ITMI20130449A1 - Radice di pala di un aerogeneratore e procedimento per la fabbricazione di una radice di pala di aerogeneratore - Google Patents
Radice di pala di un aerogeneratore e procedimento per la fabbricazione di una radice di pala di aerogeneratoreInfo
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Description
DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“RADICE DI PALA DI UN AEROGENERATORE E PROCEDIMENTO PER LA FABBRICAZIONE DI UNA RADICE DI PALA DI AEROGENERATOREâ€
La presente invenzione à ̈ relativa a una radice di pala di un aerogeneratore e a un procedimento per la fabbricazione di una radice di pala di aerogeneratore.
È noto che un aerogeneratore comprende, in genere, una torre, una navicella, un mozzo e una pluralità di pale. All’interno della navicella sono inoltre alloggiati una macchina elettrica e dispositivi di controllo dell’aerogeneratore.
La navicella à ̈ montata sulla torre in modo girevole attorno a un asse sostanzialmente verticale e supporta il mozzo, sempre in modo girevole.
Ciascuna pala comprende una trave di rinforzo, la quale si estende sostanzialmente per tutta la lunghezza della pala stessa, e un guscio, definente un profilo aerodinamico. Il guscio à ̈ fissato alla trave di supporto ed à ̈ generalmente realizzato in materiale composito, con matrice in resina rinforzata con fibre di vetro o di carbonio.
Le pale sono a loro volta montate al mozzo, nuovamente in modo girevole, per consentire di regolare l’angolo di incidenza del vento (o angolo di pitch).
Più precisamente, le pale sono collegate al mozzo mediante una rispettiva radice di pala, che ha essenzialmente il compito di trasmettere i carichi fra pala e mozzo. Inoltre, la connessione della radice di pala al mozzo tramite un cuscinetto consente di modificare l’orientamento della pala e l’angolo di pitch.
La radice di pala à ̈ generalmente un elemento anulare e può essere integrale con il corpo della pala oppure prodotta come componente separato e unita successivamente. La radice e il corpo della pala sono realizzati nello stesso materiale composito. Tuttavia, la radice di pala comprende però elementi di rinforzo longitudinali, che permettono di sostenere i forti carichi dovuti al peso (diverse tonnellate) e alla lunghezza (decine di metri) delle pale senza il rischio di lesioni strutturali o deformazioni eccessive. Più precisamente, la radice di pala ha un guscio anulare esterno e un guscio anulare interno in materiale composito, fra i quali sono incorporati gli elementi di rinforzo longitudinali.
Inoltre, la radice di pala comprende elementi di fissaggio per il collegamento a un anello metallico esterno, che, secondo i casi, può essere una pista di rotolamento di un cuscinetto o un elemento strutturale a sua volta accoppiato al mozzo tramite un cuscinetto.
Secondo una soluzione nota, descritta in EP-B1-1 633 624, boccole filettate rastremate verso un’estremità distale (rispetto al mozzo, ossia verso la punta della pala) svolgono la funzione sia di elementi di rinforzo longitudinali, sia di elementi di fissaggio a un anello metallico esterno per la connessione al mozzo. Le boccole sono singolarmente fissate fra il guscio anulare interno e il guscio anulare esterno e sono collegate a un cuscinetto del mozzo mediante rispettive viti prigioniere.
Le soluzioni note presentano criticità in particolare per quanto riguarda la trasmissione di carichi elevati fra il corpo della pala, gli elementi di rinforzo e il mozzo. Gli sforzi vengono infatti trasmessi alla pala attraverso gli elementi di rinforzo longitudinali, i quali non interagiscono fra loro, se non attraverso il materiale formante i gusci anulari. Possono quindi verificarsi squilibri importanti nella distribuzione del carico, specialmente per determinati angoli durante la rotazione. In presenza di difetti sia pure microscopici, ma talora anche con una struttura sostanzialmente integra, c’à ̈ il rischio che si verifichino concentrazioni di forze tali da provocare o propagare danni nel materiale composito.
Scopo della presente invenzione à ̈ fornire una radice di pala di aerogeneratore e un procedimento per la fabbricazione di una radice di pala di un aerogeneratore che permettano di superare le limitazioni descritte e, in particolare, permettano di migliorare la trasmissione dei carichi.
Secondo la presente invenzione, viene realizzata una radice di pala di aerogeneratore comprendente:
una struttura anulare estendentesi attorno a un asse principale e realizzata in materiale composito, includente una matrice e fibre di rinforzo;
primi elementi di rinforzo longitudinali, i quali sono incorporati nella struttura anulare, si estendono in direzione dell’asse principale e sono distribuiti attorno all’asse principale lungo una circonferenza, distanziati gli uni dagli altri;
un elemento di rinforzo anulare, collegante fra loro i primi elementi di rinforzo longitudinali e avente prime porzioni di accoppiamento per l’accoppiamento con i primi elementi di rinforzo longitudinali.
