias. La Figura 6 muestra una vista general de la raíz de la pala con diversas piezas intermedias montadas.
La Figura 7 constituye una sección de la unidad de inserto - pieza intermedia una vez montada en el buje.
La Figura 8 comprende cinco figuras de “a” a “e”, con la secuencia de elevación de la pala desde el suelo hasta el buje. Descripción de la ejecución preferencial.
Como se muestra en la Figura 1, la pieza inventada se aplica sobre la raíz de la pala (1) que cubre al menos uno de los orificios disponibles en cada inserto (2). En la realización mostrada, hay tres orificios en los insertos (2) utilizados por la pieza intermedia (3). Esta pieza intermedia (3) tiene dos tipos de orificios: un orificio (4) para conectarse al buje y otro orificio (5) para conectarse al punto de elevación. La Figura 1a muestra la sección AA’ establecida en un inserto (9) de la raíz de la pala, que muestra en su interior; la pared (6) del inserto, el material compuesto (7) y el espacio (8) para el elemento de fijación, que es preferiblemente un perno largo. En la parte exterior, se muestra la pared de la pieza intermedia (3). La Figura 1b muestra la pieza intermedia (3) seccionada a lo largo de la línea BB’ cuando se conecta a un inserto (9’) que es más corto que el inserto original (9).
La sección BB’ se muestra con más detalle en la Figura 2. Cuando el inserto original (9) se ha reemplazado con un inserto (9') que tiene una longitud más corta, reduciendo así la superficie de la raíz de la pala, se monta entonces la pieza intermedia (3).
Para sujetar la pieza intermedia (3) al inserto (9') que tiene la longitud más corta durante el transporte y el almacenamiento, se usa un perno corto (10). Además, la pieza intermedia (3) tiene un espacio (12) para incluir un elemento de sujeción del punto de elevación y un puntal (13) para evitar que se ovale la raíz de la pala y dar rigidez al conjunto.
Como se muestra en la Figura 3, en una segunda realización práctica, se usan algunos insertos mecanizados (9"), fijados a la pieza intermedia (3) mediante una unión roscada y que no tienen ninguna especie de rebaje o espacio para alojar las tuercas.
Una vez que se ha establecido el número apropiado de piezas intermedias (3) para encajar en la raíz de la pala (1), la unidad en su conjunto debería aparecer como se muestra en la Figura 4. En este caso, hay cuatro piezas ajustadas a 90° entre sí y los puntales (13) se cruzan sobre la raíz de la pala (1) siguiendo diámetros perpendiculares. En la realización mostrada en esta figura, cada pieza intermedia (3) se establece en un único inserto (9'), que sale del orificio de conexión del punto de elevación (5) en el círculo interno formado por la raíz de la pala (1). En el orificio de conexión del punto de elevación (5) hay una armella (20) como se muestra en las Figuras 2 y 3, o una varilla rígida (21) como la representada en la Figura 5, sujeta a los orificios mencionados anteriormente (5). En la otra realización práctica mencionada y representada en la Figura 5, el uso de una varilla rígida (21) donde se sujeta al menos una eslinga de elevación, puede proporcionar la rigidez suficiente a la raíz de la pala para eliminar los cables del puntal (13) de la realización anterior. Cuando la pala ha sido levantada y sujeta al buje, la unidad aparece como en la Figura 6. El buje está comprendido por los cojinetes de la pala (14) en sí, la pista de soporte fijo (15) y la pista de soporte móvil (16). La unión entre la pieza intermedia (3) y la pista móvil (16) se hace con un perno largo especial de triple roscado (17). El perno mencionado tiene sus extremos y parte intermedia roscados para acoplarse con una tuerca (18) para sujetar la pista móvil, una tuerca intermedia más corta (19) para sujetar la pieza intermedia (3) y, en el otro extremo se enrosca en el interior del inserto (9'). La tuerca intermedia (19) se enrosca en la parte central del perno largo especial (17), y sirve para transmitir las cargas de elevación desde la pieza intermedia (3) al inserto (9').
Si, en lugar del inserto acortado (9’), se usa un inserto roscado (9”), esto crea la segunda realización mencionada anteriormente, la Figura 7 representa la pala una vez levantada y sujeta al buje. El buje comprende los cojinetes de la pala (14) en sí, la pista de soporte fijo (15) y la pista de soporte móvil (16). La unión entre la pieza intermedia (3) y la pista móvil (16) se hace con un perno largo (17'). Los extremos del perno mencionado (17’) están roscados para acoplarse en un extremo con una tuerca (18) para sujetar la pista móvil, mientras que el otro extremo se enrosca en el interior del inserto mecanizado (9”). Las cargas de elevación se transfieren a través de la unión roscada entre la pieza intermedia (3) y el inserto (9").
