ES2970617T3

ES2970617T3 - Componente de tren de transmisión de turbina eólica con sello de árbol radial de baja fricción

Info

Publication number: ES2970617T3
Application number: ES18821998T
Authority: ES
Inventors: Leif Christoffersen; Krogh Lars Langvardt; Lars Skifter; Thomas Paw Buus
Original assignee: Vestas Wind Systems AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 2018-04-12
Filing date: 2018-12-10
Publication date: 2024-05-29
Anticipated expiration: 2038-12-10
Also published as: CN111919052A; WO2019196994A1; EP3775635B1; EP3775635C0; US11879439B2; US20210102528A1; EP3775635A1; CN111919052B

Abstract

Se proporciona un componente (22) del tren de transmisión de turbina eólica que comprende un eje giratorio (61) con un sello radial (50). El sello radial (50) comprende una parte estacionaria y una parte giratoria. La parte estacionaria comprende un anillo (51) con un borde interior y un borde exterior, estando configurado el borde interior para rodear sin contacto el eje (61). La parte giratoria comprende un disco (52), conectado coaxialmente al eje (61) para girar con el mismo y comprende una brida (53) que envuelve el borde exterior del anillo (51). El sello radial (50) comprende además un espacio anular de esclusa de aire (55) para contener una cantidad de fluido lubricante (64) y cerrar así el espacio de esclusa de aire (55) cuando la parte giratoria gira a una velocidad de rotación por encima de un umbral predeterminado. velocidad, estando formado el espacio anular de esclusa de aire (55) por una superficie interior de la brida (53), una parte exterior de la superficie paralela opuesta del disco (52) y el borde exterior del anillo (51). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Componente de tren de transmisión de turbina eólica con sello de árbol radial de baja fricción

Campo de la invención

La invención se refiere a un componente de tren de transmisión de turbina eólica que comprende un árbol giratorio con un sello radial. La invención se refiere, además, a un método para enfriar un componente de tren de transmisión de turbina eólica.

Antecedentes de la invención

Las turbinas eólicas comprenden muchas partes giratorias que están empapadas en aceite u otros lubricantes para garantizar que discurren suavemente y sean resistentes al desgaste. Adicionalmente, el aceite juega un papel en la disipación del calor producido por las partes giratorias y los engranajes de toma constante. Un circuito de circulación de aceite proporciona un flujo continuo de aceite a través de las partes giratorias y permite filtrar y enfriar el lubricante en cualquier otro sitio. Cuando una parte giratoria no está completamente encerrada en la cavidad llena de aceite, pero también está en contacto con un compartimento lleno de aire, se proporcionan sellos para garantizar que el aceite no pueda fugarse al compartimiento lleno de aire y que el aire no penetre en el aceite. Desde la perspectiva del compartimento lleno de aceite, el sello tiene la tarea de mantener el aceite dentro y el aire fuera.

Tradicionalmente se han utilizado sellos de contacto para proporcionar la barrera aire-aceite requerida. Un material flexible y resistente, habitualmente algún tipo de goma, gira con la parte giratoria y se mantiene en contacto con la parte estacionaria, mientras se desliza a lo largo de su superficie. Sin embargo, con el tiempo, el material del sello puede deteriorarse, lo que resulta en un contacto reducido entre el sello giratorio y la parte estacionaria. Es posible que comiencen a fugarse aire y aceite a través del sello y es necesario sustituir el sello para garantizar el funcionamiento adecuado del dispositivo.

En turbinas eólicas, por ejemplo, en la interfaz entre la caja de engranajes y el generador, el árbol giratorio se extiende desde una cavidad de caja de engranajes llena de aceite hasta un compartimento lleno de aire de la góndola. Se proporciona un sello para evitar el intercambio de aire y aceite entre la caja de engranajes y el compartimiento de aire. Una caja de engranajes externa basada en el flujo de aire y/o un enfriamiento del generador pueden provocar un alto flujo de aire en el compartimiento lleno de aire y diferencias de presión entre los dos compartimientos en ambos lados de la interfaz, lo que aumenta más la necesidad de un sello hermético al aire y hermético a los fluidos de alta calidad.

