ES2228330T3 - Transmision para generadores eolicos. - Google Patents
Transmision para generadores eolicos.Info
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Abstract
Transmisión para instalaciones eólicas con una disposición de engranajes planetarios de fases múltiples y con una fase de rueda dentada recta para la derivación a un generador, siendo realizada la aplicación de la fuerza en la disposición de engranajes planetarios (18, 17, 19, 8) a través de una rueda hueca (18), que acciona al menos una rueda planetaria (17), sobre cuyo árbol fijo en la carcasa está dispuesta, respectivamente otra rueda planetaria (19), que engrana con una rueda solar (8), desde la que se realiza la derivación a la fase de rueda dentada recta (7, 2), caracterizada porque los dientes de la rueda hueca (18) están endurecidos en la superficie.
Description
Transmisión para generadores eólicos.
La invención se refiere a una transmisión para el
accionamiento de generadores a través de rotores de instalaciones
eólicas, que está realizada como transmisión de encaje.
La invención parte de una transmisión de encaje,
que está conectada a través de una unión prensada con el árbol del
rotor de una instalación eólica, con la que se introduce la fuerza
eólica en la transmisión. En este tipo de realización conocido, el
cubo de la unión prensada está conectado con un soporte planetario
o con una parte de éste y está guiado por medio de cojinetes en la
carcasa de la transmisión. Las ruedas planetarias del soporte
planetario giratorio ruedan sobre una rueda hueca fija en la
carcasa y engranan al mismo tiempo con una rueda solar a través de
la cual se suma la potencia.
Desde el árbol de la rueda solar de esta primera
fase se transmite la potencia al soporte planetario de una segunda
fase planetaria. Este soporte planetario giratorio guía las ruedas
planetarias dispuestas sobre el mismo en otra rueda hueca fija en
la carcasa y las ruedas planetarias derivan a una rueda solar.
Desde allí, la potencia es derivada a un
generador por medio de una transmisión de rueda dentada recta de una
fase a través de su árbol de piñón.
Estos dispositivos de transmisión están
constituidos complejos, presentan longitudes de construcción
grandes, son costos de montar y mantener.
Se describe en el documento
WO-A-91 19916 una transmisión de
este tipo.
El documento DE-B 1 104 458
publica una transmisión para centrales eólicas según el preámbulo de
la reivindicación 1 y se refiere a una instalación de regulación de
la potencia de centrales eólicas. La rueda eólica está montada con
su árbol en la carcasa de la transmisión y engrana a través de una
rueda hueca -dispuesta sobre el árbol- en una primera fase de
engranajes planetarios. Las ruedas planetarias de la primera fase
de engranajes planetarios están dispuestas sobre árboles comunes
con otras ruedas planetarias de una segunda fase de engranajes
planetarios, que deriva sobre una rueda solar. La rueda solar está
conectada con una primera rueda dentada, que acciona el generador a
través de un piñón. Para la protección frente a la sobrecarga,
entre la rueda solar y la primera rueda dentada recta está
dispuesto un embrague de resbalamiento. Además, está prevista una
banderola eólica regulable, con la rueda se puede girar la rueda
eólica hacia o fuera del viento.
Partiendo de aquí, la invención tiene el cometido
de representar un accionamiento más compacto con multiplicación
alta, que permite un montaje y mantenimiento sencillos.
Este cometido se soluciona, según la invención, a
través de los rasgos característicos de la reivindicación 1 de la
patente.
A través de la disposición ventajosa de los
cojinetes según la invención se consigue un flujo de fuerza directo
más favorable.
A través de la derivación de la potencia según la
invención se aprovechan de una manera óptima las capacidades de
soporte de los dientes de la rueda rueca y las de la rueda
solar.
La invención permite un montaje sencillo de todo
el dispositivo y una supervisión de los cojinetes fácilmente
accesibles de las ruedas planetarias.
La disposición según la invención del árbol de la
rueda solar permite la tracción de la rueda solar.
En las transmisiones según la invención solamente
giran masas reducidas alrededor del eje central, con lo que se
posibilita un rendimiento mejorado y una supervisión sencilla.
A continuación se explica en detalle la invención
con la ayuda de la figura 1
El eje del rotor (13), que se muestra como
representación fragmentada, lleva en su extremo no representado una
rueda eólica o bien aleta eólica o similar. Este extremo del árbol
está fijado por medio de un cojinete en la torre de la instalación.
