ES2949544T3 - Dispositivo de paso variable y turbina eólica que tiene el mismo - Google Patents

Dispositivo de paso variable y turbina eólica que tiene el mismo Download PDF

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Abstract

Un dispositivo de paso variable para una turbina eólica. El aerogenerador comprende un buje (1) y una pala (6). El dispositivo de paso variable comprende un cojinete (2) de paso variable, un elemento de transmisión y un mecanismo de accionamiento (4) utilizado para accionar el elemento de transmisión. El rodamiento de paso variable comprende una pista interior de rodamiento (21) y una pista exterior de rodamiento (22). La pista interior del rodamiento está conectada fijamente a la hoja. La pista exterior del rodamiento está conectada fijamente al cubo. El elemento de transmisión es accionado por el mecanismo de accionamiento para impulsar la pala y la pista interior del cojinete para girar con respecto al cubo. Según el dispositivo de paso variable, se puede mejorar el nivel de carga bajo el momento de flexión último de la raíz de la pala, se puede aumentar el coeficiente de seguridad del dispositivo de paso variable y se pueden reducir los riesgos de falla del cojinete de paso variable, pernos, y una correa de transmisión se bajan. También se describe una turbina eólica que tiene un dispositivo de paso variable. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de paso variable y turbina eólica que tiene el mismo
Campo
La presente divulgación se refiere al campo técnico de la generación de energía eólica, y en particular a un aparato de variación de paso de una turbina eólica y una turbina eólica que tiene el aparato de variación de paso.
Antecedentes
Una turbina eólica es un aparato generador de potencia grande, que convierte la energía eólica en energía eléctrica mediante una rotación de un impulsor. En la turbina eólica, un aparato de variación de paso es para ajustar un ángulo de pala según un cambio de una velocidad del viento, para controlar una absorción de la energía eólica por el impulsor.
Específicamente, durante un funcionamiento normal de la turbina eólica, y en el caso de que la velocidad del viento exceda una velocidad del viento nominal de la turbina eólica, los ángulos de pala se controlan para que estén dentro de un intervalo desde 0° hasta 30° por el aparato de variación de paso para controlar una salida de la turbina eólica, garantizando de ese modo que la velocidad del impulsor está limitada en un intervalo nominal. Además, puede lograrse la puesta en espera de la turbina eólica, por ejemplo, ajustando el aparato de variación de paso la pala para que esté en una posición de bandera de 90°.
La figura 1 muestra un diagrama esquemático de un aparato de variación de paso según la tecnología convencional. La figura 2 muestra una vista lateral en sección parcial del aparato de variación de paso según la figura 1. Como se muestra en las figuras 1 y 2, el aparato de variación de paso incluye un cojinete de variación de paso 2. El cojinete de variación de paso 2 incluye una pista de rodadura interior de cojinete 21 y una pista de rodadura exterior de cojinete 22. Un buje de rueda 1, que sirve como cuerpo de base de la turbina eólica, se conecta de manera fija a la pista de rodadura interior de cojinete 21 del cojinete de variación de paso 2 mediante un perno de conexión de buje de rueda 7. Una pala 6 de la turbina eólica se conecta de manera fija a la pista de rodadura exterior de cojinete 22 del cojinete de variación de paso 2 mediante un perno de conexión de pala 8. Una correa de transmisión 3 pasa a través de un mecanismo de accionamiento 4, una rueda de tensado 31 y un dispositivo de pretensado 32 de correa de transmisión y se conecta a una superficie de cilindro circunferencial exterior de la pista de rodadura exterior de cojinete 22 del cojinete de variación de paso 2 con tensión. Cuando se requiere realizar una operación de variación de paso, el mecanismo de accionamiento 4 acciona la correa de transmisión 3, de modo que la pista de rodadura exterior de cojinete 22 del cojinete de variación de paso 2 y la pala 6 de la turbina eólica se accionan para hacerse rotar en relación con la pista de rodadura interior de cojinete 21 del cojinete de variación de paso 2 y el buje de rueda 1 de la turbina eólica, para lograr una variación de paso de la pala.
La publicación de patente internacional WO 2013/156497 A1 se refiere a un dispositivo de ajuste para una pala de rotor (accionamiento de variación de paso) de un rotor de una turbina eólica. La turbina eólica comprende una torre, una góndola soportada de manera rotatoria en la torre, un tren de accionamiento dispuesto en la góndola, y un rotor. El rotor está dispuesto en el tren de accionamiento y comprende un buje y al menos una pala de rotor soportada de manera rotatoria en el buje. El ajuste de pala de una turbina eólica se usa para el control de potencia y para parar el sistema. Al ajustar el ángulo de ataque de la pala de rotor, el área de la pala de rotor contra la cual fluye el viento puede hacerse variar, y, por lo tanto, se cambia la potencia transferida desde el viento al tren de accionamiento de la turbina eólica. Con el fin de garantizar la función de una turbina eólica, se requiere un ajuste de ángulo de pala de aproximadamente 100°. El dispositivo de ajuste comprende una transmisión de correa que tiene un accionamiento y comprende al menos una correa.
Sin embargo, el aparato de variación de paso según la tecnología convencional puede sufrir un fallo causado por un bajo factor de seguridad de las pistas de rodadura de cojinete de variación de paso, un bajo factor de seguridad del cojinete de variación de paso, un bajo factor de seguridad del perno de conexión de buje de rueda y un bajo factor de seguridad de la correa de transmisión.
Sumario
Con el fin de abordar los problemas anteriores de la tecnología convencional, un aparato de variación de paso de una turbina eólica y una turbina eólica que tiene el aparato de variación de paso se proporcionan en la presente divulgación. El aparato de variación de paso puede mejorar los factores de seguridad de componentes del aparato de variación de paso y el rendimiento de seguridad del aparato de variación de paso.