Las típicas turbinas eólicas modernas tienen torres que pueden tener más de 80 metros de altura. Por lo tanto, la reparación y el mantenimiento de partes de desgaste pueden ser un trabajo difícil y que consume mucho tiempo. Muchas ubicaciones de los sellos no son de fácil acceso y la sustitución de los sellos es una actividad de mantenimiento altamente disruptiva. La sustitución del sello en la interfaz caja de engranajes-generador solo es posible cuando la turbina eólica está fuera de servicio. El tiempo de inactividad resultante de la turbina eólica reduce su rendimiento energético y rentabilidad.

Por lo tanto, existe la necesidad de proporcionar un sello mejor que no necesite ser sustituido con tanta frecuencia como un sello tradicional. Por el documento US2012/0141270 se conoce un tren de transmisión para una turbina eólica y un método para lubricar un rodamiento en un tren de transmisión de una turbina eólica.

Se conocen sellados mantenidos en posición mediante una fuerza centrífuga por los documentos US2886350, US773297, GB634855, US822802, DE970408 y GB147600.

Sumario de la invención

De acuerdo con la invención, este objeto se consigue proporcionando al sello radial una parte estacionaria y una parte giratoria. La parte estacionaria comprende un anillo con un borde interior y un borde exterior, estando configurado el borde interior para rodear el árbol sin contacto. La parte giratoria comprende un disco, conectado coaxialmente al árbol para girar con el mismo y que comprende una brida que envuelve el borde exterior del anillo. El sello radial comprende, además, un espacio anular de esclusa de aire para contener una cantidad de fluido de lubricación y cerrar, de este modo, el espacio de esclusa de aire cuando la parte giratoria gira a una velocidad de giro superior a una velocidad umbral predeterminada, estando formado el espacio anular de esclusa de aire por una superficie interior de la brida, una parte exterior de la superficie paralela opuesta del disco y el borde exterior del anillo.

Una ventaja importante de este nuevo sello radial es que no depende de ningún contacto directo entre las partes giratoria y estacionaria para proporcionar una barrera hermética al aire y hermética a los fluidos entre una cavidad llena de aceite y un compartimento lleno de aire. Cuando una cantidad suficiente de fluido de lubricación, p. ej., aceite, está presente en el sello y el árbol, con el disco, gira a una velocidad de giro superior a la velocidad umbral, las fuerzas centrífugas forzarán el lubricante hacia afuera, donde será atrapado por el depósito anular giratorio (es decir, el espacio de esclusa de aire) formado por el disco y la brida en su borde exterior. Con el borde exterior del anillo estacionario extendiéndose hacia el espacio de esclusa de aire lleno de lubricante, la ruta para que el fluido salga o el aire entre al sello está bloqueada. La parte giratoria gira libremente con respecto a la parte estacionaria. No se necesita contacto directo entre las dos partes. También donde el anillo gira cerca del disco, siempre habrá aire o fluido lubricante entre los dos, lo que conduce a una menor fricción que en un sello de contacto tradicional e impide el desgaste del sello, incluso después de un uso prolongado.

Cuando la velocidad de giro de la parte giratoria se baja más allá de la velocidad umbral, el lubricante puede caer en un volumen de desbordamiento, proporcionado debajo de un eje de giro del disco y aguas abajo del espacio anular de esclusa de aire. Se puede proporcionar un drenaje aguas abajo del volumen de desbordamiento para permitir que el lubricante fluya hacia un depósito de fluido de lubricación. Desde el depósito, el fluido de lubricación puede ser bombeado nuevamente hasta la ubicación de las partes giratorias, donde puede lubricar esas partes y nuevamente ser parte del sello de líquido en el espacio anular de esclusa de aire. Durante la operación, habitualmente habrá un flujo continuo de fluido hacia las partes giratorias. El exceso de fluido se drena a través del volumen de desbordamiento. Entre el volumen de desbordamiento y el drenaje, se puede proporcionar una esclusa de líquido para evitar un intercambio de aire entre el sello radial y el depósito de fluido de lubricación.

Cabe señalar que el disco puede ser un disco completo unido a un extremo exterior del árbol o un disco con un orificio en el medio para recibir el árbol. Para el adecuado funcionamiento del sello, es importante que ningún fluido pueda fugarse a través de una abertura entre el árbol y el disco. El orificio del disco puede tener un diámetro ligeramente mayor que el árbol en el que está ajustado. En ese caso, se puede aplicar un sello estándar entre el árbol y el disco para evitar fugas de fluido entre ellos.

