ES2406080T5 - Instalación de energía eólica - Google Patents

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ES2406080T5 ES07013057.0T ES07013057T ES2406080T5 ES 2406080 T5 ES2406080 T5 ES 2406080T5 ES 07013057 T ES07013057 T ES 07013057T ES 2406080 T5 ES2406080 T5 ES 2406080T5
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Description

DESCRIPCION
Instalacion de energfa eolica
5 La presente invencion se refiere a una instalacion de energfa eolica con un ramal de accionamiento soportado a traves de un rodamiento delantero y un rodamiento trasero, y que presenta un rotor, un arbol de rotor y un engranaje que en su zona delantera esta acoplado, a traves de un soporte de momentos de giro, con el soporte de maquina de la instalacion de energfa eolica.
10 Una instalacion de energfa eolica conocida presenta un arbol de rotor soportado mediante dos rodamientos en un caballete. Por uno de sus extremos, el arbol de rotor esta acoplado con el rotor, y por el otro extremo esta acoplado con el engranaje. Un ejemplo de una instalacion de energfa eolica de este tipo figura en el documento GB2074661A.
Otra instalacion de energfa eolica conocida presenta un pivote hueco de soporte no giratorio en el que esta 15 soportado de forma giratoria el rotor mediante dos rodamientos. El par motor se transmite al engranaje mediante un arbol soportado coaxialmente dentro del pivote hueco.
Las dos instalaciones de energfa eolica conocidas, descritas anteriormente, tienen la desventaja de que el arbol de rotor incluido su soporte y su caballete o el arbol hueco de soporte son muy pesados y ademas muy caros. Ademas, 20 en estas dos instalaciones de energfa eolica conocidas pueden producirse tensiones del ramal de accionamiento por tolerancias de fabricacion, y bajo carga pueden producirse deformaciones de las construcciones conectadas.
Otra instalacion de energfa eolica se conoce por ejemplo por el documento WO 96/11338 A1. Esta instalacion de energfa eolica conocida presenta un engranaje planetario con un soporte de ruedas planetarias soportado en una 25 carcasa de engranaje, que esta unido con un arbol de accionamiento, estando soportado el arbol de accionamiento en la carcasa de engranaje, a traves del soporte de ruedas planetarias.
La desventaja de esta instalacion de energfa eolica conocida es, por una parte, que la solicitacion a flexion total del rotor es absorbida en el escalon planetario. Esto repercute de forma desventajosa en la vida util del engranaje. 30 Ademas, esta instalacion de energfa eolica conocida tiene la desventaja de que en caso de una averfa en el ramal de accionamiento, por ejemplo del engranaje o de un rodamiento, el desmontaje del componente correspondiente es muy costoso y requiere mucho tiempo.
En otra instalacion de energfa eolica conocida, el ramal de accionamiento esta soportado a traves de un soporte de 35 3 puntos en la zona de la brida de cabeza de la torre. La desventaja de esta instalacion de energfa eolica conocida es, por una parte, que en caso de mucho viento, el rotor queda desplazado en direccion hacia el engranaje con la consecuencia de que se producen desplazamientos en el dentado del engranaje que repercuten de manera desventajosa en la vida util del engranaje. Ademas, esta forma de soporte del rotor tiene la desventaja de que no es posible o resulta muy complicado desmontar el engranaje sin desmontar el rotor. Ademas, en este tipo de soporte, 40 los momentos de flexion del rotor se conducen al engranaje a traves del arbol de rotor y del soporte de ruedas planetarias o de corona, unido fijamente. Ademas, el momento de peso del engranaje queda apoyado a traves del soporte de ruedas planetarias, por lo que resultan desventajas adicionales con respecto a la vida util del engranaje.
Por lo tanto, la presente invencion tiene el objetivo de proporcionar una instalacion de energfa eolica en la que por 45 una parte se minimicen los efectos negativos de las solicitaciones exteriores del rotor sobre los componentes de los rodamientos y del engranaje, mejorando de esta manera la vida util. Por otra parte, la instalacion de energfa eolica debe estar realizada de tal forma que en caso de una averfa en el ramal de accionamiento sea posible de forma sencilla y rapida un desmontaje del componente correspondiente para reducir de esta manera los gastos de reparacion originados.
