BR0109116B1

BR0109116B1 - suporte pivotante de acionamento de ajuste de uma lámina de rotor ajustável em um cubo de rotor de uma instalação de energia eólica.

Info

Publication number: BR0109116B1
Application number: BRPI0109116-6A
Authority: BR
Inventors: Aloys Wobben
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2010-11-30
Also published as: ZA200207033B; EP1266137A1; CA2402044A1; JP3752532B2; US6799947B2; AU3548801A; KR100750826B1; AU2001235488B2; PT1266137E; TR200401071T4; JP2003527535A; DE50103227D1; CA2402044C; KR20020095188A; US20030147751A1; BR0109116A; WO2001069081A1; DE10011464C1; TR200401071T3; NZ521333A

Description

"SUPORTE PIVOTANTE DE ACIONAMENTO DE AJUSTE DE UMALÂMINA DE ROTOR AJUSTÁVEL EM UM CUBO DE ROTOR DE UMAINSTALAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA".

A invenção se refere ao suporte de uma lâmina de rotorajustável no cubo de rotor de uma instalação de energia eólica, com ummancai de rolamento para a transmissão de elevadas forças axiais e grandesmomentos de flexão quando de reduzidos movimentos relativos entre oscomponentes de mancai em um mancai pivotante de acionamento de ajusteentre o cubo de rotor e uma lâmina de rotor de uma instalação de energiaeólica.

Uma conexão de rotação, montada esférica, para dragas,guindastes rotativos ou similares, é conhecida da patente alemã DE 27 52 487BL A vantagem de mancais de rolamento se situa, como é conhecido, nareduzida resistência (à fricção) que eles contrapõem ao movimento relativoentre os componentes de mancai. Isto se aplica também e precisamente paramancais pivotantes, como são utilizados, por exemplo, em acionamentos deajuste, porque ali, em contraste com mancais deslizantes, não é necessáriovencer a resistência à fricção estática - a qual é mais elevada do que a fricçãodeslizante - em cada movimento de pivotamento a partir da posição derepouso. Por outro lado, um mancai de pontos múltiplos reage de modosubstancialmente mais sensível do que um mancai deslizante a elevadasforças axiais e especialmente a grandes momentos de flexão. Especialmenteagravante é sua influência, então, quando o mancai deslizante tem que ter ummaior diâmetro e os momentos de flexão conduzem a um deslocamento radialrelativo dos anéis de mancai. Assim, em um mancai esférico, partindo de umalubrificação de 6% (desvio do diâmetro de ranhuras de rolamento a partir dodiâmetro de esferas) o ângulo de pressão em uma ranhura de rolamento sealtera de 45° para 85°, quando os anéis de mancai se deslocam por 0,56 mmradialmente um contra o outro; as esferas rolam, por conseguinte, apenasainda sobre os cantos dos anéis de mancai.

A variação no ângulo de ataque (ângulo de inclinação) daslâminas de rotor de uma instalação de energia eólica com relação a seu cubode rotor representa um tal acionamento de ajuste; como é conhecido, esteângulo de inclinação tem que ser variado, por razões de eficiência esegurança, respectivamente, na dependência da velocidade do vento durante arotação de rotor. Da patente alemã DE 1 96 34 059 é conhecido um suportede lâmina de rotor para uma lâmina de rotor oca, o qual consiste de doismancais esféricos de mesmo diâmetro, deslocados na direção axial, sendo quea junta de divisão em comum decorre concentricamente em relação ao eixogeométrico de rotação, de modo que forças radiais podem ser bemsuportadas, mas forças axiais somente podem ser suportadas de modolimitado. Na operação, contudo, cada lâmina de rotor é sujeita a consideráveisforças na direção de seu eixo geométrico longitudinal - em torno do qual alâmina de rotor é pivotada por ocasião do ajuste do ângulo de inclinação - e alâmina de rotor é sempre exposta a consideráveis momentos de flexão, aosquais o suporte pivotante da lâmina de rotor no cubo de rotor tem que resistir,independentemente de freqüentes movimentos pivotantes.