Según un aspecto de la presente divulgación, se proporciona un aparato de variación de paso de una turbina eólica. La turbina eólica puede incluir un buje de rueda y múltiples palas. El aparato de variación de paso puede incluir un cojinete de variación de paso, un elemento de transmisión, una placa de conexión y un mecanismo de accionamiento para accionar el elemento de transmisión. El cojinete de variación de paso incluye una pista de rodadura interior de cojinete y una pista de rodadura exterior de cojinete, donde la pista de rodadura interior de cojinete se conecta de manera fija a la pala, la pista de rodadura exterior de cojinete se conecta de manera fija al buje de rueda, el elemento de transmisión se acciona por el mecanismo de accionamiento que acciona la pala y la pista de rodadura interior de cojinete para hacerse rotar en relación con el buje de rueda. La placa de conexión comprende los siguientes elementos dispuestos en una dirección radial: una porción circunferencial interior; una porción circunferencial exterior; y una porción de transición intermedia que conecta la porción circunferencial interior y la porción circunferencial exterior. El elemento de transmisión está dispuesto en la porción circunferencial exterior de la placa de conexión y un grosor axial de la porción de transición intermedia es menor que un grosor axial de la porción circunferencial exterior. La placa de conexión está dispuesta entre la pista de rodadura interior de cojinete y la pala, o la placa de conexión está dispuesta en una periferia de la raíz de pala de la pala, en donde la placa de conexión tiene forma de anillo o parcialmente forma de anillo, y la porción circunferencial interior está fijada a la periferia de la raíz de pala de la pala.
Según un aspecto de la divulgación, se proporciona una turbina eólica. La turbina eólica incluye el aparato de variación de paso descrito anteriormente.
Según el aparato de variación de paso de la turbina eólica proporcionado en la realización de la presente divulgación, en el caso de que las palas tengan una misma especificación, aumentando el tamaño de un cojinete de variación de paso, es decir, para realizar una variación de paso de pista de rodadura interior a través de una placa de conexión de pista de rodadura interior, aumenta un diámetro de paso del perno por consiguiente, el número de pernos aumenta, y un diámetro de distribución del elemento de transmisión aumenta, de modo que aumenta la capacidad anticarga de la raíz de pala, una carga sobre un solo perno y una carga sobre el rodillo de cojinete disminuyen.
En este caso, según el aparato de variación de paso de la turbina eólica proporcionado en la realización de la presente divulgación, un nivel de carga de un momento de flexión final para una raíz de pala aumenta, un factor de seguridad del cojinete de variación de paso y un factor de seguridad del perno de conexión aumentan, un factor de seguridad de la pista de rodadura interior de cojinete de variación de paso, un factor de seguridad de la pista de rodadura exterior de cojinete de variación de paso y un factor de seguridad del elemento de transmisión aumentan.
Breve descripción de los dibujos
Los objetivos anteriores y/u otros objetivos y ventajas de esta divulgación se describirán claramente a continuación en el presente documento junto con los dibujos y las realizaciones.
La figura 1 muestra un diagrama esquemático de un aparato de variación de paso según la tecnología convencional; la figura 2 muestra una vista lateral en sección parcial del aparato de variación de paso según la figura 1;
la figura 3 es una vista en perspectiva de un aparato de variación de paso según una primera realización de la presente divulgación;
la figura 4 es una vista en sección parcial del aparato de variación de paso según la primera realización de la presente divulgación;
la figura 5 es una vista en perspectiva de una placa de conexión del aparato de variación de paso según la primera realización de la presente divulgación;
la figura 6A es una vista en sección parcial de un aparato de variación de paso según una segunda realización de la presente divulgación;
la figura 6B es una vista en planta de una placa de conexión del aparato de variación de paso según la segunda realización de la presente divulgación;
la figura 6C es una vista en sección frontal de la placa de conexión del aparato de variación de paso según la segunda realización de la presente divulgación;
las figuras 7A y 7B son vistas en sección parcial de un aparato de variación de paso según una tercera realización de la presente divulgación;
las figuras 8A y 8B son vistas en sección parcial de un aparato de variación de paso según una cuarta realización de la presente divulgación; y
las figuras 9A y 9B son vistas en sección parcial de un aparato de variación de paso según una quinta realización de la presente divulgación.
Descripción detallada de realizaciones
En un aparato de variación de paso según la tecnología convencional, una pala se conecta a una pista de rodadura exterior de cojinete de un cojinete de variación de paso, de modo que se adopta una solución de una variación de paso de pista de rodadura exterior. Por lo tanto, hay un problema de un bajo factor de seguridad del aparato de variación de paso. Con el fin de abordar el problema anterior, una solución de una variación de paso de pista de rodadura interior, que es diferente del método de variación de paso de pista de rodadura exterior de la tecnología convencional, se adopta en la presente divulgación, de modo que la pala se conecta a la pista de rodadura interior de cojinete del cojinete de variación de paso. La pala y la pista de rodadura interior de cojinete se accionan por un elemento de transmisión (por ejemplo, una correa de transmisión) para hacerse rotar en relación con la pista de rodadura exterior de cojinete y un buje de rueda en un ángulo predeterminado, para lograr un variación de paso de rotación de la pala. En comparación con la solución de la variación de paso de pista de rodadura exterior según la tecnología convencional, en el caso de que las palas tengan una misma especificación, es decir, un diámetro de una raíz de pala no cambia, dado que la raíz de pala se conecta a la pista de rodadura interior de cojinete, debe aumentarse el tamaño de la pista de rodadura interior de cojinete y el tamaño de la pista de rodadura exterior de cojinete, un diámetro de una brida para conectar el buje de rueda debe aumentarse por consiguiente, y un diámetro de paso de un rodillo de cojinete, un diámetro de distribución de un elemento de transmisión y un diámetro de un perno de conexión también deberían aumentarse por consiguiente, mejorando de ese modo los factores de seguridad de componentes del aparato de variación de paso y mejorando el rendimiento de seguridad del aparato de variación de paso.
Para la solución de la variación de paso de pista de rodadura interior proporcionada en la presente divulgación, múltiples realizaciones a modo de ejemplo que logran una conexión entre la pala y la pista de rodadura interior de cojinete y una conexión entre la pala y el elemento de transmisión se proporcionan en la memoria descriptiva. A continuación en el presente documento, las realizaciones específicas de la presente divulgación se describen en detalle junto con los dibujos.