50
El objetivo se consigue con una instalacion de energfa eolica que presenta las propiedades caracterizadoras de la reivindicacion 1.
La instalacion de energfa eolica segun la invencion presenta un ramal de accionamiento soportado a traves de un 55 rodamiento delantero y un rodamiento trasero. El ramal de accionamiento presenta un rotor, un arbol de rotor y un engranaje que en su zona delantera esta acoplado, a traves de un soporte de momentos de giro, con el soporte de maquina de la instalacion de energfa eolica.
Segun la invencion, el rodamiento trasero esta dispuesto en la zona del soporte de momentos de giro.
Por la disposicion del rodamiento trasero en la zona del soporte de momentos de giro, la presente invencion ofrece la ventaja de que es posible de forma sencilla un desmontaje del engranaje, ya que en la presente invencion, por ejemplo, no es necesario desmontar en primer lugar el rotor.
Ademas, segun la presente invencion no es necesario prever por ejemplo una segunda carcasa de rodamiento trasero, ya que la carcasa de rodamiento trasero esta integrada en el soporte de momentos de giro. Esto ofrece la ventaja de que el soporte del rotor resulta mas sencillo y mas barato en comparacion con el estado de la tecnica.
10 Segun la invencion, el engranaje esta realizado como engranaje planetario de uno o varios escalones, presentando un escalon planetario una corona, un juego de ruedas planetarias y un pinon satelite. El engranaje puede estar realizado de tal forma que durante el desmontaje del engranaje, la corona y el juego de ruedas planetarias puedan desacoplarse como unidad del soporte de momentos de giro. Por juego de ruedas planetarias se entiende un soporte de ruedas planetarias o de corona junto a las ruedas planetarias y los componentes para el soporte de las 15 ruedas planetarias en el soporte de ruedas planetarias. Segun otra forma de realizacion ventajosa de la invencion tambien es posible que un escalon planetario pueda desacoplarse como unidad del soporte de momentos de giro.
Estas formas de realizacion ofrecen la ventaja de que de esta manera, el desmontaje del engranaje en caso de una averfa puede desmontarse de forma mas facil, mas rapida y por tanto mas economica. Ademas, el desmontaje 20 completo del soporte del juego de ruedas planetarias en la corona o incluso del escalon planetario completo puede realizarse de manera ventajosa en un taller.
Segun la invencion esta previsto que la corona este acoplada fijamente con el soporte de momentos de giro. Esta forma de realizacion ofrece la ventaja de que las fuerzas de peso son absorbidas a traves de la corona y no a traves 25 del soporte de ruedas planetarias o de corona, de modo que a su vez se reduce la carga sobre los dentados del engranaje.
Segun la invencion el soporte del ramal de accionamiento se realiza en la zona del soporte de momentos de giro a traves de un rodamiento de momentos.
30
Un rodamiento de momentos ofrece la ventaja de que permite la transmision de fuerzas axiales y radiales asf como de momentos de flexion procedentes del peso del engranaje. Ademas, al soportar el ramal de accionamiento por medio de un rodamiento de momentos no se transmiten momentos de flexion del rotor al soporte de ruedas planetarias o de corona, sino solamente momentos de giro. Esto tambien ofrece la ventaja de la reduccion de la 35 carga sobre los dentados en el engranaje, lo que mejora a su vez la durabilidad del engranaje.
El rodamiento de momentos puede lubricarse por el circuito de aceite del engranaje. No obstante, segun otra forma de realizacion ventajosa de la invencion, tambien puede preverse una lubricacion por grasa. Esta forma de realizacion ofrece la ventaja de que, incluso estando desmontado el engranaje, la instalacion de energfa eolica 40 puede funcionar en barrena.
Segun otras formas de realizacion ventajosas de la invencion, el ramal de accionamiento esta soportado a traves de un rodamiento fijo en la zona del arbol de rotor delantero, pudiendo estar realizado el rodamiento fijo con movilidad angular. El soporte de momentos de giro puede componerse de brazos de apoyo dispuestos lateralmente en el 45 engranaje y acoplados con caballetes que estan unidos con el soporte de maquina. El acoplamiento de los brazos de apoyo con los caballetes puede realizarse mediante una suspension elastica. La suspension elastica puede realizarse a traves de pernos transversales soportados a traves de cojinetes elastomeros, por ejemplo casquillos elasticos, soportados en los caballetes.