L’elemento di rinforzo anulare permette di irrigidire la struttura della radice di pala e di distribuire gli sforzi fra gli elementi di rinforzo longitudinali, evitando concentrazioni di forze. In questo modo, la trasmissione del carico fra il corpo della pala e gli elementi di rinforzo della radice della palla à ̈ più efficace.
Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, l’elemento di rinforzo anulare presenta fori filettati alternati alle prime porzioni di accoppiamento, aventi rispettivi assi paralleli all’asse principale e accessibili da un bordo prossimale della struttura anulare.
I fori filettati dell’elemento di rinforzo anulare possono essere vantaggiosamente sfruttati per introdurre viti necessarie per la connessione al mozzo. La trasmissione di carico fra pala e mozzo avviene quindi attraverso l’elemento di rinforzo anulare e non attraverso gli elementi di rinforzo longitudinali, in quali sono invece responsabili della trasmissione fra l’elemento di rinforzo anulare e il corpo della pala. Anche il fatto che i punti di connessione siano collegati attraverso l’elemento di rinforzo anulare contribuisce a migliorare la distribuzione delle forze.
Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, la radice di pala comprende secondi elementi di rinforzo longitudinali, disposti paralleli all’asse principale e distribuiti attorno all’asse principale lungo una circonferenza in posizioni angolari corrispondenti a rispettivi primi elementi di rinforzo longitudinali; e l’elemento di rinforzo anulare collega fra loro i secondi elementi di rinforzo longitudinali e comprende seconde porzioni di accoppiamento per l’accoppiamento con i secondi elementi di rinforzo longitudinali.
L’impiego di una seconda serie di elementi longitudinali di rinforzo permette di aumentare l’area di trasmissione del carico alla struttura in materiale composito. Gli elementi di rinforzo longitudinali possono quindi dimensioni minori e assicurare comunque una trasmissione delle forze graduale.
Secondo la presente invenzione viene inoltre fornito un procedimento per la fabbricazione di una radice di pala di aerogeneratore comprendente:
formare una prima porzione di un primo strato anulare in materiale composito attorno a un asse principale, il materiale composito includendo una matrice e fibre di rinforzo;
disporre primi elementi di rinforzo longitudinali in direzione dell’asse principale, distanziati lungo una circonferenza sulla prima porzione del primo strato anulare;
collegare fra loro i primi elementi di rinforzo longitudinali con una prima porzione di un elemento di rinforzo anulare, avente prime porzioni di accoppiamento per l’accoppiamento con i primi elementi di rinforzo longitudinali.
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi, in cui:
- la figura 1 Ã ̈ una vista di un aerogeneratore;
- la figura 2 à ̈ una vista frontale di una radice di pala di aerogeneratore in accordo a una forma di realizzazione della presente invenzione, incorporata nell’aerogeneratore di figura 1;
- la figura 3 Ã ̈ una vista laterale della radice di pala di figura 2, sezionata lungo il piano di traccia III-III di figura 2;
- la figura 4 Ã ̈ una vista laterale della radice di pala di figura 2, sezionata lungo il piano di traccia IV-IV di figura 2;
- la figura 5 Ã ̈ una vista frontale della radice di pala di figura 2, sezionata lungo il piano di traccia V-V di figura 3;
- la figura 6 Ã ̈ una vista frontale di una radice di pala di aerogeneratore in accordo a una diversa forma di realizzazione della presente invenzione;
- la figura 7 Ã ̈ una vista laterale della radice di pala di figura 6, sezionata lungo il piano di traccia VII-VII di figura 6;
- la figura 8 Ã ̈ una vista laterale della radice di pala di figura 6, sezionata lungo il piano di traccia VIII-VIII di figura 6;
- la figura 9 Ã ̈ una vista frontale della radice di pala di figura 6, sezionata lungo il piano di traccia IX-IX di figura 7;
- la figura 10 Ã ̈ una vista prospettica di una prima porzione della radice di pala di figura 2, in una fase iniziale di un procedimento di fabbricazione in accordo a una forma di realizzazione della presente invenzione;
- le figure 11 e 12 sono viste prospettiche della porzione di pala di figura 10, in fasi successive del procedimento;
- la figura 13 Ã ̈ una vista prospettica di una seconda porzione della radice di pala di figura 2, in una fase del procedimento; e
- le figure 14 e 15 sono viste prospettiche della porzione di pala di figura 15, in fasi successive del procedimento.
