ES3058409T3

ES3058409T3 - Un sistema de paso para una pala de turbina eólica

Info

Publication number: ES3058409T3
Application number: ES22709577T
Authority: ES
Inventors: Lasse Godballe Andersen; Erik Garde; Riisager Kris Kristensen
Original assignee: Vestas Wind Systems AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 2021-05-10
Filing date: 2022-03-07
Publication date: 2026-03-10
Anticipated expiration: 2042-03-07
Also published as: US20240240608A1; EP4337856C0; CN117203422B; US12173685B2; EP4337856A1; WO2022237945A1; CN117203422A; EP4337856B1

Abstract

Un sistema de paso para girar una pala de un aerogenerador con respecto a un buje. El sistema de paso comprende un rodamiento de pala con un anillo interior y un anillo exterior, donde el anillo exterior gira con respecto al interior, y un sistema de actuador configurado para controlar el movimiento de rotación relativo entre los anillos interior y exterior. El sistema de actuador comprende una primera disposición de vigas de transferencia de carga que abarca al menos una primera y una segunda posición de fijación asociadas al anillo interior del rodamiento, una segunda disposición de vigas de transferencia de carga que abarca al menos una primera y una segunda posición de fijación asociadas al anillo exterior del rodamiento, y un primer actuador lineal acoplado entre la primera y la segunda disposición de vigas de transferencia de carga. Una ventaja del sistema de paso de la invención es que logra una reducción de masa, manteniendo una conexión rígida entre el buje y la pala asociada. Por lo tanto, se pueden acoplar palas más grandes y pesadas al sistema de paso, mitigando al mismo tiempo el aumento proporcional de masa del sistema de paso. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Un sistema de paso para una pala de turbina eólica

[0003] Campo técnico

[0004] La presente invención se refiere generalmente a las turbinas eólicas, a un sistema de paso para usar en dichas turbinas eólicas, y a un conjunto de anillo de paso.

[0005] Antecedentes

[0006] Las turbinas eólicas incluyen típicamente un rotor con grandes palas impulsadas por el viento. Las palas convierten la energía cinética del viento en energía mecánica de rotación. Normalmente, la energía mecánica se transfiere a un generador a través de un tren de transmisión, que, a continuación, convierte la energía en energía eléctrica.

[0007] La mayoría de las turbinas eólicas modernas controlan la producción de energía inclinando las palas en función del viento. Por lo tanto, cada pala está montada en un cubo mediante un sistema de paso que permite un movimiento de rotación relativo entre la pala y el cubo. El sistema de paso comprende un cojinete de paso, que normalmente incluye anillos concéntricos de cojinete interior y exterior. Uno de los anillos de cojinete (el anillo interior o bien el exterior) está fijado a la pala y el otro está fijado al cubo.

[0008] El sistema de paso incluye también un sistema de accionamiento que comprende uno o más dispositivos de accionamiento de paso, tales como motores eléctricos o actuadores lineales hidráulicos o eléctricos. Los dispositivos de accionamiento se usan para girar el anillo de cojinete fijado a la pala con respecto al anillo de cojinete fijado al cubo con el fin de ajustar el paso de la pala girando la pala alrededor de su eje longitudinal.

[0009] En la solicitud PCT WO 2012/069062 anterior del solicitante se describe un ejemplo de un sistema de paso para una pala de turbina eólica. La Figura 1 muestra una vista en perspectiva despiezada del sistema de paso de la técnica anterior descrito en el documento WO 2012/069062. Haciendo referencia a la Figura 1, el sistema de paso 20 incluye un cojinete 22, un primer y segundo miembro de acoplamiento 24, 26, y un sistema de accionamiento 28. Más específicamente, el cojinete 22 incluye un anillo de cojinete interior 30 montado en el cubo 6 y un anillo de cojinete exterior 32 montado en la pala. El primer miembro de acoplamiento 24 está situado entre el cubo 6 y el anillo de cojinete interior 30. El segundo miembro de acoplamiento 26 está situado entre la pala y el anillo de cojinete exterior 32. El sistema de accionamiento 28 comprende actuadores hidráulicos 34, que están conectados al primer y segundo miembro de acoplamiento 24, 26 para que el sistema de accionamiento 28 pueda girar el anillo de cojinete interior 30 con respecto al anillo de cojinete exterior 32 y, de este modo, inclinar la pala con respecto al cubo 6.

[0010] Cada uno del primer y segundo miembro de acoplamiento 24, 26 mostrados en la Figura 1 comprende un anillo de paso para fijarse a un respectivo anillo de cojinete 30, 32. El primer miembro de acoplamiento 24 incluye, además, una placa, mientras que el segundo miembro de acoplamiento 26 incluye un travesaño. La placa y el travesaño de los respectivos miembros de acoplamiento 24, 26 proporcionan puntos de montaje para los actuadores hidráulicos 34. Además de proporcionar puntos de montaje para los actuadores 34, uno o ambos miembros de acoplamiento 24, 26 pueden estar diseñados para aliviar las cargas en los anillos de cojinete 30, 32, por ejemplo, para garantizar que las cargas se distribuyan de forma uniforme alrededor de las circunferencias de los anillos de cojinete 30, 32. En concreto, por ejemplo, el primer miembro de acoplamiento 24, similar a una placa, es generalmente circular y abarca la región central del anillo de cojinete interior 30, para proporcionar soporte al anillo de cojinete interior 30 para evitar la ovalización debida a las fuerzas ejercidas sobre el anillo de cojinete interior 30 durante su uso. De este modo, se impide una carga excesiva por fatiga de la fundición del cubo.

