ES2369810A1 - Un dispositivo de sustitución del freno para un aerogenerador. - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo de sustitución del freno para un aerogenerador. El aerogenerador comprende: una primera disposición para impedir la rotación del buje del rotor (11) comprendiendo un pasador de bloqueo (21) y uno o más orificios cooperantes (23); medios aerodinámicos y/o eléctricos para detener el tren de potencia cerca de una posición angular apropiada para introducir dicho pasador de bloqueo (21) en uno de dichos orificios (23); una segunda disposición para mantener fijado el tren de potencia en dicha posición angular que comprende un dispositivo de fijación (41) y uno o más medios cooperantes (43), siendo esa segunda disposición capaz de fijar el tren de potencia en una posición angular apropiada para introducir dicho pasador de bloqueo (21) en uno de dichos orificios (23) desde la posición de detención alcanzada incluso si existe un desfase (A) de hasta 7 grados entre ambas posiciones.
Description
Un dispositivo de sustitución del freno para un
aerogenerador.
La invención se refiere a un dispositivo de
sustitución del freno para un aerogenerador y, más en particular, a
un dispositivo de fijación que puede situar el rotor del
aerogenerador en una posición apropiada para ser bloqueado por un
dispositivo de bloqueo de rotor.
En los aerogeneradores son necesarios sistemas
de bloqueo de rotor para asegurar que el rotor no rota cuando se
llevan a cabo actividades de mantenimiento. El sistema de bloqueo
forma parte normalmente de un sistema redundante que también incluye
el freno.
El sistema de bloqueo comprende típicamente uno
o más pasadores (a menudo dos pasadores) que son empujados hacia
orificios en el buje del rotor, en el eje principal o en una brida.
Los pasadores están unidos a la parte inmóvil del aerogenerador y
consiguientemente impiden la rotación del tren de potencia.
El bloqueo del rotor se lleva a cabo normalmente
conduciendo lentamente al rotor a la posición de bloqueo variando el
ángulo de paso de las palas o conduciendo el rotor con el generador
o un dispositivo externo. Sin embargo puede haber distintas causas
que impidan que el rotor se pare en la posición correcta tales como
un cambio en la dirección del viento que hace que el motor se mueva
unos mm ó el par de rotación irregular que aparece cuando se para un
aerogenerador con un generador de imanes permanentes accionado
directamente.
Consiguientemente en esas situaciones resulta
casi imposible bloquear el rotor porque los pasadores de bloqueo y
los orificios en el buje no están alineados incluso cuando se usa
algún sistema de bloqueo que resuelve problemas de desalineación
entre pasadores de bloqueo y orificios en el buje del rotor como los
descritos en EP 1 291 521 A1 y WO 2008/059088.
Esta invención está orientada a la solución de
ese inconveniente.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar una disposición de fijación para un aerogenerador que
asegure una posición apropiada del tren de potencia del
aerogenerador para el sistema de bloqueo del rotor para todos los
tipos de aerogeneradores.
Es otro objeto de la presente invención
proporcionar un dispositivo de sustitución del freno para aquellos
tipos de aerogeneradores que en otro caso requerirían grandes
dispositivos de freno.
Estos y otros objetos de la presente invención
se consiguen con un aerogenerador que tiene una primera disposición
para impedir la rotación del buje del rotor comprendiendo al menos
un pasador de bloqueo montado en una parte inmóvil del aerogenerador
y uno o más orificios cooperantes en una parte móvil del tren de
potencia; que también tiene medios aerodinámicos y/o eléctricos para
detener el tren de potencia cerca de una posición angular apropiada
para introducir dicho pasador de bloqueo en uno de dichos orificios,
que también tiene una segunda disposición para mantener fijado el
tren de potencia en dicha posición angular que comprende un
dispositivo de fijación montado en una parte inmóvil del
aerogenerador y uno o más medios cooperantes en una parte móvil del
tren de potencia, siendo capaz la segunda disposición de fijar el
tren de potencia en una posición angular apropiada para introducir
dicho pasador de bloqueo en uno de dichos orificios desde la
posición de detención alcanzada después de haber usado dichos medios
aerodinámicos y/o eléctricos incluso si existe un desfase de hasta 7
grados entre ambas posiciones.