En una realización de la invención, el sello radial comprende, además, un canal de flujo de fluido, proporcionado entre las superficies paralelas opuestas del anillo y el disco. Una entrada del canal de flujo de fluido está ubicada en el borde interior del anillo. En el borde exterior del anillo está ubicada una salida del canal de flujo de fluido. El espacio anular de esclusa de aire está ubicado en la salida del canal de flujo de fluido. El canal de flujo de fluido puede ser la sola trayectoria de flujo disponible entre una cavidad de aceite en un lado del sello y un compartimiento de aire en el otro lado.

Cuando el árbol gira a baja velocidad o no gira en absoluto, el lubricante que fluye sobre el árbol giratorio caerá hacia una parte inferior del espacio anular de esclusa de aire y/o hacia un volumen de desbordamiento proporcionado debajo del eje de giro. Como antes, el volumen de desbordamiento se proporciona aguas abajo del espacio anular de esclusa de aire y, por lo tanto, también aguas abajo del canal de flujo de fluido.

Cuando el árbol coge velocidad, las fuerzas centrífugas empujan el fluido radialmente hacia afuera a través del canal de flujo y en todas las direcciones radiales, sobre la superficie interior del disco. Cuando la velocidad de giro excede el valor umbral, se empuja más fluido hacia afuera y todo el camino hacia el borde exterior del disco, donde quedará atrapado en el espacio anular de esclusa de aire formado en la brida. Cuando todo el espacio de esclusa de aire esté lleno de lubricante, la salida del canal de flujo de fluido está efectivamente bloqueada para cualquier aire que quiera ingresar al canal de flujo de fluido. Cualquier exceso de lubricante que entre en el sello caerá en el volumen de desbordamiento, ya sea directamente en la entrada del canal de flujo de fluido o más tarde después de ser empujado hacia afuera en el extremo aguas abajo del espacio anular de esclusa de aire por el nuevo fluido que llena el espacio de esclusa de aire.

Adicionalmente o como alternativa, el sello radial puede comprender un tubo de suministro para suministrar el fluido de lubricación a un punto de liberación adyacente al espacio anular de esclusa de aire. En lugar de depender de las fuerzas centrífugas para entregar el lubricante al espacio anular de esclusa de aire, el tubo de suministro puede liberar el lubricante directamente en el espacio de esclusa de aire. También, cuando se utiliza un tubo de suministro de este tipo, la velocidad del árbol todavía tendrá que superar una velocidad umbral para permitir que las fuerzas centrífugas mantengan el espacio anular completo de esclusa de aire lleno de lubricante.

Se puede proporcionar un sello laberíntico adicional aguas abajo del espacio anular de esclusa de aire y entre la parte estacionaria y la parte giratoria. Cuando el árbol gira a una velocidad más alta, es posible que todavía salga fluido del extremo aguas abajo del espacio anular de esclusa de aire. El sello laberíntico ayuda a mantener ese fluido en el lado húmedo del sello e impide que ingrese a la cavidad seca en el otro lado del sello. Se utiliza un sello laberíntico, debido a que también es un tipo de sello sin contacto y, por lo tanto, se puede agregar sin perder ninguna de las ventajas de la invención actual.

Opcionalmente, el anillo comprende paletas y/o alas en su superficie, adyacente al borde exterior del anillo. Tales paletas o alas pueden ayudar a las fuerzas centrífugas a mover el lubricante hacia afuera al espacio anular de esclusa de aire y mantenerlo allí mientras el árbol gira lo suficientemente rápido. Con la adición de las paletas y/o alas, el sello puede proporcionar un mejor sellado a velocidades de giro más bajas.