[0011] Con el tiempo se ha producido un aumento significativo del tamaño total de las palas de las turbinas eólicas debido al deseo de captar una mayor parte de la energía disponible del viento. Por ejemplo, el diámetro de la raíz de las palas de las turbinas eólicas actuales a escala comercial supera los 4,5 metros, y se prevé que aumente aún más en el futuro, ya que el tamaño de las palas es cada vez mayor. Las palas más grandes requieren componentes del sistema de paso más grandes, tales como anillos de cojinete y actuadores, para soportar las palas y controlar el movimiento de paso. Sin embargo, este aumento del tamaño de los componentes del sistema de paso suele ir acompañado de un aumento correspondiente de la masa. Con el objetivo general de reducir la masa de los componentes, es deseable evitar el aumento de la masa del sistema de paso en proporción con el aumento del tamaño de la pala. Estos son los antecedentes a partir de los que se ha concebido la invención.

[0012] El documento CN207777065U divulga un sistema de paso de turbina eólica con cilindros de doble paso. El documento US2018/156203A1 divulga un anillo de paso segmentado para usar en un sistema de paso de pala de una turbina eólica. El documento US9121385B2 divulga un sistema de paso de turbina eólica con cilindros de doble paso.

[0013] Sumario de la invención

[0014] De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un sistema de paso para hacer girar una pala de una turbina eólica con respecto a un cubo. El sistema de paso comprende un cojinete de pala que incluye un anillo de cojinete interior y un anillo de cojinete exterior, en donde el anillo de cojinete exterior es giratorio con respecto al anillo de cojinete interior, y comprendiendo un sistema de accionamiento configurado para controlar el movimiento de rotación relativo entre el anillo de cojinete interior y el anillo de cojinete exterior, . El sistema de accionamiento comprende una primera disposición de viga de transferencia de carga que abarca al menos la primera y la segunda posición de fijación asociadas al anillo de cojinete interior, una segunda disposición de viga de transferencia de carga que abarca al menos una primera y una segunda posición de fijación asociadas al anillo de cojinete exterior, y un primer actuador lineal acoplado entre la primera disposición de viga de transferencia de carga y la segunda disposición de viga de transferencia de carga. La primera disposición de viga de transferencia de carga comprende una primera sección de viga y una segunda sección de viga, en donde la primera y la segunda sección de viga son paralelas entre sí. El primer actuador lineal está situado entre la primera y la segunda sección de viga.

[0015] Una ventaja del sistema de paso de la invención es que consigue reducir la masa, pero mantiene una conexión rígida entre el cubo y una pala asociada. Por lo tanto, pueden acoplarse al sistema de paso palas más grandes y pesadas, mitigando al mismo tiempo un aumento proporcional de la masa del sistema de paso.

[0016] En una realización, el anillo de cojinete interior está configurado para ser montado en el cubo y el anillo de cojinete exterior está configurado para ser montado en la pala, ya sea directamente o indirectamente a través de un componente intermedio. El hecho de configurar el sistema de paso de tal manera que la pala se fije al anillo de cojinete exterior confiere ciertas ventajas. Principalmente, para un diámetro determinado de la raíz de la pala, que suele asociarse a una longitud de pala determinada, el anillo de cojinete interior radialmente hacia dentro significa que el cubo puede hacerse más compacto porque el diámetro del anillo de cojinete interior es menor.

[0017] En una realización, la primera disposición de viga de transferencia de carga cruza la segunda disposición de viga de transferencia de carga, vista a lo largo de un eje de rotación del sistema de paso. La primera viga de transferencia de carga puede extenderse de forma sustancialmente lineal entre la primera y la segunda posición de fijación. La segunda viga de transferencia de carga también puede extenderse de forma sustancialmente lineal entre la primera y la segunda posición de fijación. En esta configuración, las dos disposiciones de vigas pueden parecer que se cruzan o se atraviesan, en el centro geométrico de los anillos de cojinete. Esto proporciona una ventaja, ya que se puede montar una plataforma de sensor entre las disposiciones de vigas. Es particularmente conveniente si la plataforma de sensor está configurada en el centro, ya que puede captar el movimiento de rotación puro sin verse afectado por el movimiento lateral entre las palas.

