ES2460691T3 - Sistema de accionamiento para una instalación eólica - Google Patents

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Ralf Martin Dinter
Jan-Dirk Reimers
Arno Klein-Hitpass
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Abstract

Sistema de accionamiento para una instalación eólica, con - una unidad de engranaje (1) que comprende al menos una etapa de rueda planetaria (11, 12), que presenta una rueda hueca (114, 124), varias ruedas planetarias (113, 123), un piñón central (112, 122) y una rueda principal (111,121), - un primer árbol asociado a la unidad de engranaje (1), que presenta una brida de acoplamiento (14) que puede unirse a un árbol de máquina de trabajo o rotor y está montado sobre el piñón central (112), - una caja de engranaje (15), que circunda la unidad de engranaje (1) y una unidad de motor o generador (2), unida a un segundo árbol (16) de la unidad de engranaje (1), - un rotor (22) de la unidad de motor o generador (2), unido de forma solidaria en rotación a un árbol hueco de rotor (23), - una pieza de conexión de caja de engranaje (152), dispuesta entre la unidad de engranaje (1) y la unidad de motor o generador (2), con un apéndice cilíndrico hueco, que circunda concéntricamente un segmento terminal, en el lado del motor o generador del segundo árbol (16) de la unidad de engranaje (1), y forma un asiento de cojinete para una disposición de cojinete (161) dispuesta radialmente entre el segundo árbol (16) y el apéndice cilíndrico hueco, - al menos un elemento de cojinete exterior de la disposición de cojinete (161), que está unido al apéndice cilíndrico hueco, en donde mediante la disposición de cojinete (161) está montado tanto el segundo árbol (16) de la unidad de engranaje (1) como el árbol hueco de rotor (23), caracterizado porque el sistema de accionamiento comprende un acoplamiento o una unión de sujeción (163), dispuesto(a) radialmente entre el segundo árbol (16) de la unidad de engranaje (1) y el árbol hueco de rotor (23), y el rotor (22) y el árbol hueco de rotor (23) circundan concéntricamente el apéndice cilíndrico hueco.

Description

Sistema de accionamiento para una instalación eólica
Del documento genérico EP 2031 273 A2 se conoce una unidad de generador-engranaje, en la que un rotor del generador está montado mediante una disposición de cojinete prevista entre un árbol hueco de rotor interior y una pieza de conexión de carcasa. Unas disposiciones de bobina o imán del rotor circundan la pieza de conexión radialmente. Entre el árbol hueco de rotor interior y un árbol principal está previsto un acoplamiento. El árbol principal no dispone de ningún cojinete propio; sino que está montado a través de la disposición de cojinete del rotor.
En el documento EP 2 372 148 A1 publicado por orden de prioridad se describe un dispositivo de accionamiento para una instalación eólica, que comprende al menos 2 elementos soporte con al menos tres alas para el pivotamiento de al menos 3 árboles de piñón. Los árboles de piñón están montados en cada caso mediante cojinetes de árbol de piñón dispuestos en puntos de esquina de los elementos soporte. Los cojinetes de árbol de piñón están fijados a los elementos soporte mediante elementos de asiento de cojinete. Al menos un elemento soporte está configurado además para el pivotamiento de un árbol de conexión que puede unirse a un cubo de rotor, que está circundado por este elemento soporte y cuyo eje discurre a través del punto central del elemento soporte. Una primera etapa de engranaje del dispositivo de accionamiento conforme a la invención presenta una rueda central con dentado exterior. La rueda central está fijada al árbol de conexión y engrana con al menos 3 piñones de la primera etapa de engranaje, que están dispuestos en primeros extremos de los árboles de piñón. En segundos extremos de los árboles de piñón están dispuestos al menos 3 ruedas dentadas de una segunda etapa de engranaje, que engranan con un piñón central de la segunda etapa de engranaje.
Del documento EP 2 295 147 A1 se conocen un sistema de accionamiento de molino con un engranaje que puede disponerse por debajo de un plato de molienda, con al menos una etapa planetaria o de rueda dentada recta así como un motor eléctrico integrado en una caja del engranaje. Aparte de esto, el sistema de accionamiento de molino comprende un convertidor con una instalación de regulación asociada para la regulación del número de revoluciones del motor sin holgura de dentado.
En el documento EP 2 508 754 A1 publicado por orden de prioridad se describe un sistema de accionamiento para una instalación eólica, que presenta una unidad de engranaje que comprende al menos una etapa de rueda planetaria, que presenta una rueda hueca, varias ruedas planetarias, un piñón central y una rueda principal. Asimismo está previsto un primer árbol asociado a la unidad de engranaje, que presenta una brida de acoplamiento que puede unirse a un árbol de máquina de trabajo o rotor y está montado sobre el piñón central. La unidad de engranaje y una unidad de motor o generador, unida a un segundo árbol de la unidad de engranaje, están circundadas por una caja de engranaje que presenta una suspensión cardánica con simetría periférica o parcial, para unirse a un elemento estructural portante de la instalación eólica.
La presente invención se ha impuesto la tarea de indicar un sistema de accionamiento compacto y de montaje sencillo para una instalación eólica.
