ES2242559T3 - Turbina eolica. - Google Patents

Turbina eolica.

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ES2242559T3
ES2242559T3 ES00107376T ES00107376T ES2242559T3 ES 2242559 T3 ES2242559 T3 ES 2242559T3 ES 00107376 T ES00107376 T ES 00107376T ES 00107376 T ES00107376 T ES 00107376T ES 2242559 T3 ES2242559 T3 ES 2242559T3
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Abstract

Instalación de energía eólica con un rotor, cuyo cubo del rotor (1) se apoya en un cojinete de rodillos (3) montado sobre un soporte de rotor (4), y está unido de manera desmontable con la parte giratoria de un mecanismo planetario que presenta dos etapas, una etapa de accionamiento (9) y una etapa de salida (10), y su eje de salida va acoplado a través de un acoplamiento a un generador (11), de manera que la caja del generador (11) está unida de manera desmontable con el mecanismo planetario a un módulo de impulsión, y en que dicho módulo de impulsión se apoya sobre el soporte de rotor (4) y está desacoplado dinámicamente de toda la instalación, caracterizada por el hecho de que el anillo interior (7) del cojinete de rodillos (3) está unido de manera desmontable con el cubo del rotor (1) y a través de pernos de arrastre (8) conformados como amortiguadores de vibraciones con la rueda dentada interior (13) de la etapa de accionamiento (9) del mecanismo planetario, estando unidas la rueda dentada interior (13) de la etapa de accionamiento (9) y la rueda dentada interior (14) de la etapa de salida (10) a una caja de engranajes giratoria (15), estando la caja de engranaje (15) montada en el cojinete de rodillos (3) y el generador (11) atornillado al soporte planetario fijo (16) de la etapa de accionamiento.