En una realización preferente, la parte móvil
del tren de potencia que comprende dichos orificios cooperantes y
dichos medios cooperante es el buje del rotor y la parte inmóvil del
aerogenerador en la que están montados dicho pasador de bloqueo y
dicho dispositivo de fijación es la estructura de la góndola, dicho
dispositivo de fijación incluye una rueda que es presionada
verticalmente sobre el contorno externo del buje del rotor cuando se
activa el dispositivo de fijación, y dichos medios cooperantes son
muescas angulares en el buje del rotor a una de las cuales debe
acoplarse dicha rueda en la operación de fijación. Se consigue con
ello una disposición de fijación de instalación fácil.
En otra realización preferente, la relación
entre la altura H de dicha muesca angular y el diámetro D de dicha
rueda está comprendido en rango 1/20-1/2. Se
consigue con ello una configuración de la disposición de fijación
apropiada para actuar tanto como una disposición de posicionamiento
ó como una disposición de freno.
En otra realización preferente, la primera
disposición comprende un número N (preferiblemente doce para
aerogeneradores de 3 palas) de orificios de distribuidos
uniformemente en el buje del rotor en uno de los cuales debe
introducirse dicho al menos un pasador de bloque; la segunda
disposición comprende el mismo número N de muescas angulares
distribuidas uniformemente en el buje del rotor, a una de las cuales
debe quedar acoplado dicha rueda, y posicionadas entre dichos
orificios; permitiendo la distancia angular entre dicho pasador de
bloqueo y dicho dispositivo de fijación que puedan cooperar,
respectivamente, con un orificio y una muesca angular. En el
supuesto mencionado de N=12 se consigue con ello el número de
orificios muescas angulares que permite posicionar cada pala
individual verticalmente arriba ó abajo y horizontalmente a la
izquierda ó a la derecha.
En otra realización preferente, el dispositivo
de fijación comprende una estructura pivotante soportada por una
base unida a la estructura de la góndola que tiene en un extremo
dicha rueda y un dispositivo de pistón (preferiblemente un
dispositivo de pistón actuado hidráulicamente) en el extremo
opuesto. Se consigue con ello un dispositivo de fijación
simplificado.
En otra realización preferente el aerogenerador
es un aerogenerador accionado directamente y su generador es un
generador de imanes permanentes. Se consigue con ello un dispositivo
de fijación particularmente apropiado para una configuración de
aerogenerador en la que es particularmente difícil posicionar el
tren de potencia en una posición predeterminada debido al par de
rotación irregular que aparece cuando se detiene el
aerogenerador.
Otras características y ventajas de la presente
invención se desprenderán de la siguiente descripción detallada de
una realización ilustrativa y no limitativa de su objeto en relación
con la figura que se acompaña.
La Figura 1 es una vista parcial en perspectiva
de un aerogenerador accionado directamente según la presente
invención.
La Figura 2 es una vista ampliada del
dispositivo de fijación según la presente invención.
Las Figuras 3a y 3b son esquemas ilustrativos
del funcionamiento del dispositivo de fijación según la presente
invención.
La Figura 4 es un esquema que muestra la rueda
del dispositivo de fijación acoplada a una muesca angular del buje
del rotor y que ilustra sus dimensiones relativas.
Las Figuras 5a y 5b son dos vistas parciales en
perspectiva de un aerogenerador accionado directamente según la
presente invención mostrando el dispositivo de fijación en una
posición desactivada.
Los aerogeneradores son dispositivos que
convierten energía mecánica en energía eléctrica. Un aerogenerador
típico incluye una góndola montada sobre una torre que alberga un
tren de potencia para transmitir la rotación de un rotor a un
generador eléctrico y otros componentes tal como los motores de
orientación mediante los que se gira el aerogenerador, varios
controladores y un freno. El rotor soporta varias palas que se
extienden radialmente para capturar la energía cinética del viento y
causan un movimiento rotatorio del tren de potencia. Las palas del
rotor tienen una forma aerodinámica de manera que cuando el viento
pasa a través de la superficie de la pala se crea una fuerza
ascensional que causa la rotación de un eje al que está conectado
-directamente o a través de un dispositivo de multiplicación- un
generador eléctrico.
