BR102013012576A2

BR102013012576A2 - segmento dentado para o rolamento de passagem de um aerogerador

Info

Publication number: BR102013012576A2
Application number: BR102013012576A
Authority: BR
Inventors: Bhavbhuti Pandya
Original assignee: Gamesa Innovation & Tech Sl
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2013-05-21
Publication date: 2016-08-02
Also published as: EP2667026A3; ES2430763R1; CN103423101A; US9702341B2; US20130309069A1; EP2667026A2; ES2430763A2; ES2430763B1; BR102013012576A8

Abstract

segmento dentado para o rolamento de passagem de um aerogerador. placa dentada segmentada 118 configurada para se conectar de forma removivel a um rolamento de passagem 112 de um aerogerador 100. o rolamento de passagem 11 2 encontra-se entre um manca! de rolamento 108 e uma pluralidade de pás 110. o rolamento da passagem 112 roda axialmente a pluralidade de pás 11 o entre diferentes ângulos de passagem. o rolamento de passagem 112 inclui um anel do rolamento interior 114 e um anel de rolamento exterior 116 interligados entre si de forma rotatória. a placa dentada segmentada 118 só conecta de forma removível pelo menos a um dos anéis do rolamento interior 114 ou exterior 116 mediante pelo menos um elemento de conexão 128. a placa dentada segmentada 11 8 tem uma pluralidade de dentes 1 20 de engrenagem. e essa pluralidade é configurada para permitir a rotação de uma árvore de transmissão de um motor 126 para conseguir diferentes ângulos de passagem.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: "SEGMENTO DENTADO PARA O ROLAMENTO DE PASSAGEM DE UM AEROGERADOR" CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção geralmente se refere à aerogeradores, e mais concretamente, a um segmento dentado e a um método para fixar o segmento dentado a um rolamento de passagem do aerogerador.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Normalmente um aerogerador é constituído por uma pluralidade de pás conectadas a uma nacela através de um mancai de rolamento. O aerogerador inclui ainda um mecanismo de controlo para regular a passagem das pás. Os aerogeradores ajustam a passagem da pá do rotor por vários motivos. A passagem das pás se ajusta para melhorar a eficácia do aerogerador adaptando a aerodinâmica da pá à mudança de velocidade do vento. Outro motivo é levar as pás para uma posição em bandeira ou sem carga, em caso de que o vento ultrapasse a velocidade nominal de segurança máxima ou em condições de falha. Em geral os aerogeradores incluem um mecanismo para rodar axialmente a pluralidade de pás em relaçáo ao mancai de rolamento para mudar as pás entre os diferentes ângulos de passagem. Para efetuar a passagem, cada pá dispõe de um rolamento de passagem entre o mancai e a pá, e uma espécie de mecanismo, a maioria das vezes um cilindro hidráulico, para proporcionar a força para a passagem da pá e mantê-la em uma determinada posição. Esta disposição de passagem permite a cada pá rodar aproximadamente 120° ao redor de seu eixo de rotação.

Na disposição existente, o anel de rolamento interior/exterior se fabrica de forma que só uma parte do anel inclui engrenagens. Este tipo de disposição é suficiente para fazer rodar a pá com o ângulo de passagem solicitada. No entanto, para este tipo de anéis de rolamento, resulta muito complicado fabricar este desenho de engrenagens no anel interior/exterior. O outro problema é que, ainda após a fabricação das engrenagens, ao endurecer os dentes de engrenagem, existe a possibilidade de distorção ao final da parte engrenada. Assim, não é possível realizar um endurecimento homogêneo. Também, sempre resulta difícil extrair todo o anel de rolamento para tarefas de manutenção ou reparação.