Usando la herramienta inventada, los insertos (9’) (9”) en la raíz de la pala (1) están adaptados de este modo para encajar los pernos (17) (17') para sujetarse al buje, por lo que la pala puede ser elevada tanto horizontalmente, lo que ocurre en la primera etapa de la elevación, como verticalmente, la postura adoptada durante la segunda etapa de la elevación.
El procedimiento de elevación se describe en el grupo de figuras que forman la Figura 8. Se establecen dos puntos de elevación en la pala: el punto en la raíz de la pala y el punto en la punta de la pala que se establece en el último tercio de la pala por medio de una herramienta colocada a lo largo del borde de la pala. Estos dos puntos de elevación se manejan desde tres puntos externos:
- el punto de elevación de la raíz de la pala se maniobra en un único punto de elevación desde el buje,
- el punto de elevación de la punta de la pala se maniobra en dos puntos de elevación: uno desde el buje y el otro desde el suelo.
La secuencia de montaje desde el suelo es la siguiente:
La pala se extiende horizontalmente en la base de la torre con la raíz cerca de la torre. Figura 8a. La pala comienza a elevarse horizontalmente, levantada desde la eslinga sujeta a la raíz de la pala. Mientras la raíz de la pala se eleva, la eslinga que atraviesa la herramienta que está sujeta a la punta de la pala también se eleva desde la punta, levantándola al mismo tiempo. Esto continúa hasta que la eslinga desde el buje, que pasa a través de la punta de la pala, está alineada con la sujeción en el suelo. Figura 8b. Desde este punto, la raíz de la pala continúa levantándose mientras la pala comienza a girar hasta alcanzar su postura vertical. Figuras 8c y 8d. La elevación desde la eslinga de la raíz continúa hasta que la raíz de la pala está a la misma altura que el buje. Manipulando la eslinga de la punta de la pala, los pernos de sujeción del buje se enfrentan a la pista de soporte móvil, y se completa el montaje. Figura 8e.
La secuencia de desmontaje de las palas es la inversión de estas mismas etapas.

Claims (10)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Pala de turbina eólica que tiene una pluralidad de insertos (9) que tienen orificios (4) en la raíz de la pala caracterizada por que
    determinados insertos (9) están modificados y reemplazados con un inserto (9') que tiene una longitud más corta, la pala de turbina eólica comprende, además,
    un elemento de elevación de pala, con al menos un cable o eslinga, para elevar la pala de turbina eólica, caracterizado por que comprende al menos dos piezas intermedias (3) enfrentadas entre sí y fijadas al borde inferior de la raíz de la pala (1), teniendo cada pieza intermedia (3) al menos un orificio de conexión del buje, en donde cada pieza intermedia (3) tiene tantos orificios de conexión del buje (4) como insertos (9') son cubiertos por la pieza intermedia (3),
    cada pieza intermedia (3) tiene además un orificio de conexión del punto de elevación (5) y un elemento de unión (13) que se extiende entre cada pieza intermedia diametralmente opuesta cuando al menos dos piezas intermedias (3) son sujetas al borde inferior de la raíz de la pala.
  2. 2. Pala de turbina eólica que tiene una pluralidad de insertos (9) que tienen orificios (4) en la raíz de la pala caracterizada por que
    determinados insertos (9") se modifican mecanizando sus paredes de modo que puedan atornillarse en una pieza intermedia (3),
    la pala de turbina eólica comprende, además,
    un elemento de elevación de pala, con al menos un cable o eslinga, para elevar la pala de turbina eólica de una turbina eólica, caracterizado por que comprende al menos dos piezas intermedias (3) enfrentadas entre sí y fijadas al borde inferior de la raíz de la pala (1), teniendo cada pieza intermedia (3) al menos un orificio de conexión del buje (4) como insertos (9") cubiertos por la pieza intermedia (3),
    cada pieza intermedia (3) tiene además un orificio de conexión del punto de elevación (5) y un elemento de unión (13) que se extiende entre cada pieza intermedia diametralmente opuesta cuando al menos dos piezas intermedias (3) son sujetas al borde inferior de la raíz de la pala.