In figura 1 à ̈ illustrato un aerogeneratore, designato nel suo complesso con il numero di riferimento 1. L’aerogeneratore 1 comprende una torre 2, una navicella 3, un mozzo 4 e una pluralità di pale 5. All’interno della navicella 3 sono inoltre alloggiati una macchina elettrica e dispositivi di controllo per l’aerogeneratore 1, qui non illustrati in dettaglio, per semplicità .
Le pale 5 sono portate dal mozzo 4, che à ̈ montato girevole sulla navicella 3.
La navicella 3 Ã ̈ a sua volta montata alla torre 2 in modo girevole attorno a un asse di rotazione sostanzialmente verticale, per disporre le pale 5 a favore di vento. Le pale 5 sono orientabili attorno a rispettivi assi longitudinali per impostare un rispettivo angolo di incidenza di ciascuna pala 5 rispetto alla direzione del vento (angolo di pitch).
Ciascuna pala 5 comprende una radice di pala 10, alla quale sono collegati un guscio aerodinamico 11 e una trave di rinforzo interna, qui non illustrata. La radice di pala 10 permette la connessione della pala 5 al mozzo 4 e trasmette i carichi fra il guscio aerodinamico 11 e il mozzo 4 stesso.
La radice di pala 10 di una delle pale 5, alla quale si farà riferimento nel seguito, senza per questo perdere di generalità , à ̈ mostrata in maggior dettaglio nelle figure 2-5.
Nella forma di realizzazione qui mostrata, la radice di pala 10 comprende una struttura anulare 12, nella quale sono incorporati primi elementi di rinforzo longitudinali 13 e secondi elementi di rinforzo longitudinali 14, collegati fra loro mediante un anello di rinforzo 15.
La struttura anulare 12 si estendente attorno a un asse principale A ed à ̈ realizzata in un materiale composito, che include una matrice polimerica e fibre di rinforzo, ad esempio fibre di vetro o di carbonio.
La struttura anulare 12 comprende un guscio anulare esterno 16 e un guscio anulare interno 17, fra i quali sono trattenuti i primi elementi di rinforzo longitudinali 13 e i secondi elementi di rinforzo longitudinali 14.
Più in dettaglio, i primi elementi di rinforzo longitudinali 13 e i secondi elementi di rinforzo longitudinali 14 sono metallici o in lega metallica (ad esempio acciaio) e hanno rispettive estremità prossimali 13a, 14a sostanzialmente parallelepipede e rispettive estremità distali 13b, 14b rastremate, ad esempio conformate a cuneo.
Qui e nel seguito, i termini “prossimale†e “distale†riferiti a parti di un generico elemento indicano rispettivamente parti in uso disposte rispettivamente su un lato dell’elemento più vicino all’asse di rotazione del mozzo e su un lato dell’elemento più distante dall’asse di rotazione del mozzo e più vicino all’estremità radialmente esterna della pala.
I primi elementi di rinforzo longitudinali 13 sono fissati al guscio anulare esterno 16 mediante un primo strato adesivo 18, si estendono in direzione dell’asse principale A e sono distribuiti attorno all’asse principale A stesso lungo una circonferenza, distanziati gli uni dagli altri. In particolare, le estremità prossimali 13a dei primi elementi di rinforzo longitudinali 13 sono disposte in prossimità di un bordo prossimale 12a della struttura anulare 12.
Analogamente, i secondi elementi di rinforzo longitudinali 14 sono fissati al guscio anulare interno 17 mediante un secondo strato adesivo 19 e si estendono in direzione dell’asse principale A. Anche i secondi elementi di rinforzo longitudinali 14 sono distribuiti lungo una circonferenza e sono distanziati gli uni dagli altri, con le rispettive estremità prossimali 14a disposte in vicinanza del bordo prossimale 12a della struttura anulare 12. Inoltre, i secondi elementi di rinforzo longitudinali 14 sono disposti in posizioni angolari corrispondenti a rispettivi primi elementi di rinforzo longitudinali 13 e radialmente all’interno.
Le estremità prossimali 13a, 14a di primi elementi di rinforzo longitudinali 13 e di secondi elementi di rinforzo longitudinali 14 corrispondenti sono reciprocamente in contatto lungo rispettive facce. Le estremità distali 13b, 14b di primi elementi di rinforzo longitudinali 13 e di secondi elementi di rinforzo longitudinali 14 corrispondenti sono invece separate le une dalle altre da uno strato intermedio 20 della struttura anulare 12, anch’esso realizzato in materiale composito. Lo strato intermedio 20 à ̈ serrato fra i primi elementi di rinforzo longitudinali 13 e i secondi elementi di rinforzo longitudinali 14 per effetto del consolidamento del materiale composito. In una forma di realizzazione non illustrata, tuttavia, primi elementi di rinforzo longitudinali 13 e secondi elementi di rinforzo longitudinali 14 corrispondenti sono ulteriormente serrati fra loro mediante mezzi di serraggio a vite.