A invenção tem como objetivo indicar um suporte para lâminade rotor que satisfaça esta exigência.

A solução deste objetivo consiste, partindo da disposiçãoinicialmente mencionada, em um mancai de rolamento com um anel demancai para um dos componentes de mancai cooperantes, que recebe querecebe com relação travamento positivo duas fileiras de corpos de rolamento,deslocadas radialmente uma em relação à outra, e um anel de mancai para ooutro componente de mancai cooperante, que abraça aquele em forma de Una seção transversal, sendo que o anel de mancai para lâmina de rotor queforma o outro componente de mancai cooperante consiste de dois anéis comdiferentes diâmetros, os quais são fixados independentemente um do outro nalâmina de rotor. Deste modo, surge, por um lado, um mancai de rolamentopraticamente de três anéis, cujo anel central fixado no outro componente demancai cooperante, quando da ocorrência de momentos de flexão (e forçasaxiais), recebe dos dois anéis externos (ou seções de anel do anel de mancaicircundante) forças de pressão em direções que transcorrem mais ou menosperpendiculares uma à outra, e que são, deste modo, automaticamentetornadas simétricas, e as forças de pressão, por conseguinte, respectivamente,permanecem na região central dos quadrantes de ranhuras de mancai,enquanto que, por outro lado, as forças provenientes da lâmina de rotor sãosimultaneamente aplicadas aos dois anéis externos (ou seções de anel) e, comisto, é obtido um carregamento mais uniforme do suporte bem como da raizde lâmina de rotor. A formação do anel de mancai que abraça ou circunda dedois anéis externos e um anel circular que liga aqueles é conhecida da patenteeuropéia EPO 158 015 A2.

De preferência, a raiz em forma de círculo da lâmina de rotoroca é aforquilhada em duas conchas parciais e cada concha parcial é fixadaem um dos dois anéis de um anel de mancai. As duas fileiras de corpos derolamento são dispostas especialmente concentricamente uma em relação àoutra. Todavia, é também possível deslocá-las axialmente.

Desenvolvimentos adicionais resultam da descrição que seguede um exemplo de realização e são objeto de outras reivindicaçõessubordinadas. O desenho ilustra o exemplo de realização, onde as figurasmostram:

Figura 1, em vista parcialmente cortada, o suporte pivotantede uma lâmina de rotor de uma instalação de energia eólica na tubuladura delâmina do cubo de rotor;

Figura 2, em corte fortemente ampliado, a configuração demancai de rolamento do mancai pivotante na figura 1; e

Figura 3 uma representação esquemática das relações de forçano mancai de rolamento da figura 2.

O cubo de rotor, não representado em maior detalhe, de umainstalação de energia eólica, está montado na ponta de um mastro - tambémnão representado - que o suporta, sendo giratório em torno de um eixogeométrico de rotor horizontal 1, o qual está indicado em linhas de traços epontos na figura 1. Somente representada está a parte externa radial de umatubuladura de cubo 2 da lâmina de rotor, uma pluralidade delas sendoinstalada na parte central do cubo - distribuídas uniformemente sobre suaperiferia. A tubuladura de cubo 2 da lâmina de rotor (que gira com o cubo derotor em torno do eixo geométrico de rotor 1) é substancialmente em formade tubo com um diâmetro correspondente à "raiz" em forma de círculo dalâmina de rotor 3 de, por exemplo, 3,5 m. A lâmina de rotor 3 é fixadapivotável em torno do eixo geométrico longitudinal 5 da lâmina de rotor natubuladura de cubo 2 com auxílio do mancai 4. O anel de mancai externo 10do mancai 4 porta uma endentação externa 11, na qual engrena o pinhão 7,acionado por um motor elétrico 6, de um acionamento de ajuste (para o ajustedo ângulo de inclinação da lâmina de rotor), designado ao todo com 8. Omotor 6 (inclusive engrenagem 6a) é fixada em um suporte 9, ligadofirmemente com a tubuladura de cubo 2.