Esta tarea es resuelta conforme a la invención mediante un sistema de accionamiento con las particularidades indicadas en la reivindicación 1. En las reivindicaciones subordinadas se indican perfeccionamientos ventajosos de la presente invención.
El sistema de accionamiento conforme a la invención presenta una unidad de engranaje que comprende al menos una etapa de rueda planetaria, que presenta una rueda hueca, varias ruedas planetarias, un piñón central y una rueda principal. Asimismo está previsto un primer árbol asociado a la unidad de engranaje, que presenta una brida de acoplamiento que puede unirse a un árbol de máquina de trabajo o rotor y está montado sobre el piñón central. La unidad de engranaje y una unidad de motor o generador, unida a un segundo árbol de la unidad de engranaje, están circundadas por una caja de engranaje. Aparte de esto, la unidad de motor o generador comprende un rotor, unido de forma solidaria en rotación a un árbol hueco de rotor.
Radialmente entre el segundo árbol de la unidad de engranaje y el árbol hueco de rotor está dispuesto(a) conforme a la invención un acoplamiento o una unión de sujeción. Aparte de esto está prevista una pieza de conexión de caja de engranaje, dispuesta entre la unidad de engranaje y la unidad de motor o generador, con un apéndice cilíndrico hueco. Este apéndice cilíndrico hueco circunda concéntricamente un segmento terminal, en el lado del motor o generador del segundo árbol de la unidad de engranaje, y forma un asiento de cojinete para una disposición de cojinete dispuesta radialmente entre el segundo árbol y el apéndice cilíndrico hueco. Con ello el apéndice cilíndrico hueco está circundado a su vez concéntricamente por el rotor y el árbol hueco de rotor. Asimismo está unido al menos un elemento de cojinete exterior de la disposición de cojinete al apéndice cilíndrico hueco. Mediante la disposición de cojinete está montado tanto el segundo árbol de la unidad de engranaje como el árbol hueco de rotor. El sistema de accionamiento conforme a la invención presenta por medio de esto una forma constructiva corta. Además de esto la disposición de cojinete es accesible, en el caso de desmontaje de acoplamiento o unión de
sujeción, para trabajos de mantenimiento o montaje, sin que sea necesario desmontar el rotor de la unidad de motor
o generador.
Un segmento terminal del segundo árbol de la unidad de engranaje, en el lado del motor o del generador, está circundado de forma correspondiente a un perfeccionamiento ventajoso de la presente invención concéntricamente por un árbol hueco de engranaje y unido a éste de forma solidaria en rotación. En este caso está previsto al menos un elemento de cojinete interno de la disposición de cojinete, que en lugar de al segundo árbol está unido al árbol hueco de engranaje.
El árbol hueco de rotor y el segundo rotor de la unidad de engranaje están montados sobre la pieza de conexión de caja de engranaje, de forma preferida, exclusivamente mediante la disposición de cojinete. Esto hace posible una estructura especialmente compacta y con poco mantenimiento.
El árbol hueco de engranaje puede estar unido al segundo árbol de la unidad de engranaje, por ejemplo mediante un acoplamiento dentado con dentado corto o de arco. Alternativamente a esto el árbol hueco de engranaje puede estar unido al segundo árbol de la unidad de engranaje mediante un juego de sujeción interior. El juego de sujeción interior comprende con ello por ejemplo al menos en cada caso un anillo exterior y un anillo interior, que presentan superficies de contacto cónicas mutuamente correspondientes y pueden arriostrarse uno con respecto al otro, mediante varios tornillos tensores que se extienden axialmente. Mediante el arriostramiento de al menos un anillo exterior y de al menos un anillo interior pueden unirse entre sí, de forma correspondiente a una configuración preferida de la presente invención, tanto el segundo árbol de la unidad de engranaje y el árbol hueco de engranaje como el árbol hueco de engranaje y el árbol hueco de rotor. Esto produce una mayor facilidad de montaje. Alternativamente a un acoplamiento dentado o a un juego de sujeción interior, el árbol hueco de engranaje puede estar unid al segundo árbol de la unidad de engranaje mediante un juego de sujeción exterior.
De forma correspondiente a un perfeccionamiento ventajoso de la presente invención, el segundo árbol de la unidad de engranaje está circundado axialmente aproximadamente en un 50% por el árbol hueco de engranaje. De este modo la disposición de cojinete del árbol hueco de engranaje puede orientarse axialmente, de forma central, hacia el rotor de la unidad de motor o generador.
