ES2957109T3 - Transmisión de energía y datos mediante un anillo de paso de aceite - Google Patents

Transmisión de energía y datos mediante un anillo de paso de aceite Download PDF

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Abstract

La invención se refiere a una disposición que tiene una estructura (101) fijada a la carcasa, un soporte planetario (103) montado de forma giratoria en la estructura (101) fijada a la carcasa, un anillo de casquillo de aceite (105), un primer medio (119, 201) y un segundo medio (117) para transmisión de potencia sin contacto; en donde el anillo del casquillo de aceite (105) forma una junta conductora de lubricante entre la estructura (101) fijada a la carcasa y el portaplanetarios (103). La estructura (101) fijada a la carcasa tiene los primeros medios (119, 201) y el anillo del casquillo de aceite (105) tiene los segundos medios (117). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Transmisión de energía y datos mediante un anillo de paso de aceite
La invención se refiere a un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 1.
La monitorización del estado de los cojinetes de fricción planetarios en los engranajes de las turbinas eólicas puede realizarse mediante sensores y telemetría en el perno planetario o en el portasatélites. Dado que se trata de componentes giratorios, la alimentación eléctrica es un reto. Debido a la inaccesibilidad de los componentes y al requisito de una vida útil de 20 años, no es posible el suministro de energía mediante el almacenamiento de energía, como las baterías. Los intentos de recolección de energía para obtener la energía en el portasatélites son concebibles, pero en muchos casos no ofrecen suficiente potencia y además son caros y/o no están listos para la producción en serie debido a insuficiencias técnicas.
Por otra parte, en otros campos se conocen enfoques para la transmisión de energía entre componentes giratorios mediante anillos colectores o transductores giratorios, por ejemplo, acopladores inductivos. Los anillos colectores son inadecuados debido al requisito de vida útil de 20 años. Los acopladores inductivos no están disponibles en forma de anillo con las dimensiones de un portasatélites. Los acopladores inductivos en forma de barra tienen la desventaja de que la energía no se transmite de forma continua. Por lo tanto, es necesario un amortiguador y la función no se da en el modo de funcionamiento "pendling" de un aerogenerador, que es relevante para la monitorización de estado.
Por la memoria impresa EP 1488 139 A1 se conoce un anillo de paso de aceite en forma de U. El anillo de paso de aceite sirve para transferir aceite desde una estructura fijada a la carcasa a un portasatélites montado de forma giratoria. El anillo de paso de aceite está fijado al portasatélites y encaja en una ranura de la estructura fijada a la carcasa. Como consecuencia se crea una cavidad formada por la estructura fijada a la carcasa, el anillo de paso de aceite, un cojinete del portasatélites y el propio portasatélites. Esto resulta problemático si el portasatélites se instala con su eje de rotación de manera horizontal. En este caso, el aceite para lubricar el cojinete se acumula en la cavidad y no puede drenarse.
Por el documento EP 3020965 A1 se conoce un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 1.
La invención tiene por objeto mejorar la aportación de energía a los sensores en la fase planetaria de un aerogenerador. Se trata especialmente de garantizarse un suministro de energía permanente durante toda la vida útil de la instalación. Además, el suministro de energía debe ser independiente de las condiciones de funcionamiento imperantes.
Esta tarea se resuelve mediante un dispositivo según la reivindicación 1. Otras formas de realización preferidas están contenidas en las reivindicaciones dependientes y resultan de los ejemplos de realización representados en las figuras.
El dispositivo comprende una estructura fijada a la carcasa, que está fijada en una carcasa de engranaje de forma rotacionalmente fija, preferiblemente de forma rígida, es decir, de tal manera que no se puedan producir movimientos relativos, un portasatélites montado de manera rotatoria en la estructura fijada a la carcasa, un anillo de paso de aceite, un primer elemento para la transmisión de energía sin contacto, denominado en lo sucesivo como transmisor, y un segundo elemento para la transmisión de energía sin contacto, denominado en lo sucesivo como receptor. El transmisor está diseñado para transmitir energía al receptor sin contacto. El receptor está diseñado para recibir la energía transmitida. Esto no excluye la transmisión de energía en la dirección opuesta. Según la forma de realización y el estado de funcionamiento, el transmisor también puede recibir la energía transmitida por el receptor. La energía transmitida es preferiblemente energía eléctrica. También es posible que, además de la energía, se transmitan datos entre el transmisor y el receptor, unidireccional o bidireccionalmente.