Description

Turbina eólica.
El invento hace referencia a una instalación de energía eólica con las características que figuran en el preámbulo de la reivindicación 1.
Los requisitos ecológicos y económicos en las modernas instalaciones de energía eólica son cada vez más elevados. La economía pretende que, junto a una construcción ligera y compacta también, se consiga una instalación, reparación y mantenimiento rentables de la instalación. De modo especial en el sector mar adentro, los costes de instalación de una instalación, por ejemplo debido al uso de grúas de barco o helicópteros, son muy elevados. Asimismo, por motivos ecológicos hay que minimizar las emisiones de ruidos en las instalaciones en tierra. Esto exige un completo desacoplamiento de los componentes individuales.
La línea de impulsión de las conocidas instalaciones de energía eólica (EP-OS-635.639) está compuesta por las palas del rotor con el cubo del rotor, el eje del rotor con el cojinete del rotor, una transmisión de rueda frontal y ruedas planetarias de varias etapas, un freno mecánico, un acoplamiento y un generador. Las palas del rotor están unidas al cubo del rotor y accionan un eje de rotor. El mismo va alojado en un gran cojinete de rodillos, unido a través de un bastidor de máquina y al cojinete acimutal. De esta manera, las fuerzas del viento que actúan sobre el rotor son transmitidas a la torre. Este sistema de soporte requiere un tramo de eje entre el rotor y la caja de engranajes. El segundo cojinete del eje del rotor está formado por la caja de engranajes, cuyo eje de accionamiento hueco está unido con el eje del rotor a través de un disco de contracción. La caja de engranajes también se apoya al bastidor de la máquina a través de un apoyo del par de giro de doble brazo. El eje de accionamiento de giro rápido de la caja de engranajes está unido a través de un acoplamiento de doble articulación con el eje de giro rápido del generador, el cual está a su vez montado en un bastidor en la carcasa de la máquina. Entre el generador y la caja de engranajes hay instalado un freno complementario. Esta conocida instalación de energía eólica requiere relativamente mucho espacio, y por tanto tiene su rendimiento limitado. Además, la instalación de energía eólica exige un elevado coste de montaje y desmontaje.
A través de la patente WO-96-11338 A se conoce un mecanismo planetario de dos etapas para una instalación de energía eólica, en que el cubo del rotor está unido, de manera desmontable, al soporte planetario de la etapa de accionamiento. El soporte planetario y el cubo del rotor unido con él van montados en dos cojinetes dentro del carcasa que circunda los engranajes, de manera que el cubo del rotor sirve al mismo tiempo como anillo interior del cojinete del costado del rotor. El anillo exterior del cojinete del lado del rotor está atornillado a la carcasa de engranajes. Hay previstas inserciones de amortiguación de vibraciones y ruidos en los puntos de unión del cubo del rotor y el soporte planetario, así como de la caja de engranajes y el bastidor de la máquina. La construcción de este mecanismo planetario es relativamente grande.
En la patente EP-0.811.764 A1 se describe un mecanismo planetario de una etapa para una instalación de energía eólica, cuyo soporte planetario está unido de manera desmontable al cubo del rotor y se apoya dentro de la caja de engranajes. La caja de engranajes y el generador están unidos de manera desmontable con un bastidor de la máquina, que es soportado por el cojinete acimutal fijado a la torre.
El invento tiene por objeto desarrollar una instalación de energía eólica que presenta una construcción más compacta y buenas propiedades de instalación, reparación y mantenimiento.
Dicho objeto se consigue, de acuerdo con el invento, mediante un mecanismo de esta clase para una instalación de energía eólica que presenta las características que figuran en la reivindicación 1. En las reivindicaciones complementarias figuran ventajosas formas de realización del invento.
Mediante la composición de caja de engranajes y generador en un módulo de accionamiento, así como la especial unión de dicho módulo de accionamiento y el cubo del rotor con el cojinete de rodillos, los componentes pueden montarse de manera sencilla y en breve tiempo sobre el soporte de rotor previamente instalado. Además, el módulo de accionamiento está desacoplado del soporte del rotor. Las fuerzas, momentos y deformaciones ejercidas por el viento sobre el cubo del rotor, al cojinete de rodillos y al soporte del rotor, debido al desacoplamiento ya no tiene ninguna influencia perjudicial más sobre la caja de engranajes y el generador.
En el dibujo se ha representado un ejemplo de forma de realización del invento que a continuación se describe con más detalle. En el mismo:
La figura 1 muestra una instalación de energía eólica parcialmente en sección longitudinal y parcialmente vista en perspectiva;
La figura 2 muestra el detalle X de la figura 1;
La figura 3 muestra el detalle Y de la figura 1;
La figura 4 muestra la construcción de la cabeza de torre de la instalación de energía eólica;
La figura 5 muestra el soporte del rotor de la instalación de energía eólica; y
La figura 6 muestra el módulo de impulsión de la instalación de energía eólica en una representación global.
En un rotor de una instalación de energía eólica, se muestra el cubo del rotor 1 con aberturas 2 para alojar palas de rotor. El cubo del rotor 1 va montado en un gran cojinete de rodillos 3, ya conocido, conformado como cojinete axial con guía radial. El cojinete de rodillos 3 va fijado a un soporte de rotor 4, unido a una torre, no representada, a través de un cojinete acimutal 5. De este modo, las fuerzas del viento que actúan sobre las palas del rotor son dirigidas directamente a la torre. En el cojinete acimutal 5 se acopla un mecanismo acimutal que orienta la instalación de energía eólica al viento.
El cojinete de rodillos 3 tiene un anillo externo fijo 6 y un anillo interior rotativo 7. El anillo externo 6 está firmemente unido al soporte del rotor 4. En el anillo interno 7 va atornillado el cubo del rotor 1. El anillo interno 7 lleva un gran número de orificios para alojar pernos de arrastre 8, preferiblemente recubiertos de goma, que actúan como amortiguadores de vibraciones.
Además, la instalación de energía eólica contiene una caja de engranajes que está conformada como mecanismo planetario de dos etapas, con una etapa de accionamiento 9 y una etapa de salida 10. Esta clase de engranajes planetarios ya son generalmente conocidos y por tanto únicamente se han representado de la manera que es necesaria para comprender el invento. El mecanismo planetario contiene en cada etapa una rueda central, varias ruedas satélites montadas en un soporte planetario y una rueda dentada interior, que engranan entre sí. La rueda central 12 de la etapa de accionamiento 9 está unida con el soporte planetario de la etapa de salida 10. El eje de la rueda central 12 de la etapa de salida 10 representa el eje de salida de la caja de engranajes. Está unida con un acoplamiento al eje de un generador 11.
El anillo interno 7 del cojinete de rodillos 3 está unido con la rueda dentada interior 13 de la etapa de accionamiento 9 a través de pernos de arrastre 8. De este modo, la potencia procedente del rotor es transferida al mecanismo planetario. La rueda dentada interior 13 de la etapa de accionamiento 9 está unida con la rueda dentada interior 14 de la etapa de salida 10 a la caja de engranajes rotativa 15 del mecanismo planetario. Gracias a la unión de la rueda dentada interior 13 de la etapa de accionamiento 9 con el anillo interno 7 del cojinete de rodillos 3, tanto la caja de engranajes 15 como también el cubo del rotor 1 están montados en uno de los cojinetes de rodillos 3 de la instalación de energía eólica. El soporte planetario 16 de la etapa de accionamiento 9 se apoya sobre el soporte del rotor 4 y está realizado como apoyo del par de giro. El soporte planetario 16 conduce el momento de reacción del mecanismo planetario al soporte del rotor 4.
El mecanismo planetario y el generador 11 están unidos a un módulo de impulsión, estado el generador 11 en el soporte planetario fijo 16 de la etapa de accionamiento 9. Este módulo de impulsión está unido con el soporte del rotor 4 a través de amortiguadores de vibraciones 17. El soporte del rotor 4 está provisto de rieles de fijación 18, mediante los cuales puede desplazarse el módulo de impulsión. Gracias a la unión del cubo del rotor 1 con el mecanismo planetario a través de los pernos de arrastre revestidos de goma 8 en el anillo interno 7 del cojinete de rodillos 3, así como la fijación del mecanismo planetario y el generador 11 a través de los amortiguadores de vibraciones 17 en el soporte del rotor 4, se consigue un completo desacoplamiento dinámico del módulo de impulsión de la instalación de energía eólica. Esto lleva a una reducción de peso, puesto que el módulo de impulsión puede realizarse más pequeño.
En el montaje de la instalación de energía eólica, primero se instala en la torre de la unidad de soporte del rotor formada por el soporte del rotor 4 con los rieles de fijación 18 y el cojinete de rodillos 3, así como el cubo del rotor 1. Después de la instalación de la unidad de soporte del rotor se levantan las palas del rotor con una grúa, instalada sobre el soporte del rotor 4, y se montan a través de las aberturas del cubo del rotor 1. Asimismo, a través de dicha grúa puede levantarse el módulo impulsor, formado por el mecanismo planetario y el generador 11, sobre el soporte del rotor 4. Para la reparación o el mantenimiento, el módulo impulsor puede moverse sobre los rieles de fijación 18 sacándolo del cubo del rotor 1 y ser desmontado con ayuda de la grúa. Gracias a la construcción modular de la instalación de energía eólica, los mecanismos planetarios, los grupos de mecanismos planetarios y el generador 11 pueden separarse o intercambiarse, individualmente o como una unidad conjunta, de la torre, también con la ayuda de la grúa instalada. Precisamente en la zona de mar adentro, con una tal construcción modular de una instalación de energía eólica, pueden reducirse notablemente los costes de mantenimiento. Asimismo, en caso de avería, se puede reducir considerablemente el tiempo de paro de la instalación de energía eólica intercambiando el módulo de impulsión.