La pieza de conexión de caja de engranaje está conformada de forma preferida sobre una brida intermedia de caja, dispuesta entre la unidad de engranaje y la unidad de motor o generador. Con ello la brida intermedia de caja puede presentar un asiento de cojinete para un cojinete de piñón central en el lado del motor o del generador. Aparte de esto, sobre la brida intermedia de caja puede estar montada en especial una envuelta de estátor de la unidad de motor o generador así como una rueda hueca de una etapa de rueda planetaria en el lado del motor o generador. Además de esto, la brida intermedia de caja puede presentar en cada caso un apéndice de brida, sobre el que está montada en cada caso la envuelta de estátor o la rueda hueca de la etapa de rueda planetaria en el lado del motor o generador. De forma ventajosa los dos apéndices de brida están escalonados en cuanto a diámetro, de tal modo que están situados en un orden de magnitud comparable, en donde el apéndice de brida de la envuelta de estátor es el mayor de ambos. En el caso de una forma constructiva con peso optimizado, el apéndice de brida para la rueda hueca de la etapa de rueda planetaria en el lado del motor o generador puede estar orientado interiormente y estar atornillado a la brida intermedia de caja. De forma correspondiente a otra configuración de la presente invención, el apéndice de brida asociado a la envuelta de estátor y el apéndice de brida asociado a la rueda hueca están distanciados axialmente uno del otro.
De forma correspondiente a un perfeccionamiento especialmente preferido de la presente invención, la brida de acoplamiento puede unirse elásticamente al árbol de máquina de trabajo o de rotor. De este modo es posible un acoplamiento cardánico de una máquina de trabajo o de un árbol de rotor, en especial con desplazamiento angular. Un acoplamiento de este tipo puede estar materializado por ejemplo mediante pernos elásticos. Asimismo también la caja de engranaje presenta ventajosamente una suspensión cardánica con simetría periférica o parcial para unirse a un elemento estructural portante de la instalación eólica. El elemento estructural portante puede ser por ejemplo un cojinete de cimentación con una conexión a un bastidor o a una góndola de la instalación eólica. Mediante una suspensión cardánica doble o completa del sistema de accionamiento dentro del elemento estructural portante y mediante una conexión cardánica de la brida de acoplamiento pueden evitarse influencias dañinas para el cojinete o el dentado. Los desplazamientos en los cojinetes de cimentación causados por deformaciones del bastidor principal de una instalación eólica que, conforme a soluciones anteriores, se acoplan al ramal de accionamiento a través de una suspensión del mismo, no conducen de este modo a fuerzas forzadas indeseadas, sino que se evitan mediante la suspensión cardánica. De este modo el sistema de accionamiento sólo está expuesto a cargas por torsión.
A la hora de utilizar el sistema de accionamiento conforme a la invención en una instalación eólica, la unidad de engranaje está unida a una unidad de generador. Asimismo el primer árbol de la unidad de engranaje es en este caso un árbol de impulsión en el lado del engranaje. El segundo árbol de la unidad de generador es por el contrario un árbol de salida en el lado del engranaje. La brida de acoplamiento del árbol de impulsión en el lado del engranaje puede unirse, si se utiliza el sistema de accionamiento conforme a la invención, en una instalación eólica a un árbol de rotor.
La presente invención se explica a continuación con más detalle con un ejemplo de ejecución, con base en el dibujo. Aquí muestran
la figura 1 una representación en corte , en perspectiva, de un sistema de accionamiento conforme a la invención para una instalación eólica,
la figura 2 una representación en corte del sistema de accionamiento representado en la figura 1,con unidad de engranaje y de generador,
la figura 3 una representación en corte de una primera variante de una brida intermedia de caja entre la unidad de engranaje y de generador,
la figura 4 una representación en corte de una segunda variante de una brida intermedia de caja entre la unidad de engranaje y de generador,
la figura 5 una representación esquemática de un sistema de accionamiento para una instalación eólica, incluyendo conexión de red,
la figura 6 un apoyo anular para la suspensión cardánica total del sistema de accionamiento conforme a la figura 1, con un apoyo de par de giro correspondiente con dos brazos,
la figura 7 dos apoyos de segmento anular para la suspensión cardánica total del sistema de accionamiento conforme a la figura 1, con apoyos de par de giro correspondientes,
la figura 8 dos apoyos de segmento anular en una variante modificada con relación a la figura 7.
El sistema de accionamiento representado en la figura 1 para una instalación eólica presenta una unidad de engranaje 1 con una primera 11 y una segunda etapa de rueda planetaria 12 en forma constructiva coaxial. Como puede deducirse también de la representación en corte conforme a la figura 2, cada etapa de rueda planetaria 11, 12 comprende en cada caso una rueda hueca 114, 124, varias ruedas planetarias 113, 123, un piñón central 112, 122 y una rueda principal 111, 121. La unidad de engranaje 1 está unida, a través de un árbol de salida 16 de la unidad de engranaje, a una unidad de generador 2 y está dispuesta junto con ésta en una caja de engranaje 15. A la unidad de engranaje 1 está asociado un árbol de impulsión, conformado sobre el piñón central 112 de la primera etapa de rueda planetaria 11, que presenta una brida de acoplamiento 14 que puede unirse a un árbol de rotor y está montado sobre el piñón central 112 de la primera etapa de rueda planetaria 11. Al piñón central 112 de la primera etapa de rueda planetaria 11 están asociados dos cojinetes 115 y 116, dispuestos entre gualderas de piñón central y la caja de engranaje 15, que representan un primer y un segundo cojinete principal de la unidad de engranaje 1. De forma correspondiente, el piñón central 122 de la segunda etapa de rueda planetaria 12 está montado mediante dos cojinetes 125 y 126, dispuestos entre gualderas de piñón central y la caja de engranaje 15.