Embora no passado se tenham desenvolvido vários outros métodos para proporcionar um modo de manter a disposição de passagem dos aerogeradores, ainda há lugar para o desenvolvimento. Assim persiste a necessidade de que se realizem mais contributos neste campo da tecnologia.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

Os defeitos, inconvenientes e problemas mencionados anteriormente se solucionam na presente invenção que se entenderá após ler e compreender a seguinte descrição. A presente invenção é dirigida a uma placa dentada segmentada configurada para ser conectada de forma removível a um rolamento de passagem de um aerogerador. O aerogerador inclui uma pluralidade de pás montadas em um manca! de rolamento. O mancai de rolamento se monta em uma nacela através do rolamento de passagem. O rolamento de passagem roda axialmente a pluralidade de pás entre diferentes ângulos de passagem. O rolamento de passagem inclui um anel de rolamento interior e um anel de rolamento exterior interconectados entre si de forma rotatória. A placa dentada segmentada se conecta de forma removível pelo menos a um dos anéis de rolamento interior ou exterior mediante pelo menos um elemento de conexão. O segmento dentado tem uma pluralidade de dentes de engrenagem, e essa pluralidade é configurada para permitir a rotação de uma árvore de transmissão de um motor para conseguir diferentes ângulos de passagem. O segmento dentado se fabrica e se trata termicamente em separado para evitar qualquer distorção no anel de rolamento interior ou o anel de rolamento exterior do rolamento de passagem.

Outros aspetos resultarão evidentes para os peritos na especialidade após considerar a seguinte descrição detalhada das modalidades ilustrativas que demonstram a melhor forma de levar a cabo a invenção como se percebe atualmente.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

As modalidades preferíveis da invenção se descreverão doravante juntamente com as figuras anexas disponibilizadas para ilustrar e não limitar a invenção, denotando designações similares, elementos similares, e em que: A Fig. 1 é uma vista em perspectiva de um aerogerador de acordo com uma modalidade da exposição; A Fig. 2 é uma vista em perspectiva de uma nacela, um mancai de rolamento juntamente com uma parte das pás do aerogerador descrito na modalidade da Fig. 1; A Fig. 3 é uma vista em perspectiva detalhada do mancai de rolamento e partes da pá do aerogerador com o segmento dentado de acordo com uma modalidade da invenção; A Fig. 4 é uma vista em perspectiva de um segmento dentado de acordo com uma modalidade da exposição; A Fig. 5 é uma extremidade do segmento dentado que apresenta as uniões do segmento dentado com o anel de rolamento de acordo com uma modalidade da exposição; A Fig. 6 é uma vista detalhada do anel de rolamento juntamente com o segmento dentado de acordo com a modalidade da Fig. 5; A Fig. 7 é uma vista lateral do anel de rolamento juntamente com o segmento dentado conectado ao anel de rolamento exterior de acordo com outra modalidade da exposição; A Fig. 8 é uma vista em perspectiva de uma extremidade do segmento dentado de acordo com a modalidade descrita na Fig. 7; e A Fig. 9 é um diagrama de fluxo que explica as passagens para fixar de forma removível um segmento dentado a um rolamento de passagem de um aerogerador. DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERENTES

Embora a presente exposição possa adoptar muitas formas diferentes, com o objetivo de fomentar o conhecimento dos princípios da exposição, agora se fará referência às modalidades ilustradas nas figuras, e se utilizará uma linguagem específica para as descrever. Assim, não se pretende limitar de forma alguma o âmbito da exposição. São consideradas várias alterações, modificações adicionais das modalidades descritas, e quaisquer outras aplicações dos princípios da exposição, como se descreve na mesma. A presente invenção é dirigida a uma placa dentada segmentada configurada para ser conectada de forma removível a um rolamento de passagem de um aerogerador. O aerogerador inclui uma pluralidade de pás montadas em um mancai de rolamento, e o mancai de rolamento montado em uma nacela através do rolamento de passagem. O rolamento de passagem roda axialmente a pluralidade de pás entre diferentes ângulos de passagem. O rolamento de passagem inclui um anel de rolamento interior e um anel de rolamento exterior interconectados entre si de forma rotatória. A placa dentada segmentada se conecta de forma removível pelo menos a um dos anéis de rolamento interior ou exterior mediante pelo menos um elemento de conexão. O segmento dentado tem uma pluralidade de dentes de engrenagem, e essa pluralidade é configurada para permitir a rotação de uma árvore de transmissão para conseguir diferentes ângulos de passagem. A Fig.1 é uma vista frontal que apresenta um aerogerador 100 de acordo com uma modalidade ilustrativa da exposição. Deve considerar-se que o aerogerador 100 pode ser um aerogerador marinho ou terrestre. O aerogerador Ilustrado 100 inclui uma torre de aerogerador (doravante denominada "torre") 102 erguida em vertical sobre uma fundação 104 ou uma base de aerogerador 104 na terra ou no mar, uma nacela 106 montada na extremidade superior da torre 102, e um mancai de rolamento 108 montado na extremidade frontal do mancai 106 de forma que seja suportado de forma rotatória ao redor do eixo de rotação lateral horizontal substancialmente, perpendicular ao plano do papel do mesmo. O mancai de rolamento 108 tem uma pluralidade de pás de aerogerador 110 (por exemplo, três como se apresenta na Fig.1) montadas em um padrão radial ao redor do seu eixo de rotação. Assim, a potência do vento soprando contra as pás do aerogerador 110 na direcção do eixo de rotação do cabeçalho do rotor 108 se transforma em força motriz que faz rodar o mancai de rolamento 108 ao redor de seu eixo de rotação. Um anemómetro (não apresentado na figura) que mede o valor da velocidade do vento na periferia e um anemoscópio (não apresentado) que mede a direção do vento se colocam nas localizações apropriadas da superfície periférica exterior (por exemplo, na parte superior, etc.) do mancai 106. O aerogerador 100 inclui ainda um rolamento de passagem 112 colocado entre o mancai de rolamento 108 e a pluralidade de pás 110 como se apresenta na Fig. 2. Cada pluralidade de pás 110 está conectada ao mancai de rolamento 108 através do rolamento de passagem 112. O rolamento de passagem 112 está configurado para rodar axialmente a pluralidade de pás 110 entre diferentes ângulos de passagem. O ângulo de passagem deve-se mudar para conseguir a máxima eficácia do aerogerador 100 dependendo de vários fatores como a velocidade do vento, a direção do vento, etc. O rolamento de passagem 112 inclui um anel de rolamento interior de forma anular 114, um anel de rolamento exterior de forma anular 116 e uma pluralidade de elementos de rolamento (não mostrados nas figuras) colocados entre o anel de rolamento exterior 116 e o anel de rolamento interior 114 para proporcionar uma rotação uniforme entre o anel de rolamento interior e exterior 114 e 116. O anel de rolamento exterior 116 e o anel de rolamento interior 114 estão interconectados entre si de forma rotatória. A pluralidade de elementos de rolamento é constituída por uma pluralidade de bolas de aço e/ou outros materiais adequados, que se podem endurecer de modo seletivo para proporcionar uma longa vida útil e uma rotação uniforme entre o anel de rolamento interior e exterior 114 e 116. O rolamento de passagem 112 também pode incluir qualquer outro tipo de mecanismo para reduzir a fricção entre o anel de rolamento interior 114 e o anel de rolamento exterior 116. O rolamento de passagem 112 inclui ainda uma placa dentada segmentada 118 ou um segmento dentado 118. De acordo com uma modalidade ilustrativa da exposição, o segmento dentado 118 se conecta de forma removível ao anel de rolamento interior 114 como se mostra na Fig. 3. O segmento dentado 118 tem um lado côncavo e um lado convexo como se mostra na Fig. 4. O lado convexo se acopla ao anel de rolamento interior 114 e o lado côncavo do segmento dentado 118 inclui uma pluralidade de dentes 120. Deve considerar-se que outros tipos de configurações de dentes de engrenagem, por exemplo engrenagens desgastadas, etc., entram no âmbito desta invenção. A pluralidade de dentes 120 tem uma forma que engrena com um pinhão associado 122 colocado entre o mancai de rolamento 108. 0 pinhão 122 está colocado em um eixo de motor 124 ou uma árvore de transmissão ou eixo de motor de uma pluralidade de motores 126. A activação da pluralidade de motores 126 produz a rotação do eixo do motor 124. O eixo do motor 124 move o pinhão 122 conectado à outra extremidade do eixo do motor 124. O pinhão 122 mexe o segmento dentado 118 que por sua vez roda axialmente a pá 110 entre diferentes ângulos de passagem. Em uma representação ilustrada, cada pluralidade de pás 110 inclui o seu motor individual 126 para mudar o ângulo de passagem dessa pá em concreto. Na presente representação, o segmento dentado 118 proporciona o ângulo arqueado entre um intervalo aproximado de 100° a 150°. O intervalo do ângulo arqueado não está limitado de 100° a 150°. Pode variar consoante os requisitos de outras modalidades da invenção. O segmento dentado 118 se conecta de forma removível ao anel de rolamento interior 114 como se apresenta nas Figuras 5 e 6 através de pelo menos uma pluralidade de elementos de conexão 128. Os elementos de conexão 128 garantem uma conexão ajustada do segmento dentado 118 com o anel de rolamento interior 114. Os elementos de conexão 128 podem incluir pelo menos uma união de passador 130, um guia em cauda de andorinha 132 e uma união aparafusada 134. Deve considerar-se que qualquer outro tipo de elemento de conexão ou a utilização de outro tipo de método de conexão entra no âmbito desta invenção. O guia em cauda de andorinha 132 se desliza na calha fêmea que apresenta o anel de rolamento interior 114 ou o anel de rolamento exterior 116 do rolamento de passagem 112. Alguns exemplos podem incluir, entre outros, uma união de soldadura, uma união de porca-parafuso, etc. Em outro exemplo, o anel de rolamento interior 114 e o segmento dentado 118 podem ser conectados utilizando uma técnica de soldadura por pontos. No caso da soldadura por pontos, resulta mais simples eliminar duas uniões em comparação com outras técnicas de soldadura.