  3. 3. Pala de turbina eólica según las reivindicaciones 1 o 2, en donde el elemento de elevación de pala está caracterizado por que el elemento de unión (13) es al menos una varilla rígida (21) que se extiende entre los orificios de conexión de los puntos de elevación (5) de las dos piezas intermedias diametralmente opuestas (3).
  4. 4. Un conjunto que comprende la pala de turbina eólica según la reivindicación 2 y la pista móvil (16) de un soporte del buje, en donde la sujeción de la pieza intermedia (3) a la raíz de la pala se lleva a cabo enroscando al menos un inserto mecanizado (9“) dentro de la pieza intermedia (3) y a continuación fijando la pieza intermedia (3) sobre la raíz de la pala usando un elemento de sujeción en donde la sujeción de la pieza intermedia a una pista móvil (16) del soporte del buje está hecha por un perno largo (17”) que coopera con un orificio roscado (18) de la pista móvil (16) en uno de sus extremos, mientras que el otro extremo del perno largo se enrosca en el interior del inserto mecanizado (9").
  5. 5. Un conjunto que comprende la pala de turbina eólica según la reivindicación 1 y una pista móvil (16) de un soporte del buje, caracterizado por que un perno largo (17) se usa para fijar la pieza intermedia (3) a la raíz de la pala (1) y a la pista móvil (16 ) del soporte del buje, en donde el perno largo (17) está roscado en ambos extremos y roscado en su centro en donde un extremo del perno largo se enrosca en el interior del inserto (9') y el orificio de conexión del buje (4) que están ambos adaptados para alojar el perno largo roscado, una tuerca intermedia corta (19) se enrosca en el centro del perno largo (17) para sujetar la pieza intermedia (3) de la raíz de la pala, y una tuerca (18) está sujeta en el otro extremo del perno largo (17) para sujetar la pista móvil (16) a la pieza intermedia (3) y a la raíz de la pala.
  6. 6. Una pala de turbina eólica según la reivindicación 1, en donde, durante el almacenamiento y el transporte de la pala, la pieza intermedia (3) se sujeta al inserto de la raíz de la pala (9') mediante un perno corto (10).
  7. 7. Pala de turbina eólica según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada por que el orificio del punto de elevación (5) de la pieza intermedia (3) se usa para sujetar una armella (20) para sujetar la eslinga de elevación a la pieza intermedia (3).
  8. 8. Pala de turbina eólica según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada por que la conexión del elemento de elevación de la pala con la eslinga de elevación está hecha de un orificio de punto de una barra rígida cuyos extremos están sujetos al orificio de conexión del punto de elevación (5) de la pieza intermedia correspondiente.
  9. 9. Procedimiento de elevación de pala para una pala de turbina eólica según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende la etapa de elevar una pala de turbina eólica que tiene dos puntos de elevación de pala usando tres puntos de elevación externos, en donde hay dos puntos de elevación en el buje de la turbina eólica y un punto de elevación en el suelo, caracterizado por que un punto de elevación de la pala es un punto de elevación de la raíz de la pala establecido en la raíz de la pala, el otro punto de elevación de la pala es un punto de elevación de la punta de la pala establecido en el último tercio de la pala mediante una herramienta sujeta a la pala, en donde el punto de elevación de la raíz de la pala se maniobra desde un único punto de elevación en el buje de la turbina eólica y el punto de elevación de la punta de la pala se maniobra desde un punto de elevación en el buje de la turbina eólica y un punto de elevación en el suelo.
  10. 10. Procedimiento de elevación de pala según la reivindicación 9, que comprende además las etapas de colocar la pala horizontalmente en el pie de una torre de turbina eólica con la raíz de la pala cerca de la torre y la eslinga sujeta a la raíz de la pala y otra eslinga sujeta a una herramienta en la punta de la pala, levantar la pala horizontalmente tirando de la eslinga que va a la raíz de la pala hasta que la eslinga que va a la punta de la pala está alineada desde el buje hasta la sujeción en el suelo, desde este punto, girar la raíz de la pala para que adopte su postura vertical tirando de la eslinga en la raíz de la pala, continuar tirando de la eslinga de la raíz de la pala hasta que la raíz de la pala esté a la misma altura que el buje de la turbina eólica, maniobrar la eslinga de la punta de la pala de modo que un perno de sujeción del buje esté orientado hacia un inserto de una pista de soporte móvil de la turbina eólica.
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