La unidad de generador 2 comprende un estátor 21 y un rotor 22 unido de forma solidaria en rotación a un árbol hueco de rotor 23. Radialmente entre el árbol de salida 16 de la unidad de engranaje 1 y el árbol hueco de rotor 23 está dispuesto(a) un acoplamiento o una unión de sujeción 163. Aparte de esto, entre la unidad de engranaje 1 y la unidad de generador 2 está dispuesta una pieza de conexión de caja de engranaje 152 con un apéndice cilíndrico hueco. El apéndice cilíndrico hueco circunda concéntricamente un segmento terminal del árbol de salida 16, en el lado del generador, y forma un asiento de cojinete para una disposición de cojinete 161 dispuesta radialmente entre el árbol de salida 16 y el apéndice cilíndrico hueco. El apéndice cilíndrico hueco está circundado a su vez concéntricamente por el rotor 22 y el árbol hueco de rotor 23. En el presente ejemplo de ejecución están unidos al apéndice cilíndrico hueco dos elementos de cojinete exteriores de la disposición de cojinete 161.
Un segmento terminal del árbol de salida 16 de la unidad de engranaje 1, en el lado del generador, está circundado concéntricamente por un árbol hueco de engranaje 162 y unido a éste de forma solidaria en rotación. A este árbol hueco de engranaje 162 están unidos dos elementos de cojinete interiores de la disposición de cojinete 161. De este modo, mediante la disposición de cojinete 161 están montados tanto el árbol de salida 16 de la unidad de engranaje 1 como el árbol hueco de rotor 23. Con ello la disposición de cojinete 161 dispuesta en el apéndice cilíndrico hueco de la pieza de conexión de caja de engranaje 152, en el presente ejemplo de ejecución, está orientada axialmente de forma central hacia el rotor 22 de la unidad de generador 2. Además de esto, dentro del árbol de salida 16 y del árbol hueco de rotor 23 está dispuesto un tubo pitch 17, que se extiende axialmente por todo el sistema de accionamiento.
De forma correspondiente a la representación en corte conforme a la figura 2, el árbol de salida 16 de la unidad de engranaje 1 está circundado axialmente aproximadamente en un 50% por el árbol hueco de engranaje 162. La disposición de cojinete 161 del árbol de salida 16, dentro del suplemento cilíndrico hueco de la pieza de conexión de carcasa 152, comprende de forma preferida un cojinete de doble fila en disposición en X. Aparte de esto, el árbol
hueco de rotor 23 y el árbol de salida 16 de la unidad de engranaje 1, de forma correspondiente a una forma de ejecución especialmente preferida, están montados exclusivamente mediante la disposición de cojinete 161 sobre la pieza de conexión de caja 152. También puede prescindirse de un cojinete de árbol hueco de rotor trasero en un lado frontal de la unidad de generador 2, alejado de la unidad de engranaje 1.
Sobre el árbol hueco de rotor 23 está montado de forma solidaria en rotación un disco de freno 231, en el presente ejemplo de ejecución, en el lado frontal de la unidad de generador 2 alejado de la unidad de engranaje 1. El disco de freno 231 es de este modo fácilmente accesible con fines de mantenimiento. Una pinza-soporte 24 asociada al disco de freno 231 está fijada a la tapa de caja, dispuesta alejada de la unidad de engranaje 1.
El árbol hueco de engranaje 162 puede estar unido al árbol de salida 16 de la unidad de engranaje 1 mediante un acoplamiento dentado con dentado corto o de arco. Alternativamente a esto, el árbol hueco de engranaje 162 puede estar también unido al árbol de salida 16 de la unidad de engranaje 1 mediante un juego de sujeción interior. El juego de sujeción interior comprende con ello al menos en cada caso un anillo exterior y un anillo interior, que presentan superficies de contacto cónicas que se corresponden mutuamente y pueden arriostrarse uno con respecto al otro, mediante varios tornillos tensores que se extienden axialmente. Mediante el arriostramiento de al menos un anillo exterior y de al menos un anillo interior pueden unirse entre sí, de forma correspondiente a una configuración preferida, tanto el árbol de salida 16 de la unidad de engranaje y el árbol hueco de engranaje 162 como el árbol hueco de engranaje 162 y el árbol hueco de rotor 23, por ejemplo en arrastre de fuerza. El árbol hueco de engranaje 162 puede ensancharse por ejemplo mediante un arriostramiento de los anillos exterior e interior. Esto conduce después a una unión en arrastre de fuerza entre el árbol hueco de engranaje 162 y el árbol hueco de rotor 23. El árbol hueco de rotor 23 puede unirse por ejemplo también al árbol hueco de engranaje 162 mediante una unión de chaveta, que está orientada axialmente hacia el juego de sujeción interior.