En su extremo del lado de la transmisión, el árbol del rotor (13)
está montado en una proyección (23) -que lo prolonga- en la carcasa
(16). Esta proyección (23) se puede fijar con bridas como
componente propio, puede estar torneada como apéndice en el árbol
del rotor o también puede estar formada como unidad de construcción
completa -que está constituida por el soporte (12) de la rueda
hueca y por la proyección (23)-, pudiendo estar constituida esta
unidad de construcción propiamente dicha también en una sola pieza.
El árbol del rotor (13) está perforado hueco para el alojamiento de
instalaciones de control para ejercer una influencia sobre las
aletas eólicas. Por lo tanto, también la proyección (23) presenta
un paso, que está conducido con un tubo (5) a través de la carcasa
de brida (20) y permite el montaje de otras instalaciones de control
sobre el lado de la carcasa (20) que está alejado de la rueda
eólica.
Sobre el extremo de salida del árbol del rotor
(13), es decir, en la zona próxima al extremo, pero delante de la
proyección (23), está dispuesto el soporte (12) de la rueda hueca.
Esta unión con el árbol del rotor (13) está realizada como unión
por retracción por medio de un disco de retracción. Otras variantes
de configuración prevén un asiento prensado o una unión positiva a
través de una unión de árboles con chavetas. No obstante, también
son posibles otras uniones de árbol y cubo. El soporte (12) de la
rueda hueca recibe la rueda hueca (18), que transmite la fuerza
desde el árbol del rotor (13) a una o varias ruedas planetarias
(17). Sobre sus árboles montados de forma giratoria en la carcasa
(16) está dispuesta, desplazada axialmente en cada caso, otra rueda
planetaria (19), que engrana con la rueda solar (8). La fuerza es
transmitida desde la rueda solar (8) centrada en voladizo entre
varias ruedas planetarias, a través del árbol perforado hueco (4)
de la rueda solar, por medio de un embrague, con preferencia un
embrague dentado, hacia un cubo (24), en cuyo espacio interior está
recibido el árbol (4) de la rueda solar.
Las fases de la transmisión planetaria (18, 17,
19, 8) se pueden realizar con dentados oblicuos sin sobregasto
constructivo, compensándose las fuerzas axiales de las ruedas
planetarias (17, 19) y aprovechando las ventajas tales como las
propiedades de marcha más estable o la capacidad de soporte más alta
de los dentados oblicuos.
Por medio de una fijación axial elástica del
árbol (4) de la rueda solar se pueden atenuar o compensar las
oscilaciones del accionamiento, que se basan en relaciones
irregulares del viento o en otras influencias.
Además, a través de la medición de las fuerzas
axiales existentes es posible obtener informaciones sobre los datos
funcionales actuales de la instalación, como par motor, potencia,
etc. Con el conocimiento de estos datos se puede intervenir
entonces de una manera correspondiente con efecto de regulación o de
control en el ciclo de funcionamiento -por ejemplo, desconexión en
caso de sobrecarga y peligro de destrucción de la transmisión. A
tal fin, con preferencia en el cubo (24) montado axialmente fijo
está instalado un sensor (25), que absorbe la fuerza con la que el
árbol (4) de la rueda solar -fijado de forma axialmente elástica en
el cubo (24)- presiona sobre el cubo (24). Como sensor (25) es
adecuada a tal fin, por ejemplo, una caja electrónica manométrica
(basada en principios piezoeléctricos, inductivos, etc.) o un
registrador de recorridos, que absorbe los movimientos relativos
entre la el árbol (4) de la rueda solar y el cubo (24) y saca
conclusiones de una manera indirecta, a través de la constante de
resorte del miembro de unión elástico, sobre la fuerza
existente.
El cubo (24) lleva una rueda dentada recta (7),
que engrana con un piñón (2), que está fresado con preferencia
directamente sobre el árbol de salida (3). La potencia de
accionamiento es conducida al generador desde el árbol de salida
(3).
