ES2166832T5 - Engranaje planetario para una turbina eolica. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN ENGRANAJE PLANETARIO, EN PARTICULAR PARA PLANTAS EOLICAS, QUE COMPRENDE DOS ETAPAS (118,119) DE ENGRANAJES. EL PORTADOR (120) PLANETARIO DE LA PRIMERA ETAPA (118) DE ENGRANAJES FORMA SIMULTANEAMENTE EN EL EXTREMO DE ENTRADA EL EJE DE ACCIONAMIENTO PARA EL ENGRANAJE SOBRE EL QUE SE ASEGURA EL NUCLEO (126) DE ROTOR. DADO QUE EL EJE DE ACCIONAMIENTO DEL EJE NO REQUIERE UN MONTAJE SEPARADO, PUEDEN SER REDUCIDOS CONSIDERABLEMENTE LOS COSTES Y EL PESO DE LA PLANTA.

Description

Engranaje planetario para una turbina eólica.

La invención se refiere a un engranaje planetario para una central eólica con un portapiñón alojado en una caja de engranaje y unido con un árbol de transmisión que está cometido a una fuerza transversal.

Las centrales eólicas de este tipo están configuradas generalmente de la forma explicada a continuación. Un árbol de rotor es guiado mediante dos cojinetes en un soporte de cojinete. En uno de los extremos de este árbol de rotor se sujeta el cubo d3e rotor con una unión por tornillos. El otro extremo del árbol de rotor presenta, por ejemplo, una unión por contracción o una unión por ejes estriados a fin de transmitir el par entre el árbol de rotor y el engranaje.

Otra forma conocida de realización consiste en un eje hueco de soporte no giratorio, sobre el que se ha montado el cubo con posibilidad de giro. Mediante un árbol, que no está sometido en este caso a las fuerzas transversales y que se mueve coaxialmente en el eje hueco de soporte, se transmite el par activo desde el cubo hasta el engranaje. La unión de árbol/engranaje se ha configurado, por ejemplo, como una unión por contracción y la unión de cubo/árbol, por ejemplo, como un acoplamiento de pernos.

Son considerables los porcentajes referentes a los costos y el peso del árbol de rotor, incluyendo su disposición de cojinetes y el soporte de cojinetes, o del eje hueco de soporte. En las dos variantes antes descritas, el porcentaje de los costos en los costos totales de la central eólica es de alrededor de 7% en cada caso y el porcentaje del peso en el peso total de la central eólica sin la torre, de alrededor de 15% en cada caso. Además, el elevado porcentaje del peso influye de manera negativa tanto sobre el dimensionado de los elementos, integrados posteriormente en el flujo de potencia, como de la torre y los cimientos.

Del documento EP-A-635 639 se conoce un engranaje planetario de este tipo, donde un árbol de transmisión, sometido a una fuerza transversal, está unido mediante una unión de árbol dentado y cubo con un portapiñón alojado en una caja de engranaje.

En el documento WO 91/19916 se da a conocer un engranaje planetario, donde un árbol de transmisión, sometido a una fuerza transversal, se ha alojado directamente en una caja de engranaje. Sobre el árbol de transmisión se ha fijado un portapiñón que no está integrado a su vez en la caja de engranaje.

El objetivo de esta invención consiste en reducir tanto los costos como el peso de la unión de cubo de rotor/engranaje.

Este objetivo se alcanza con un engranaje planetario según la reivindicación 1. La siguiente tabla muestra de manera aproximada las ventajas que se obtienen con respecto al nivel actual de la técnica:

1

Dado que para el árbol de transmisión no se requiere ninguna disposición de cojinetes individual, sino que éste se aloja mediante el portapiñón en la caja de engranaje, con ayuda de la presente invención se puede lograr, teniendo en cuenta el nivel actual de la técnica, una reducción de los costos para toda la instalación de aproximadamente 6% y una reducción del peso para la instalación sin torre, de aproximadamente 15%.