[0018] En una realización, el actuador lineal tiene un cuerpo de actuador montado en la primera disposición de viga de transferencia de carga

[0019] y una varilla de accionamiento conectada a la segunda disposición de viga de transferencia de carga. Esto proporciona un acoplamiento relativamente sencillo entre la segunda disposición de viga de transferencia de carga y el actuador lineal. Para que el actuador lineal pueda asumir un grado de deformación elástica entre los anillos de cojinete interior y exterior, en una realización, el actuador lineal puede estar acoplado a uno o más de la primera y segunda disposición de viga de transferencia de carga mediante un acoplamiento flexible y, opcionalmente, un cojinete esférico. Tal configuración conserva la rigidez en el acoplamiento, pero permite la conformidad entre el actuador y los anillos de cojinete.

[0020] Según la invención, la primera disposición de viga de transferencia de carga comprende una primera sección de viga y una segunda sección de viga, las cuales son paralelas entre sí. Esto proporciona un yugo de montaje seguro para el actuador, ya que puede intercalarse entre las dos secciones de viga.

[0021] Ventajosamente, un sistema de sensor puede estar acoplado entre la primera disposición de viga de transferencia de carga y la segunda disposición de viga de transferencia de carga y configurado para medir el movimiento de rotación relativo entre ellas. Esto evita la necesidad de un sistema de transductor o codificador acoplado entre los anillos de cojinete interior y exterior, que suele ser una disposición más compleja.

[0022] Breve descripción de los dibujos

[0023] La Figura 1 ya se ha descrito a modo de ejemplo, que muestra una vista en perspectiva despiezada de un sistema de paso de la técnica anterior para una turbina eólica.

[0024] Para que pueda entenderse más fácilmente la presente invención, a continuación, se describirán las realizaciones de la invención, a modo de ejemplo no limitativo, con referencia a las figuras adjuntas, en las que:

[0025] la Figura 2 es una vista frontal de una turbina eólica de acuerdo con la presente invención que incluye tres palas unidas a un cubo central mediante sistemas de paso respectivos;

[0026] la Figura 3 es una vista en perspectiva de un sistema de paso de acuerdo con una realización de la invención; la Figura 4 es una vista en sección del sistema de paso mostrado en la Figura 3;

[0027] la Figura 5 es otra vista en sección del sistema de paso de la Figura 3; y

[0028] la Figura 6 es una vista esquemática a través de una sección transversal del sistema de accionamiento, que ilustra una posible configuración de un sistema de sensor.

[0029] Descripción detallada de las realizaciones

[0030] La Figura 2 es una vista frontal de una turbina eólica 100 de acuerdo con la presente invención. La turbina eólica 100 comprende una torre 102, una góndola 104 situada en la parte superior de la torre 102, y un conjunto rotor-cubo 106 montado en la góndola 104. El conjunto rotor-cubo 106 comprende tres palas de turbina 108 fijadas a un cubo central 110. Las palas 108 están dispuestas para provocar la rotación del conjunto rotor-cubo 106 cuando el viento incide sobre las palas 108. El cubo central 110 está conectado a un eje principal alojado en la góndola 104, que a su vez está conectado a un sistema generador (no mostrado) también en la góndola 104. El cubo central 110 hace girar el eje principal y el sistema de generación convierte esta energía de rotación en electricidad. Cada pala de la turbina eólica 108 está montada en el cubo central 6 mediante un sistema de paso similar al descrito en la figura 1 a modo de ejemplo. Por consiguiente, para la estructura general del sistema de paso, hay que remitirse a la Figura 1. En el documento WO2012/069062 se ofrecen más detalles sobre el sistema de paso.

[0031] Con referencia a la Figura 3, un sistema de paso 112 de acuerdo con una realización de la invención incluye una disposición o conjunto de cojinete de pala 114 que está montado en el cubo central 110. El cubo 110 puede observarse en la parte inferior de la Figura 3, con la disposición de cojinete 114 montada en este. Se apreciará que la disposición de cojinete de la pala 114 es solo una de tales disposiciones que se montan en el cubo 110, habiendo una por pala. La disposición del cojinete de la pala 114 o, más simplemente, cojinete de la pala, comprende un primer anillo de cojinete 120 y un segundo anillo de cojinete 122 configurados para girar uno con respecto al otro. A los efectos de esta exposición, el primer anillo de cojinete 120 se denominará anillo de cojinete interior, y el segundo anillo de cojinete 122 se denominará anillo de cojinete exterior.