No exemplo apresentado que se apresenta na Fig. 4, os elementos de conexão 128 estão presentes em as ambas extremidades do segmento dentado 118. Deve considerar-se que os elementos de conexão 128 podem estar presentes em qualquer lugar ao longo do segmento dentado 118. O segmento dentado 118 inclui ainda uma placa de suporte 136 para assegurar a conexão do segmento dentado 118 com o anel de rolamento interior 114 como se apresenta na Fig. 6. O segmento dentado 118 fabrica-se e trata-se em separado utilizando processos industriais standard. A fabricação e o tratamento térmico em separado do segmento dentado 118 impedem qualquer possibilidade de distorção no anel de rolamento interior 114 ou o anel de rolamento exterior 116 do rolamento de passagem 112. Caso o usuário deseje substituir ou reparar o segmento dentado 118 não tem de desmontar todo o rolamento de passagem 112. É possível extrair comodamente o segmento dentado 118 e voltar a acoplar ao rolamento de passagem 112a partir do lado do mancai de rolamento ou a partir do lado das pás quando o mancai de rolamento 108 estiver no chão e a pluralidade de pás 110 não estiver ensamblada. O segmento dentado 118 só pode ser extraído e/ou novamente ensamblado também desde o lado do mancai de rolamento quando a pluralidade de pás 110 se ensamblar no mancai de rolamento 108. O segmento dentado 118 juntamente com a pluralidade de dentes 120 pode ser revestido de materiais resistentes à corrosão, como o zinco, crômio, etc., para melhorar a vida útil, por exemplo em instalações marinhas com água salgada. Por sua vez, as superfícies expostas do segmento dentado 118 podem ser pintadas para impedir a oxidação.