Primera realización
La figura 3 es una vista en perspectiva de un aparato de variación de paso según una primera realización de la presente divulgación. La figura 4 es una vista en sección parcial del aparato de variación de paso según la primera realización de la presente divulgación. La figura 5 es una vista en perspectiva de una placa de conexión del aparato de variación de paso según la primera realización de la presente divulgación.
Como se muestra en las figuras 3 y 4, se proporciona un aparato de variación de paso en una primera realización de la presente divulgación. El aparato de variación de paso incluye: un cojinete de variación de paso 2, una placa de conexión 10, un mecanismo de accionamiento 4 y un elemento de transmisión. El cojinete de variación de paso 2 incluye una pista de rodadura interior de cojinete 21, una pista de rodadura exterior de cojinete 22 y un elemento de rodamiento 23 (por ejemplo, una bola o un rodillo de pasador) dispuesto entre la pista de rodadura interior de cojinete 21 y la pista de rodadura exterior de cojinete 22. La pista de rodadura exterior de cojinete 22 está encamisada en una periferia de la pista de rodadura interior de cojinete 21, y puede hacerse rotar en relación con la pista de rodadura interior de cojinete 21. La pista de rodadura exterior de cojinete 22 puede conectarse de manera fija a un buje de rueda 1 mediante un perno de conexión 7 de pista de rodadura exterior de cojinete. La pista de rodadura interior de cojinete 21 puede conectarse de manera fija a una pala 6 mediante un perno de conexión 8 de pista de rodadura interior de cojinete. La placa de conexión 10 está ubicada entre la pista de rodadura interior de cojinete 21 y la pala 6.
Una forma de transmisión entre el mecanismo de accionamiento 4 y el elemento de transmisión puede ser una transmisión de correa, una transmisión de cadena, una transmisión de cabrestante, una transmisión de cuerda de acero, etc. De manera correspondiente, el elemento de transmisión puede ser una correa de transmisión, una cadena de transmisión, una cuerda de acero, etc., siempre que pueda transferirse una fuerza de accionamiento a la pala 6 para hacer que rote la pala 6. A continuación en el presente documento, la correa de transmisión se toma como un ejemplo para ilustración.
En un caso en el que el aparato de variación de paso está instalado en la turbina eólica, la pista de rodadura exterior de cojinete 22 se conecta de manera fija al buje de rueda 1 de la turbina eólica, la placa de conexión 10 se conecta de manera fija entre la pista de rodadura interior de cojinete 21 y la pala 6. Específicamente, un primer extremo axial de la placa de conexión 10 se conecta a la pista de rodadura interior de cojinete 21, un segundo extremo axial de la placa de conexión 10 se conecta a una raíz de pala de la pala 6. En una posición correspondiente a un orificio pasante para la conexión de brida de la pista de rodadura interior de cojinete 21, la placa de conexión 10 está dotada de unos orificios pasantes axiales 14 correspondientes a la misma (que se describirán en detalle a continuación en el presente documento). El perno de conexión 8 de pista de rodadura interior de cojinete pasa a través del orificio pasante de la pista de rodadura interior de cojinete 21 y el orificio pasante de la placa de conexión 10 en la secuencia enumerada. A continuación, el perno de conexión 8 de pista de rodadura interior de cojinete se atornilla en un orificio ciego roscado en la raíz de pala de la pala 6, de modo que la pista de rodadura interior de cojinete 21, la placa de conexión 10 y la pala 6 se conectan de manera fija sujetando una contratuerca. El mecanismo de accionamiento 4 se dispone en el buje de rueda 1 de la turbina eólica. La correa de transmisión 3 pasa por encima del mecanismo de accionamiento 4 y está encamisada en una periferia de la placa de conexión 10. Dos extremos de la correa de transmisión 3 se pretensan con respecto a una superficie circunferencial exterior de la placa de conexión 10 por un dispositivo de pretensado 32. Cuando se requiere ajustar un ángulo de pala de la pala 6, se hace funcionar el mecanismo de accionamiento 4. La correa de transmisión 3 se acciona por el mecanismo de accionamiento 4, y acciona la placa de conexión 10, la pista de rodadura interior de cojinete 21 y la pala 6 para hacerse rotar un ángulo predeterminado en relación con la pista de rodadura exterior de cojinete 22 y el buje de rueda 1, para conseguir una variación de paso de la pala 6.
En una realización de la presente divulgación, el mecanismo de accionamiento 4 consiste en un engranaje de accionamiento de variación de paso. El aparato de variación de paso puede incluir además una rueda de tensado 31. La correa de transmisión 3 se tensa con respecto a la periferia de la placa de conexión 10 mediante la rueda de tensado 31 y el engranaje de accionamiento de variación de paso 4.
Como se muestra en las figuras 3 a 5, en una realización de la presente divulgación, la placa de conexión 10 es una estructura de placa en forma de anillo. Para facilitar una ilustración para la estructura de la placa de conexión 10, la placa de conexión 10 puede dividirse en una porción circunferencial interior 11, una porción circunferencial exterior 13 y una porción de transición intermedia 12 que conecta la porción circunferencial interior 11 y la porción circunferencial exterior 13, que están dispuestas en una dirección radial.
Como se muestra en la figura 5, la porción circunferencial interior 11 está dotada de múltiples primeros orificios pasantes axiales 14 que se extienden en una dirección axial y se distribuyen uniformemente en una dirección circunferencial. La pista de rodadura interior de cojinete 21 está dotada de múltiples segundos orificios pasantes axiales (que pueden ser orificios roscados) correspondientes a los múltiples primeros orificios pasantes axiales 14. Múltiples orificios roscados correspondientes a los mismos, que pueden ser orificios ciegos, se proporcionan con la raíz de pala de la pala 6. Cuando se conecta la pista de rodadura interior de cojinete 21, la placa de conexión 10 y la pala 6, la pista de rodadura interior de cojinete 21, la placa de conexión 10 y la pala 6 se alinean coaxialmente, y los orificios roscados o los orificios pasantes de las mismas también se alinean coaxialmente de manera correspondiente en la dirección axial. El perno de conexión 8 de pista de rodadura interior de cojinete pasa a través del segundo orificio pasante de la pista de rodadura interior de cojinete 21 y el primer orificio pasante de la placa de conexión 10 en la secuencia enumerada, entonces el perno de conexión 8 de pista de rodadura interior de cojinete se atornilla en el orificio roscado en la raíz de pala de la pala 6, y se sujeta mediante una tuerca, consiguiendo de ese modo una conexión fija entre la pala 6 de la turbina eólica y la pista de rodadura interior de cojinete 21 del cojinete de variación de paso 2 (como se muestra en las figuras 3 y 4).