El sello de acuerdo con la invención se puede utilizar con árboles giratorios en turbinas eólicas, p. ej., en el árbol de salida de la caja de engranajes de turbina eólica y/o en el árbol de entrada de un generador de turbina eólica. De acuerdo con un aspecto más de la invención, se proporciona un método para enfriar un componente de tren de transmisión de turbina eólica con un sello, como se ha descrito anteriormente, utilizando un ventilador de enfriamiento. Típicamente, el generador, que está situado inmediatamente adyacente a la caja de engranajes, se enfría mediante un flujo de aire. La invención, sin embargo, también se aplica a situaciones en las que otros elementos de tren de transmisión se enfrían por aire. Cabe señalar que el propósito principal del sistema de enfriamiento puede ser enfriar un componente de tren de transmisión de turbina eólica que no comprende en sí mismo el sello radial descrito anteriormente, sino que solo se coloca cerca de un sello de este tipo. Sin embargo, también en una configuración de este tipo, el componente de tren de transmisión con el sello radial se enfriará mediante el flujo de aire cercano.

El método de acuerdo con la invención comprende las etapas de comprobar si el espacio anular de esclusa de aire está cerrado y, solo si el espacio anular de esclusa de aire contiene la cantidad de fluido de lubricación, encender un ventilador de enfriamiento. Esto garantizará que el aumento del flujo de aire y las diferencias de presión inducidas por el ventilador de enfriamiento no se produzcan antes de que el espacio anular de esclusa de aire se llene con lubricante y el sello de líquido esté completamente establecido. La etapa de comprobar puede, p. ej., comprender determinar una velocidad de giro actual de la parte de giro o determinar si la cantidad de fluido de lubricación está contenida en el espacio de esclusa de aire. P. ej., para este propósito se pueden utilizar sensores de velocidad o sensor de fluido.

La invención en sus diversos aspectos está definida por el alcance de las reivindicaciones.

Breve descripción de los dibujos

Para una mejor comprensión de la invención, se describirán ahora algunas realizaciones de la invención con referencia a los siguientes dibujos, en los que:

La figura 1 muestra esquemáticamente una turbina eólica en la que la invención actual podría utilizarse ventajosamente.

La figura 2 muestra esquemáticamente una sección transversal de la góndola de la turbina eólica mostrada en la figura 1.

La figura 3 muestra esquemáticamente una sección transversal del sello radial de acuerdo con la invención.

La figura 4 muestra un primer plano de la sección transversal de la figura 3.

La figura 5 muestra esquemáticamente una sección transversal de una segunda realización del sello radial de acuerdo con la invención.

La figura 6 muestra un diagrama de flujo de un método de acuerdo con la invención.

Descripción detallada

La figura 1 muestra esquemáticamente una turbina eólica 100 en la que la invención actual podría utilizarse ventajosamente. La turbina eólica 100 comprende una torre 10 con una góndola 20 en su parte superior, que comprende muchas de las partes funcionales de la turbina eólica 100. Un cubo de rotor 30 está montado de forma giratoria en el extremo delantero de la góndola 20 y lleva varias palas de rotor 40. La turbina eólica 100 mostrada en el presente documento comprende tres palas de rotor 40, pero también son posibles turbinas eólicas con más o menos palas de rotor 40. La turbina eólica 100 produce energía eléctrica volteando (guiñada) la góndola 20 de manera que el plano en el que giran las palas de rotor 40 esté posicionado más o menos perpendicular a la dirección del viento. En la góndola 20, se utiliza un generador para convertir el giro del cubo en electricidad.

La figura 2 muestra esquemáticamente una sección transversal de la góndola 20 de la turbina eólica 100 mostrada en la figura 1. En operación, el viento provoca que las palas de rotor 40 y el cubo de rotor 30 giren. Un tren transmisor de potencia, que está encerrado por la góndola 20, convierte el giro del cubo de rotor 30 en potencia eléctrica. Los cables de transmisión de potencia (no mostrados) discurren desde el tren transmisor de potencia, bajando a través de la torre 10, hasta el suelo, donde se puede utilizar la potencia eléctrica, almacenar en una batería o transferir a una red eléctrica. El tren transmisor de potencia de esta turbina eólica 100 comprende un cojinete principal 21, proporcionado para soportar el cubo de rotor 30 y facilitar su giro. Un árbol de salida 24, que gira junto con el cubo de rotor 30, forma la entrada de una posterior caja de engranajes 22. En la caja de engranajes 22, la velocidad de giro del cubo de rotor de baja velocidad 30 en la entrada de la caja de engranajes se convierte en una velocidad de giro más alta para el generador eléctrico 23 en la salida de la caja de engranajes. El generador eléctrico 23 convierte la potencia giratoria del árbol de salida de la caja de engranajes 25 en potencia eléctrica útil que, a continuación, se transporta hacia abajo a través de la torre de turbina eólica 10.

