ES2278229T3 - Cojinete de repuesto para eje, metodo de montaje de tal cojinete de repuesto y medios para llevar a cabo dicho montaje. - Google Patents
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Abstract
Una disposición que comprende un eje rotatorio (1) soportado en un cojinete común (3) de rodillos que comprende un anillo interior, un anillo exterior de cuerpos de rodillos que se instalan con un agarre al eje (1) y sujetos por una tuerca de posicionamiento (5) de una manera que les permite liberarse de dicho agarre, y el anillo exterior está instalado en un alojamiento (6, 7) de una manera que le permite ser impulsado fuera del alojamiento de cojinete, caracterizado porque comprende además un cojinete de repuesto para eje que incorpora un anillo exterior (8) de cojinete en una sola pieza, y un anillo interior (9) de cojinete en una sola pieza, que están dispuestos alrededor del eje (1) separados de la posición del cojinete común (3) de rodillos sin establecer contacto con el eje, y que comprende además un conjunto de cuerpos de rodillos (16) para el cojinete de repuesto para eje y almacenados lejos de su posición de uso.
Description
Cojinete de repuesto para eje, método de montaje
de tal cojinete de repuesto y medios para llevar a cabo dicho
montaje.
El presente invento se refiere a una disposición
bien conocida de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, y
a un método para reemplazar un cojinete normal en dicha
disposición.
En los ejes grandes de rotor, por ejemplo, ejes
principales de rotor de turbinas eólicas, a menudo el eje se
soporta en cojinetes de rodillos de gran tamaño, en los que el
diámetro exterior del cojinete puede ascender hasta 1.500 mm o más,
y por ello resulta muy difícil reemplazar el cojinete en caso de una
avería del mismo. Sin disponer de soluciones especiales, sería
necesario en una avería de cojinete desmontar el propio eje
principal, que puede estar situado en un nivel de 80 metros o más
sobre el suelo, para bajar el pesado eje principal con su cojinete
hasta el suelo y reemplazar el cojinete que se ha averiado. y a
continuación volver a elevar el eje principal con su cojinete nuevo
y montarlo en la turbina. Por supuesto, es una tarea en la que se
pierde tiempo y resulta cara, y en particular, porque las turbinas
eólicas están instaladas a menudo en zonas que son de difícil
acceso con grúas móviles, que tengan suficiente margen de elevación
y potencia de elevación para las cargas a elevar más bien
pesadas.
Con el fin de facilitar esta sustitución de
cojinetes y de evitar la necesidad de desmontar el eje principal y
bajarlo hasta el suelo, en el pasado se ha sugerido usar anillos
partidos de cojinete, lo que significa que ha sido posible separar
las partes de los anillos partidos en un cojinete que se ha averiado
y reemplazarlas por otras de dichas partes en la posición del eje
en la turbina, eliminando así la necesidad de reemplazar el
cojinete al nivel del suelo.
Sin embargo, esta solución adolece de ciertos
inconvenientes, porque los anillos partidos son más canillos de
producir que los anillos de una sola pieza, al mismo tiempo que el
anillo partido de cojinete nunca tendrá el mismo rendimiento que el
anillo de una sola pieza. Este inconveniente se expresa en
particular en relación con el agarre entre los anillos de cojinete
y sus asientos, lo cual puede resultar en corrosión por
desgaste.
El objeto del presente invento es proponer ahora
un cojinete de repuesto para eje por medio del cual se reducen
sustancialmente los inconvenientes antes mencionados con el fin de
proporcionar una duración de servicio sustancialmente prolongada al
conjunto de cojinete, sin la necesidad de desmontarlo y de realizar
la sustitución del cojinete averiado al nivel del suelo, y esto se
ha logrado con un cojinete de repuesto para eje según se ha definido
en la reivindicación1 de las reivindicaciones que se adjuntan.
El invento incorpora también un método para
reemplazar un cojinete averiado, que soporte un eje, sin necesidad
de separar el eje de una turbina eólica de producción de energía o
de otro equipo de máquina con el que coopere, y este método se
caracteriza por las prestaciones definidas en la parte de
caracterización de la reivindicación 5.
Finalmente, el invento incorpora unos medios
para efectuar la operación de reemplazo del cojinete definido en la
reivindicación 5, y estos medios se caracterizan por el contenido de
la reivindicación 9.
A continuación se describe adicionalmente el
invento en la presente memoria con referencia a los dibujos
adjuntos, que presentan una realización del cojinete de repuesto
para eje de acuerdo con el invento, y de los medios para
montarlo.
La Figura 1 muestra esquemáticamente un eje con
un cojinete que soporta al eje mostrado en corte, y también un
cojinete de repuesto de acuerdo con el invento, mostrado también en
corte longitudinal.
