AEROGENERADORES

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento de reparación de palas de aerogeneradores, y más concretamente para la reparación de raíces de palas de aerogeneradores que incluyen un anillo como medio de unión de la pala al buje del aerogenerador, y tiene por objeto solucionar el problema generado por la aparición de grietas en dicho anillo.

Estado de la técnica

En las palas que incluyen en la raíz un anillo de refuerzo, los pernos de anclaje al buje del aerogenerador se fijan sobre agujeros axiales ciegos roscados practicados en el anillo en todo su perímetro . Debido a defectos en el mecanizado de estos agujeros axiales ciegos roscados se originan grietas en el anillo que, con el tiempo, se propagan debido a las solicitaciones y fatigas a que se ve sometido el anillo.

La propagación de estas grietas llega a causar en ocasiones la rotura del anillo, con lo cual la pala es despedida debido a la fuerza centrífuga generada por el giro del rotor.

Estas circunstancias han obligado a las compañías explotadoras de los parques eólicos a implantar medidas preventivas y correctivas, que resultan ser una monitorización por ultrasonidos o rayos X del estado de las grietas para, en el caso que superen la longitud crítica definida por el fabricante de la pala, proceder a su sustitución por una nueva, que no presente los defectos de mecanizado mencionados.

Por la US2014356176 es conocida una unión particular en la que se incorporan unos casquillos huecos ("inserts") en los agujeros axiales para después introducir los pernos de unión al buje por dentro de esos casquillos huecos con el objetivo de que dichos casquillos huecos soporten la precarga generada en la unión.

La pala descrita en la US 2014356176 no incluye anillo de refuerzo en la raíz, ni tampoco agujeros ciegos axiales roscados en la pared de la raíz de la pala, sino agujeros no ciegos axiales de pared lisa, en cada uno de los cuales se aloja un casquillo a través del que pasa libremente un perno, siendo ese casquillo el que soportará la compresión debida a la precarga del perno durante el funcionamiento del aerogenerador. La presencia de dicho casquillo para el problema que nos ocupa impediría que se produjera la compresión necesaria en el anillo de refuerzo y por tanto no conseguiría el efecto de evitar la propagación de la grieta. Es decir la solución descrita en la patente mencionada no soluciona el problema que nos ocupa.

Descripción de la invención

La presente invención es aplicable en palas de aerogeneradores que presentan en la raíz, como elemento de unión al buje, un anillo de refuerzo, generalmente de aluminio, forjado, mecanizado y embutido entre las telas de fibra de vidrio y resina de la raíz de la pala. Dicho anillo incorpora una serie de agujeros axiales ciegos roscados que reciben a los pernos de unión al rodamiento del buje, constituyéndose como interfaz entre la pala y el buje del aerogenerador.

La presente invención tiene por objeto resolver el problema anteriormente expuesto, mediante un procedimiento de reparación que permite la recuperación del anillo de la raíz de palas de aerogeneradores, cuando en las mismas aparecen grietas que pueden llegar a provocar su rotura, sin necesidad de tener que recurrir a su sustitución.

La invención tiene también por objeto el equipo mediante el cual se lleva a cabo el procedimiento citado.

De acuerdo con el procedimiento de la invención, para prevenir la aparición y/o propagación de grietas en el anillo de la raíz de una pala de aerogenerador, se procede a practicar en el anillo, a través de la pared de la raíz de la pala, una serie de taladros radiales, preferentemente en número igual al de agujeros ciegos roscados del anillo, cuyos ejes están situados en un mismo plano, perpendicular al eje de la pala y localizado axialmente entre el fondo de dichos agujeros axiales ciegos roscados y el borde de menor sección del anillo y son coplanarios y perpendiculares con los ejes de los agujeros axiales ciegos roscados coincidentes.