Claims (3)

1. Instalación de energía eólica con un rotor, cuyo cubo del rotor (1) se apoya en un cojinete de rodillos (3) montado sobre un soporte de rotor (4), y está unido de manera desmontable con la parte giratoria de un mecanismo planetario que presenta dos etapas, una etapa de accionamiento (9) y una etapa de salida (10), y su eje de salida va acoplado a través de un acoplamiento a un generador (11), de manera que la caja del generador (11) está unida de manera desmontable con el mecanismo planetario a un módulo de impulsión, y en que dicho módulo de impulsión se apoya sobre el soporte de rotor (4) y está desacoplado dinámicamente de toda la instalación, caracterizada por el hecho de que el anillo interior (7) del cojinete de rodillos (3) está unido de manera desmontable con el cubo del rotor (1) y a través de pernos de arrastre (8) conformados como amortiguadores de vibraciones con la rueda dentada interior (13) de la etapa de accionamiento (9) del mecanismo planetario, estando unidas la rueda dentada interior (13) de la etapa de accionamiento (9) y la rueda dentada interior (14) de la etapa de salida (10) a una caja de engranajes giratoria (15), estando la caja de engranaje (15) montada en el cojinete de rodillos (3) y el generador (11) atornillado al soporte planetario fijo (16) de la etapa de accionamiento.
2. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que el soporte planetario (16) de la etapa de accionamiento (9) se apoya sobre el soporte del rotor (4).
3. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada por el hecho de que el soporte planetario (16) de la etapa de accionamiento (9) está realizado como apoyo del par de giro derivando el momento de reacción del mecanismo planetario al soporte del rotor (4), mientras que el módulo de impulsión se apoya a través de amortiguadores de vibraciones (17) sobre el soporte del rotor (4).
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