La lubricación de los componentes críticos de tren transmisor de potencia es importante para garantizar su función. Habitualmente, el lubricante es un aceite, pero también se pueden utilizar otros fluidos de lubricación. El aceite está comprendido habitualmente en un circuito de enfriamiento con un tanque de aceite y una bomba. La bomba bombea el aceite desde el tanque de aceite hasta una posición donde pueda lubricar las partes giratorias. A continuación, se recoge el aceite utilizado y se devuelve al tanque de aceite. Preferentemente, para mantener el aceite limpio y minimizar el desgaste, el aceite se filtra antes de ser bombeado de regreso a las partes giratorias. Opcionalmente, el aceite también se puede enfriar y/o calentar para la gestión térmica de las partes giratorias de turbina eólica.

Los componentes giratorios pueden estar comprendidos en una cavidad encerrada llena de aceite o el aceite puede bombearse desde el depósito (es decir, el tanque de aceite) hasta una ubicación cerca de la parte giratoria para entregar el lubricante directamente allí donde se necesita. La primera disposición se denomina, generalmente, sistema de lubricación de cárter húmedo y la segunda, un cárter seco. Aunque el sello radial de acuerdo con la invención se describirá en relación con, y puede ser más beneficioso en, un circuito de lubricación de cárter húmedo, también se puede utilizar en una disposición de cárter seco sin necesidad de ninguna modificación especial.

La figura 3 muestra esquemáticamente una sección transversal del sello radial 50 de acuerdo con la invención. En esta realización, el sello radial 50 se proporciona en un árbol giratorio 61 que se extiende a través de una cavidad llena de aceite 60 de, p. ej., una caja de engranajes 22 y dentro de un compartimento lleno de aire 70 fuera de la caja de engranajes 22. Por ejemplo, en una turbina eólica 100, el árbol de salida 61 de la caja de engranajes 22 puede ser el árbol de entrada 61 del generador 23. El árbol 61 está montado en un conjunto de cojinetes 63 para giro

Debido a que el árbol 61 se extiende a través de la pared de la caja de engranajes, se necesita un sello 50 para evitar que el aceite 64 se fugue al compartimiento de aire. Especialmente cuando la caja de engranajes 22 y/o el generador 23 están enfriados por aire, tal fuga de aceite podría ser bastante problemática. La alta cantidad de aire en circulación dentro del generador crea una presión diferencial entre el compartimiento de aire 70 y la cavidad de la caja de engranajes 60. En combinación con la fuga de aceite, esto puede conducir a la formación de una neblina de aceite en el compartimento de aire 70. Tal neblina de aceite puede conducir a diversos problemas técnicos en la góndola 20, p. ej., impidiendo el adecuado funcionamiento de las pastillas de freno. En la figura 3, se muestran los principales elementos funcionales del sello radial 50 de acuerdo con la invención. El trabajo del sello radial 50 se explicará en detalle a continuación, con referencia a la figura 4.

La figura 4 muestra un primer plano de la sección transversal de la figura 3. En esta sección transversal, se muestra un anillo 51 que está conectado fijamente a la carcasa de la caja de engranajes 22. Un orificio central en el anillo 51 es suficientemente grande para recibir el árbol 61 y dejar un espacio entre el árbol 61 y el anillo 51 a través del cual puede fluir el aceite 64. El anillo 51 puede estar hecho de un material más duro o más blando. Materiales más blandos, tal como goma, pueden tener la ventaja de que son más fáciles de ensamblar en la carcasa de la caja de engranajes. Un disco 52 está conectado coaxialmente al árbol 61 y cierra la trayectoria de flujo para el aceite 64 que discurre sobre la superficie del árbol. El disco 52 gira junto con el árbol 61. Un pequeño espacio entre las superficies opuestas del anillo estacionario 51 y el disco giratorio 52 forma un canal de flujo 54 a través del cual el aceite acelerado 64 puede fluir hacia un espacio de esclusa de aire 55 en el borde exterior del anillo 51. Este espacio puede ser ajustable, p. ej., deslizando el disco 52 a lo largo del árbol 61, para permitir el ajuste y la optimización de la dinámica de flujo de fluido en el sello radial 50.