50 Estas formas de realizacion ofrecen la ventaja de que se pueden reducir al mfnimo las tensiones originadas bajo carga por las tolerancias de fabricacion y las deformaciones de los componentes del ramal de accionamiento y de las estructuras siguientes de la instalacion de energfa eolica.
Segun otra forma de realizacion ventajosa de la invencion, los pernos transversales tambien pueden estar 55 soportados con movilidad angular en el soporte de momentos de giro, por ejemplo a traves de cojinetes articulados.
El soporte con movilidad angular de los pernos transversales en el soporte de momentos de giro ofrece la ventaja de una reduccion adicional de las tensiones mencionadas anteriormente. Al mismo tiempo, de esta manera se consigue una carga mas uniforme de los cojinetes elastomeros. Ademas, permiten el uso de arboles de rotor muy cortos y, por
consiguiente, desplazamientos angulares mas grandes del ramal de accionamiento sin que durante ello se produzcan tensiones adicionales.
Segun otra forma de realizacion ventajosa de la presente invencion, el extremo del arbol de rotor, situado en el lado 5 del engranaje, esta provisto de un dentado exterior que esta en engrane con el dentado del soporte de ruedas planetarias o de corona.
Esta forma de realizacion de la invencion permite que los momentos de giro el arbol de rotor se transmitan al soporte de ruedas planetarias o de corona mediante una union que puede soltarse facilmente. De manera ventajosa, 10 mediante esta forma de realizacion, el soporte de ruedas planetarias o de corona queda soportado al mismo tiempo, por lo que se puede prescindir de los soportes de apoyo necesarios en caso contrario.
Como ya se ha mencionado al tratar el estado de la tecnica, especialmente en caso de mucho viento puede ocurrir que el arbol de rotor sea empujado por el rotor en direccion hacia el engranaje, en cuyo caso se producen 15 desplazamientos desventajosos del dentado del engranaje. En la presente invencion, el soporte del ramal de accionamiento esta realizado de tal forma que en caso de un empuje del rotor quede empujado el engranaje en su totalidad. Esto ofrece la ventaja de que se reducen considerablemente las tensiones especialmente en la zona de los dentados en el engranaje y de que se pueden evitar los movimientos axiales por el rodamiento fijo en el engranaje, por lo que aumenta notablemente la vida util del engranaje y ademas se pueden reducir notablemente posibles 20 trabajos de reparacion.
Otra forma de realizacion ventajosa de la presente invencion preve que el arbol de rotor pueda desacoplarse del primer escalon del engranaje a traves de al menos un disco dispuesto en el extremo del arbol de rotor, situado en el lado del engranaje. Esta forma de realizacion permite tambien de forma ventajosa un facil desmontaje del engranaje, 25 por lo que los trabajos de desmontaje pueden efectuarse de manera aun mas sencilla y por tanto mas economica.
Segun otras formas de realizacion ventajosas de la invencion, el disco esta unido por un lado con el extremo del arbol de rotor, situado en el lado del engranaje, y por el otro lado con el engranaje, por lo que el disco presenta de manera ventajosa al menos una zona elasticamente deformable para la compensacion de tensiones originadas 30 durante la transmision de los momentos de giro del arbol de rotor al engranaje. La zona elasticamente deformable puede estar delimitada por ejemplo por una escotadura prevista en el disco.
Segun otra forma de realizacion de la invencion, el numero de zonas elasticamente deformables del disco corresponde al numero de ruedas planetarias del juego de ruedas planetarias. La forma de realizacion segun la 35 invencion ofrece la ventaja de que de esta manera, las tensiones originadas durante la transmision del momento de giro pueden transmitirse de forma simetrica al soporte de ruedas planetarias.
Segun otra forma de realizacion ventajosa de la invencion, la zona elasticamente deformable esta delimitada preferentemente por una hendidura que se extiende en forma de espiral alrededor del eje de rotacion del disco. Esta 40 forma de realizacion ofrece la ventaja de que pueden ser absorbidas las tensiones originadas en el sentido radial. Por esta razon, ademas resulta ventajoso que el disco se fabrique a partir de acero para resortes, porque este material resulta muy apropiado para la deformacion segun la invencion.