[0032] Los anillos de cojinete interior y exterior 120,122 pueden disponerse con elementos rodantes convencionales, tales como rodillos cilíndricos o cónicos, entre ellos, de la manera habitual para una aplicación de este tipo. La forma específica de los elementos rodantes o de los medios equivalentes de reducción de la fricción entre los anillos de cojinete interior y exterior 120, 122 no es crítica para la invención, por lo que no se proporcionará aquí más explicación. Los anillos de cojinete interior y exterior 120, 122 están orientados alrededor de y, por lo tanto, definen un eje de rotación X para el cojinete de la pala, que se muestra en la Figura 3 extendiéndose verticalmente por la página. En la realización ilustrada, el anillo de cojinete interior 120 está fijado al cubo 110 mediante fijaciones adecuadas, tales como pernos, y de tal manera que está acoplado de manera giratoria al cubo 110. Cabe destacar que las fijaciones no se muestran en las Figuras, aunque se muestra un anillo de orificios para pernos 123. Normalmente, el anillo de cojinete interior 120 será una parte separada del cubo 110 y se fijará firmemente a este, ya que esto permite una fabricación más cómoda. Sin embargo, el anillo de cojinete interior 120 puede ser también parte integrante del cubo 110, de tal manera que pueda fundirse y/o mecanizarse a partir de la misma pieza de material, p. ej., acero fundido. En la realización ilustrada, el anillo de cojinete exterior 122 gira con respecto al anillo de cojinete interior 120, por lo que es adecuado para ser conectado a una pala, de modo que la posición de rotación del anillo de cojinete exterior 122 pueda controlar el ángulo de paso de la pala. En la Figura 3, el anillo de cojinete exterior 120 define un anillo de orificios para pernos 124 alrededor de su borde circunferencial que sirven como puntos de fijación para una pala, tal y como lo entendería el experto. La pala y las fijaciones correspondientes no se muestran aquí. Ventajosamente, puesto que el anillo de cojinete exterior 122 está fijado a la pala, durante el uso, esto significa que, para una raíz de pala de un diámetro dado, el anillo de cojinete interior 120 tiene un diámetro menor que, a su vez, significa que el cubo puede ser más compacto.

[0033] El sistema de paso 112 incluye un sistema de accionamiento 130 cuya función es controlar el movimiento relativo entre los anillos de cojinete interior y exterior 120,122. Un reto para los sistemas de accionamiento convencionales, como puede observarse en el documento WO2012/069062, es proporcionar una conexión suficientemente rígida entre el anillo de cojinete interior y el anillo de cojinete exterior. Una conexión rígida es importante porque resiste las cargas de torsión impuestas por las palas durante las ráfagas de viento, por ejemplo, que intentan hacer girar el cojinete de la pala y que pueden provocar un error de paso inducido. Puede producirse una conexión menos rígida debido a una deformación elástica excesiva de las partes que intervienen en las trayectorias de carga entre los cojinetes interior y exterior de las palas y los componentes de accionamiento del sistema de paso.

[0034] El sistema de paso 112 de la invención proporciona una conexión ventajosamente rígida que da como resultado un accionamiento de paso más preciso y reduce el desgaste de los cojinetes. El sistema de paso 112 de la invención también consigue una reducción de masa en comparación con los enfoques convencionales, ya que permite utilizar un diseño simplificado que puede evitar el uso de una placa de cubo de hierro fundido grande y costosa, como se muestra en el documento WO2012/069062.

[0035] Volviendo a la Figura 3, el sistema de accionamiento 130 incluye una primera disposición de viga de transferencia de carga 132 y una segunda disposición de viga de transferencia de carga 134, que, juntas, proporcionan un acoplamiento accionable de manera giratoria entre los anillos de cojinete interior y exterior 120, 122. Como puede observarse en la Figura 3, la primera disposición de viga de transferencia de carga 132 es generalmente lineal, en esta realización, y se extiende entre una primera posición de fijación 136 y una segunda posición de fijación 138 en el anillo de cojinete interior 120. Las dos posiciones de fijación 136,138 están separadas y son diametralmente opuestas en esta realización.

[0036] De manera similar a la primera disposición de viga de transferencia de carga 132, la segunda disposición de viga de transferencia de carga 134 también es generalmente lineal y se extiende entre una primera posición de fijación 140 y una segunda posición de fijación 142 en el anillo de cojinete exterior 122. Las dos posiciones de fijación 140,142 de la segunda disposición de viga de transferencia de carga 134 están también separadas y son diametralmente opuestas en la realización ilustrada.

[0037] El sistema de accionamiento 130 incluye un par de actuadores lineales 146, en la realización ilustrada, que están acoplados entre la primera y la segunda disposición de viga de transferencia de carga 132, 134 y están dispuestos para crear una fuerza angular en la segunda viga de transferencia de carga 134 cuando se accionan. De esta manera, el anillo de cojinete exterior 122 se controla para que se mueva de manera giratoria con respecto al anillo de cojinete interior 120. Aquí, cabe señalar que se proporciona un par de actuadores lineales 146, ya que esto genera una fuerza distribuida de forma más uniforme en el anillo de cojinete exterior 122. Asimismo, esto significa que se pueden usar actuadores más pequeños en lugar de un solo actuador con mayor capacidad de carga. Es posible que los actuadores lineales se realicen como actuadores lineales neumáticos o eléctricos, por ejemplo, basándose en un mecanismo de atornillado, pero para aplicaciones con cargas elevadas son más adecuados los actuadores hidráulicos.

[0038] Cada una de la primera y segunda disposición de viga de transferencia de carga 132, 134 incluye respectivos soportes de montaje por cuyos medios están conectados entre los anillos de cojinete interior y exterior 120,122, respectivamente.