Una brida 53 en el borde exterior del disco 52 envuelve el borde exterior del anillo 51 para formar un espacio en forma de U 55 entre las superficies interiores de la brida 53 y el disco 52 y el borde exterior del anillo 51. En este ejemplo, la brida 53 está posicionada en el borde exterior del disco 52, pero si el disco 52 tuviera un diámetro mayor, la brida 53 habría estado radialmente dentro de ese borde exterior. Como se explicará con mayor detalle a continuación, el espacio en forma de U, cuando se llena con líquido, sellará la trayectoria de flujo 54 para el líquido desde dentro y el aire desde el exterior de la caja de engranajes 22. En un espacio entre la superficie exterior de la brida giratoria 53 y la carcasa de la caja de engranajes estacionaria 22, se puede proporcionar un sello laberíntico 59 como un sello adicional. También se pueden utilizar otros tipos de sellos como un sello secundario, pero los sellos laberínticos tienen la ventaja de que son sin contacto y no se desgastarán tan rápidamente como los sellos con contacto.

Flechas que serpentean a través del cojinete 63, la trayectoria de flujo 54, el espacio de esclusa de aire 55 y el volumen de desbordamiento 56 indican las rutas que el aceite 64 puede seguir cuando lubrica el cojinete 63 de un árbol giratorio 61. Cuando el árbol 61 no gira y el aceite 64 no se bombea a través del circuito de lubricación, es posible que todavía se fugue algo de aceite 64 a través de los cojinetes y, a continuación, caiga al volumen de desbordamiento 56. En la parte más baja de la brida anular 53, algo de aceite restante 64 puede llenar el espacio de esclusa de aire en forma de U 55, pero la mayor parte del espacio de esclusa de aire 55 no se sellará. Esto no se considera un problema, debido a que cuando el árbol 61 no gira hay poco o ningún riesgo de fuga de aceite al compartimento de aire, incluso menos cuando se instala el sello laberíntico adicional 59 para cerrar el espacio entre el disco 52 y la carcasa de la caja de engranajes.

Cuando el árbol 61 comienza a girar y el aceite 64 se bombea a través del circuito de lubricación, fluirá más aceite a través del cojinete 63 y a través del espacio entre el anillo 51 y el árbol 61. A velocidades de giro más bajas, el aceite 64 caerá, a continuación, al volumen de desbordamiento 56. A velocidades de giro más altas, el giro del árbol 61 provoca una fuerza centrífuga que empuja el aceite 64 radialmente hacia afuera a través de la trayectoria de flujo 54. Cuando la velocidad de giro excede un umbral predeterminado, se empuja radialmente hacia afuera una cantidad suficiente de aceite 64 dentro del espacio de esclusa de aire 55 para cerrar eficazmente la abertura entre el anillo estacionario 51 y el disco giratorio 52. Se establece un sello hermético a los fluidos y hermético al aire sin necesidad de ningún contacto directo entre la parte estacionaria y la parte giratoria. Las paletas y/o crestas en la superficie del anillo y/o la superficie opuesta del disco pueden ayudar en la formación del sello de fluido en el espacio de esclusa de aire 55.

Mientras el árbol 61 gira y la bomba de lubricante bombea, el aceite nuevo continúa fluyendo a través de los cojinetes 63. Con la trayectoria de flujo 54 y el espacio de esclusa de aire 55 ya llenos, el aceite adicional 64 puede caer dentro del volumen de desbordamiento 56 o empujar algo de aceite fuera del espacio de esclusa de aire 55, aceite empujado fuera que caerá, a continuación, al volumen de desbordamiento 56. Debido al continuo flujo afluente de aceite nuevo 64, el espacio de esclusa de aire 55 continuará llenándose de líquido. Solo cuando la velocidad de giro del árbol 61 cae por debajo de la velocidad umbral, el sello se rompe, pero a velocidades de giro tan bajas, el riesgo de fugas es bajo.