L’anello di rinforzo 15 à ̈ metallico o in lega metallica (ad esempio acciaio) e può essere realizzato in un unico pezzo oppure comprendere due o più porzioni di anello unite fra loro.
L’anello di rinforzo 15 collega fra loro i primi elementi di rinforzo longitudinali 13 e i secondi elementi di rinforzo longitudinali 14. In dettaglio, l’anello di rinforzo 15 ha prime porzioni di accoppiamento 15a, per l’accoppiamento con i primi elementi di rinforzo longitudinali 13, e seconde porzioni di accoppiamento 15b, per l’accoppiamento con i secondi elementi di rinforzo longitudinali 14. Le prime porzioni di accoppiamento 15a sono definite da rispettivi incavi longitudinali su una faccia esterna dell’anello di rinforzo. Le prime porzioni di accoppiamento 15a si estendono da parte a parte dell’anello di supporto 15, fra sue opposte facce piane, in direzione parallela all’asse principale A. Inoltre, le prime porzioni di accoppiamento 15a hanno larghezza corrispondente alla larghezza dei primi elementi di rinforzo longitudinali 13. Le seconde porzioni di accoppiamento 15b sono definite da rispettivi incavi longitudinali su faccia interna dell’anello di supporto 15, in posizioni angolari corrispondenti a rispettive prime porzioni di accoppiamento 15a. Come queste, le seconde porzioni di accoppiamento 15b si estendono da parte a parte dell’anello di rinforzo 15 fra sue opposte facce piane, in direzione parallela all’asse principale A. Le seconde porzioni di accoppiamento 15b hanno larghezza corrispondente alla larghezza dei secondi elementi di rinforzo longitudinali 14.
I primi elementi di rinforzo longitudinali 13 e i secondi elementi di rinforzo longitudinali 14 presentano rispettivi primi incavi trasversali 13c e secondi incavi trasversali 14c in porzioni intermedie fra rispettive estremità prossimali 13a, 14a ed estremità distali 13b, 14b. I primi incavi trasversali 13c e i secondi incavi trasversali 14c hanno larghezza pari allo spessore dell’anello di rinforzo 15 e profilo coniugato rispettivamente alle prime porzioni di accoppiamento 15a e alle seconde porzioni di accoppiamento 15b.
L’anello di supporto 15 à ̈ accoppiato ai primi elementi di supporto longitudinali 13 e ai secondi elementi di supporto longitudinali 14 con accoppiamento di forma o a incastro.
L’anello di rinforzo 15 presenta inoltre fori filettati 23 alternati alle prime porzioni di accoppiamento 15a e alle seconde porzioni di accoppiamento 15b e aventi rispettivi assi F paralleli all’asse principale A. In pratica, le porzioni dell’anello di supporto 15 dove sono realizzati i fori filettati 23 si trovano in interstizi fra coppie di primi elementi di supporto longitudinali 13 e di secondi elementi di supporto longitudinali 14 adiacenti in direzione circonferenziale.
Inoltre, le estremità distali 13b, 14b dei primi elementi di rinforzo longitudinali 13 e dei secondi elementi di rinforzo longitudinali 14 sono separate, in direzione circonferenziale, da elementi riempitivi 25, ad esempio in materiali schiumoso. Un anello distanziale esterno 27 e un anello distanziale interno 28, anch’essi in materiale schiumoso, sono radialmente disposti rispettivamente fra lo strato intermedio 20 e il guscio anulare esterno 16 e fra lo strato intermedio 20 e il guscio anulare interno 17. In direzione assiale, l’anello distanziale esterno 27 e l’anello distanziale interno 28 sono compresi fra le estremità distali 13b, 14b dei primi elementi di rinforzo longitudinali 13 e dei secondi elementi di rinforzo longitudinali 14 e un bordo distale 12b della struttura anulare 12.
Elementi distanziali forati 30 sono disposti fra le estremità prossimali 13a, 14a dei primi elementi di rinforzo longitudinali 13 e dei secondi elementi di rinforzo longitudinali 14 e si estendono in direzione assiale fra il bordo prossimale 12a della struttura anulare 12 e l’anello di rinforzo 15. La foratura permette di introdurre viti prigioniere 31 in rispettivi fori filettati 23 per il fissaggio della radice di pala 10 a una pista di rotolamento di un cuscinetto 32 (indicati con linea a tratto e punto nelle figure 3 e 4) per la connessione al mozzo 4 dell’aerogeneratore 1.