Es decir, que los taladros radiales quedan situados en posiciones radiales coincidentes con los agujeros axiales ciegos roscados, con sus ejes en un plano perpendicular al eje de la pala que está axialmente situado entre otros dos planos, también perpendiculares al eje de la plana, un primer plano coincidente con el fondo de los agujeros axiales ciegos roscados y un segundo plano coincidente con el borde de menor sección del anillo de refuerzo. Seguidamente se procede a rectificar y prolongar axialmente los agujeros axiales ciegos roscados, para conseguir la eliminación del filete de rosca, al menos parcialmente, y la prolongación de los agujeros axiales rectificados hasta desembocar en el taladro radial coincidente, previamente practicado.

En cada taladro radial se introduce un pasador de diámetro aproximadamente igual al de dicho taladro radial, que puede ir dotado de un pasaje diametral roscado, de diámetro igual o ligeramente menor que el de dicho agujero axial rectificado, posicionándose el pasaje diametral en alineación con el agujero axial rectificado. Los pasadores pueden carecer de pasaje diametral, en cuyo caso tal pasaje y su rosca se llevan a cabo después de montado el pasador en el taladro radial, tal y como se expondrá más adelante.

Por último, se introducen, a través de los agujeros axiales rectificados y prolongados, pernos de métrica coincidente con la de los pasajes diametrales roscados de los pasadores, y su enroscado en dichos pasajes diametrales roscados, para servir como medio de anclaje de la pala al buje del aerogenerador.

En caso necesario puede aplicarse un adhesivo y/o sellante entre la superficie de los taladros radiales y pasadores.

Cuando el procedimiento de la invención se aplica en anillos con grietas, para prevenir su propagación, los taladros radiales se practican en dicho anillo desplazados hacia el borde de menor sección de dicho anillo, respecto de la posición de la grieta o grietas, de modo que una vez montados los pernos roscados, dichas grietas queden comprimidas.

Según otro aspecto de la invención, los taladros radiales en el anillo y el rectificado y prolongación de los agujeros axiales ciegos roscados se lleva a cabo con un equipo que comprende un soporte configurado para fijarse sobre el anillo de refuerzo, y un cabezal que va montado en el soporte, en posición seleccionable. El cabezal es portador de medios para practicar taladros radiales en el anillo de refuerzo, a través de la pared de la raíz, que están destinados a recibir un pasador cada uno.

El cabezal es además portador de medios para rectificar y taladrar axialmente los agujeros axiales ciegos roscados, eliminando el filete de rosca de dichos taladros axiales ciegos roscados y la prolongación de los agujeros axiales ciegos rectificados, hasta desembocar en los taladros radiales coincidentes.

Cuando los pasadores montados en los taladros radiales del anillo de refuerzo carecen de pasaje diametral, el cabezal puede ser portador de medios para efectuar en cada pasador, a través del agujero axial rectificado coincidente, un pasaje diametral cilindrico y el roscado de dicho pasaje. El cabezal va montado en el soporte en posición seleccionare y es además portador de medios para practicar rectificados y prolongar axialmente los agujeros axiales ciegos roscados, eliminando el filete de rosca, al menos parcialmente, y prolongando los agujeros axiales rectificados hasta desembocar en los taladros radiales coincidentes. El cabezal puede ser también portador de medios para efectuar en cada pasador un pasaje diametral cilindrico y el roscado de dicho pasaje diametral, para el caso de que los pasadores montados carecieran de dicho pasaje diametral.

El soporte consiste en una estructura estrellada compuesta por un núcleo central, del que va suspendido el cabezal con facultad de giro y regulación en altura, respecto de dicho anillo, y una serie de perfiles radiales que apoyan y se anclan por su extremo en agujeros axiales ciegos roscados del anillo de refuerzo.

Por su parte, el cabezal comprende un cuerpo central, a través del que dicho cabezal va suspendido del núcleo central del soporte. De este cuerpo central parten brazos radiales, que son radial y axialmente posicionables respecto de los agujeros axiales ciegos roscados del anillo y son portadores de los medios para practicar los taladros y rectificados comentados y que consisten en herramientas de taladrado radial y axial, las primeras para practicar taladros radiales en la pared del anillo, atravesando la pared de la raíz, con sus ejes en posición coplanaria con los ejes de los agujeros axiales ciegos roscados, y las segundas para rectificar los agujeros axiales ciegos roscados y prolongarlos hasta desembocar en los taladros radiales coincidentes.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos adjuntos se muestra una posible forma de ejecución, dada a título de ejemplo no limitativo, siendo:

- La figura 1 una vista frontal de la raíz de una pala de aerogenerador.