La figura 5 muestra esquemáticamente una sección transversal de una segunda realización del sello radial de acuerdo con la invención. La principal diferencia con la realización de las figuras 3 y 4 es que se proporciona un tubo de suministro 71 para entregar algo de lubricante directamente desde la cavidad de aceite 60 hasta el espacio de esclusa de aire 55. La fuerza centrífuga del árbol giratorio 61 todavía es necesaria para mantener el fluido en el espacio de esclusa de aire 55, pero el llenado del espacio 55 puede ser un poco más confiable que cuando se depende de las fuerzas centrífugas que empujan el fluido a través de la trayectoria de flujo 54.

La figura 6 muestra un diagrama de flujo de un método para enfriar un componente de tren de transmisión de turbina eólica, como se ha descrito anteriormente. La caja de engranajes 22 comprende un árbol 61 que se extiende a través de la carcasa de la caja de engranajes hasta un compartimento de aire 70. La propia caja de engranajes 22 o un componente operativo de tren de transmisión cercano a la caja de engranajes se enfría mediante un ventilador de aire 83 o un tipo diferente de dispositivo de enfriamiento basado en flujo de aire. El flujo de aire 84 desde el ventilador 83 provoca diferencias de presión entre el compartimento de aire 70 y dentro de la caja de engranajes 22. Esta diferencia de presión puede provocar que el lubricante de la caja de engranajes 22 se fugue al compartimiento de aire 70 si no se hubiera proporcionado un sello adecuado. Con un sello 50 como se ha descrito anteriormente, el siguiente método de control se utiliza para evitar que el lubricante se fugue al compartimento de aire 70.

El método comienza con una etapa 81 de comprobar si el espacio anular de esclusa de aire 55 está cerrado y se ha establecido un sello adecuado. Por ejemplo, un sensor puede comprobar si el espacio anular de esclusa de aire 55 está lleno con una cantidad suficiente de fluido para establecer eficazmente el sello 50. Comprobar la presencia de fluido en el espacio de esclusa de aire 55 puede, p. ej., hacerse utilizando un sensor de contacto o un sensor basado en luz. Se proporciona una medición indirecta confiable del establecimiento de un sello adecuado midiendo la velocidad de giro (w) de la caja de engranajes 22 supera la velocidad umbral (wth) del sello 50. La velocidad de giro (w) puede, p. ej., medirse utilizando sensores de velocidad en el árbol 61. Cuando la velocidad de giro (w) excede la velocidad umbral (wth), se puede suponer que el espacio anular de esclusa de aire 55 está cerrado por el lubricante. Para garantizar que haya suficiente lubricante presente para llenar el espacio, esta etapa 81 puede comprender, además, una comprobación del estado actual de la bomba de lubricante. Cuando la bomba de lubricante está activa, habrá un flujo continuo de lubricante a través del sistema y se puede establecer el sello. Evidentemente, se pueden combinar diferentes tipos de sensores para una comprobación de establecimiento del sello incluso más confiable 81.

Si resulta que el espacio anular todavía no se ha llenado de fluido, la comprobación de establecimiento del sello 81 se repetirá en intervalos de tiempo establecidos, hasta que el espacio de esclusa de aire 55 esté lleno de lubricante y la comprobación 81 proporcione un resultado positivo. Dar velocidad al árbol 61 y encender la bomba de lubricante puede, evidentemente, dar velocidad al establecimiento del sello.

Cuando se determina que el espacio de esclusa de aire 55 está cerrado, el ventilador de enfriamiento 83 se activa en la etapa 82. Preferentemente, mientras el ventilador de enfriamiento 83 está activo, el sistema se mantiene comprobando la calidad del sello. Cuando la velocidad de giro del árbol 61 cae por debajo de la velocidad umbral(wth)o cuando el sensor de fluido indica que el espacio de esclusa de aire 55 no está lleno con una cantidad suficiente de lubricante, el ventilador 83 se apaga.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una turbina eólica que comprende un componente de tren de transmisión (22) que comprende un árbol giratorio (61) con un sello radial (50), comprendiendo el sello radial (50) una parte estacionaria y una parte giratoria, comprendiendo la parte estacionaria un anillo (51) con un borde interior y un borde exterior, estando configurado el borde interior para rodear sin contacto el árbol (61),

comprendiendo la parte giratoria un disco (52), conectado coaxialmente al árbol (61) para girar con el mismo y comprendiendo una brida (53) que envuelve el borde exterior del anillo (51), caracterizada por que

el sello radial (50) comprendiendo, además, un espacio anular de esclusa de aire (55) para contener una cantidad de fluido de lubricación (64) y cerrar, de este modo, el espacio de esclusa de aire (55) cuando la parte giratoria gira a una velocidad de giro por encima de una velocidad umbral predeterminada, estando formado el espacio anular de esclusa de aire (55) por una superficie interior de la brida (53), una parte exterior de la superficie paralela opuesta del disco (52) y el borde exterior del anillo (51).