El alojamiento del extremo del árbol del rotor
(13) del lado de la transmisión se realiza con un cojinete (9), que
se apoya en el soporte planetario, que forma una unidad con la
carcasa (16). El cojinete (9) se encuentra casi a nivel con los
soportes del par motor (10), que absorben el par de reacción de la
carcasa (16) y lo introducen en la torre de la instalación. De esta
manera, todas las fuerzas o pares que se producen son conducidos a
través de la conducción directa de la fuerza en la carcasa de una
pieza (16), y no se producen puntos de unión costosos, a través de
los cuales deba conducirse la fuerza. El par de basculamiento de la
transmisión es apoyado a través de un cojinete (11) contra el árbol
del rotor (13). En el ejemplo de realización representado, este
cojinete (11) está dispuesto dentro de soporte planetario, pero este
cojinete puede estar colocado también en el orificio de paso para
el soporte (12) de la rueda hueca a través de la pared de la
carcasa (16). En estos ejemplos de realización, la carcasa (16) se
apoya entonces indirectamente a través del soporte (12) de la rueda
hueca sobre el árbol del rotor (13).
La rueda hueca (18), tanto se puede conectar con
una combinación de elementos por aplicación de fuerza con el soporte
(12) de la rueda hueca, como también simplemente en unión positiva.
A tal fin, se establecen uniones atornilladas, que se refuerzan por
medio de pasadores cilíndricos o se establece un acoplamiento
dentado asegurado axialmente.
Los árboles de la rueda planetaria están montados
sobre los dos lados de la primera rueda planetaria (17) en el
soporte planetario -que forma una unidad integral con la carcasa
(16)-. Sobre el extremo del árbol libre, que penetra en la carcasa
de brida (20) está montada, respectivamente, una segunda rueda
planetaria (19).
La carcasa de brida (20) está fijada con brida en
la carcasa (16) y rodea sobre su lado abierto la segunda fase de la
transmisión planetaria (19, 8). Sobre su lado cerrado, recibe la
fase de la rueda dentada recta (7, 2). El cubo (24) está montado
sobre los dos lados de la rueda dentada recta (7). Por una parte, en
la pared exterior de la carcasa de brida (20) y, por otra parte, en
un cojinete (22), que está insertado en la tapa de cojinete (15)
superpuesta, que lleva también el cojinete (21), dirigido hacia la
fase planetaria (19, 8) del árbol de salida (3). El árbol de salida
(3) está apoyado en otro cojinete en la pared exterior de la
carcasa de pestaña (20). A través del empleo de la tapa de cojinete
(15) se puede prescindir, en la carcasa de brida (20) de una
división horizontal, que implicaría un problema de obturación.
La transmisión de encaje (1), según la variante
de realización, o bien puede estar constituida como unidad
premontada completa sobre el árbol del rotor (13) o se puede montar
en fases.
Para fines de mantenimiento, después del
desmontaje de una tapa de carcasa sobre el lado cerrado de la
carcasa de brida (20), se puede extraer la rueda solar (8) junto
con el árbol (4) de la rueda solar fuera de la transmisión.
Además, es posible supervisar la función de los
cojinetes fácilmente accesibles de los árboles de las ruedas
planetarias no giratorios, por ejemplo a través de mediciones del
ruido estructural.
A través de la aplicación ventajosa de la fuerza
sobre una rueda hueca (18) en la primera fase de la transmisión
planetaria (18, 17), que no requiere una rueda solar -que limita la
capacidad de carga-, se consiguen condiciones previas favorables
para el diseño, de manera que se puede construir muy compacta. El
límite de la carga, desplazado de esta hacia fuera, y el
aprovechamiento óptimo implicado de los coeficientes del material
se pueden elevar adicionalmente a través del endurecimiento
adicional de los dientes de la rueda hueca. Con una transmisión
constante de la potencia y con la misma multiplicación, es posible
por medio de esta medida especialmente ventajosa diseñar más
estrecha la anchura de los dientes o reducir el diámetro de la
rueda hueca (18). De esta manera se puede reducir adicionalmente el
volumen de construcción y el peso de la transmisión o, con las
mismas dimensiones de los componentes, se puede transmitir con la
misma transmisión una potencia
mayor.
mayor.
Para la elevación del límite de la capacidad de
carga de los dientes de la rueda hueca se pueden aplicar también
otros procedimientos del endurecimiento de la superficie, como por
ejemplo durezas por inducción, durezas por flameado o procedimientos
combinados como la carbonitruración o bien nitrocarburación.