Alternativamente a un acoplamiento dentado o a un juego de sujeción interior, el árbol hueco de engranaje 162 puede estar unido al árbol de salida 16 de la unidad de engranaje 1 mediante un juego de sujeción exterior. Si se utiliza un juego de sujeción exterior está prevista de forma ventajosa una brida sobre el segmento terminal del árbol de salida 16, en el lado del generador, de la unidad de engranaje 1. A través del juego de sujeción exterior puede unirse también el árbol de rotor 23 al árbol hueco de engranaje 162, respectivamente al árbol de salida 16.
El apéndice cilíndrico hueco de la pieza de conexión de caja 152, que circunda concéntricamente la disposición de cojinete 161 del árbol de salida 16, está conformado en el presente ejemplo de ejecución sobre una brida intermedia de caja 151 dispuesta entre la unidad de engranaje 1 y la unidad de generador 2. Sobre la brida intermedia de caja 151 están montadas tanto una envuelta de estátor 211 de la unidad de generador 2 como la rueda hueca 124 de la segunda etapa de rueda planetaria 12. Además de esto, la brida intermedia de caja 151 presenta un asiento de cojinete para un cojinete de piñón central 126, en el lado del generador, de la segunda etapa de rueda planetaria 12.
De forma correspondiente a la figura 3, la brida intermedia de caja 151 presenta en cada caso un apéndice de brida 1511, 1512, sobre el que está montada la envuelta de estátor 211, respectivamente la rueda hueca 124, de la segunda etapa de rueda planetaria 12. En la figura 4 se ha representado una variante de una brida intermedia de caja 151, en la que el apéndice de brida 1512 asociado a la envuelta de estátor 211 y el apéndice de brida 1511 asociado a la rueda hueca 124 están distanciados axialmente uno del otro.
La caja de engranaje 15 presenta una suspensión 13 cardánica total con simetría periférica o parcial, para unirse a un elemento estructural portante de la instalación eólica. Este elemento estructural portante es por ejemplo un bastidor o una góndola de la instalación eólica.
La segunda etapa de rueda planetaria 12 está dimensionada de tal modo con relación a su multiplicación que, con una elección de un número de polos de generador divisible por 3 y un diseño óptimo para el número de revoluciones nominal, se obtienen fundamentalmente unos diámetros exteriores idénticos del estátor de la unidad de generador 2 y de la rueda hueca 124 de la segunda etapa de rueda planetaria 12. Los cojinetes de la unidad de engranaje 1 en el lado del generador están ejecutados de forma eléctricamente aislada. De este modo puede evitarse un flujo de corriente desde la unidad de engranaje 1 a un rotor de la unidad de generador 2.
Mediante la suspensión cardánica total del sistema de accionamiento en combinación con una unidad de fuerza transversal y radial y un pivotamiento de dos puntos o momentos del sistema de accionamiento se obtiene un ramal de accionamiento, que ya sólo recibe una torsión. Mediante un ensamblaje en el lado de la caja de la unidad de engranaje 1 y de la unidad de generador 2, aprovechando su elevada rigidez, a pesar de unos elementos de apoyo claramente menos rígidos en la suspensión cardánica puede conseguirse al menos una clara reducción de fuerzas forzadas en el ramal de accionamiento.
Mediante la combinación entre el pivotamiento de dos puntos o momentos del sistema de accionamiento y la suspensión cardánica total de la caja de engranaje 15, que también comprende la unidad de generador 2, un acoplamiento dispuesto entre la unidad de engranaje 1 y la unidad de generador 2 recibe una carga claramente
inferior. Este acoplamiento puede ejecutarse por ello de forma bastante más rígida. Esto ofrece a su vez otras ventajas en cuanto a dinámica de funcionamiento.
Puede realizarse asimismo una configuración de los cojinetes principales de la unidad de engranaje 1, sin tener en cuenta asientos de los siguientes componentes. Por medio de esto se hace posible el uso de cojinetes de momento, que solamente necesitan un espacio constructivo claramente menor, para los cojinetes principales de la unidad de engranaje 1 en una forma que puede dominarse técnicamente para grandes accionamientos. Aparte de esto se ha hecho irrelevante en cuanto a daños una transposición de alineación de árbol a casa de torsiones, conforme a la invención, mediante la suspensión cardánica total para la unidad de engranaje 1.
La unidad de generador 2 presenta en el presente ejemplo de ejecución 3 unos sistemas de devanado independientes, que están conectados a un convertidor completo 3 representado en la figura 5. El convertidor completo 3 hace posible un desacoplamiento dinámico en red y está conectado, a través de interruptores seccionadores bajo carga 4, a la unidad de generador 2 por un lado y por otro lado a un transformador 5 para alimentar potencia en una red de suministro de energía 6. Aparte de esto, para cada polo están previstos devanados de generador aislados por separado. Asimismo los 3 sistemas de devanado independientes están interconectados por fuera de la caja de engranaje 15 que circunda la unidad de generador 2. La unidad de generador está configurada con 9 a 30 polos, de forma preferida con 12 a 24 polos.