- La figura 2 una sección de la raíz de la pala y anillo contenido en la misma, tomada según la línea de corte ll-ll de la figura 1 , a mayor escala.

- La figura 3 una vista similar a la figura 2, con un taladro radial que atraviesa la pared de la raíz y el anillo.

- La figura 4 una vista similar a la figura 3, con los agujeros axiles ciegos rectificados y prolongados.

- La figura 5 una vista similar a la figura 4, con un pasador alojado en el taladro radial. - La figura 6 muestra en perspectiva el pasador con su pasaje diametral roscado incluido en el taladro radial de la figura 5.

- La figura 7 una perspectiva del anillo con un equipo de reparación montado en el mismo.

- La figura 8 una sección del anillo, mostrando la realización de los taladros radiales, mediante el equipo de la figura 1.

- La figura 9 una sección similar a la figura 8, mostrando la ejecución del rectificado y prolongación de los agujeros axiales ciegos roscados.

Descripción detallada de un modo de realización

En la figura 1 se muestra en planta la raíz de una pala que incorpora un anillo (1) dotado de numerosos agujeros axiales ciegos roscados (2), en los que se enroscan los pernos roscados (3), figura 2, para fijación al rodamiento del buje del aerogenerador.

En la sección de la figura 2 se muestra una grieta (4), aparecida en el anillo, cuya propagación puede provocar la rotura y caída de la pala.

Para eliminar este problema, de acuerdo con la invención, se practica en la raíz de la pala una serie de taladros radiales (5), figura 3, que atraviesan el anillo (1) y están situados en posiciones axiales coincidentes con al menos parte de los agujeros axiales ciegos roscados (2) y preferentemente con la totalidad de dichos agujeros axiales ciegos roscados.

Los ejes de todos los taladros radiales están situados en un mismo plano, perpendicular al eje de la pala, dicho plano queda situado entre el fondo de los agujeros axiales ciegos roscados (2) y el borde (6) de menor sección del anillo (1). Además, estos ejes son coplanarios y perpendiculares con los ejes de los agujeros axiales ciegos roscados (2) coincidentes.

Según se muestra en la figura 4, mediante la correspondiente herramienta se procede al rectificado y prolongación de los agujeros axiales ciegos roscados (2), con el fin de eliminar el filete de la rosca, al menos parcialmente, y prolongar dicho agujero hasta desembocar en el taladro radial (5) coincidente, obteniéndose un agujero axial ciego rectificado (2 ^' ) de mayor profundidad. En cada taladro radial (5), figura 5, se dispone un pasador (7) que, tal y como puede apreciarse mejor en la figura 6, está dotado de un pasaje diametral (8) con rosca interior. Los pasadores (7) se disponen de modo que los pasajes diametrales (8) roscados queden alineados con los agujeros axiales rectificados (2 ^' ). Los taladros radiales se practican desplazados hacia el borde (6) de menor sección del anillo, respecto de la posición de la grieta (4).

A través de los agujeros axiales rectificados (2 ^' ), se introducen pernos roscados (3 ^' ), de mayor longitud que los pernos originales (3), con igual métrica que la de los pasajes (8) roscados de los pasadores (7), figura 5, que se enroscan en dichos pasajes, para servir como medio de anclaje de la pala al buje del aerogenerador.

Los pasadores (7) serán de diámetro aproximadamente igual al de los taladros radiales (5) y entre los mismos puede aplicarse un adhesivo y/o un sellante para asegurar la unión del pasador en el taladro radial y evitar el giro o desplazamiento del pasador, respecto del pasaje en el que se aloja, en caso de desmontaje de la pala, dotando al mismo tiempo al conjunto de mayor robustez.