Otras características y ventajas de la invención se derivan de las reivindicaciones secundarias y de la siguiente descripción de ejemplos de realización de la invención, tomando como base los dibujos. Muestran:

Fig. 1 y 2: formas de realización de centrales eólicas según el nivel actual de la técnica, y

Fig. 3 a 6: formas de realización de engranajes planetarios según la presente invención, que se usan preferentemente en centrales eólicas.

La figura 1 muestra la variante de realización usada con mayor frecuencia en centrales eólicas. Un árbol 1 de rotor está apoyado mediante dos cojinetes 2, 3 en un soporte 4 de cojinetes. En uno de los extremos de este árbol 1 de rotor se ha fijado el cubo 5 de rotor mediante una unión por tornillos. El otro extremo del árbol 1 de rotor presenta una unión por ejes estriados para la transmisión del par entre el árbol 1 de rotor y el engranaje 6. El engranaje 6 es un engranaje planetario clásico de 2 escalones con un árbol 7 de transmisión doblemente apoyado, donde el cojinete 8 de engranaje, situado en el lado del rotor, y la junta 9 de eje están integrados en la cubierta 10 delantera del engranaje.

La figura 2 muestra otra forma conocida de realización. Esta se compone de un eje 11 hueco de soporte no giratorio, en el que se ha apoyado de manera giratoria el cubo 12 de rotor mediante dos cojinetes 13, 14. Mediante un árbol 15, que no está sometido en este caso a las fuerzas transversales y que está alojado coaxialmente en el eje 11 hueco de soporte, se transmite el par activo desde el cubo 12 de rotor hasta el engranaje 16. La unión de árbol/engranaje se ha configurado, por ejemplo, como una unión por contracción y la unión de cubo/árbol, por ejemplo, como un acoplamiento de pernos. El engranaje 16 es, asimismo, como se muestra en la figura 1, un engranaje planetario clásico de 2 escalones con un árbol 17 de transmisión doblemente apoyado, donde el cojinete 8 de engranaje, situado en el lado del rotor, y la junta 9 de eje están integrados en la cubierta 10 delantera del engranaje.

La figura 3 muestra una primera forma de realización de la invención. El engranaje planetario se ha configurado con dos escalones 18, 19 de piñón satélite. El árbol de transmisión está integrado en el portapiñón 20 del primer escalón 18 de engranaje y se ha configurado de forma que sirve a la vez como anillo interior del cojinete 21 de rotor. El árbol de transmisión o el portapiñón 20 está apoyado en su lado opuesto al rotor 27 en la caja 25 de engranaje mediante un segundo cojinete 44.

El cojinete 21 de rotor está compuesto, además, por un anillo 22 externo, una cantidad de elementos 23 de rodamiento, dependiente de la carga, y por una junta 24 adecuada. El anillo 22 externo del cojinete 21 de rotor está atornillado con la caja 25 de engranaje que soporta el engranaje 26 interior del primer escalón 18 del piñón. El anillo 22 externo, la junta 24, los elementos 23 de rodamiento y el elemento 20 de transmisión forman así la cubierta, situada en el lado de accionamiento, de la caja de engranaje.

A fin de fijar el rotor 27 de una fuente de propulsión, en concreto de una rueda eólica, en un árbol de transmisión o un portapiñón 20, éste presenta un roscado 28 (indicado mediante una línea de rayas y puntos), acotado conforme al diámetro del cojinete 21 de rotor y la carga del engranaje, y un centrado 29.

Según se conoce, en el portapiñón 20 se han alojado tres piñones 45 satélites, que están unidos con un engranaje 46 exterior. El engranaje 46 exterior está unido a su vez mediante un árbol 47 con un portapiñón 48 del segundo escalón 19 de engranaje, cuyo árbol 49 de transmisión está unido con un generador.