Ademas, resulta ventajoso realizar las hendiduras en el disco mediante un procedimiento de corte por chorro de 45 agua. Este procedimiento ofrece la ventaja, por ejemplo con respecto al procedimiento de corte por laser, de que el material no se calienta durante el procedimiento de corte y no pierde durante ello sus propiedades de alta resistencia y de elasticidad.
Preferentemente, esta previsto solo un disco para el desacoplamiento. Sin embargo, por ejemplo si el grosor del 50 disco esta limitado por ejemplo a causa del material, tambien es posible prever varios discos conectados en paralelo, pudiendo resultar ventajoso disponer entre los discos individuales placas de separacion realizadas de forma elastica.
A continuacion, la presente invencion se describira con la ayuda de dos figuras. Muestran:
55 La figura 1 una vista en planta desde arriba del ramal de accionamiento 1 de una instalacion de energfa eolica segun la invencion representada en seccion.
La figura 2 una vista de un disco para el desacoplamiento del arbol de rotor del engranaje.
El ramal de accionamiento 1 se compone de un rotor no representado, de un arbol de rotor 2 y de un engranaje planetario 3, estando unido el arbol de rotor 2 con el rotor a traves de una brida de arbol de rotor 4.
El ramal de accionamiento 1 esta soportado a traves de un rodamiento delantero 5 y un rodamiento trasero 5 6. El rodamiento delantero 5 esta dispuesto como rodamiento fijo con movilidad angular en la zona del arbol de rotor delantero 2. El rodamiento trasero 6 esta realizado como rodamiento de momentos y esta dispuesto en la zona del soporte de momentos de giro 7 que acopla el engranaje planetario 3 con el soporte de maquina no representado de la instalacion de energfa eolica. El rodamiento de momentos 6 se asegura contra el desplazamiento axial por medio de un anillo de seguridad 19a y una tuerca de arbol 19b.
10
El engranaje planetario 3 se compone de una corona 10, un soporte de ruedas planetarias 11 y un pinon satelite 12. En el soporte de ruedas planetarias 11 estan dispuestas ruedas planetarias 14 soportadas a traves de soportes de ruedas planetarias 13, que presentan dentados exteriores engranados con un dentado interior previsto en la corona 10 y con un dentado exterior previsto en el pinon satelite 12. Ademas, la corona 10 esta acoplada fijamente con el 15 soporte de momentos de giro 7 a traves de uniones atornilladas 17.
La transmision de los momentos de giro del rotor se realiza del arbol de rotor 2 al soporte de ruedas planetarias 11. Para ello, el extremo de arbol de rotor 15 situado en el lado del engranaje presenta un dentado exterior 16 que esta engranado con un dentado interior previsto en el soporte de ruedas planetarias 11.
20
Esta disposicion permite al mismo tiempo soportar el soporte de ruedas planetarias. Adicionalmente, el soporte de ruedas planetarias es apoyado por un soporte de apoyo 18. El soporte de apoyo puede obtener una flexibilidad por un elemento elastico, por ejemplo un anillo torico.
25 En el extremo de arbol de rotor 15 situado en el lado del engranaje esta dispuesto ademas un disco de fijacion 20 que esta fijado al extremo de arbol de rotor 15 mediante tornillos 21. El tornillo de fijacion esta realizado y dispuesto de tal forma que fija axialmente el soporte de ruedas planetarias evitando el desplazamiento del soporte de ruedas planetarias en el sentido axial.
30 Por otra parte, el disco permite soltar el arbol de rotor 2 facilmente del engranaje 3. Para este fin, el pinon satelite 12 se extrae del engranaje 3. A continuacion, se sueltan los tornillos 21 y se retira el disco. A continuacion, la corona 10 y el soporte de ruedas planetarias pueden desacoplarse del soporte de momentos de giro 7 como unidad junto a las ruedas planetarias (juego de ruedas planetarias).