Un anillo de paso de aceite es un medio para guiar lubricante entre dos componentes que son giratorios entre sí, concretamente entre una boca de un conducto de lubricante de un primer componente y una boca de un conducto de lubricante de un segundo componente. La boca del conducto de lubricante del primer componente y la boca del conducto de lubricante del segundo componente están dispuestas de forma descentrada, es decir, su centro geométrico se encuentra respectivamente fuera del eje de rotación del primer componente y del segundo componente. En particular, las bocas no son rotacionalmente simétricas con respecto al eje de rotación.
El anillo de paso de aceite está dispuesto coaxialmente con respecto a un eje de rotación del portasatélites. Un eje central del anillo de paso de aceite es idéntico al eje de rotación del portasatélites. Preferiblemente, el anillo de paso de aceite es rotacionalmente simétrico al eje de rotación del portasatélites y rodea en dirección perimetral un árbol de entrada que está conectado de forma no rotatoria al portasatélites o un árbol solar que está conectado de forma no rotatoria al engranaje solar de la fase planetaria descrita anteriormente. Esto significa que el árbol de entrada o el árbol solar pasa en dirección axial a través del anillo de paso de aceite o a través de la cavidad de extensión axial antes mencionada. El anillo de paso de aceite se puede diseñar en forma de U, como se describe en la memoria impresa EP 1488 139 A1.
En el caso del primer componente se trata aquí de la estructura fijada a la carcasa, y en el del segundo componente del portasatélites. Por consiguiente, el anillo de paso de aceite forma una conexión conductora de lubricante entre la estructura fijada a la carcasa y el portasatélites. El anillo de paso de aceite se monta en el portasatélites y está en comunicación conductora de lubricante con la estructura fijada a la carcasa, o se monta en la estructura fijada a la carcasa y está en comunicación conductora de lubricante con el portasatélites.
La invención resuelve el problema inicialmente descrito integrando el al menos un receptor en el anillo de paso de aceite. Según la invención, el anillo de paso de aceite comprende por tanto el al menos un receptor. El al menos un transmisor se dispone en la estructura fijada a la carcasa.
Dado que el anillo de paso de aceite se extiende muy cerca de la estructura fijada a la carcasa, la invención permite que el transmisor y el receptor se dispongan muy cerca el uno del otro. Además, el anillo de paso de aceite se extiende en dirección perimetral alrededor de un eje de rotación del portasatélites. Por consiguiente, con la invención es posible proporcionar receptores en el número requerido, por lo que incluso en el estado de funcionamiento "pendling" se puede garantizar una transmisión de energía segura. La disposición del al menos un receptor en el anillo de paso de aceite también es ventajosa con respecto al espacio de instalación disponible.
En una forma de realización preferida de la invención, el anillo de paso de aceite está hecho de plástico, preferiblemente de un material termoplástico, por ejemplo, poliamida. Además de las ventajas conocidas por el documento EP 1488 139 A1, un anillo de paso de aceite hecho de plástico simplifica la integración del al menos un receptor. Así, el al menos un receptor se puede insertar durante el proceso de fundición del anillo de paso de aceite. Como procedimiento de fundición adecuado se puede utilizar, por ejemplo, el moldeo por inyección de termoplásticos.
Otra variante de realización preferida prevé que el al menos un receptor se moldee en el anillo de paso de aceite. El al menos un receptor se puede moldear en un anillo de paso de aceite de plástico, pero el receptor moldeado también se puede realizar con otros materiales.
El al menos un receptor se forma preferiblemente a modo de bobina eléctrica, y el al menos un transmisor se forma a modo de bobina eléctrica o de imán permanente. Un imán permanente como transmisor ofrece la ventaja de una construcción especialmente sencilla, ya que no se precisa de ningún cableado.
Alternativamente, es posible transmitir la energía de forma inductiva. En este caso, el al menos un receptor y el al menos un transmisor se configuran como acopladores inductivos. De este modo, se pueden transmitir tanto energía eléctrica como datos. En especial resulta posible una transmisión bidireccional.
En otra forma de realización preferida, el portasatélites está provisto de al menos un sensor. El sensor se utiliza preferiblemente para monitorizar el estado de un cojinete de deslizamiento planetario. Para la aportación de energía al sensor, la variante perfeccionada prevé al menos un elemento para la transmisión de energía del al menos un receptor a al menos un sensor. En particular, se puede tratar de un dispositivo para la transmisión de energía eléctrica, por ejemplo, uno o más cables.
Para evaluar los datos de medición del al menos un sensor, se prevé preferiblemente un medio para transmitir los datos de medición. Con el fin de poder aportar también energía a dicho medio, se puede integrar en el portasatélites un elemento que transmita la energía del al menos un receptor hasta el elemento de transmisión de los datos de medición. En este caso, tanto el sensor como los elementos para la transmisión de los datos de medición reciben energía a través del al menos un receptor.