De forma correspondiente al ejemplo de ejecución representado en la figura 6, la suspensión 13 cardánica total está formada por un apoyo anular, que circunda radialmente la caja de engranaje 15 en todo su perímetro. El apoyo anular 13 presenta en dirección periférica varios taladros 131 dispuestos fundamentalmente de forma equidistante, en los que se insertan pernos elásticos en cada caso con un primer segmento terminal. Los pernos elásticos están unidos a un apoyo de par de giro correspondiente sobre el elemento estructural 7 portante de la instalación eólica. El apoyo de par de giro correspondiente comprende también un elemento anular con taladros dispuestos fundamentalmente de forma equidistante en dirección periférica, en los que se insertan los pernos elásticos con un segundo segmento terminal. Además de esto, el apoyo de par de giro correspondiente presenta, de forma correspondiente al ejemplo de ejecución representado en la figura 6, dos brazos de apoyo 71, 72 conformados asimétricamente, que están insertados en cada caso con un segmento terminal en un alojamiento 73, 74 sobre el elemento estructural 7 portante y allí están unidos al mismo.
Los pernos elásticos de la suspensión cardánica total 13 son pernos elastoméricos axialmente desmontables. También la brida deacoplamiento 14 presenta en dirección periférica, de forma correspondiente a la figura 1, varios taladros 141 dispuestos fundamentalmente de forma equidistante, en los que están insertados pernos elastoméricos axialmente desmontables, que están unidos a una brida de acoplamiento de árbol de rotor correspondiente. En el caso de pernos elastoméricos desmontados de la suspensión cardánica total 13 y de la brida de acoplamiento 14, se desbloquea una dirección de desmontaje y montaje del sistema de accionamiento, radial con respecto a una disposición de árbol de la unidad de engranaje 1.
Los grupos adicionales de la unidad de engranaje 1, por ejemplo instalación de aceite, refrigerador y sistema hidráulico, están montados de forma ventajosa directamente sobre el elemento estructural 7 portante de la instalación eólica. De este modo los grupos adicionales están desacoplados de la caja de engranaje 15 a través de la suspensión cardánica total 13, así como de un acoplamiento elástico entre el árbol de rotor y el árbol de impulsión de la unidad de engranaje 1.
En las figuras 7 y 8 se han representado en cada caso dos apoyos de segmento anular 13a, 13b para la suspensión cardánica total, parcialmente periférica, del sistema de accionamiento. Los apoyos de segmento anular 13a, 13b presentan en cada caso en dirección periférica varios taladros 131 dispuestos fundamentalmente de forma equidistante, en los que están insertados pernos elásticos. Los pernos elásticos están unidos adicionalmente a apoyos de par de giro 71, 72 correspondientes sobre el elemento estructural 7 portante de la instalación eólica. De forma correspondiente al ejemplo de ejecución representado en la figura 7, los apoyos de par de giro 71, 72 correspondientes están fijados directamente al elemento estructural 7 portante de la instalación eólica. Por el contrario, los apoyos de par de giro correspondientes comprenden, de forma correspondiente al ejemplo de ejecución representado en la figura 8, en cada caso un brazo de apoyo 71a, 72a, que están insertados con un segmento terminal en un alojamiento 73, 74 sobre el elemento estructural 7 portante y allí están unidos al mismo. De este modo se mantiene una capacidad de montaje como un apoyo de dos brazos habitual, sin que para esto sea necesaria una adaptación de bastidor principal a la instalación eólica. Debido a que ya existe una libertad de fuerza forzada pueden utilizarse apoyos elastoméricos conocidos, que están diseñados de forma preferida completamente de forma correspondiente a criterios de atenuación de vibraciones.
Tanto en el ejemplo de ejecución representado en la figura 7 como en el ejemplo de ejecución representado en la figura 6, los apoyos de par de giro correspondientes sobre el elemento estructural 7 portante comprenden en cada caso un segmento anular con taladros 131, dispuestos en dirección periférica de forma fundamentalmente equidistante. En estos taladros 131 se insertan los pernos elásticos que, al igual que en el ejemplo de ejecución correspondiente a la figura 6, pueden estar configurados como pernos elastoméricos axialmente desmontables. De forma preferida se cruzan el eje de simetría de los apoyos de par de giro y el eje de giro del sistema de accionamiento.
Aparte de esto la brida de acoplamiento puede presentar, de forma correspondiente a otra forma de ejecución, varias filas de taladros en forma mutuamente decalada, en cuyos taladros están insertados pernos elastoméricos 5 axialmente desmontables. Por medio de esto la brida de acoplamiento puede ejecutarse más pequeña, en cuanto a su diámetro exterior, con las mismas distancias entre taladros.
Asimismo los pernos elastoméricos pueden presentar diferentes rigideces, adaptadas de forma correspondiente al diámetro y al tipo de brida. En especial la brida de acoplamiento con un diámetro menor en comparación con la suspensión de menor diámetro puede ser de un material más duro, mientras que la suspensión puede estar
10 fabricada con un material más blando.
La utilización del sistema de accionamiento descrito no está limitada a instalación eólicas, sino que por ejemplo es también concebible en sistemas de accionamiento de molinos, en los que la unidad de generador se sustituye por una unidad de motor.