La figura 4 muestra otra forma de realización de un engranaje 32 según la invención para una central eólica. Un cubo 30 de rotor, que soporta una o varias palas 31 de rotor, está atornillado con el árbol de transmisión del engranaje 32 que forma a la vez el portapiñón 20 del primer escalón de engranaje planetario. Mediante esta disposición se transmite el par activo del rotor 30 directamente desde el cubo 30 de rotor al portapiñón 20 del engranaje 32. El engranaje 32 se atornilla preferentemente con el bastidor de la máquina 33. A fin de neutralizar las vibraciones y los ruidos del engranaje 32 y el bastidor 33 de la máquina se atornilla una brida 34 de unión del bastidor 33 de la máquina mediante insertos 36, 37 de material aislante entre la caja del engranaje 32 y un anillo 35. Con el mismo objetivo se atornilla la brida de unión del cubo 30 de rotor y mediante insertos 39, 40 de material aislante en el portapiñón (38).

La figura 5 muestra otra forma de realización de la presente invención. El engranaje se ha realizado nuevamente con dos escalones 118, 119 de piñón satélite. El árbol de transmisión se ha configurado de manera que sirve como portapiñón 120 del escalón 118 de piñón satélite. El portapiñón 120 se ha apoyado mediante dos cojinetes 121, 122 en la caja 124, 125 de engranaje. Una junta 123 adecuada hermetiza el engranaje en el lado del accionamiento. El rotor 126 de una fuente de propulsión está sujeto al árbol de transmisión o al portapiñón 120 mediante un roscado 127 (indicado mediante una línea de rayas y puntos), acotado conforme al diámetro del cojinete 121 de rotor y la carga del engranaje, y un centrado 128.

La Figura 6 muestra otra forma de realización de un engranaje según la invención para una central eólica. El cubo 130 de rotor, que soporta una o varias palas 131 de rotor, está atornillado con el portapiñón 120 del engranaje 132, que forma a la vez el árbol de transmisión. Mediante esta disposición se transmite el par activo del rotor 130 de la fuente de propulsión directamente desde el cubo 130 del rotor al portapiñón 120 del engranaje 132. El engranaje 132 está atornillado preferentemente con el bastidor 133 de la máquina.

En la descripción anterior, tomando como base los dibujos, se explicaron siempre formas de realización de la invención, en las que el árbol de transmisión está alojado en el portapiñón del primer escalón de engranaje. En esta invención se pueden incluir naturalmente también formas de realización, en las que se ha previsto un árbol de transmisión individual, que está unido con el portapiñón, p. ej., atornillado, y apoyado mediante éste en o junto al engranaje. Aquí se logran también las ventajas mencionadas al principio, o sea, la reducción esencial de los costos y el peso de la instalación, ya que se puede renunciar a una disposición propia de cojinetes para el árbol de transmisión.

Claims (7)

1. Engranaje planetario para una central eólica, con un portapiñón, alojado en una caja de engranaje que está unido con un árbol de transmisión que está sometido a una fuerza transversal, en el que en el árbol de transmisión está fijado un rotor (27, 30, 41, 126, 130), caracterizado porque el árbol de transmisión, sin un alojamiento especial, está apoyado mediante el portapiñón (20; 120) en la caja de engranaje, donde todas las fuerzas transversales, a las que se somete el árbol de transmisión, son transmitidas a la caja de engranaje (25, 124, 125) mediante los cojinetes (21, 44, 121, 122) del portapiñón (20, 120).

2. Engranaje según la reivindicación 1, caracterizado porque el árbol de transmisión se ha configurado de manera que forma una sola pieza con el portapiñón (20, 120).

3. Engranaje según la reivindicación 1, caracterizado porque el árbol de transmisión está fijado, preferentemente atornillado, en el portapiñón (20, 120).

4. Engranaje según la reivindicación 1, caracterizado porque en el rotor (27, 30, 41, 126, 130) se han fijado palas (31, 131) de rotor.

5. Engranaje según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el portapiñón (20, 120) forma el anillo interior del cojinete (23), situado en el lado de accionamiento, del portapiñón (20).

6. Engranaje según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el engranaje planetario es un engranaje planetario de dos escalones (18, 19).

7. Engranaje según la reivindicación 6, caracterizado porque el engranaje (46) exterior del primer escalón (18) de engranaje, situado en el lado de accionamiento, está unido con el portapiñón (48) del segundo escalón (19) de engranaje.