Además, en una realización, la pista de rodadura exterior de cojinete 22 está dotada de múltiples orificios roscados o múltiples orificios pasantes. Al pasar el perno de conexión 7 de rodadura exterior de cojinete a través de la rodadura exterior de cojinete 22 y sujetarse a orificios roscados correspondientes del buje de rueda 1 de la turbina eólica, se consigue una conexión fija entre la pista de rodadura exterior de cojinete 22 y el buje de rueda 1 de la turbina eólica.
Además de la manera de disponer los orificios roscados en la raíz de la pala 6, un círculo de husillos puede estar previamente incorporado en la raíz de la pala 6, donde los husillos se disponen en la raíz de la pala 6 en una dirección circunferencial. Cuando la pala 6 se conecta a la placa de conexión 10 y a la pista de rodadura interior de cojinete 21, los husillos de la pala 6 pasan a través del primer orificio pasante axial 14 de la placa de conexión 10 y el segundo orificio pasante axial de la pista de rodadura interior de cojinete 21, y luego se sujeta con una tuerca.
Dado que la correa de transmisión 3 tiene una anchura determinada, para cumplir con los requisitos de instalación de la correa de transmisión 3, un grosor axial superficial de la porción circunferencial exterior 13 de la placa de conexión 10 que se conecta a la correa de transmisión 3 debe ser mayor o igual que una anchura de la correa de transmisión 3, por lo tanto, la porción circunferencial exterior 13 de la placa de conexión 10 puede formarse con un determinado grosor. Además, para cumplir con los requisitos de resistencia de una conexión de perno entre la pala 6 y la pista de rodadura interior de cojinete 21, un grosor de la porción circunferencial interior 11 de la placa de conexión 10 que se conecta al perno de conexión 8 circunferencial interior de cojinete también puede ser grande.
Con el fin de reducir el peso de la placa de conexión 10 y ahorrar costes, la porción circunferencial exterior 13 de la placa de conexión 10 puede formarse como una estructura de anillo no completo. Por ejemplo, la porción circunferencial interior 11 es una estructura de anillo completo, y la porción de transición intermedia 12 y la porción circunferencial exterior 13 se forman como la estructura de anillo no completo que es una porción de un anillo. Debido a que la estructura de la placa de conexión 10 puede cumplir con los requisitos de enrollamiento de la correa de transmisión 3, dado que el ángulo de paso de la pala 6 está en un intervalo de 0° a 30° durante un proceso de variación de paso real de la pala 6, y la correa de transmisión 3 solo se enrolla alrededor de la circunferencia parcial de la placa de conexión 10 usando un ángulo de enrollamiento de la correa de transmisión 3 mostrado en la figura 3. En la realización, la porción circunferencial exterior de la placa de conexión 10 está diseñada como la estructura de anillo no completo, para ahorrar costes de material y reducir el peso de la placa de conexión 10. Aparentemente, en una implementación real, la placa de conexión 10 también puede diseñarse como la estructura de anillo completo basándose en un requisito real.
Además, la porción de transición intermedia 12 puede ser una estructura de radios, en otras palabras, múltiples orificios de aligeramiento 15, que están separados entre sí, están dispuestos en la porción de transición intermedia 12 de la placa de conexión 10, para reducir aún más el peso de la placa de conexión 10.
Además de la estructura anterior, la porción de transición intermedia 12 puede ser más delgada siempre que se cumplan los requisitos de instalación y los requisitos de resistencia, de modo que un grosor axial de la porción de transición intermedia 12 puede ser menor o igual que un grosor axial de la porción circunferencial interior 11, o un grosor axial de la porción de transición intermedia 12 puede ser menor o igual que un grosor axial de la porción circunferencial interior 11 y la porción circunferencial exterior 13, reduciendo de ese modo aún más el peso de la placa de conexión 10. En este caso, la porción circunferencial interior 11 y la porción circunferencial exterior 13 son generalmente cilíndricas. Una forma de una sección transversal que se intercepta en la dirección radial de la placa de conexión 10 puede tener aproximadamente una forma de “H” o “Z”.
En la presente divulgación, no existen limitaciones específicas con respecto a la anchura radial y el grosor axial de las porciones de la placa de conexión 10, siempre que no haya interferencia entre la placa de conexión 10, la pista de rodadura exterior de cojinete 22 y los pernos de conexión 7 de pista de rodadura exterior de cojinete en y después del proceso de instalación.
Cuando se instala el aparato de variación de paso y la turbina eólica según la realización, puede usarse el siguiente método. En primer lugar, la pista de rodadura exterior de cojinete 22 se conecta de manera fija al buje de rueda 1 de la turbina eólica mediante el perno de conexión 7 de pista de rodadura exterior de cojinete. A continuación, la placa de conexión 10 se dispone en una posición correcta, y la pista de rodadura interior de cojinete 21 se conecta fijada a la placa de conexión 10 y la pala 6 de la turbina eólica mediante el perno de conexión 8 de pista de rodadura interior de cojinete. Mediante una secuencia de instalación de este tipo, puede evitarse la interferencia entre el perno de conexión 7 de pista de rodadura exterior y la placa de conexión 10.