[0039] Más específicamente, la primera disposición de viga de transferencia de carga 132 comprende un primer soporte de montaje 150, un segundo soporte de montaje 152, y una viga o puntal 154 que está acoplado y se extiende entre el primer y segundo soporte de montaje 150, 152. La viga 154 se muestra aquí como una viga compuesta y, por lo tanto, incluye un par de secciones de viga 154a, 154b, aunque también sería aceptable una sección de una sola viga. Sin embargo, una disposición de doble viga tiene ciertas ventajas de reparto de cargas que se pondrán de manifiesto en la descripción que se indica a continuación.

[0040] Como puede observarse en las Figuras, los soportes de montaje 150,152 de la primera disposición de viga de transferencia de carga 132 sirven para acoplar los extremos respectivos del par de secciones de viga 154a, 154b al anillo de cojinete interior 120. Aunque ambos soportes de montaje 150, 152 se muestran en la Figura 3, en la Figura 5 se muestra una vista en sección a través de uno de los soportes de montaje 150. Se apreciará que el soporte de montaje 150 es generalmente de forma anular y comprende una base de soporte 156 y dos brazos 158 que convergen en un vértice que define una porción de conexión 160 del soporte de montaje 150. Por lo tanto, la base 156 y los brazos 158 presentan una forma generalmente anular y, más específicamente, una forma triangular, de soporte que define una zona/abertura central abierta 162. Aquí, la abertura central es relativamente grande para definir la base del soporte 156 y los brazos 158, relativamente delgados. La configuración del soporte 150 le confiere cierta flexibilidad, particularmente en dirección radial. Esta flexibilidad es capaz de proporcionar cierto desacoplamiento entre la ovalización del anillo de cojinete interior 120 y la sección de viga 154, lo que reduce la fatiga del material al tiempo que mantiene una rigidez aceptable para el accionamiento eficaz de los actuadores lineales.

[0041] El soporte de montaje 150 está conectado a las secciones de viga 154a, 154b en su porción de conexión 160, donde se forma un soporte de cojinete 163. El soporte de cojinete 163 está definido por una abertura 164 que recibe un cojinete esférico 166 que está conectado a un husillo o pasador de montaje 168. El pasador de montaje 168 se extiende a través del cojinete esférico 166 y se fija en cada uno de sus extremos 168a, 168b a un extremo de las respectivas secciones de viga 154a, 154b. Por lo tanto, la disposición del cojinete esférico 166 confiere a la viga 154 la capacidad de adaptarse a los cambios de geometría a medida que los actuadores accionan el anillo de cojinete exterior 122. Por lo tanto, el soporte de cojinete 163 proporciona al menos dos grados de libertad en este caso, incluyendo al menos un grado de libertad de rotación, que permite que las secciones de viga 154a, 154b giren y se inclinen con respecto al soporte de montaje 150.

[0042] Cabe señalar que el segundo soporte de montaje 152 tiene la misma estructura que el primer soporte de montaje 150 en esta realización ilustrada, por lo que, en aras de la brevedad, no se ofrecerán más descripciones.

[0043] Como puede observarse en las Figuras, la viga 154 de la primera disposición de viga de transferencia de cargas 132 proporciona un punto de montaje para el par de actuadores lineales 146. En este ejemplo, los actuadores lineales 146 son hidráulicos y comprenden un cuerpo de actuador 170 y una varilla de accionamiento 172 que es deslizable en un barril (no mostrado) definido en el cuerpo de actuador 170 de manera convencional. Aquí, los cuerpos de actuador 170 están conectados a la viga 154 y las varillas de accionamiento 172 están conectadas a la segunda disposición de viga de transferencia de carga 134.

[0044] Haciendo referencia en particular a las Figuras 4 y 5, en las que puede observarse claramente la conexión entre la viga 154 y uno de los actuadores 146, puede observarse que el cuerpo de actuador 170 está abrazado por las dos secciones de viga 154a, 154b que, en efecto, actúan como un acoplamiento flexible de tipo yugo para el cuerpo de actuador 170 que está soportado por las secciones de viga 154a, 154b, de modo que pueda moverse angularmente en una dirección que sea generalmente perpendicular al eje de rotación X del cojinete de la pala. Puede utilizarse cualquier cojinete adecuado para soportar de forma giratoria el cuerpo de actuador 70. En la Figura 4 y 5, puede observarse que el cuerpo de actuador 170 incluye un par de orejetas de montaje opuestas 174, orientadas verticalmente en las figuras, que se reciben en las respectivas tomas 176 definidas en las secciones de viga 154a, 154b. Esta configuración de montaje permite, por tanto, que el cuerpo de actuador 170 oscile lateralmente a través de un primer grado de libertad, que es un grado de libertad de rotación, en un plano paralelo al plano definido por el cojinete de la pala, lo que proporciona, por tanto, un acoplamiento flexible. La interfaz entre las tomas 176 y las orejetas de montaje 174 también puede estar incorporada como un cojinete que proporciona múltiples grados de libertad, tal como un cojinete esférico o una disposición de articulación de tipo cardánico.