La Figura 2 es una vista esquemática de una
parte de un eje y de un cojinete de repuesto durante el montaje por
medio de unos medios también contemplados por el presente
invento.
La Figura 1 muestra un eje 1, por ejemplo un eje
de rotor de un generador de energía eólica. En esta realización, el
eje 1 se ha construido como un eje tubular que se estrecha
progresivamente, que en un lado tiene una sección cilíndrica 2. El
eje 1 se soporta sobre un cojinete 3 de rodillos, en la realización
mostrado como un cojinete toroidal de rodillos, que tiene la
capacidad de mutuo desplazamiento axial y desalineación angular
entre los anillos interior y exterior de cojinete. El anillo
interior del cojinete 3 tiene un taladro estrechado progresivamente
y se ajusta al eje a través de un casquillo adaptador 4 y se sujeta
en posición por medio de una contratuerca 5. El cojinete 2 está
encerrado en un alojamiento indicado en 6 y 7, y en el que al menos
una parte de cubierta 7 del alojamiento está unida de forma
separable a la otra parte 6 del alojamiento, de tal manera que el
cojinete es accesible después de desmontar la parte 7 de
alojamiento, que también está partida en dos partes (no mostradas
adicionalmente) para permitir que se retire fácilmente. Alrededor
del eje 1, en una posición separada axialmente del alojamiento 6, 7
de cojinete, a lo largo de la parte de menor diámetro del eje
estrechado progresivamente, se ha provisto un anillo exterior de
una pieza 8 de cojinete, un anillo interior de una pieza 9 de
cojinete y una tuerca de posicionamiento 10 de una sola pieza, que
juntos forman un conjunto de componentes para un cojinete de
repuesto. Con estos componentes 8, 9 y 10 situados a cierta
distancia del cojinete corriente 3, donde son retenidos de una
manera (no mostrada), se encuentran en una posición
semi-montada para sustituir el cojinete corriente,
si éste se avería, o si las medidas realizadas demostrasen que va a
averiarse pronto.
En el caso de que dicho cojinete corriente se
averíe o que el sistema de monitorización de estado o equipo
similar indiquen que está próxima a producirse una avería, es
comparativamente fácil abrir el alojamiento del cojinete quitando
la cubierta 7 de alojamiento de cojinete partido, la cual, debido a
su forma de dos piezas se puede retirar fácilmente del eje 1 sin
necesidad de desmontar el eje. Cuando luego se abre el alojamiento
del cojinete, es fácil llegar hasta el cojinete y desmontarlo del
casquillo adaptador 4 de una manera convencional después de aflojar
la contratuerca 5, impulsando de ese modo al cojinete fuera del
alojamiento 7. A continuación se cortan los anillos exterior e
interior de cojinete del cojinete corriente y su contratuerca 5 para
hacer posible retirarlos del eje 1.
Acto seguido, un conjunto de cuerpos 16 de
rodillo, como puede verse en la Figura 2 (en el caso presente
designados como rodillos toroidales), se introduce entre los
anillos exterior e interior 8, 9 del cojinete de repuesto,
posiblemente junto con una jaula partida (no mostrada) para separar
y guiar los rodillos.
Con los rodillos introducidos entre los anillos
8, 9 de cojinete, este cojinete de repuesto se empuja axialmente a
la izquierda en la Figura 1 hasta que se acopla y entra en el
casquillo adaptador 4.
En esta posición, los medios de montaje de
acuerdo con el invento se instalan alrededor del eje 1 como se
puede ver en la Figura 2 que muestra una vista en corte longitudinal
de una parte del eje y del cojinete de repuesto 8, 9 durante el
montaje en la posición del cojinete corriente 3 ahora retirado,
mostrado en la Figura 1. Los medios de montaje consisten en un
juego de herramientas que incorporan un anillo partido 11 de
soporte, una herramienta partida de accionamiento hidráulico que
comprende un número de segmentos individuales 12 de herramienta,
que se retienen juntos alrededor del casquillo adaptador 4 por medio
de una cadena plana 13 o elemento similar. Cada uno de los
segmentos individuales 12 de herramienta tiene al menos un rebajo
14, preferiblemente de forma cilíndrica y que está instalado de
forma retirable a un émbolo 15. A cada uno de dichos rebajos 14
está unido (no mostrado) un conducto que se puede conectar a una
bomba hidráulica convencional (no mostrada).