En la realización a modo de ejemplo de la presente divulgación, una transmisión entre la periferia de la placa de conexión 10 y la correa de transmisión 3 se realiza por fricción. Basándose en el requisito, puede realizarse un procesamiento antifricción o un procesamiento de mejora de fricción correspondiente sobre la superficie circunferencial exterior de la placa de conexión 10 para cambiar un coeficiente de fricción de una superficie de acoplamiento, para cumplir con los requisitos de transmisión de diferentes correas de transmisión y para evitar un riesgo de deslizamiento entre la correa de transmisión 3 y la placa de conexión 10.
La correa de transmisión 3 puede ser una correa dentada o una cadena dentada, etc. En un caso en el que la correa de transmisión 3 es la correa dentada o la cadena dentada, una estructura dentada puede estar dispuesta además en la superficie circunferencial exterior de la placa de conexión 10, para que coincida con la correa dentada o la cadena dentada.
Segunda realización
La figura 6A es una vista en sección parcial de un aparato de variación de paso según una segunda realización de la presente divulgación. La figura 6B es una vista en planta de una placa de conexión del aparato de variación de paso según la segunda realización de la presente divulgación. La figura 6C es una vista en sección frontal de la placa de conexión del aparato de variación de paso según la segunda realización de la presente divulgación.
Como se muestra en la figura 6A, el aparato de variación de paso basado en la segunda realización de la presente divulgación también puede incluir una placa de conexión. Las figuras 6B y 6C muestran diagramas estructurales esquemáticos de la placa de conexión del aparato de variación de paso según la segunda realización de la presente divulgación. Según la segunda realización de la presente divulgación, una posición de disposición y una estructura de una placa de conexión 40 cambian, la cual es diferente del aparato de variación de paso según la primera realización. Excepto la estructura de la placa de conexión 40 y la pala 6, la estructura del aparato de variación de paso según la segunda realización de la presente divulgación es la misma que la estructura del aparato de variación de paso según la primera realización. Por lo tanto, se omite la descripción de la misma parte, solo se describen a continuación en el presente documento las partes que son diferentes con respecto a la primera realización.
Como se muestra en las figuras 6B y 6C, en la segunda realización de la presente divulgación, la placa de conexión 40 también puede ser una placa en forma de anillo e incluir una porción circunferencial interior 41 y una porción circunferencial exterior 43 y una porción de transición intermedia 42 que conecta la porción circunferencial interior 41 y la porción circunferencial exterior 43. La porción circunferencial interior 41 de la placa de conexión 40 está unida a una posición de la pala 6 que está cerca de un cojinete de variación de paso 2. Como ejemplo, puede formarse una ranura de inserción en una circunferencia exterior de una periferia de una raíz de pala de la pala 6, la porción circunferencial interior 41 de la placa de conexión 40 puede insertarse en la ranura de inserción de la pala 6. Puede formarse un orificio de perno en la porción circunferencial interior 41. En un caso en el que la porción circunferencial interior se inserta en la ranura de inserción de la pala 6, la placa de conexión 40 puede conectarse de manera integrada previamente a la ranura de inserción de la raíz de pala de la pala 6 mediante el perno de conexión 8 de pista de rodadura interior. Una correa de transmisión 3 se conecta a la superficie circunferencial exterior de la placa de conexión 40 mediante un aparato de pretensado de la correa de transmisión, accionando de ese modo una variación de paso de rotación de la pala de accionamiento 6.
Por conveniencia de conexión de la placa de conexión 40 a la circunferencia exterior de la periferia de la raíz de pala de la pala 6, la placa de conexión 40 puede formarse como múltiples segmentos de arco que se unen como un anillo o una parte de un anillo cuando se instala en la raíz de pala. La figura 6B muestra que la placa de conexión 40 consiste en dos porciones de segmento de arco. Un ángulo inscrito de cada segmento de arco es menor que o igual a 180 grados. Preferiblemente, la placa de conexión 40 puede consistir en de tres a seis porciones de segmento de arco, para facilitar una instalación de la placa de conexión 40.
Las múltiples porciones de segmento de arco pueden insertarse en la ranura de inserción de la raíz de pala de la pala 6 en una dirección radial. Preferiblemente, múltiples salientes de inserción 44 están formados en la porción circunferencial interior 41 de la placa de conexión 40, donde los múltiples salientes de inserción 44 se extienden hacia el interior en una dirección radial y se distribuyen uniformemente en una dirección circunferencial. Un orificio pasante axial 45, que es para una conexión de perno con la pala 6, puede formarse en el saliente de inserción 44. Los múltiples salientes de inserción 44 se incorporan y se conectan a la ranura de inserción de la pala 6 y se conectan de manera fija a la pala 6 mediante un perno.
En la segunda realización, una manera de conexión entre la placa de conexión 40 y, la pala 6 no se limita a lo que se muestra en las figuras. También puede adoptarse otras maneras, tales como una conexión de pasador, una conexión de cuña o una alineación de rebordes.
Similar a la placa de conexión 10 según la primera realización de la presente divulgación, la porción circunferencial exterior 43 de la placa de conexión 40 también puede no ser una estructura de anillo completo siempre que se cumplan los requisitos de instalación y los requisitos de resistencia, el grosor axial de la porción de transición intermedia 42 puede ser más delgado y el orificio de aligeramiento puede formarse en la porción de transición intermedia 42, y similares. Además, una forma de una sección transversal que se intercepta en la dirección radial de la placa de conexión 40 puede tener aproximadamente una forma de “H”, “Z”, “L” o “T”.
La forma de la placa de conexión 40 no se limita a las formas mostradas en las figuras y descritas anteriormente, siempre que la superficie circunferencial exterior de la placa de conexión 40 pueda cumplir los requisitos de acoplamiento de la correa de transmisión, los requisitos de instalación y los requisitos de resistencia.
Tercera realización
Las figuras 7A y 7B muestran vistas en sección parcial de un aparato de variación de paso según una tercera realización de la presente divulgación. El aparato de variación de paso en la tercera realización también incluye una placa de conexión. Según la tercera realización, una placa de conexión y una pala 6 son una estructura integral, que es diferente de la primera realización y la segunda realización. Es decir, una porción circunferencial interior y una raíz de pala están formadas de manera integral para ser la estructura integral. En otras palabras, una estructura de saliente 60, que reemplaza la placa de conexión en la primera realización y la segunda realización, puede formarse de manera integral en una superficie circunferencial exterior de la raíz de pala de la pala 6. Aparentemente, la estructura de saliente 60 y la superficie circunferencial exterior de la raíz de pala también pueden ser desmontables. Una correa de transmisión 3 se conecta a una superficie circunferencial exterior de la estructura de saliente mediante un dispositivo de pretensado, para accionar una variación de paso de rotación de la pala 6.