La struttura della radice di pala 10, con l’anello di rinforzo 15 che alloggia i fori filettati 23 per la connessione al mozzo e collega fra loro tutti gli elementi di rinforzo longitudinali 13, 14 permette di eliminare o almeno attenuare criticità nella trasmissione dei carichi fra il mozzo 4 e ciascuna pala 5. Gli elementi coinvolti in prima battuta sono infatti l’anello di rinforzo 15 sul lato della pala 5 e le viti prigioniere sul lato del mozzo 4. L’anello di rinforzo 15 contribuisce a irrigidire la struttura della radice di pala e a distribuire in modo più uniforme il carico, sfruttando anche la connessione con gli elementi di rinforzo longitudinali 13, 14.
Inoltre, gli elementi di rinforzo longitudinali 13, 14, che sono distribuiti in doppia schiera, possono essere vantaggiosamente di dimensioni minori.
La presenza di una doppia schiera di elementi di rinforzo longitudinali non à ̈ tuttavia indispensabile.
Nella forma di realizzazione illustrata nelle figure 6-9, una radice di pala 110 di una pala di un aerogeneratore (non illustrati per intero), comprende una struttura anulare 112, nella quale sono incorporati elementi di rinforzo longitudinali 113, collegati fra loro mediante un anello di rinforzo 115.
La struttura anulare 112 si estendente attorno a un asse principale A’ ed à ̈ realizzata in un materiale composito, che include una matrice polimerica e fibre di rinforzo, ad esempio fibre di vetro o di carbonio.
La struttura anulare 112 comprende un guscio anulare esterno 116 e un guscio anulare interno 117, fra i quali sono trattenuti gli elementi di rinforzo longitudinali 113.
Gli elementi di rinforzo longitudinali 113 sono metallici o in lega metallica (ad esempio acciaio) e hanno rispettive estremità prossimali 113a parallelepipede e rispettive estremità distali 113b rastremate, ad esempio conformate a cuneo.
Gli elementi di rinforzo longitudinali 113 sono fissati al guscio anulare esterno 116 mediante un primo strato adesivo 118 e al guscio anulare interno 117 mediante un secondo strato adesivo 119, si estendono in direzione dell’asse principale A’ e sono distribuiti attorno all’asse principale A’ stesso lungo una circonferenza, distanziati gli uni dagli altri. In particolare, le estremità prossimali 113a degli elementi di rinforzo longitudinali 113 sono disposte in prossimità di un bordo prossimale 112a della struttura anulare 112.
L’anello di rinforzo 115, che à ̈ metallico o in lega metallica (ad esempio acciaio), collega fra loro gli elementi di rinforzo longitudinali 113. In dettaglio, l’anello di rinforzo 115 ha porzioni di accoppiamento 115a, le quali sono definite da rispettivi incavi longitudinali su una faccia esterna dell’anello di rinforzo. Le porzioni di accoppiamento 115a si estendono da parte a parte dell’anello di supporto 115, fra sue opposte facce piane, in direzione parallela all’asse principale A’, e hanno larghezza corrispondente alla larghezza degli elementi di rinforzo longitudinali 113.
Gli elementi di rinforzo longitudinali 113 presentano rispettivi incavi trasversali 113c in porzioni intermedie fra rispettive estremità prossimali 113a ed estremità distali 113b. Gli incavi trasversali 113c hanno larghezza pari allo spessore dell’anello di rinforzo 115 e profilo à ̈ coniugato rispettivamente alle porzioni di accoppiamento 115a.
L’anello di supporto 115 à ̈ accoppiato ai primi elementi di supporto longitudinali 13 con accoppiamento di forma o a incastro.
L’anello di rinforzo 115 presenta inoltre fori filettati 123 alternati alle porzioni di accoppiamento 113a e aventi rispettivi assi F’ paralleli all’asse principale A’. In pratica, le porzioni dell’anello di supporto 115 dove sono realizzati i fori filettati 123 si trovano in interstizi fra coppie di primi elementi di supporto longitudinali 113 adiacenti in direzione circonferenziale.
Inoltre, le estremità distali 113b degli elementi di rinforzo longitudinali 113 sono separate, in direzione circonferenziale, da elementi riempitivi 125, ad esempio in materiali schiumoso. Un anello distanziale 127, anch’esso in materiale schiumoso, à ̈ radialmente disposto fra il guscio anulare esterno 116 e il guscio anulare interno 117 e si estende, in direzione assiale, fra le estremità distali 113b degli elementi di rinforzo longitudinali 113 e un bordo distale 112b della struttura anulare 112.
Elementi distanziali forati 130 sono disposti fra le estremità prossimali 113a degli elementi di rinforzo longitudinali 13 e si estendono in direzione assiale fra il bordo prossimale 112a della struttura anulare 112 e l’anello di rinforzo 115. La foratura permette di introdurre viti prigioniere 131 in rispettivi fori filettati 123 per il fissaggio della radice di pala 110 a una pista di rotolamento di un cuscinetto 132 (indicati con linea a tratto e punto nelle figure 8 e 9) per la connessione al mozzo di un aerogeneratore.