Claims (31)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Sistema de accionamiento para una instalación eólica, con
    -
    una unidad de engranaje (1) que comprende al menos una etapa de rueda planetaria (11, 12), que presenta una rueda hueca (114, 124), varias ruedas planetarias (113, 123), un piñón central (112, 122) y una rueda principal (111, 121),
    -
    un primer árbol asociado a la unidad de engranaje (1), que presenta una brida de acoplamiento (14) que puede unirse a un árbol de máquina de trabajo o rotor y está montado sobre el piñón central (112),
    -
    una caja de engranaje (15), que circunda la unidad de engranaje (1) y una unidad de motor o generador (2), unida a un segundo árbol (16) de la unidad de engranaje (1),
    -
    un rotor (22) de la unidad de motor o generador (2), unido de forma solidaria en rotación a un árbol hueco de rotor (23),
    -
    una pieza de conexión de caja de engranaje (152), dispuesta entre la unidad de engranaje (1) y la unidad de motor
    o generador (2), con un apéndice cilíndrico hueco, que circunda concéntricamente un segmento terminal, en el lado del motor o generador del segundo árbol (16) de la unidad de engranaje (1), y forma un asiento de cojinete para una disposición de cojinete (161) dispuesta radialmente entre el segundo árbol (16) y el apéndice cilíndrico hueco,
    -
    al menos un elemento de cojinete exterior de la disposición de cojinete (161), que está unido al apéndice cilíndrico hueco, en donde mediante la disposición de cojinete (161) está montado tanto el segundo árbol (16) de la unidad de engranaje (1) como el árbol hueco de rotor (23),
    caracterizado porque el sistema de accionamiento comprende un acoplamiento o una unión de sujeción (163), dispuesto(a) radialmente entre el segundo árbol (16) de la unidad de engranaje (1) y el árbol hueco de rotor (23), y el rotor (22) y el árbol hueco de rotor (23) circundan concéntricamente el apéndice cilíndrico hueco.
  2. 2.
    Sistema de accionamiento según la reivindicación 1, en el que un segmento terminal del segundo árbol (16) de la unidad de engranaje (1), en el lado del motor o del generador, está circundado concéntricamente por un árbol hueco de engranaje (162) y unido a éste de forma solidaria en rotación.
  3. 3.
    Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que está previsto al menos un elemento de cojinete interno de la disposición de cojinete (161), que está unido al segundo árbol (16) o al árbol hueco de engranaje (162).
  4. 4.
    Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el árbol hueco de rotor (23) está unido al segundo árbol (16) de la unidad de engranaje (1) o al árbol hueco de engranaje (162), mediante un acoplamiento dentado con dentado corto o de arco.
  5. 5.
    Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el árbol hueco de rotor (23) está unido al segundo árbol (16) de la unidad de engranaje (1) o al árbol hueco de engranaje (162), mediante un juego de sujeción interior.
  6. 6.
    Sistema de accionamiento según la reivindicación 5, en el que el juego de sujeción interior comprende al menos en cada caso un anillo exterior y un anillo interior, que presentan superficies de contacto cónicas mutuamente correspondientes y pueden arriostrarse uno con respecto al otro, mediante varios tornillos tensores que se extienden axialmente.
  7. 7.
    Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el segundo árbol (16) de la unidad de engranaje (1) está circundado axialmente aproximadamente en un 50% por el árbol hueco de engranaje (162).
  8. 8.
    Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la disposición de cojinete (161) dispuesta en el apéndice cilíndrico hueco está orientada axialmente, de forma central, hacia el rotor (22) de la unidad de motor o generador (2).
  9. 9.
    Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la disposición de cojinete (161), dispuesta en el suplemento cilíndrico hueco, comprende un cojinete de doble fila en disposición en X.
  10. 10.
    Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el árbol hueco de rotor (23) y el segundo árbol (16) de la unidad de engranaje (1), están montados exclusivamente mediante la disposición de cojinete (161) dispuesta en el suplemento cilíndrico hueco.
  11. 11.
    Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la pieza de conexión de caja de engranaje (152) está conformada sobre una brida intermedia de caja (151), dispuesta entre la unidad de engranaje
    (1) y la unidad de motor o generador (2).
  12. 12.
    Sistema de accionamiento según la reivindicación 11, en el que la brida intermedia de caja (151) presenta un asiento de cojinete para un cojinete de piñón central (126) en el lado del motor o del generador.
  13. 13.
    Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 11 ó 12, en el que sobre la brida intermedia de caja
    (151) está montada una envuelta de estátor (211) de la unidad de motor o generador (2).
  14. 14. Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 11 ó 12, en el que sobre la brida intermedia de caja
    (151) está montada una rueda hueca (124) de una etapa de rueda planetaria (12) en el lado del motor o generador.
  15. 15.
    Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 11 a 13, en el que la brida intermedia de caja (151) presenta en cada caso un apéndice de brida (1511, 1512), sobre el que está montada en cada caso una envuelta de estátor (211) de la unidad de motor o generador (2) o una rueda hueca (124) de una etapa de rueda planetaria (12) en el lado del motor o generador.
  16. 16.
    Sistema de accionamiento según la reivindicación 15, en el que el apéndice de brida (1512) asociado a la envuelta de estátor (211) y el apéndice de brida (1511) asociado a la rueda hueca (124) están distanciados axialmente uno del otro.