O mancai 4 tem um segundo anel de mancai 12 e um terceiroanel de mancai 13, disposto entre os anéis de mancai 10, 12. Entre os anéis demancai 10 e 13, por um lado, e entre os anéis de mancai 12 e 13, por outrolado, são dispostas fileiras de esferas 14. O anel de mancai central 13 éaparafusado com tubuladura de cubo 2 por meio dos parafusos 15. Os anéisde mancai 10 e 12 são aparafusados (parafusos 17 e 18, respectivamente)(sempre alternadamente na direção da periferia), em parte com um anel delâmina na forma de um anel circular 16 que termina na lâmina de rotor oca 3e em parte - através do anel circular 16 - diretamente à lâmina de rotor 3propriamente dita. A figura 1 mostra claramente como as duas conchasparciais 3a e 3b da lâmina de rotor 3 convergem para formar a lâmina de rotorde concha única. A abertura de acesso 19, em combinação com umaperfuração 20 no anel circular 16, permite o acesso aos parafusos 15 do anelde mancai 13 com a finalidade da montagem e desmontagem da respectivalâmina de rotor 3.

O anel circular 16, o qual é fixado, na maneira anteriormentedescrita, tanto na concha parcial 3a como também na concha parcial 3b dalâmina de rotor 3, representa uma ligação em ponte rígida entre os anéis demancai 10 e 12, de modo que esta combinação pode ser considerada demaneira unitária como um anel de mancai do mancai de rolamento 4.

A figura 3 ilustra esquematicamente as forças que ocorrem naoperação do mancai pivotante 4, representado nas figuras 1 e 2, para o ajustedo ângulo de inclinação de uma lâmina de rotor 3. Como uma conseqüênciadas forças sendo aplicadas simetricamente nas e transmitidas para as esferas14 das duas fileiras do mancai de esferas resultam setas de força quedecorrem em paralelo ao eixo geométrico 5 da lâmina de rotor, para ocarregamento do anel circular 16 (com anéis de mancai 10 e 12,representados como unidade com este) e do anel de mancai 13.

Claims

1. Suporte pivotante de acionamento de ajuste de uma lâmina derotor ajustável em um cubo de rotor de uma instalação de energia eólica, sendocom um mancai de rolamento para a transmissão de elevadas forças axiais egrandes momentos de flexão quando de pequenos movimentos relativos entrecomponentes de mancai cooperantes, caracterizado por ser ainda com um anel demancai para um componente de mancai cooperante, que recebe com relação aotravamento positivo, duas fileiras de corpos de rolamento deslocadas radialmenteuma em relação à outra, e um anel de mancai para o outro componente de mancaicooperante, que abraça aquele em forma de U na seção transversal, sendo que oanel de mancai para a lâmina de rotor que forma o outro componente de mancaicooperante consiste de dois anéis (10, 12) com diferentes diâmetros, os quais sãofixados independentemente um do outro na lâmina de rotor (3).

2. Suporte, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a raiz em forma de círculo da lâmina de rotor oca (3) é aforquilhadaem duas conchas parciais (3a, 3b) e cada concha parcial é fixada em um dos doisanéis (10, 12) de um anel de mancai.

3. Suporte, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadopelo fato de que as duas fileiras de corpos de rolamento encontram-se dispostasconcentricamente uma em relação à outra.

4. Suporte, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2ou 3, caracterizado pelo fato de que os dois anéis (10, 12) de um anel de mancaisão ligados em ponte por um anel circular (16) e cada anel (10, 12) é conectadoalternadamente sobre sua periferia ao anel circular (16) e - através do mesmo - aocomponente de mancai cooperante associado (lâmina de rotor 3).

5. Suporte, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que os corpos de rolamento são esferas (14).