En las figuras se representan algunos ejemplos de realización preferidos de la invención. Los números de referencia coincidentes indican características iguales o funcionalmente iguales. En detalle, se muestra en la:
Figura 1 un dispositivo con bobina e imán; y
Figura 2 un dispositivo con bobinas.
Las figuras 1 y 2 se representan una carcasa de engranajes 101, un portasatélites 103 y un anillo de paso de aceite 105. El portasatélites 103 está montado de forma que gire alrededor de un eje de rotación 107.
La carcasa de engranajes 101 presenta un primer conducto de aceite 109 configurado a modo de perforación. Un segundo conducto de aceite 111 configurado a modo de perforación se encuentra en el portasatélites 103. Dado que el portasatélites 103 está montado de forma giratoria, el primer conducto de aceite 109 y el segundo conducto de aceite 111 giran el uno con respecto al otro.
El anillo de paso de aceite 105 sirve para transferir aceite desde el primer conducto de aceite 109 al segundo conducto de aceite 111. Está fijado al portasatélites 103 y presenta una perforación 113 alineada con el segundo conducto de aceite 111. Esto permite que el aceite del anillo de lubricante se introduzca en el segundo conducto de aceite 111.
El anillo de paso de aceite 105 tiene una sección transversal en forma de U y encaja en una ranura 115 de la carcasa de engranajes 101, con lo que el anillo de paso de aceite 105 y la ranura 115 forman una cavidad anular. El primer conducto de lubricante 109 desemboca en esta cavidad.
Con el fin de transmitir energía eléctrica desde la carcasa de engranajes 101 al portasatélites 103, el anillo de paso de aceite 105 está provisto de una o más bobinas 117. La carcasa de engranajes 101 presenta imanes permanentes 119. Estos se disponen muy cerca de las bobinas 117. Por lo tanto, cuando el portasatélites 103 gira, las bobinas 117 pasan a través de los imanes permanentes 119, por lo que se induce una tensión eléctrica en las bobinas 117. La tensión inducida se utiliza para alimentar el motor. La tensión inducida sirve para la aportación de energía eléctrica a los sensores del portasatélites 113.
En lugar de imanes permanentes 119 se pueden utilizar bobinas 201, como se muestra en la figura 2. Las bobinas 201 se integran en un soporte 203, que se fija en la carcasa de engranajes 101. Las bobinas 117 del anillo de paso de aceite 105 y las bobinas 201 de la carcasa de engranajes 101 se disponen de manera que estén acopladas inductivamente.
Por consiguiente, un campo magnético generado por las bobinas 201 de la caja de engranajes 101 induce, en dependencia de una posición angular rotacional del portasatélites 103, una tensión eléctrica en las bobinas 117 del anillo de paso de aceite 105. A la inversa, un campo magnético o un cambio en el campo magnético de las bobinas 117 del anillo de paso de aceite 115 induce, en función de la posición angular del portasatélites 103, una tensión eléctrica en las bobinas 201 de la caja de engranajes 101. De este modo, la energía eléctrica y los datos se pueden transmitir bidireccionalmente, es decir, partiendo de la carcasa de engranajes 101 en la dirección del portasatélites 103 y, en la dirección opuesta, partiendo del portasatélites 103 en la dirección de la carcasa de engranajes.
Lista de referencias
101 Carcasa de engranajes
103 Portasatélites
105 Anillo de paso de aceite
107 Eje de rotación
109 Conducto de aceite
111 Conducto de aceite
113 Perforación
115 Ranura
117 Bobina
119 Imán permanente
201 Bobina
203 Soporte

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo con una estructura fijada en la carcasa (101), un portasatélites (103) montado de forma giratoria en la estructura fijada en la carcasa (101), un anillo de paso de aceite (105), un primer elemento (119, 201) y un segundo elemento (117) para la transmisión de energía sin contacto;
formando el anillo de paso de aceite (105) una conexión conductora de lubricante entre la estructura fijada en la carcasa (101) y el portasatélites (103);
presentando dicha estructura fijada en la carcasa (101) el primer elemento (119, 201); caracterizado por que el anillo de paso de aceite (105) presenta el segundo elemento (117).
2. Dispositivo según la reivindicación 1, siendo el anillo de paso de aceite (105) de plástico.
3. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, moldeándose el primer elemento (117) en el anillo de paso de aceite (105).
4. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
tratándose en el caso del primer elemento (119, 201) de una bobina o de un imán permanente y en el caso del segundo medio (117) de una bobina.
5. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, presentando el portasatélites (103) al menos un sensor y al menos un elemento para la transmisión de energía desde el segundo elemento (117) a al menos un sensor.
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