Le figure 10-14 illustrano un procedimento per la fabbricazione della radice di pala 10 delle figure 2-5. In una forma di realizzazione dell'invenzione, la radice di pala 10 à ̈ prodotta separatamente in due metà sostanzialmente identiche, che vengono unite fra loro al termine della lavorazione. Di seguito il procedimento verrà descritto in dettaglio in riferimento alla lavorazione di una sola delle due metà e sarà richiamato sommariamente per l’altra metà . Si intende comunque che quanto descritto e illustrato si applica senza variazioni sostanziali a entrambe le metà della radice di pala 10.
Inizialmente (figura 10), fogli prepreg (ossia fogli di materiale composito con fibre preimpregnate di resina solo parzialmente polimerizzata) vengono disposti in modo conforme in uno stampo femmina semicilindrico, qui non illustrato. Viene così formato un primo semiguscio esterno 16’, che in seguito farà parte del guscio anulare esterno 16. Nel seguito della descrizione si farà costantemente riferimento all’uso di fogli prepreg. Ciò non si deve tuttavia intendere come limitativo, in quanto le stesse operazioni possono essere realizzate anche disponendo strati di fibre di rinforzo non impregnate e procedendo successivamente all’infusione di resina per formare la matrice del materiale composito.
Un primo strato adesivo 18’ viene laminato sul primo semiguscio esterno 16’. Una prima serie di primi elementi di rinforzo longitudinali 13 viene poi deposta sullo primo strato adesivo 18’ e così fissata al primo semiguscio interno 16’. In particolare, i primi elementi di rinforzo longitudinali 13 sono disposti in direzione dell’asse principale A, distanziati lungo una circonferenza sul primo semiguscio interno 16’.
Con riferimento alla figura 11, un primo semianello di rinforzo 15’, formante in uso l’anello di rinforzo 15, viene quindi disposto in modo che le prime porzioni di accoppiamento 15a impegnino rispettivi primi incavi trasversali 13c dei primi elementi di rinforzo longitudinali 13 (si veda anche la figura 5). In questo modo, il primo semianello di rinforzo 15’ collega i primi elementi di rinforzo longitudinali 13 e i fori filettati 23 realizzati nel primo semianello di rinforzo 15’ si trovano in interstizi fra primi elementi di rinforzo longitudinali 13 adiacenti.
Successivamente, elementi riempitivi 25 (qui non illustrati, si vedano le figure 3 e 4) vengono collocati fra le estremità distali 13a di primi elementi di rinforzo longitudinali 13 adiacenti e un primo semianello distanziale esterno viene disposto fra i primi elementi di rinforzo longitudinali 13 e il bordo distale del primo semiguscio esterno 16’, in modo da formare una superficie uniforme e priva di discontinuità .
Dopo che à ̈ stato laminato un strato adesivo (per semplicità non mostrato), fogli prepreg vengono depositati in modo conforme per realizzare una prima porzione 20’ dello strato intermedio 20. La prima porzione 20’ dello strato intermedio 20 si estende fra il primo semianello di rinforzo 15’ e il bordo distale del primo semiguscio interno 16’.
Un ulteriore strato adesivo (non mostrato) viene laminato sulla prima porzione 20’ dello strato intermedio 20 e una prima serie di secondi elementi di rinforzo longitudinali 14 viene fissata ad essa. In particolare, i secondi elementi di rinforzo longitudinali 14 sono disposti in posizioni angolari corrispondenti a rispettivi primi elementi di rinforzo longitudinali 13 e in modo che le seconde porzioni di accoppiamento 15b del primo semianello 15’ impegnino rispettivi secondi incavi trasversali 14c (si veda anche la figura 5).
Quindi, ulteriori elementi riempitivi 25, gli elementi distanziali forati 30 e un primo semianello distanziale interno (non mostrato) vengono posizionati in modo da formare una superficie uniforme e priva di discontinuità .
Ulteriori fogli prepreg sono poi deposti per formare un primo semiguscio interno 17’, completando la prima metà della radice di pala 10 (figura 12).
La seconda metà viene realizzata in modo del tutto analogo:
formando un secondo semiguscio esterno 16†(figura 13);
disponendo una seconda serie di primi elementi di rinforzo longitudinali 13 sul secondo semiguscio esterno 16†;
collegando fra loro i primi elementi di rinforzo longitudinali 13 appena collocati con un secondo semianello di rinforzo 15†(figura 14; si veda anche la figura 5);
disponendo un secondo semianello distanziale interno e ulteriori elementi riempitivi 25 (non mostrati);
formando una seconda porzione 20†dello strato intermedio 20;
disponendo una seconda serie di secondi elementi di rinforzo longitudinali 14 sulla seconda porzione 20†dello strato intermedio 20;
disponendo, un secondo semianello distanziale interno (non mostrato), ulteriori elementi riempitivi 25 e gli elementi distanziali forati 30; e
formando un secondo semiguscio interno 17†(figura 15).