La estructura de saliente 60 puede incluir una porción de extensión de manera radial que se extiende hacia el exterior en una dirección radial desde la periferia de la raíz de pala. La correa de transmisión 3 puede enrollarse alrededor de una superficie circunferencial exterior de la porción de extensión de manera radial. Además, la estructura de saliente 60 puede incluir además una porción de extensión de manera axial que se extiende en la dirección radial desde un extremo exterior de la porción de extensión de manera radial. La correa de transmisión 3 puede enrollarse alrededor de una superficie circunferencial exterior de la porción de extensión de manera axial.
Similar a la placa de conexión en la primera realización y la segunda realización, la estructura de saliente 60 puede tener forma de anillo o parcialmente forma de anillo, una porción circunferencial exterior de la estructura de saliente 60 también puede ser una estructura de anillo no completo y el orificio de aligeramiento puede formarse en la porción de extensión de manera radial. La forma de la estructura de saliente 60 puede ser la misma o aproximadamente la misma forma que la placa de conexión 10 mostrada en la figura 5 o la placa de conexión 40 mostrada en la figura 6B, que no se describen en detalle en este caso.
Como se muestra en la figura 7A, los materiales que son los mismos que los materiales de la pala pueden usarse para formar la estructura de saliente 60 en un proceso de fabricación de la pala 6. Como se muestra en la figura 7B, en un caso en el que el material de la pala 6 no puede cumplir los requisitos de resistencia de una operación de variación de paso, pueden seleccionarse otros materiales adecuados para fabricar la raíz de pala y la estructura de saliente 60, cumpliendo de ese modo los requisitos de resistencia.
La forma de la estructura de saliente 60 en la presente realización no se limita a las formas mostradas en las figuras, siempre que la superficie circunferencial exterior de la estructura de saliente 60 pueda cumplir los requisitos de acoplamiento de la correa de transmisión. Para cumplir con los requisitos de transmisión de diferentes correas de transmisión, puede realizarse un procesamiento antifricción o un procesamiento de mejora de fricción correspondiente sobre la superficie circunferencial exterior de la estructura de saliente 60 para cambiar un coeficiente de fricción de una superficie de acoplamiento. Opcionalmente, la correa de transmisión 3 puede ser una correa dentada o una cadena dentada. Además, una estructura dentada puede estar dispuesta en la superficie circunferencial exterior de la estructura de saliente, para que coincida con la correa dentada o la cadena dentada.
Cuarta realización
Las figuras 8A y 8B muestran vistas en sección parcial de un aparato de variación de paso según una cuarta realización de la presente divulgación. Según la cuarta realización de la presente divulgación, no hay placa de conexión, lo que es diferente de la primera realización y la segunda realización según la presente divulgación, y una correa de transmisión 3 se conecta directamente a una raíz de pala de una pala 6 mediante un dispositivo de pretensado, accionando de ese modo una variación de paso de rotación de la pala 6, que es similar a la tercera realización de la presente divulgación. A diferencia de la tercera realización, no se forma una estructura de saliente 60 en la circunferencia exterior de la raíz de pala de la pala 6, y la correa de transmisión se enrolla directamente alrededor de la periferia de la raíz de pala.
Para limitar aún más un área de acoplamiento de la pala 6 y la correa de transmisión 3, una ranura 601 puede disponerse en una porción de acoplamiento de la raíz de pala y la correa de transmisión como se muestra en la figura 8B, u otras maneras similares pueden adoptarse, para disponer de manera estable la correa de transmisión 3 en la ranura 601 y para evitar un desplazamiento de la correa de transmisión 3 en una dirección axial.
De manera similar, puede realizarse un procesamiento de mejora de fricción o antifricción correspondiente sobre una superficie de acoplamiento de la pala 6 y la correa de transmisión 3 para cambiar un coeficiente de fricción de la superficie de acoplamiento. La correa de transmisión 3 puede ser una correa dentada o una cadena dentada. Además, una estructura dentada puede estar dispuesta en la superficie circunferencial exterior de la pala 6 para coincidir con la correa dentada o la cadena dentada.
Quinta realización
Las figuras 9A y 9B muestran vistas en sección parcial de un aparato de variación de paso según una quinta realización de la presente divulgación. Una pista de rodadura interior de cojinete 21 de un cojinete de variación de paso 2 se extiende hacia el exterior más allá de una pista de rodadura exterior de cojinete 22 a lo largo de una longitud predeterminada en una dirección axial, que es diferente con respecto a las realizaciones anteriores. En otras palabras, una porción de extensión 210 o 310 está formada en la pista de rodadura interior de cojinete 21 en una dirección axial orientada hacia una pala 6, un orificio pasante axial en la pista de rodadura interior de cojinete 21 también se extiende y pasa a través de la porción de extensión 210 o 310, de modo que un perno de conexión 8 de pista de rodadura interior de cojinete puede pasar a través de la pista de rodadura interior de cojinete 21 y la porción de extensión 210 o 310 y luego se sujeta a la pala 6, conectando de ese modo de manera fija la pala 6 y la pista de rodadura interior de cojinete 21.
Una correa de transmisión 3 se conecta a una superficie circunferencial exterior de la porción de extensión 210 o 310 de la pista de rodadura interior de cojinete 21 mediante un dispositivo de pretensado para accionar una rotación de la pista de rodadura interior de cojinete 21. Una variación de paso de rotación de la pala 6 se acciona mediante la pista de rodadura interior de cojinete 21.