Cuando los medios de montaje se han instalado
con los extremos delanteros de los émbolos 15 acoplándose en el
anillo interior 9 de cojinete, los émbolos 15 son forzados a
desplazarse hacia fuera de sus rebajos 14 mediante la inyección de
aceite hidráulico, con lo cual el anillo interior 9 de cojinete es
impulsado sobre el casquillo adaptador 4 hasta que se obtenga un
agarre previsto entre el anillo 9 de cojinete, el casquillo
adaptador y el eje 1.
Cuando se ha alcanzado el agarre previsto
durante la operación de impulsión ascendente, se drenan los rebajos
14 y se afloja el anillo 11 de soporte, tras lo cual se desconecta
la cadena 13 y se retiran los segmentos de herramienta. Luego, se
rosca el anillo de enclavamiento 10 de repuesto (Figura 1) sobre la
parte roscada del casquillo adaptador 4 para sujetar en su posición
al anillo interior 9 de cojinete del cojinete de repuesto. A
continuación, la cubierta 7 de alojamiento partido (véase Figura 1)
se puede fijar fácilmente, y el eje del rotor se puede reequipar
con un cojinete nuevo que tiene las mismas buenas prestaciones que
las del cojinete corriente, también con respecto al ajuste con
apriete, lo cual no se puede garantizar con cojinetes de anillos
partidos, y que puede resultar en desgaste de asiento.
En una avería de un cojinete, o tras las
indicaciones de una avería próxima, es posible de esta manera
realizar un intercambio requerido del cojinete averiado por un
cojinete nuevo que tiene anillos no partidos de cojinete y una
tuerca de posicionamiento, en un intervalo de tiempo que es muy
corto comparado con el desmontaje usado anteriormente del eje del
rotor y con anillos de cojinete que no se debiliten o deterioren de
otro modo por ser partidos.
Los componentes de cojinete de repuesto
dispuestos alrededor del eje del rotor se recubren preferiblemente
con un agente anticorrosivo, y los componentes se mantienen
apartados durante su tiempo de inactividad, por lo que no se
producirá desgaste. Este no es el caso si un cojinete completo de
repuesto se dispusiese alrededor del eje. Antes de montar el
cojinete de repuesto, se limpian los componentes para eliminar el
recubrimiento de anticorrosivo para el tiempo de inactividad.
Además del par de anillos partidos de cojinete y
de la tuerca de posicionamiento dispuestos alrededor del eje, se
deben mantener en existencias conjuntos de rodillos 16, una jaula
partida (no mostrada) y un juego de herramientas
11-15. Sin embargo, para un parque de turbinas
eólicas que tenga, por ejemplo, 100 turbinas, probablemente es
suficiente almacenar solamente dos o tres conjuntos de rodillos y
jaulas partidas y únicamente un juego de herramientas.
El invento no se limita a las realizaciones
mostradas en los dibujos adjuntos y descritas en relación a los
mismos, sino que son posibles modificaciones y variantes dentro del
alcance de las reivindicaciones adjuntas. Aunque se ha descrito y
mostrado que una tuerca de posicionamiento en una sola pieza está
dispuesta alrededor del eje junto con los anillos de cojinete de
una sola pieza, por supuesto es posible usar un dispositivo de
enclavamiento construido en más de una pieza, que se pueda montar
fácilmente alrededor del eje sin necesidad de desmontar éste o de
situar el dispositivo de enclavamiento alrededor del eje como una
pieza de repuesto.
Claims (11)
1. Una disposición que comprende un eje
rotatorio (1) soportado en un cojinete común (3) de rodillos que
comprende un anillo interior, un anillo exterior de cuerpos de
rodillos que se instalan con un agarre al eje (1) y sujetos por una
tuerca de posicionamiento (5) de una manera que les permite
liberarse de dicho agarre, y el anillo exterior está instalado en
un alojamiento (6, 7) de una manera que le permite ser impulsado
fuera del alojamiento de cojinete,
caracterizado porque comprende además
un cojinete de repuesto para eje que incorpora
un anillo exterior (8) de cojinete en una sola pieza, y un anillo
interior (9) de cojinete en una sola pieza, que están dispuestos
alrededor del eje (1) separados de la posición del cojinete común
(3) de rodillos sin establecer contacto con el eje, y que comprende
además un conjunto de cuerpos de rodillos (16) para el cojinete de
repuesto para eje y almacenados lejos de su posición de uso.
2. Una disposición según se ha reivindicado en
la reivindicación 1,
caracterizada porque,
también un dispositivo de enclavamiento (10) de
una sola pieza, en forma de una tuerca de posicionamiento, se sitúa
alrededor del eje (1) en una posición a lo largo del eje (1)
separada de la posición del cojinete normal (3) de rodillos sin
establecer contacto con el eje (1).