Como en los sistemas de bloqueo del rotor
conocidos, los componentes básicos de la disposición de bloqueo del
rotor usada en la presente invención son pasadores de bloqueo 21
montados en la estructura de la góndola 13 (ó en otra parte no
rotatoria del aerogenerador) y orificios conjugados 23 situados en
el buje del rotor 11 (ó en otra parte rotatoria del aerogenerador).
La operación de bloqueo del rotor debe ser llevada a cabo después de
detener el aerogenerador usando por ejemplo medios conocidos de
regulación del ángulo de paso de las palas (llamados medios
aerodinámicos en este documento) como sigue: en una primera etapa se
dispone el ángulo de paso de las palas en torno a 90 grados de
manera que el rotor se desacelera hasta llegar a un número de
revoluciones por minuto muy próximo a cero; en una segunda etapa se
mueve convenientemente el ángulo de paso de las palas para llevar el
rotor lo más cerca posible a la posición en la que el pasador de
bloqueo 21 debe introducirse en un orificio conjugado 23.
Alternativamente se puede detener el
aerogenerador y llevar el rotor lo más cerca posible a la posición
en la que el pasador de bloqueo 21 deber introducirse en un orificio
conjugado 23 utilizando medios eléctricos.
En cualquier caso, como la posición final de
parada no es una posición estable en la que incluso un pequeño
movimiento del rotor (debido a cualquier causa) puede impedir la
operación de bloqueo del rotor, una segunda disposición según la
presente invención permite mantener fijado en tren de potencia en
una posición apropiada para la operación de bloqueo del rotor.
En una realización preferente de la invención
ilustrada en las Figuras los principales componentes de esa segunda
disposición son un dispositivo de fijación 41 comprendiendo (ver
particularmente la Figura 21) una estructura pivotante 45 soportada
por una base 43 unida a la estructura de la góndola 13 con una rueda
49 en un extremo y un dispositivo de pistón 47 en el extremo opuesto
y muescas angulares conjugadas 31 en la superficie del buje del
rotor 11.
Los orificios 23 y las muescas angulares 31
están dispuestas a lo largo de buje del rotor 11 de manera tal que
estando presionada una muesca angular 31 por la rueda 49 se asegura
que el pasador de bloqueo 21 queda colocado enfrente de un orificio
conjugado 23.
Una vez que se detiene el aerogenerador puede
haber un desfase A entre la posición angular del dispositivo de
fijación 41 y la posición angular de la muesca angular 31
identificadas respectivamente, por los ejes 26 y 24 en la Figura 3a.
Entonces, se activa el dispositivo de fijación 41 (proporcionando
una fuerza al dispositivo de pistón 47 usando, preferentemente,
medios hidráulicos) y la rueda 49 queda acoplada a la muesca angular
31 mediante la actuación de la fuerza F, como se ilustra en la
Figura 3b, es decir, queda colocada en la misma posición angular
(actuando por tanto como dispositivo de posicionamiento) y
presionada sobre ella (actuando por tanto como un dispositivo de
freno).
Cuando el dispositivo de fijación 41 no está
activado, la rueda 49 se levanta de manera que no toque al buje del
rotor 11 como se muestra en las Figuras 5a y 5b.
El aerogenerador ilustrado en las Figuras es un
aerogenerador accionado directamente con el buje del rotor 11 unido
a la estructura de la góndola 13 de manera que dichos orificios 23 y
dichas muescas angulares 31 están dispuestas a lo largo de una
brida del buje del rotor orientada hacia la estructura de la góndola
13. En otras configuraciones del aerogenerador, los orificios 23 y
las muescas angulares 31, por un lado, y el pasador de bloqueo 21 y
el dispositivo de fijación 41, por otro lado, pueden estar situados
en posiciones muy diferentes, pero como bien comprenderá el experto
en la materia, si la disposición de bloqueo del rotor y la
disposición de fijación pueden ser definidas por sus posiciones
angulares con respecto al eje del tren de potencia de manera similar
a los ejes 24, 26 de las Figuras 31 y 3b, cualquier ubicación de
dichas disposiciones debe considerarse comprendida por esta
invención.