Como se muestra en la figura 9A, la porción de extensión 210 puede extenderse una longitud predeterminada en la dirección axial desde la pista de rodadura interior de cojinete 21, donde una forma de la porción de extensión es generalmente cilíndrica. La longitud predeterminada es mayor que una anchura de la correa de transmisión 3. Para coincidir con la correa de transmisión 3, puede realizarse un procesamiento correspondiente sobre la superficie circunferencial exterior de la porción de extensión 210. Por ejemplo, puede realizarse un procesamiento antifricción o un procesamiento de mejora de fricción sobre la superficie circunferencial exterior. La correa de transmisión 3 puede ser una correa dentada o una cadena dentada. Por lo tanto, puede formarse una estructura dentada en la superficie circunferencial exterior para engancharse con la correa dentada o la cadena dentada.
La porción de extensión 310 en la figura 9B es diferente de la porción de extensión 210 en la figura 9A. La porción de extensión 310 incluye además una estructura de saliente sobre la base de la porción de extensión 210 mostrada en la figura 9A, para aumentar aún más el diámetro de paso de la correa de transmisión 3.
Como se muestra en la figura 9B, la porción de extensión 310 puede incluir una porción de extensión de manera axial 312 y una estructura de saliente, y la estructura de saliente está formada en una circunferencia exterior de la porción de extensión de manera axial 312.
La estructura de saliente puede incluir una porción de extensión de manera radial 314 que se extiende hacia el exterior en una dirección radial. En este caso, la correa de transmisión 3 puede enrollarse alrededor de una superficie circunferencial exterior de la porción de extensión de manera radial 314. Además, la estructura de saliente también puede incluir una porción de instalación de elemento de transmisión 316 que se extiende hacia el exterior en una dirección axial desde un extremo exterior de la porción de extensión de manera radial 314, donde la correa de transmisión 3 puede enrollarse alrededor de una superficie circunferencial exterior de la porción de instalación de elemento de transmisión 316. La estructura de saliente puede formarse de manera integral con la porción de extensión de manera axial 312, o puede formarse como un componente único que se inserta en la circunferencia exterior de la porción de extensión de manera axial 312, que adopta una manera similar a la placa de conexión 40 según la segunda realización. Por ejemplo, una circunferencia interior de la porción de extensión de manera radial 314 está dotada del saliente de inserción que se extiende hacia el interior en la dirección radial, puede formarse una ranura de inserción correspondiente en la circunferencia exterior de la porción de extensión de manera axial 312, de modo que la estructura de saliente se une a la porción de extensión de manera radial 314 haciendo coincidir el saliente de inserción y la ranura de inserción. Similar a la estructura de la placa de conexión 40 en las realizaciones anteriores, una forma de una sección transversal de la estructura de saliente puede ser una forma de o “-”. “T” o “L”. La estructura de saliente puede tener forma de anillo o parcialmente forma de anillo. Además, puede formarse un orificio de aligeramiento en la porción de extensión de manera radial 314.
En otras palabras, la estructura de realización mostrada en la figura 9B puede adquirirse formando una estructura integral que tiene la placa de conexión 10 y la pista de rodadura interior de cojinete 21 según la primera realización de la presente divulgación. En otras palabras, el aparato de variación de paso mostrado en la figura 9B también puede incluir una placa de conexión 80, donde la placa de conexión 80 y la pista de rodadura interior de cojinete 21 están formadas de manera integral. La placa de conexión 80 incluye una porción circunferencial interior, una porción circunferencial exterior y una porción de transición intermedia que conecta la porción circunferencial interior y la porción circunferencial exterior, que están dispuestas en una dirección radial. Múltiples orificios pasantes axiales de la pista de rodadura interior de cojinete 21 se extienden y pasan a través de la porción circunferencial interior.
La estructura de la placa de conexión 80 (es decir, la porción de extensión 310) mostrada en la figura 9B es similar a la estructura de la placa de conexión 10, la estructura de la placa de conexión 40 y la estructura de la placa de conexión 60 descritas en las realizaciones anteriores, una sección transversal de la placa de conexión 80 puede tener la forma de “H” o “Z”. Otras estructuras del aparato de variación de paso son similares a los componentes correspondientes del aparato de variación de paso descrito en las realizaciones anteriores, que no se describirán en este caso.
Las cinco realizaciones anteriores se describen junto con los dibujos. Debe entenderse para los expertos en la técnica que las características estructurales descritas en una de las realizaciones también pueden aplicarse a las otras realizaciones. Las características en las diferentes realizaciones pueden combinarse mutuamente para formar otras realizaciones en caso de que no haya conflicto entre las características. Por ejemplo, en la realización mostrada en la figura 8B, la manera en la que la superficie circunferencial exterior de la raíz de pala está dotada de la ranura para evitar el desplazamiento de la correa de transmisión en la dirección axial, también puede aplicarse a otros componentes aparentemente, tales como placas de paso y porciones de extensión según las otras realizaciones.
El aparato de variación de paso en la presente divulgación puede aplicarse a la turbina eólica, por lo tanto, una turbina eólica que tiene el aparato de variación de paso se proporciona en la presente divulgación.
En el caso de que las palas tengan una misma especificación, las palas tienen un mismo momento de flexión. Se hace referencia a las figuras 1 y 2, dado que la pala 6 se conecta a la pista de rodadura exterior de cojinete 22 del cojinete de variación de paso 2 en la tecnología convencional, en el caso de que las palas tengan la misma especificación, el tamaño del cojinete de variación de paso 2 es pequeño. Por consiguiente, también son pequeños la distribución de diámetro del cojinete de variación de paso y el perno de conexión 7 de buje, el diámetro de paso de la bola de acero de cojinete y el diámetro de la correa de transmisión. Dado que la carga es proporcional al momento de flexión e inversamente proporcional al diámetro de paso, la carga sobre la bola de acero y la carga sobre el perno son grandes en el caso del mismo momento de flexión, de modo que el cojinete de variación de paso 2 se somete a una carga de variación de paso grande en un proceso de la variación de paso de pala. Por lo tanto, componentes tales como los pernos del cojinete de variación de paso 2 que están conectados con el buje 1 y la bola del cojinete de variación de paso 2 están todos sometidos a una gran carga, lo que puede causar fácilmente un daño al propio cojinete de variación de paso 2 y a los componentes en el cojinete de variación de paso.