De acordo com uma outra modalidade da exposição, o segmento dentado 118 também se pode conectar ao anel de rolamento exterior 116 como se apresenta nas Figuras 7 e 8. Nesta modalidade, a pluralidade de dentes 120 é colocada no lado convexo do segmento dentado 118. O lado côncavo do segmento dentado 118 acopla-se ao anel de rolamento exterior 116. Os elementos de conexão 128 são similares aos elementos descritos na modalidade da Fig. 5. O elemento de conexão 128 pode incluir pelo menos uma união de passador 130, o guia de cauda de andorinha 132 e a união aparafusada 134. Deve considerar-se que qualquer outro tipo de elemento de conexão ou a utilização de qualquer outro tipo de método de conexão entra no âmbito desta invenção. Alguns exemplos podem incluir, entre outros, uma união de porca-parafuso, etc. Em outro exemplo, o anel de rolamento exterior 116 e o segmento dentado 118 podem-se conectar utilizando uma técnica de soldadura por pontos. No caso da soldadura por pontos, resulta mais simples eliminar duas uniões em comparação com outras técnicas de soldadura.

Quando o segmento dentado 118 se acopla ao anel de rolamento exterior 116, para extrair o segmento dentado 118 se deve retirar primeiro toda a ensamblagem. Inicialmente, as pás 110 devem ser extraídas seguidas do segmento dentado 118. A Fig. 9 é um diagrama de fluxo que explica os passos para fixar de forma removível o segmento dentado 118 ao rolamento de passagem 112 do aerogerador 100. No passo 202, proporciona-se o segmento dentado 118 para sua fixação. O segmento dentado 118 é fabricado e tratado termicamente em separado independentemente do rolamento de passagem 112. A fabricação e o tratamento térmico em separado do segmento dentado 118 impedem qualquer possibilidade de distorção no anel de rolamento interior 114 ou o anel de rolamento exterior 116 do rolamento de passagem 112. Desta forma o segmento dentado 118 resulta fácil de fabricar em comparação com a técnica anterior. No passo 204, o segmento dentado 118 coloca-se em um dos anéis de rolamento interior 114 ou exterior 116 mediante o guia de cauda de andorinha 132, e finalmente, no passo 206, o segmento dentado 118 é fixado no anel de rolamento interior 114 ou exterior 116 mediante a pluralidade de elementos de conexão 128.

Qualquer teoria, mecanismo de operação, teste, ou descoberta descrita no presente documento tem como objetivo melhorar a compreensão dos princípios da presente exposição e não pretende que a presente exposição dependa de nenhum modo dessa teoria, mecanismo de operação, representação ilustrativa, teste, ou descoberta. Deve ser entendido que embora a utilização do termo preferível, preferentemente ou preferido na descrição anterior indica que a característica assim descrita pode ser mais desejável, no entanto pode não ser necessário e as representações que careçam do mesmo se podem considerar dentro do âmbito da exposição, sendo definido esse âmbito mediante as reivindicações seguintes.

Na leitura das reivindicações pretende-se que quando se utilizam termos como "um", "uma", "pelo menos umo/a", "pelo menos uma parte" não se pretende limitar a reivindicação só a um elemento a menos que se indique especificamente o contrário na reivindicação. Quando se utilizam as frases "pelo menos uma parte" e/ou "uma parte" o elemento pode incluir uma parte e/ou todo o elemento a menos que se indique especificamente o contrário.

Deve ser entendido que só se mostram e descrevem as representações selecionadas e que todas as possíveis alternativas, modificações, aspetos, combinações, princípios, variações, e equivalentes que entram dentro do espírito da exposição que se definem no presente documento ou mediante qualquer uma das seguintes reivindicações se deseja que estejam protegidos. Mesmo que as representações da descrição se ilustraram e descreverem em pormenor nos planos e na descrição precedente, as mesmas devem considerar-se meramente ilustrativas e não pretendem ser exaustivas nem limitar a descrição às formas específicas descritas. Outras alternativas, modificações e variações resultarão evidentes para os peritos na especialidade. Além disso, mesmo que se tenham apresentado muitos aspetos e princípios da invenção, não se têm de utilizar em combinação, e são possíveis várias combinações dos aspetos e princípios da invenção perante as várias representações especificadas anteriormente.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Aerogerador 100 que tem uma pluralidade de pás 110 montadas em um mancai de rolamento 108, com o mancai de rolamento 108 montado em uma nacela 106, caracterizado por compreender: um rolamento de passagem 112 para rodar axialmente a pluralidade de pás 110 entre diferentes ângulos de passagem incluindo o rolamento de passagem 112 um anel de rolamento interior 114 e um anel de rolamento exterior 116 interconectados entre si de modo rotatório; e um segmento dentado 118 que se conecta de forma removível pelo menos a um dos anéis de rolamento interior 114 ou exterior 116 mediante pelo menos um elemento de conexáo 128, tendo o segmento dentado 118 uma pluralidade de dentes 120 de engrenagem e sendo configurada essa pluralidade de dentes 120 para permitir a rotação de uma árvore de transmissão 126 conseguindo diferentes ângulos de passagem.