2. Una turbina eólica que comprende un componente de tren de transmisión (22) según la reivindicación 1, en donde el sello radial (50) comprende, además, un canal de flujo de fluido (54), proporcionado entre las superficies paralelas opuestas del anillo (51) y el disco (52), estando ubicada una entrada del canal de flujo de fluido (54) en el borde interior del anillo (51), estando ubicada una salida del canal de flujo de fluido (54) en el borde exterior del anillo (51), estando ubicado el espacio anular de esclusa de aire (55) en la salida del canal de flujo de fluido (54).

3. Una turbina eólica que comprende un componente de tren de transmisión (22) según la reivindicación 1 o 2, en donde el sello radial (50) comprende, además, un tubo de suministro (71) para suministrar el fluido de lubricación (64) a un punto de liberación (65) adyacente al espacio anular de esclusa de aire (55).

4. Una turbina eólica que comprende un componente de tren de transmisión (22) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el sello radial (50) comprende, además, un volumen de desbordamiento (56), proporcionado debajo de un eje de giro (62) del disco (52) y aguas abajo del espacio anular de esclusa de aire (55).

5. Una turbina eólica que comprende un componente de tren de transmisión (22) según la reivindicación 4, en donde el sello radial (50) comprende, además, un drenaje (58), proporcionado aguas abajo del volumen de desbordamiento (56) y configurado para acoplarse a un depósito de fluido de lubricación.

6. Una turbina eólica que comprende un componente de tren de transmisión (22) según la reivindicación 5, en donde el sello radial (50) comprende, además, una esclusa de líquido (57) proporcionada entre el volumen de desbordamiento (56) y el drenaje (58) para evitar un intercambio de aire entre el sello radial (50) y el depósito de fluido de lubricación.

7. Una turbina eólica que comprende un componente de tren de transmisión (22) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el sello radial (50) comprende, además, un sello secundario, proporcionado aguas abajo del espacio anular de esclusa de aire (55) y entre la parte estacionaria y la parte giratoria.

8. Una turbina eólica que comprende un componente de tren de transmisión (22) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el sello radial (50) comprende, además, un sello laberíntico (59), proporcionado aguas abajo del espacio anular de esclusa de aire (55) y entre la parte estacionaria y la parte giratoria.

9. Una turbina eólica que comprende un componente de tren de transmisión (22) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde el anillo (51) comprende paletas y/o alas en su superficie, adyacente al borde exterior del anillo (51).

10. Una turbina eólica que comprende un componente de tren de transmisión según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde el componente de tren de transmisión es una caja de engranajes (22) o un generador.

11. Una turbina eólica (100) que comprende una torre (10) con una góndola (20) en su parte superior; un cubo de rotor (30) montado de forma giratoria en el extremo delantero de la góndola (20) y que lleva varias palas de rotor (40); un generador en la góndola (20); en donde dicha turbina eólica comprende un componente de tren de transmisión (22) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

12. Un método para enfriar un componente de tren de transmisión (22) de una turbina eólica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, comprendiendo el método las etapas de:

comprobar si el espacio anular de esclusa de aire (55) está cerrado,

solo si el espacio anular de esclusa de aire (55) contiene la cantidad de fluido de lubricación (64), encender un ventilador de enfriamiento para enfriar el componente de tren de transmisión de turbina eólica.

13. Un método para enfriar un componente de tren de transmisión según la reivindicación 12, en donde la etapa de comprobar comprende determinar una velocidad de giro actual de la parte de giro.

14. Un método para enfriar un componente de tren de transmisión según la reivindicación 13, en donde la etapa de comprobar comprende determinar si la cantidad de fluido de lubricación (64) está contenida en el espacio de esclusa de aire (55).