[0045] Una ventaja de la primera disposición de viga de transferencia de carga 132 es que proporciona rigidez radial entre sus soportes de montaje 150, 152 diametralmente opuestos, resistiendo de este modo la ovalización del respectivo anillo de cojinete interior 120, y que tiene ventajosamente flexibilidad de torsión, ya que la viga 154 puede retorcerse alrededor de su eje longitudinal. Durante el uso, los anillos de cojinete interior y exterior 120, 122 se deforman ligeramente debido a las cargas a las que están sometidos por la pala. Esto significa que los actuadores 146 pueden estar desalineados con el plano del cojinete, pero deben seguir funcionando aplicando cargas de paso al cojinete. La flexibilidad de torsión de la viga 154 significa que los dos actuadores son capaces de moverse fuera del plano independientemente entre sí mientras siguen funcionando para aplicar fuerza al anillo de cojinete exterior 122. Una disposición de viga paralela de un par de secciones de viga 154a, 154b, como se muestra en las figuras, proporciona una implementación elegantemente simple que es torsionalmente flexible, aunque sigue siendo comparativamente rígida a los momentos en el plano, p. ej., fuerzas de flexión y fuerzas radiales, y proporciona un sólido montaje en forma de yugo para los actuadores. En la realización ilustrada, la viga 154 comprende al menos un miembro o sección de viga que se extiende a lo largo de un eje longitudinal, y que es más largo en esa dirección axial en comparación con sus direcciones de anchura y espesor que son transversales al eje longitudinal de la viga. También son posibles otras configuraciones, no obstante. Por ejemplo, una viga en forma de tubo proporcionaría una gran rigidez frente a las fuerzas de flexión y radiales, y podría configurarse con un cojinete de rotación en un punto a lo largo de su longitud para proporcionar flexibilidad de torsión. Sin embargo, tal configuración sería comparativamente compleja debido a la necesidad de un cojinete de rotación adicional. En teoría, podrían obtenerse resultados similares con vigas que tienen perfiles de sección en forma de caja o de tubo, pero las paredes de dichas vigas tendrían que configurarse con formaciones adecuadas, tales como ranuras y aberturas, para aportar la flexibilidad requerida. Una vez más, tales configuraciones habrían aumentado la complejidad en comparación con la forma elegante de la realización ilustrada. Volviendo a la segunda disposición de viga de transferencia de carga 134, este componente incluye también un primer soporte de montaje 180 y un segundo soporte de montaje 182, y una viga o puntal 184 que está acoplado entre ellos. Sin embargo, en este caso, los dos soportes de montaje 180,182 están acoplados al anillo de cojinete exterior 122. Puesto que la viga 184 es lineal, en la realización ilustrada, el primer y segundo soporte de montaje 180,182 de la segunda disposición de viga de transferencia de carga 134 están en ubicaciones aproximadamente opuestas diametralmente. Cabe señalar que la viga 184 puede ser una viga única o puede comprender un par de secciones de viga, como se observa con particular claridad en la Figura 5, que puede ser más fácil de montar en sus respectivos soportes de montaje.

[0046] Como puede observarse en las figuras, el anillo de cojinete exterior 122 tiene una configuración más alta que el anillo de cojinete interior 120, de tal manera que una cara del extremo axial del anillo de cojinete exterior 122 está separada de la cara del extremo axial del anillo de cojinete interior 120. Esta configuración comparativa evita posibles choques entre los pernos (no mostrados) del anillo de cojinete interior y la parte inferior de la segunda disposición de viga de transferencia de carga cuando esta gira.

[0047] En concreto, debido a cada una de las configuraciones lineales de la primera y segunda disposición de viga de transferencia de carga 132,134 que se extienden entre ubicaciones diametralmente opuestas de los anillos de cojinete interior y exterior, respectivamente, se apreciará que la viga 184 de la segunda disposición de viga de transferencia de carga 134 cruza la primera disposición de viga de transferencia de carga 132, vista a lo largo del eje de rotación X del sistema de paso 112. Más particularmente, las dos vigas 154, 184 se cruzan en un punto que es sustancialmente coincidente con el centro geométrico del cojinete de la pala, indicado por el eje de rotación X.

[0048] La configuración compuesta de las secciones de viga 154a, 154b de la primera disposición de viga de transferencia de carga 132 es aquí particularmente ventajosa, ya que la viga 184 de la segunda disposición de viga de transferencia de carga 134 puede pasar a través del espacio entre las secciones de viga paralelas 154a, 154b.

[0049] Los soportes de montaje 180, 182 de la segunda disposición de viga de transferencia de carga 134 se muestran en la Figura 3, pero que también se ilustran en las Figuras 4 y 5 con más detalle. Cada uno de los soportes de montaje 180,182 es de forma idéntica, por lo que solo se describirá detalladamente uno de ellos, haciendo referencia a las Figuras 4 y 5.