- 1
- Transmisión de encaje
- 2
- Piñón
- 3
- Árbol de salida
- 4
- Árbol de rueda solar
- 5
- Tubo
- 6
- Embrague
- 7
- Rueda dentada recta
- 8
- Rueda solar
- 9
- Cojinete
- 10
- Soporte del par motor
- 11
- Cojinete
- 12
- Soporte de la rueda hueca
- 13
- Árbol del rotor
- 14
- Disco de retracción
- 15
- Tapa de cojinete
- 16
- Carcasa
- 17
- Rueda planetaria
- 18
- Rueda hueca
- 19
- Rueda planetaria
- 20
- Carcasa de brida
- 21
- Cojinete
- 22
- Cojinete
- 23
- Proyección
- 24
- Cubo
- 25
- Sensor
\hskip0.4cmNúmero de dibujos anexos: figura 1
Claims (12)
1. Transmisión para instalaciones eólicas con una
disposición de engranajes planetarios de fases múltiples y con una
fase de rueda dentada recta para la derivación a un generador,
siendo realizada la aplicación de la fuerza en la disposición de
engranajes planetarios (18, 17, 19, 8) a través de una rueda hueca
(18), que acciona al menos una rueda planetaria (17), sobre cuyo
árbol fijo en la carcasa está dispuesta, respectivamente otra rueda
planetaria (19), que engrana con una rueda solar (8), desde la que
se realiza la derivación a la fase de rueda dentada recta (7, 2),
caracterizada porque los dientes de la rueda hueca (18)
están endurecidos en la superficie.
2. Transmisión según la reivindicación 1,
caracterizada porque la rueda hueca (18) está dispuesta
sobre un soporte (12) de rueda hueca de una sola pieza o que está
compuesta por varias piezas.
3. Transmisión según la reivindicación 2,
caracterizada porque la conexión entre la rueda hueca (18) y
el soporte (12) de la rueda hueca se realiza por unión positiva,
por ejemplo se establece por medio de un embrague dentado.
4. Transmisión según la reivindicación 2,
caracterizada porque la conexión entre la rueda hueca (18) y
el soporte (12) de la rueda hueca se realiza por aplicación de
fuerza o por unión positiva, siendo realizada la unión, por
ejemplo, por medio de tornillos y pasadores.
5. Transmisión según la reivindicación 1,
caracterizada porque los cojinetes (21, 22) -dispuestos
sobre el lado dirigido hacia la fase de engranajes planetarios- de
la fase de rueda dentada recta (7, 2) están alojados en una tapa de
cojinete (15), que está fijada en el espacio interior de la carcasa
de brida (20).
6. Transmisión según la reivindicación 1,
caracterizada porque los dentados de las fases de engranajes
planetarios (18, 17, 19, 8) están dentados oblicuos.
7. Transmisión según la reivindicación 1,
caracterizada porque la rueda solar (8) está fijada de forma
móvil en dirección axial.
8. Transmisión según la reivindicación 1 ó 7,
caracterizada porque está previsto un sensor (25), que
recibe la fuerza axial del árbol (4) de la rueda solar.
9. Transmisión según una de las reivindicaciones
1 a 8, caracterizada por la utilización como transmisión de
encaje sobre un árbol de rotor (13) de una instalación eólica, en
la que el extremo del lado de la transmisión del árbol del rotor
(13) está apoyado por un cojinete (9) y el par de basculamiento de
la transmisión (1), que resulta a partir de las fuerzas de la
transmisión, es apoyado por un cojinete (11) de la transmisión (1)
contra el árbol del rotor (13).
10. Transmisión según las reivindicaciones 2 a 4
y 9, caracterizada porque el soporte (12) de la rueda hueca
está conectado con el árbol del rotor (13) a través de su cubo.
11. Transmisión según la reivindicación 10,
caracterizada porque la unión del árbol y el cubo entre el
soporte (12) de la rueda hueca y el árbol del rotor (13) se realiza
por aplicación de fuerza, por ejemplo un asiento a presión o una
unión por retracción.
12. Transmisión según la reivindicación 10,
caracterizada porque la unión del árbol y el cubo entre el
soporte (12) de la rueda hueca y el árbol del rotor (13) se realiza
por unión positiva, por ejemplo una unión de árbol con chaveta.
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