Se considera que la segunda disposición según la
presente invención debe ser capaz de fijar el tren de potencia para
un desfase A de hasta 7 grados lo que cubre un amplio rango de
posibles desviaciones del tren de potencia desde la posición de
parada. En este sentido puede advertirse que, por ejemplo, en el
caso de un aerogenerador con un generador PM con 120 polos y 360
ranuras, la distancia angular entre dos posiciones de equilibrio es
de 1 grado.
Un desfase A máximo de 7 grados en un buje de
rotor 11 de un radio de 1250 mm implicaría la necesidad de un
dispositivo de fijación 41 con una rueda de aproximadamente 150 mm
cooperando por ejemplo con una muesca angular 31 del mismo radio,
por lo que puede decirse que desfases de hasta 7 grados pueden ser
manejados por el dispositivo de fijación 41.
En una realización preferente, la primera
disposición de bloque comprende un número N (preferiblemente doce
para aerogeneradores de tres palas) de orificios 23 distribuidos
uniformemente en el buje del rotor para recibir al menos un pasador
de bloqueo 21 y la segunda disposición de fijación comprende el
mismo número N de muescas angulares 31 uniformemente distribuidas
entre dichos orificios 23 para alojar la rueda 49 del dispositivo de
fijación 41. La distancia angular entre el pasador de bloqueo 31 y
el dispositivo de fijación 41 debe ser consistente con la distancia
angular entre los orificios 23 y las muescas angulares 31.
En una realización preferente de la segunda
disposición, como se muestra en la Figura 4, la relación entre la
altura H de la muesca angular 31 y el diámetro D de la rueda 49 debe
estar comprendida entre 1/20 y 1/2. Una relación mayor de 1/2, es
decir un muesca angular profunda bloquearía la rotación del sistema;
una relación menor de 1/20, es decir una muesca angular muy pequeña,
implicaría una fuerza de fijación demasiado débil.
La operación de bloqueo de rotor en un
aerogenerador según la presente invención puede llevarse a cabo
manualmente o automáticamente.
En una operación manual, la detención del tren
de potencia en la posición requerida, la activación del dispositivo
de fijación y la activación del sistema de bloqueo son tareas
llevadas a cabo independientemente. En este procedimiento, la tarea
de bloqueo del rotor no requiere varios intentos como sucede en los
procedimientos de bloqueo del rotor conocidos porque el dispositivo
de fijación asegura la alineación correcta entre pasadores de
bloqueo y orificios.
Si el aerogenerador tiene medios de medición de
la posición angular del tren de potencia entonces es factible una
operación automática de bloqueo del rotor porque la activación del
dispositivo de fijación y la activación del sistema del bloqueo del
rotor pueden ser automatizadas.
El dispositivo de fijación según la presente
invención, adicionalmente a su contribución a mejorar la operación
de bloqueo del rotor, puede sustituir ventajosamente los
dispositivos de freno conocidos que se usan para fijar el rotor,
particularmente en aquellos aerogeneradores sin multiplicadora en
los que las dimensiones de los dispositivos de freno convencionales
bastante grandes.
Aunque la presente invención se ha descrito
enteramente en conexión con realizaciones preferidas, es evidente
que se pueden introducir aquellas modificaciones dentro del alcance
de, no considerando éste como limitado por las anteriores
realizaciones, sino por el contenido de las reivindicaciones
siguientes.
Claims (8)
1. Aerogenerador comprendiendo: una torre, una
estructura de góndola (13) montada sobre la torre, un tren de
potencia que incluye un generador accionado por un rotor que
comprende un buje de rotor (11) y al menos una pala; una primera
disposición para impedir la rotación del buje del rotor (11)
comprendiendo al menos un pasador de bloqueo (21) montado en una
parte inmóvil del aerogenerador y uno o más orificios cooperantes
(23) en el tren de potencia; medios aerodinámicos y/o eléctricos
para detener el tren de potencia cerca de una posición angular
apropiada para introducir dicho pasador de bloqueo (21) en uno de
dichos orificios (23), caracterizado porque:
- también comprende una segunda disposición para
mantener fijado el tren de potencia en dicha posición angular que
comprende un dispositivo de fijación (41) montado en una parte
inmóvil del aerogenerador y uno o más medios cooperantes en una
parte móvil del tren de potencia;
- esa segunda disposición es capaz de fijar el
tren de potencia en una posición angular apropiada para introducir
dicho pasador de bloqueo (21) en uno de dichos orificios (23) desde
la posición de detención alcanzada después de haber usado dichos
medios aerodinámicos y/o eléctricos incluso si existe un desfase (A)
de hasta 7 grados entre ambas posiciones.