[0051] El soporte de montaje 180 tiene forma de placa y proporciona una interfaz de puente entre la viga 184 y el anillo de cojinete exterior 122. El soporte de montaje 180 tiene una sección de base 186 que está acoplada al anillo de cojinete exterior 122 en una serie de ubicaciones de atornillado, y una porción cónica intermedia que termina en una lengüeta de conexión 190 que está fijada a un extremo de la viga 184. Como se muestra aquí, la conexión entre la lengüeta de conexión 190 y la viga 184 se realiza mediante un conjunto de pernos 192, pero se aceptarían otros métodos de conexión, como podría entender el experto.

[0053] Se apreciará a partir de las figuras que el soporte de montaje 180 se fija al anillo de cojinete exterior 122 de tal manera que el anillo de cojinete exterior 122 mantiene una cara de contacto plana y uniforme para conectarse a la pala. Para este fin, el anillo de cojinete exterior 122 está conformado para definir una primera y una segunda sección recortada o "rebajada" 194 (mejor vistas en la Figura 4) que están conformadas para coincidir con las respectivas secciones de base 186 de los soportes de montaje 180, 182. Las secciones recortadas 194 tienen una profundidad que coincide con el espesor del respectivo soporte de montaje 180, 182. Como resultado, la superficie superior de los soportes de montaje 180, 182 y, en particular, la sección de base 186 de los mismos, están sustancialmente enrasadas con la superficie adyacente del anillo de cojinete exterior 122. Por lo tanto, juntos, las superficies de contacto axial del anillo de cojinete exterior 122 y los soportes de conexión 180, 182 proporcionan una superficie plana contra la que se puede fijar una superficie de unión de tope de una pala. Cabe señalar que las secciones rebajadas 194 deben considerarse opcionales. En una realización alternativa, el anillo de cojinete exterior 122 no está provisto de secciones rebajadas y, en cambio, se proporciona un componente intermedio para proporcionar una interfaz entre la cara del extremo axial de la corteza del cojinete exterior y el extremo de la raíz de la pala. Ese componente de interfaz tendría la forma adecuada para alojar los soportes de montaje salientes de la segunda disposición de viga de transferencia de carga la carga.

[0055] Mientras que la primera disposición de viga de transferencia de carga 130 está acoplada a los cuerpos de los actuadores lineales 146, la segunda disposición de viga de transferencia de carga 132 está acoplada a las varillas de accionamiento 172. Más específicamente, las varillas de accionamiento 172 de cada uno de los actuadores lineales 146 están conectadas a los respectivos soportes de montaje 180,182, y el acoplamiento entre estos componentes puede observarse claramente en las Figuras 4 y 5. Aunque no se muestran en las figuras, cabe señalar que las varillas de accionamiento 172 están acopladas a los respectivos soportes de montaje 180, 182 mediante un acoplamiento adecuado 183 que proporciona al menos un grado de libertad de movimiento de rotación, p. ej., para que la varilla de accionamiento pueda oscilar angularmente en el plano del soporte de montaje a medida que los anillos de cojinete interior y exterior 120,122 giran uno respecto al otro. Puede preverse una disposición de cojinetes más compleja (p. ej., un cojinete esférico) para proporcionar más de un grado de movimiento.

[0057] Como puede observarse en la Figura 3 en particular claramente en la Figura 3, la configuración de la primera y segunda disposición de viga de transferencia de carga 132,134 y la conexión con los actuadores lineales 146 significa que los actuadores lineales 146 están orientados en una relación paralela. Esto es ventajoso, ya que ambos actuadores 146 aplican una fuerza sobre el anillo de cojinete exterior 122 cuando son accionados, la cual se equilibra a través de lados opuestos del anillo de cojinete exterior 122. El hecho de usar dos actuadores lineales es ventajoso por varias razones. Por ejemplo, en el caso de actuadores hidráulicos, usar dos actuadores significa que los actuadores pueden tener un diseño más simple y hay más partes comunes. Asimismo, ambos actuadores pueden conectarse a una fuente hidráulica común, lo que garantiza que cada actuador aplique la misma fuerza.

[0059] En un aumento de la realización ilustrada, la disposición del actuador 130 de la invención puede estar equipada con un sistema de sensor adecuado (no mostrado en las Fig.3-5) para medir el alcance del movimiento relativo entre la primera disposición de viga de transferencia de carga 132 y la segunda disposición de viga de transferencia de carga 134. En la Figura 6 se muestra esquemáticamente una forma de conseguirlo, en la que un transductor rotativo 210 está acoplado entre la viga 154 de la primera disposición de viga de transferencia de carga 132 y la viga 184 de la segunda disposición de viga de transferencia de carga 134. El transductor rotativo 210 puede estar acoplado entre las dos vigas 154, 184, como se muestra aquí, de tal manera que una entrada giratoria 212 esté unida a la sección superior de viga 154a y esté alineada con el eje de rotación X del sistema de paso. Esto proporcionaría una ubicación adecuada porque el transductor rotativo 210 experimentaría una rotación relativa entre las vigas 154, 184, pero no una traslación relativa. Dicha disposición sería beneficiosa porque evitaría un sistema transductor/codificador más complejo montado entre los anillos de cojinete interior y exterior.