2. Aerogerador 100 de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o elemento de conexão 128 incluir pelo menos um guia de cauda de andorinha 132, uma união de passador 130 e uma união aparafusada 134.

3. Aerogerador 100 de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o guia de cauda de andorinha 132, a união de passador 130 e a união aparafusada 134 estarem presentes ao longo do segmento dentado 118.

4. Aerogerador 100 de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o segmento dentado 118 ter uma medida arqueada aproximada de 100° por 150°.

5. Aerogerador 100 de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada pluralidade de pás 110 inclui, assim mesmo, seu motor individual conectado operativamente com o mancai de rolamento 108, em que a activação dos motores roda axialmente as respectivas pás 110 entre diferentes ângulos de passagem através de um eixo de motor 126 e um segmento dentado 118.

6. Aerogerador 100 de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender, assim mesmo, uma placa de suporte 136 para assegurar a conexão do segmento dentado 118 com o anel de rolamento interior 114.

7. Aerogerador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a pluralidade de dentes 120 estar colocada no lado côncavo do segmento dentado 118 se este estiver conectado ao anel de rolamento interior 114.

8. Aerogerador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a pluralidade de dentes 120 estar colocada no lado convexo do segmento dentado 118 se este estiver conectado ao anel de rolamento exterior 116.

9. Utilização dada ao rolamento de passagem 112 em um aerogerador 100, caracterizado por, esse rolamento de passagem 112 constar de: um ângulo de rolamento interior 114 e um anel de rolamento exterior 116 interconectados entre si de modo rotatório, um segmento dentado 118 conectado de torma removível pelo menos a um dos anéis de rolamento interior 114 ou exterior 116 mediante pelo menos um guia de cauda de andorinha 132, uma união de passador 130 e uma união aparafusada 134, tendo o segmento dentado 118 uma pluralidade de dentes de engrenagem 120, sendo configurada essa pluralidade de dentes 120 para permitir a rotação de uma árvore de transmissão de um motor 126 para conseguir diferentes ângulos de passagem.

10. Método para fixar de forma removível um segmento dentado 118 a um rolamento de passagem 112 de um aerogerador 100, tendo o rolamento de passagem 112 um anel de rolamento interior 114 e um anel do rolamento exterior 116, caracterizado por consistir em: proporcionar o segmento dentado 118; colocar o segmento dentado 118 em um dos anéis de rolamento interior 114 ou exterior 116; e conectar uma primeira e segunda extremidade do segmento dentado 118 com um dos anéis de rolamento interior 114 ou exterior 116 utilizando pelo menos um dos elementos de conexão 128 existentes.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender assim mesmo, a fixação de uma placa de suporte 136 ao rolamento de passagem 112 se o segmento dentado 118 é conectado ao anel de rolamento interior 114.

12. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o segmento dentado 118 ser fabricado e tratado em separado independentemente do rolamento de passagem 112.

13. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o elemento de conexão 128 ser pelo menos um guia de cauda de andorinha 132, uma união de passador 130 e uma união aparafusada 134.

14. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o anel de rolamento interior 114 e o segmento dentado 118 estarem conectados mediante uma união de soldadura por pontos que se pode romper.