3. Una disposición según se ha reivindicado en
las reivindicaciones 1 ó 2,
caracterizada porque,
la contratuerca (10) y/o el anillo exterior (8)
de cojinete y el anillo interior (9) de cojinete del cojinete de
repuesto, se mantienen todos inmóviles y sin establecer contacto
entre sí durante su tiempo de inactividad antes de sustituir el
cojinete normal (3).
4. Una disposición según se ha reivindicado en
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizada porque,
el cojinete de repuesto para eje incorpora
también una jaula para guiar y mantener separados los cuerpos de
rodillos, cuya jaula es una jaula partida almacenada en una posición
lejos de su posición de uso.
5. Una disposición según se ha reivindicado en
una cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque,
los componentes (8, 9, 10, 16) del cojinete de
repuesto para eje durante su tiempo de inactividad tienen un
recubrimiento de un agente anticorrosivo.
6. Un método para montar un cojinete de repuesto
en una disposición como la reivindicada en la reivindicación 1,
caracterizado por
las etapas siguientes,
a) desmontar una parte retirable (7) del
alojamiento de cojinete para obtener acceso al cojinete normal (3)
instalado en el mismo, y destinado a reemplazarse,
b) aflojar la contratuerca normal (5) y
desmontar el cojinete normal (3) del agarre alrededor del eje (1) y
de la unión al alojamiento (6, 7) de una manera convencional,
c) cortar cada uno del anillo interior, anillo
exterior y contratuerca (5) al menos en dos partes y acto seguido
retirar del eje (1) las partes del anillo interior, anillo exterior
y contratuerca (5),
d) introducir los cuerpos de rodillos (16) de
repuesto entre el anillo interior de repuesto (9) de cojinete y el
anillo exterior de repuesto (8) de cojinete,
e) desplazar el cojinete de repuesto que
consiste en el anillo exterior (8), anillo interior (9) y cuerpos
de rodillos (16) instalados entre los mismos axialmente a lo largo
del eje (1) hasta que el agarre entre el anillo interior (9) de
cojinete de repuesto y el eje (1) haya alcanzado un nivel que hace
difícil dicho desplazamiento,
f) fijar una herramienta (11-15)
de montaje alrededor del eje (1) junto al cojinete de repuesto (8,
9, 16) que se va a montar,
g) impulsar el cojinete de repuesto (8, 9, 16)
hasta el agarre deseado alrededor del eje (1) por medio de la
herramienta (11, 15) de montaje,
h) retirar del eje principal (1) la herramienta
(11-15) de montaje,
i) sujetar al eje la contratuerca (10) de
repuesto, e
j) instalar la parte retirable (7) del
alojamiento.
7. Un método como el reivindicado en la
reivindicación 6,
caracterizado en,
introducir, durante la etapa d), una jaula
partida d elemento de rodillos entre el anillo interior (9) de
cojinete y el anillo exterior (8) de cojinete para guiar y mantener
separados los cuerpos de rodillos, e interconectar las partes de
dicha jaula de elementos de rodillos.
8. Un método como el reivindicado en las
reivindicaciones 6 ó 7,
caracterizado en,
antes de la etapa d), limpiar los componentes
(8, 9, 16) del cojinete de repuesto de cualquier recubrimiento de
un agente anticorrosivo provisto para el tiempo de inactividad del
cojinete de repuesto.
9. Un método como el reivindicado en una
cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8,
caracterizado porque,
se usa un casquillo adaptador (4) que tiene una
superficie de envuelta exterior estrechada progresivamente para
ajustar el anillo interior estrechado progresivamente (9) de
cojinete al eje (1).
10. Unos medios para efectuar las etapas f) y g)
destinadas a montar un cojinete de repuesto como se ha reivindicado
en las reivindicaciones 6 ó 9,
caracterizado porque,
los medios comprenden un juego de herramientas
de montaje que incorpora un anillo partido (11) de soporte, una
herramienta partida de accionamiento hidráulico que comprende una
serie de segmentos individuales (12) de herramienta, que se
mantienen individualmente juntos alrededor y al eje (1)/casquillo
adaptador (4), y porque cada uno de los segmentos individuales (12)
de herramienta tiene al menos un rebajo (14) en el que se ajusta de
forma móvil un émbolo (15) dispuesto de manera que sea desplazable
para que desplace al cojinete de repuesto (6, 9, 16) a la posición
de acuerdo con la etapa g) de la reivindicación 5.
11. Unos medios como se han reivindicado en la
reivindicación 10,
caracterizados porque,
los segmentos individuales (12) de herramienta
se mantienen juntos alrededor del eje (1)/casquillo adaptador (4)
por medio de una cadena plana separable (13).
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