[0061] El experto apreciará que la realización ilustrada es un ejemplo de cómo puede ponerse en práctica la invención. Por consiguiente, la realización aquí descrita se proporciona únicamente con fines ilustrativos y no debe considerarse que limita el alcance de la invención. Algunas variaciones de las realizaciones ilustradas se han descrito anteriormente, pero el experto comprenderá que son posibles otras variantes sin apartarse de la invención como se define en las reivindicaciones.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un sistema de paso (112) para hacer girar una pala de una turbina eólica con respecto a un cubo (110), comprendiendo el sistema de paso:

un cojinete de palas que incluye un anillo de cojinete interior (120) y un anillo de cojinete exterior (122), en donde el anillo de cojinete exterior es giratorio con respecto al anillo de cojinete interior,

un sistema de accionamiento (130) configurado para controlar el movimiento relativo de rotación entre el anillo de cojinete interior y el anillo de cojinete exterior, que comprende:

una primera disposición de viga de transferencia de carga (132) que abarca al menos una primera y una segunda posición de fijación asociadas al anillo de cojinete interior,

una segunda disposición de viga de transferencia de transferencia de carga (134) que abarca al menos una primera y una segunda posición de fijación asociadas al anillo de cojinete exterior, y

un primer actuador lineal (146) acoplado entre la primera disposición de viga de transferencia de carga y la segunda disposición de viga de transferencia de carga,

caracterizado por que

en donde la primera disposición de viga de transferencia de carga (132) comprende una primera sección de viga (154a) y una segunda sección de viga (154b),

en donde la primera y la segunda sección de viga (154a, 154b) son paralelas entre sí, en donde el primer actuador lineal (146) está situado entre la primera y la segunda sección de viga (154a, 154b).

2. El sistema de paso según la reivindicación 1, en donde el anillo de cojinete interior (120) está configurado para ser montado en el cubo (110).

3. El sistema de paso según la reivindicación 1 o 2, en donde el anillo de cojinete exterior (122) está configurado para ser montado en la pala.

4. El sistema de paso de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera disposición de viga de transferencia de carga (132) atraviesa la segunda disposición de viga de transferencia de carga (134), vista a lo largo de un eje de rotación (X) del sistema de paso (112).

5. El sistema de paso de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la segunda disposición de viga de transferencia de carga (134) se extiende de forma sustancialmente lineal entre la primera y la segunda posición de fijación asociadas al anillo de cojinete exterior.

6. El sistema de paso según la reivindicación 1 o 2, en donde el actuador lineal (146) tiene un cuerpo de actuador (170) montado en la primera disposición de viga de transferencia de carga (132) y una varilla de accionamiento (172) conectada a la segunda disposición de viga de transferencia de carga (134).

7. El sistema de paso según la reivindicación 6, en donde el cuerpo de actuador (170) está conectado a la primera disposición de viga de transferencia de carga (132) por medio de un acoplamiento (174) que tiene al menos un grado de libertad de rotación.

8. El sistema de paso según la reivindicación 6 o 7, en donde la varilla de accionamiento (172) está conectada a la segunda disposición de viga de transferencia de carga (134) por medio de un acoplamiento (200,202) que tiene al menos un grado de libertad de rotación.

9. El sistema de paso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera disposición de viga de transferencia de carga (132) está conectada al anillo de cojinete interior (120) en la primera y segunda posición de fijación mediante unos respectivos primer y segundo soporte de conexión (150, 152).

10. El sistema de paso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la segunda disposición de viga de transferencia de carga (134) está conectada al anillo de cojinete exterior (122) en la primera y segunda posición de fijación mediante unos respectivos primer y segundo soporte de conexión (180, 182).

11. El sistema de paso según la reivindicación 10, en donde el anillo de cojinete exterior (122) define una sección rebajada (194) que se acopla con una parte de base (186) de los respectivos primer o segundo soporte de conexión (180, 182), de modo que una superficie superior de la parte de base queda enrasada con una superficie adyacente del anillo de cojinete exterior.

12. El sistema de paso según la reivindicación 1, en donde la segunda disposición de viga de transferencia de carga (134) se extiende entre la primera y la segunda sección de viga (154a, 154b).

13. El sistema de paso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo, además, un sistema de sensor (210) acoplado entre la primera disposición de viga de transferencia de carga (132) y la segunda disposición de viga de transferencia de carga (134) y configurado para medir el movimiento de rotación relativo entre ellas.

14. El sistema de paso según cualquier reivindicación anterior, comprendiendo, además, un segundo actuador lineal (146) acoplado entre la primera disposición de viga de transferencia de carga (132) y la segunda disposición de viga de transferencia de carga (134).

15. El sistema de paso según la reivindicación 14, en donde el primer y segundo actuador lineal (146) están acoplados entre la primera y la segunda viga de transferencia de carga (132, 134) de manera que se extienden paralelas entre sí.