Le due metà così fabbricate vengono infine unite per realizzare la radice di pala 10.
La radice di pala 10 viene infine sottoposta a fasi convenzionali di indurimento a vuoto. In alternativa, l’indurimento può essere eseguito prima di unire le due metà della radice di pala 10.
Dopo che la pala 5 Ã ̈ stata completata incorporando la radice di pala 10, viene eseguito il fissaggio a un cuscinetto 32 del mozzo 4 mediante viti prigioniere 31 inserite nei fori passanti 23.
Risulta infine evidente che alla radice di pala e al metodo descritti possono essere apportate modifiche e varianti, senza uscire dall’ambito della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate.
Claims (23)
- RIVENDICAZIONI 1. Radice di pala di aerogeneratore comprendente: una struttura anulare (12; 112) estendentesi attorno a un asse principale (A; A’) e realizzata in un materiale composito, includente una matrice e fibre di rinforzo; primi elementi di rinforzo longitudinali (13; 113), i quali sono incorporati nella struttura anulare (12; 112), si estendono in direzione dell’asse principale (A; A’) e sono distribuiti attorno all’asse principale (A; A’) lungo una circonferenza, distanziati gli uni dagli altri; un elemento di rinforzo anulare (15; 115), collegante fra loro i primi elementi di rinforzo longitudinali (13; 113) e avente prime porzioni di accoppiamento per l’accoppiamento con i primi elementi di rinforzo longitudinali (13; 113).
- 2. Radice di pala secondo la rivendicazione 1, in cui l’elemento di rinforzo anulare (15; 115) presenta fori filettati (23; 123) alternati alle prime porzioni di accoppiamento, aventi rispettivi assi paralleli all’asse principale (A; A’) e accessibili da un bordo prossimale della struttura anulare (12; 112).
- 3. Radice di pala secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la struttura anulare (12; 112) comprende un primo guscio anulare (16; 116) e un primo strato adesivo (18; 118) fra il primo guscio anulare (16; 116) e i primi elementi di rinforzo longitudinali (13; 113).
- 4. Radice di pala secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui le prime porzioni di accoppiamento (15a; 115a) presentano rispettivi primi incavi (“slots†) longitudinali, di larghezza corrispondente a una dimensione trasversale dei primi elementi di rinforzo longitudinali (13; 113); e in cui i primi elementi di rinforzo longitudinali (13; 113) presentano rispettivi primi incavi trasversali (13c; 113c), conformati per accoppiarsi a rispettive prime porzioni di accoppiamento (15a; 115a) dell’elemento di rinforzo anulare (15; 115).
- 5. Radice di pala secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i primi elementi di rinforzo longitudinali (13; 113) hanno rispettive estremità distali (13b; 113b) rastremate.
- 6. Radice di pala secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente secondi elementi di rinforzo longitudinali (14), disposti paralleli all’asse principale (A; A’) e distribuiti attorno all’asse principale (A; A’) lungo una circonferenza in posizioni angolari corrispondenti a rispettivi primi elementi di rinforzo longitudinali (13); in cui l’elemento di rinforzo anulare (15) collega fra loro i secondi elementi di rinforzo longitudinali (14) e comprende seconde porzioni di accoppiamento (15b) per l’accoppiamento con i secondi elementi di rinforzo longitudinali (14).
- 7. Radice di pala secondo la rivendicazione 6 dipendente dalla rivendicazione 3, in cui la struttura anulare (12) comprende un secondo guscio anulare (17) e un secondo strato adesivo (19) fra il secondo guscio anulare (17) e i secondi elementi di rinforzo longitudinali (14).
- 8. Radice di pala secondo la rivendicazione 6 o 7, in cui le seconde porzioni di accoppiamento (15b) presentano rispettivi secondi incavi longitudinali, di dimensione corrispondente a una dimensione trasversale dei secondi elementi di rinforzo longitudinali (14); e in cui i secondi elementi di rinforzo longitudinali (14) presentano rispettivi secondi incavi trasversali (14c), conformati in modo da accoppiarsi a rispettive seconde porzioni di accoppiamento (15b) dell’elemento di rinforzo anulare (15).
- 9. Radice di pala secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 8, in cui i secondi elementi di rinforzo longitudinali (14) hanno rispettive estremità distali (14b) rastremate.
- 10. Radice di pala secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 9, in cui le seconde porzioni di accoppiamento (15b) sono disposte in posizioni angolari corrispondenti a rispettivi prime porzioni di accoppiamento (15a).