35 Alternativamente, la fijacion del soporte de ruedas planetarias tambien puede realizarse a traves de un tubo dispuesto dentro del arbol de rotor. El disco presenta una abertura con una rosca interior y se enrosca sobre el tubo que para este fin presenta una rosca exterior en su extremo situado en el lado del engranaje. A continuacion, en su extremo situado en el lado del rotor, el tubo se tensa mediante tornillos. Para el desmontaje, en primer lugar, se sueltan los tornillos que tensan el tubo y, despues, el tubo, de modo que el soporte de ruedas planetarias ya no esta 40 fijado axialmente por el arbol. A continuacion, se pueden desacoplar del soporte de momentos de giro 7 el pinon satelite 12, la corona 10 y el soporte de ruedas planetarias como unidad junto a las ruedas planetarias. Por lo tanto, en este procedimiento, los dentados sensibles del engranaje (por ejemplo del juego de ruedas planetarias) no tienen que desmontarse en la instalacion.
45 El soporte de momentos de giro 7 presenta brazos de apoyo 30 dispuestos lateralmente en el engranaje y acoplados con caballetes 31 que estan unidos con el soporte de maquina no representado, realizandose el acoplamiento de los brazos de apoyo 30 con los caballetes 31 a traves de una suspension elastica.
Para el fin de la suspension elastica estan previstos pernos transversales 32 que a traves de casquillos 33 elasticos 50 estan soportados en los caballetes. Adicionalmente, los pernos transversales estan soportados con movilidad angular, mediante soportes articulados 34, en el soporte de momentos de giro 7.
En lugar del dentado exterior 16 previsto en el extremo de arbol de rotor 15 situado en el lado del engranaje, que esta engranado con un dentado interior previsto en el soporte de ruedas planetarias 11, la transmision del momento 55 de giro del arbol de rotor puede realizarse a traves de un disco 40 tal como representado en la figura 2. Al igual que el dentado entre el extremo de arbol de rotor 15 y el soporte de ruedas planetarias 11, la disposicion del disco 40 permite soltar el arbol de rotor facilmente del primer escalon del engranaje.
El disco 40 se une con el extremo de arbol de rotor 15 situado en el lado del engranaje, a traves de los taladros 42 y
de uniones atornilladas no representadas. El disco 40 se sigue uniendo con el soporte de ruedas planetarias a traves de taladros 43 y de uniones atornilladas no representadas.
El disco 40 presenta zonas elasticamente deformables, realizadas como hendiduras 44 que se extienden en forma 5 de espiral alrededor del eje de rotacion del disco 40. De esta forma, quedan desacoplados mecanicamente el arbol de rotor y el engranaje.
Como ya se ha descrito anteriormente, el disco puede fabricarse a partir de acero para resortes. Como se indica en la figura 2, el diametro del disco puede medir 1640 mm. Como maximo, el disco debe presentar solo un grosor de 10 150 mm. Si no fuese suficiente un grosor de disco semejante, se pueden conectar paralelamente varios discos unos detras de otros.

Claims (16)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Instalacion de energfa eolica con un ramal de accionamiento (1) soportado a traves de un rodamiento
    delantero y un rodamiento trasero (5, 6) y que presenta un rotor, un arbol de rotor (2) y un engranaje (3) que en su 5 zona delantera esta acoplado, a traves de un soporte de momentos de giro (7), con el soporte de maquina de la instalacion de energfa eolica, en donde el rodamiento trasero (6) esta dispuesto en la zona del soporte de momentos de giro (7), en donde el engranaje (3) esta realizado como engranaje planetario de uno o varios escalones, en donde presenta un escalon planetario al menos una corona (10), un juego de ruedas planetarias (11, 13, 14) y un pinon satelite, caracterizada porque
    10 la corona (10) esta acoplada con el soporte de momentos de giro (7), en donde el soporte del ramal de accionamiento (1) se realiza en la zona del soporte de momentos de giro (7) a traves de un rodamiento de momentos (6) y en donde la carcasa del rodamiento trasero (6) esta integrada en el soporte de momentos de giro (7).
    15 2. Instalacion de energfa eolica segun la reivindicacion 1,
    caracterizada porque
    el engranaje (3) esta realizado de tal forma que, al desmontar el engranaje (3), la corona (10) y el juego de ruedas planetarias (11, 13, 14) puedan desacoplarse como unidad del soporte de momentos de giro (7).