2. Aerogenerador según la reivindicación 1,
caracterizado porque:
- la parte móvil del tren de potencia que
comprende dichos orificios cooperantes (23) y dichos medios
cooperantes es el buje del rotor (11) y la parte inmóvil del
aerogenerador a la que están unidos dicho pasador de bloqueo (21) y
dicho dispositivo de fijación (41) es la estructura de la góndola
(13);
- dicho dispositivo de fijación (41) incluye una
rueda (49) que es presionada verticalmente sobre contorno externo
del buje del rotor (41) cuando se activa el dispositivo de fijación
(41);
- dichos medios cooperantes son muescas
angulares (41) en el buje del rotor (11) a una de las cuales debe
acoplarse dicha rueda (49) en la operación de fijación.
3. Aerogenerador según la reivindicación 2,
caracterizado porque la relación entre la altura (H) de
dichas muescas angulares (31) y el diámetro (D) de dicha rueda (49)
está comprendido en el rango 1/20-1/2.
4. Aerogenerador según cualquiera de las
reivindicaciones 2-3, caracterizado
porque:
- dicha primera disposición comprende un número
(N) de orificios (23) distribuidos uniformemente en el buje del
rotor (11) en uno de los cuales debe introducirse dicho al menos un
pasador de bloqueo (21);
- dicha segunda disposición comprende el mismo
número (N) de muescas angulares (31) distribuidas uniformemente en
el buje del rotor (11), a una de las cuales debe quedar acoplada
dicha rueda (49), y posicionadas entre dichos orificios (23);
- la distancia angular entre dicho pasador de
bloqueo (21) y dicho dispositivo de fijación (41) debe permitir que
puedan cooperar, respectivamente con un orificio (23) y una muesca
angular (31).
5. Aerogenerador según la reivindicación 4,
caracterizado porque el rotor comprende tres palas, la
primera disposición comprende doce orificios (23) y la segunda
disposición comprende 12 muescas angulares (31).
6. Aerogenerador según cualquiera de las
reivindicaciones 2-5, caracterizado porque
dicho dispositivo de fijación (41) comprende una estructura
pivotante (45) soportada por una base (43) unida a la estructura de
la góndola (13) que tiene en un extremo dicha rueda (49) y un
dispositivo de pistón (47) en el extremo opuesto.
7. Aerogenerador según la reivindicación 4,
caracterizado porque dicho dispositivo de pistón (47) es un
dispositivo accionado hidráulicamente.
8. Aerogenerador según cualquiera de las
reivindicaciones 1-7, caracterizado porque
dicho aerogenerador es un aerogenerador accionado directamente y su
generador es un generador de imanes perma-
nentes.
nentes.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201000602A ES2369810B1 (es) | 2010-05-11 | 2010-05-11 | Un dispositivo de sustitución del freno para un aerogenerador. |
| PCT/ES2011/000157 WO2011141594A1 (es) | 2010-05-11 | 2011-05-11 | Un dispositivo de sustitucion del freno para un aerogenerador |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201000602A ES2369810B1 (es) | 2010-05-11 | 2010-05-11 | Un dispositivo de sustitución del freno para un aerogenerador. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2369810A1 true ES2369810A1 (es) | 2011-12-07 |
| ES2369810B1 ES2369810B1 (es) | 2012-10-22 |
Family
ID=44913985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES201000602A Withdrawn - After Issue ES2369810B1 (es) | 2010-05-11 | 2010-05-11 | Un dispositivo de sustitución del freno para un aerogenerador. |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| ES (1) | ES2369810B1 (es) |
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