- 11. Radice di pala secondo la rivendicazione 10, in cui le prime porzioni di accoppiamento (15a) e le seconde porzioni di accoppiamento (15b) sono disposte su rispettive facce radialmente opposte dell’elemento di rinforzo anulare (15).
- 12. Radice di pala secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 11, comprendente uno strato intermedio (20) di materiale composito serrato fra corrispondenti primi elementi di rinforzo longitudinali (13) e secondi elementi di rinforzo longitudinali (14).
- 13. Radice di pala secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’elemento di rinforzo anulare (15) comprende almeno una prima porzione anulare (15’) e una seconda porzione anulare (15†) unite fra loro.
- 14. Pala di aerogeneratore, comprendente una radice di pala (10; 110) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
- 15. Aerogeneratore comprendente una torre (2), una navicella (3) girevole rispetto alla torre (2), un mozzo (4) girevole rispetto alla navicella (3) e una almeno una pala (5) secondo la rivendicazione 15, montata sul mozzo (4).
- 16. Procedimento per la fabbricazione di una radice di pala di aerogeneratore, il procedimento comprendendo: formare una prima porzione (16’) di un primo strato anulare (16) in materiale composito attorno a un asse principale (A; A’), il materiale composito includendo una matrice e fibre di rinforzo; disporre primi elementi di rinforzo longitudinali (13; 113) in direzione dell’asse principale (A; A’), distanziati lungo una circonferenza sulla prima porzione (16’) del primo strato anulare (16); collegare fra loro i primi elementi di rinforzo longitudinali (13) mediante una prima porzione (15’) di un elemento di rinforzo anulare (15), avente prime porzioni di accoppiamento (15a) per l’accoppiamento con i primi elementi di rinforzo longitudinali (13).
- 17. Procedimento secondo la rivendicazione 16, in cui l’elemento di rinforzo anulare (15) presenta fori filettati (23) alternati alle prime porzioni di accoppiamento (15a), aventi rispettivi assi paralleli all’asse principale (A) e accessibili da un bordo prossimale della struttura anulare (12).
- 18. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 17 a 19, comprendente disporre secondi elementi di rinforzo longitudinali (14) in posizioni angolari corrispondenti a rispettivi primi elementi di rinforzo longitudinali (13); e in cui la prima porzione (15’) dell’elemento di rinforzo anulare (15) comprende seconde porzioni di accoppiamento (15b) in posizioni angolari corrispondenti a rispettive prime porzioni di accoppiamento (115a), su una faccia radialmente opposta.
- 19. Procedimento secondo la rivendicazione 18, comprendente disporre uno strato intermedio (20) di materiale composito sui primi elementi di rinforzo longitudinali (13) e disporre i secondi elementi di rinforzo longitudinali (14) sullo strato intermedio (20) di materiale composito.
- 20. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 16 a 19, comprendente formare una prima porzione (17’) di un secondo strato anulare (17) in materiale composito attorno all’asse principale (A), in modo che i primi elementi di rinforzo longitudinali (13) siano incorporati fra la prima porzione (16’) del primo strato anulare (16) e la prima porzione (17’) del secondo strato anulare (17), ottenendo una prima porzione (12’) di una struttura anulare (12).
- 21. Procedimento secondo la rivendicazione 20, comprendente: formare una seconda porzione (16†) del primo strato anulare (16); disporre ulteriori primi elementi di rinforzo longitudinali (13) in direzione dell’asse principale (A), distanziati lungo una circonferenza sulla seconda porzione (16†) del primo strato anulare (16); collegare fra loro gli ulteriori primi elementi di rinforzo longitudinali (13) con una seconda porzione (15†) dell’elemento di rinforzo anulare (15); formare una seconda porzione (17†) del secondo strato anulare (17) in materiale composito attorno all’asse principale (A), in modo che gli ulteriori primi elementi di rinforzo longitudinali (13) siano incorporati fra la seconda porzione (16†) del primo strato anulare (16) e la seconda porzione (17†) del secondo strato anulare (17), ottenendo così una seconda porzione (12†) della struttura anulare (12), simmetrica alla prima porzione (12’) della struttura anulare (12); e unire la prima porzione (12’) della struttura anulare (12) e la seconda porzione (12†) della struttura anulare (12).
- 22. Procedimento secondo la rivendicazione 21 dipendente dalla rivendicazione 18, comprendente disporre ulteriori secondi elementi di rinforzo longitudinali (14) in posizioni angolari corrispondenti a rispettivi ulteriori primi elementi di rinforzo longitudinali (13).
- 23. Procedimento secondo la rivendicazione 21 o 22, comprendente unire la struttura anulare (12) a un mozzo di un aerogeneratore mediante viti inserite nei fori filettati (23).
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