    20 3. Instalacion de energfa eolica segun la reivindicacion 1,
    caracterizada porque
    el engranaje (3) esta realizado de tal forma que, al desmontar el engranaje (3), un escalon planetario puede desacoplarse como unidad del soporte de momentos de giro (7).
    25 4. Instalacion de energfa eolica segun una de las reivindicaciones anteriores,
    caracterizada porque
    la lubricacion del rodamiento de momentos (6) se realiza por el circuito de aceite del engranaje (3).
  2. 5. Instalacion de energfa eolica segun la reivindicacion 1,
    30 caracterizada porque
    la lubricacion del rodamiento de momentos (6) se realiza mediante lubricacion de grasa.
  3. 6. Instalacion de energfa eolica segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque
    35 el ramal de accionamiento (1) esta soportado en la zona del arbol de rotor delantero, a traves de un rodamiento fijo (5).
  4. 7. Instalacion de energfa eolica segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque
    40 el rodamiento fijo (5) esta realizado con movilidad angular.
  5. 8. Instalacion de energfa eolica segun la reivindicacion anterior, caracterizada porque
    el soporte de momentos de giro (7) se compone de brazos de apoyo (30) dispuestos lateralmente en el engranaje (3) 45 y acoplados a los caballetes (31) que estan unidos con el soporte de maquina.
  6. 9. Instalacion de energfa eolica segun la reivindicacion anterior, caracterizada porque
    el acoplamiento de los brazos de apoyo (30) con los caballetes (31) se realiza a traves de una suspension elastica.
    50
  7. 10. Instalacion de energfa eolica segun la reivindicacion anterior, caracterizada porque
    la suspension elastica se realiza a traves de pernos transversales (32).
    55 11. Instalacion de energfa eolica segun la reivindicacion anterior,
    caracterizada porque
    los pernos transversales (32) estan soportados en los caballetes (31) a traves de cojinetes elastomeros (33).
  8. 12. Instalacion de energfa eolica segun una de las dos reivindicaciones anteriores,
    caracterizada porque
    los pernos transversales (32) estan soportados con movilidad angular en el soporte de momentos de giro.
  9. 13. Instalacion de energfa eolica segun una de las reivindicaciones anteriores,
    5 caracterizada porque
    el extremo de arbol de rotor (15) situado en el lado del engranaje esta provisto de un dentado exterior (16) que esta engranado con el dentado del soporte de ruedas planetarias o de corona (11).
  10. 14. Instalacion de energfa eolica segun una de las reivindicaciones anteriores,
    10 caracterizada porque
    el arbol de rotor (2) puede desacoplarse del engranaje (3) a traves de al menos un disco (40) dispuesto en el extremo de arbol de rotor (15) situado en el lado del engranaje.
  11. 15. Instalacion de energfa eolica segun la reivindicacion anterior,
    15 caracterizada porque
    el disco (40) esta acoplado por su un lado con el extremo de arbol de rotor (15) situado en el lado del engranaje, por su otro lado, con el engranaje (3).
  12. 16. Instalacion de energfa eolica segun la reivindicacion anterior,
    20 caracterizada porque
    el disco (40) presenta al menos una zona elasticamente deformable para compensar tensiones en la transmision de los momentos de giro del arbol de rotor (2) al engranaje (3).
  13. 17. Instalacion de energfa eolica segun la reivindicacion anterior,
    25 caracterizada porque
    la zona elasticamente deformable esta realizada como hendidura (44) que se extiende en forma de espiral alrededor del eje de rotacion del disco (40).
  14. 18. Instalacion de energfa eolica segun una de las dos reivindicaciones anteriores,
    30 caracterizada porque
    el numero de zonas elasticamente deformables del disco (40) corresponde al numero de ruedas planetarias del juego de ruedas planetarias.
  15. 19. Instalacion de energfa eolica segun una de las reivindicaciones 14 a 18,
    35 caracterizada porque
    el disco (40) esta fabricado a partir de acero para resortes.
  16. 20. Instalacion de energfa eolica segun una de las reivindicaciones 14 a 19, caracterizada porque las hendiduras (44) estan realizadas en el disco (44) mediante el procedimiento de corte por chorro de agua.
    40
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