Cuando los pasadores (7) carecen del pasaje diametral (8) roscado, es necesario practicar dicho taladro, una vez montado el pasador en el taladro radial (5), operación que se efectuará mediante la correspondiente herramienta de taladrado y roscado introducida a través del agujero axial rectificado (2 ^' ). Para la ejecución de las diferentes operaciones de rectificado, taladrado y roscado puede utilizarse un equipo como el mostrado en la figura 7, el cual está compuesto por un soporte (9), configurado para montarse y fijarse en el anillo de refuerzo (1) a través de sus agujeros axiales ciegos roscados (2), y por un cabezal (10) que va montado en el soporte (9) en posición seleccionare. El cabezal (10) comprende un cuerpo central (1 1) del que parten brazos radiales (12), cada uno de los cuales es portador de taladradoras radiales (13) y axiales (14) que constituyen los medios para practicar los taladros radiales (5), rectificado y prolongación de los agujeros axiales ciegos roscados (2), y ejecución, en su caso, de los pasajes diametrales (8) roscados. El soporte (9) consiste en una estructura estrellada, compuesta por un núcleo central (15) y perfiles radiales (16). Del núcleo central (15) va suspendido el cuerpo central (1 1) del cabezal (10), con facultad de giro y regulación en altura. Los perfiles radiales (16) se atornillan sobre los agujeros axiales ciegos roscados (2) y los brazos radiales (12) se posicionan por su extremo en los agujeros axiales ciegos roscados (2) del anillo, a través de elementos de posicionamiento, constituidos por ejemplo por bulones o bolas retráctiles (12 ^' ). En la figura 8 se muestra la ejecución de los taladros radiales (5) mediante taladradora radial (13), mientras que en la figura 9 se muestra la operación de rectificado y prolongación de los agujeros axiales ciegos roscados (2), hasta alcanzar los taladros radiales (5), mediante taladradora axial (14), que será sustituida, en caso necesario, por la herramienta necesaria para ejecutar los pasajes diametrales (8) y su roscado.

Una vez finalizadas las diferentes operaciones descritas en una primera posición del equipo, se procede a girar el cabezal (10) para acometer la misma operación en una siguiente posición, en la que se obtiene un nuevo grupo de taladros radiales (5), agujeros axiales rectificados (2 ^' ), etc. Continuando de este modo hasta finalizar las operaciones necesarias.

Para mecanizar la posición correspondiente a la posición de partida de los perfiles radiales (16), se gira la estructura estrellada y se fija a agujeros colindantes que permitan acceso a brazos radiales (12) con sus herramientas.

Con el fin de facilitar el posicionado de los pasadores (7) en los taladros radiales, con el fin de que el pasaje diametral (8) de dichos pasadores quede alineado con el agujero axial ciego rectificado (2 ^' ) correspondiente, dichos pasadores presentarán en una de sus caras una huella (7 ^' ), figura 5, por ejemplo, un alojamiento para una llave Alien, que permita su giro fácilmente hasta alcanzar la posición de alineación antes comentada. Del mismo modo y para facilitar su colocación, los pernos roscados (3 ^' ) pueden disponer de un rebaje, huella o cajeado (3 ^" ), por ejemplo, para una llave Alien, que permita su giro y enroscado en los pasajes diametrales (8) roscados de los pasadores (7), sin dañar su rosca.

La dimensión y el alineamiento de los agujeros axiales ciegos roscados (2) con los pasajes diametrales (8) se garantiza aprovechando los agujeros axiales ciegos roscados del anillo (1) ya existente, así como la geometría de la raíz, para posicionar el equipo descrito.

Preferentemente los pasajes diametrales (8) se practicarán en coincidencia con todos los agujeros axiales ciegos roscados (2) del anillo (1), o al menos en un número suficiente de ellos para eliminar el efecto las grietas (4) existentes, el riesgo de aparición de grietas nuevas y asegurar una unión robusta de la pala al buje del aerogenerador.