Según el aparato de variación de paso de la turbina eólica y la turbina eólica que tiene el aparato de variación de paso de la realización de la presente divulgación, en el caso de que las palas tengan una misma especificación, conectando la pala a la pista de rodadura interior de cojinete, un tamaño del cojinete de variación de paso puede aumentarse por consiguiente, un diámetro de paso del perno aumenta en consecuencia, el número de pernos aumenta, y un diámetro de distribución del elemento de transmisión aumenta, de modo que aumenta la capacidad anticarga de la raíz de pala y disminuyen la carga sobre un único perno y la carga sobre el rodillo de cojinete.
Específicamente, según el aparato de variación de paso de la turbina eólica proporcionado en la realización de la presente divulgación, un nivel de carga de un momento de flexión final para una raíz de pala aumenta, un factor de seguridad del cojinete de variación de paso y un factor de seguridad del perno de conexión aumentan, un factor de seguridad de la pista de rodadura interior de cojinete de variación de paso, un factor de seguridad de la pista de rodadura exterior de cojinete de variación de paso y un factor de seguridad del elemento de transmisión aumentan y se reducen los riesgos de fallo por fractura del cojinete de variación de paso y la correa de transmisión.
Las realizaciones anteriores son solo a modo de ejemplo y no se pretende que limiten esta divulgación. Los expertos en la técnica deben entender que pueden hacerse muchas modificaciones a las realizaciones de la divulgación sin apartarse de los principios de la divulgación. El alcance de la presente divulgación se define por las reivindicaciones.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Aparato de variación de paso aplicado en una turbina eólica, en el que la turbina eólica comprende un buje de rueda (1) y una pluralidad de palas (6);
en donde el aparato de variación de paso comprende:
un cojinete de variación de paso (2);
un elemento de transmisión;
una placa de conexión (10, 40); y
un mecanismo de accionamiento (4) para accionar el elemento de transmisión;
en el que el cojinete de variación de paso (2) comprende:
una pista de rodadura interior de cojinete (21); y
una pista de rodadura exterior de cojinete (22);
en el que la pista de rodadura interior de cojinete (21) se conecta de manera fija a la pala (6), la pista de rodadura exterior de cojinete (22) se conecta de manera fija al buje de rueda (1), el elemento de transmisión se acciona mediante el mecanismo de accionamiento (4), y acciona la pala (6) y la pista de rodadura interior de cojinete (21) para hacerlas rotar en relación con el buje de rueda (1);
en el que la placa de conexión (10, 40) comprende los siguientes elementos dispuestos en una dirección radial:
una porción circunferencial interior (11, 41);
una porción circunferencial exterior (13, 43); y
una porción de transición intermedia (12, 42) que conecta la porción circunferencial interior (11, 41) y la porción circunferencial exterior (13, 43),
en el que el elemento de transmisión está dispuesto en una superficie circunferencial exterior de la placa de conexión (10, 40), y un grosor axial de la porción de transición intermedia (12, 42) es menor que un grosor axial de la porción circunferencial exterior (13, 43),
caracterizado porque
la placa de conexión (10) está dispuesta entre la pista de rodadura interior de cojinete (21) y la pala (6); o la placa de conexión (40) está dispuesta en una periferia de la raíz de pala de la pala (6),
en el que la placa de conexión (40) tiene forma de anillo o parcialmente forma de anillo, y la porción circunferencial interior (41) está fijada a la periferia de la raíz de pala de la pala (6).
2. Aparato de variación de paso según la reivindicación 1, en el que la porción circunferencial interior (11) es un anillo y comprende una pluralidad de primeros orificios pasantes axiales (14) dispuestos en una dirección circunferencial; en el que la pista de rodadura interior de cojinete (21) comprende una pluralidad de segundos orificios pasantes axiales correspondientes a la pluralidad de primeros orificios pasantes axiales (14); en el que un perno de conexión (8) de pista de rodadura interior de cojinete se sujeta a la pala (6) a través de uno de la pluralidad de segundos orificios pasantes axiales y uno de la pluralidad de primeros orificios pasantes axiales (14) en la secuencia enumerada.
3. Aparato de variación de paso según la reivindicación 1, en el que la porción circunferencial interior (41) está dotada de una pluralidad de salientes de inserción (44) que se extienden hacia el interior en la dirección radial, la periferia de la raíz de pala de la pala (6) está dotada de una pluralidad de ranuras de inserción, cada uno de la pluralidad de salientes de inserción (44) se fija en una de la pluralidad de ranuras de inserción.
4. Aparato de variación de paso según la reivindicación 1, en el que la placa de conexión (40) consiste en una pluralidad de porciones de segmento de arco, un ángulo circunferencial de la pluralidad de porciones de segmento de arco es cada uno menor que o igual a 180°.
5. Aparato de variación de paso según la reivindicación 1, en el que la placa de conexión (10, 40) comprende al menos una de las siguientes características estructurales:
una pluralidad de orificios de aligeramiento (15) se forma en la porción de transición intermedia (12);
la porción circunferencial exterior (13) tiene forma de anillo o forma parcialmente de anillo, o
la porción circunferencial exterior (13) y la porción de transición intermedia (12) tienen forma de anillo o parcialmente forma de anillo; y
una estructura dentada está formada en una superficie circunferencial exterior de la porción circunferencial exterior (13, 43) de la placa de conexión (10, 40).
6. Aparato de variación de paso según la reivindicación 1, en el que la placa de conexión (10, 40) está formada de manera integral con la pala (6).
7. Aparato de variación de paso según la reivindicación 6, en el que la porción circunferencial exterior (13, 43) comprende una porción de extensión de manera axial.
Aparato de variación de paso según la reivindicación 1, en el que la placa de conexión (10, 40) está formada de manera integral con la pista de rodadura interior de cojinete (21).
9. Aparato de variación de paso según la reivindicación 8, en el que la porción circunferencial exterior (13, 43) comprende una porción de extensión de manera axial.
10. Turbina eólica, que comprende el aparato de variación de paso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.
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