  17. 17.
    Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 16, en el que el primer árbol de la unidad de engranaje presenta una brida de acoplamiento (14) que puede unirse elásticamente al árbol de máquina de trabajo o rotor, y en el que la caja de engranaje (15) presenta una suspensión (13) cardánica con simetría periférica o parcial, para unirse a un elemento estructural (7) portante de la instalación eólica.
  18. 18.
    Sistema de accionamiento según la reivindicación 17, en el que la suspensión cardánica está formada por un apoyo anular (13), que circunda radialmente la caja de engranaje (15) en todo su perímetro y que presenta en dirección periférica varios taladros (131) dispuestos fundamentalmente de forma equidistante, en los que se insertan pernos elásticos, que pueden unirse a un apoyo de par de giro correspondiente sobre el elemento estructural (7) portante de la instalación eólica.
  19. 19.
    Sistema de accionamiento según la reivindicación 18, en el que el apoyo de par de giro correspondiente comprende un elemento anular con taladros dispuestos fundamentalmente de forma equidistante en dirección periférica, en los que se insertan los pernos elásticos.
  20. 20.
    Sistema de accionamiento según la reivindicación 19, en el que el apoyo de par de giro correspondiente presenta dos brazos de apoyo (71, 72) conformados asimétricamente, que están insertados en cada caso con un segmento terminal en un alojamiento (73, 74) sobre el elemento estructural (7) portante y allí están unidos al mismo.
  21. 21.
    Sistema de accionamiento según la reivindicación 20, en el que la suspensión cardánica está formada por dos apoyos de segmento anular (13a, 13b) que circundan radialmente, de forma parcialmente periférica, la caja de engranaje y que presentan en cada caso, en dirección periférica, varios taladros (131) dispuestos fundamentalmente de forma equidistante, en los que están insertados pernos elásticos, que pueden unirse a apoyos de par de giro (71, 72) correspondientes sobre el elemento estructural (7) portante de la instalación eólica.
  22. 22.
    Sistema de accionamiento según la reivindicación 21, en el que los apoyos de par de giro correspondientes comprenden en cada caso un segmento anular (13a, 13b) con taladros (131) dispuestos fundamentalmente de forma equidistante en dirección periférica, en los que pueden insertarse los pernos elásticos.
  23. 23.
    Sistema de accionamiento según la reivindicación 22, en el que los apoyos de par de giro correspondientes comprenden en cada caso un brazo de apoyo (71, 72), que están insertados con un segmento terminal en un alojamiento (73, 74) sobre el elemento estructural (7) portante y allí están unidos al mismo.
  24. 24.
    Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 18 a 23, en el que los pernos elásticos de la suspensión cardánica son pernos elastoméricos axialmente desmontables, y en el que la brida de acoplamiento presenta en dirección periférica varios taladros, dispuestos de forma fundamentalmente equidistante, en los que se insertan pernos elastoméricos axalmente desmontables, que pueden unirse a una brida de acoplamiento de máquina de trabajo o rotor correspondiente.
  25. 25.
    Sistema de accionamiento según la reivindicación 24, en el que en el caso de pernos elastoméricos desmontados de la suspensión cardánica y de la brida de acoplamiento, se desbloquea una dirección de desmontaje y/o montaje del sistema de accionamiento, radial con respecto a una disposición de árbol de la unidad de engranaje.
  26. 26.
    Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 17 a 25, en el que los grupos adicionales de la
    5 unidad de engranaje, están montados directamente sobre el elemento estructural portante de la instalación eólica, y están desacoplados de la caja de engranaje a través de la suspensión cardánica, así como de un acoplamiento elástico entre el árbol de máquina de trabajo o rotor y el primer árbol de la unidad de engranaje.
  27. 27. Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 17 a 26, en el que la unidad de engranaje (1)
    comprende un primer (115) y un segundo cojinete principal (116), mediante los cuales está montado el primer árbol 10 de la unidad de engranaje, y que están dispuestos entre gualderas de piñón central y la caja de engranaje (15).
  28. 28.
    Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 17 a 27, en el que la unidad de engranaje (1) comprende una primera (11) y una segunda etapa de rueda planetaria (12) en forma constructiva coaxial.
  29. 29.
    Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 29, en el que al árbol hueco de rotor (23) está unido de forma solidaria en rotación un disco de freno (233).
    15 30. Sistema de accionamiento según la reivindicación 29, en el que el disco de freno está dispuesto en un lado frontal de la unidad de motor o generador alejado de la unidad de engranaje.
  30. 31.
    Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 30, en el que los cojinetes de la unidad de engranaje, en el lado del motor o generador, están ejecutados de forma eléctricamente aislada.
  31. 32.
    Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 31, en el que la unidad de engranaje está unida
    20 a una unidad de generador, y en el que el primer árbol de la unidad de engranaje es un árbol de impulsión en el lado del engranaje, y en el que el segundo árbol de la unidad de generador es un árbol de salida en el lado del engranaje, y en el que la brida de acoplamiento del árbol de impulsión en el lado del engranaje puede unirse a un árbol de rotor.
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