ES2294107T3 - Turbina eolica que comprende un engranaje planetario. - Google Patents

Turbina eolica que comprende un engranaje planetario. Download PDF

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Abstract

Una turbina eólica con un rotor (1), una góndola (2) y una torre (3), y donde la góndola comprende un engranaje planetario (4) con una montura planetaria (5), en la que el cubo (6) del rotor está conectado rígidamente, estando conectado o pudiéndose conectar dicho engranaje planetario al eje de un generador eléctrico, y donde el engranaje planetario (4) comprende una corona dentada (7) montada fijamente sobre un bastidor de motor (9) en la góndola o sobre un miembro (8) conectado rígidamente a dicho bastidor, y donde los piñones satélites (14) del engranaje planetario pueden rodar alrededor de un piñón planeta (14) dispuesto centralmente, engranando dichos piñones satélites con dicho piñón planeta (14) que está conectado opcionalmente a un engranaje paralelo (30), caracterizada porque la montura planetaria (5) está montada de manera giratoria en la corona dentada (7) por medio de al menos dos conjuntos (17) de piñones satélites gemelos (17a, 17b), por lo cual cada conjunto de piñones satélites gemelos está montado de manera giratoria en un eje de boje (19) que está soportado por una placa de soporte (21) que está montada en la montura planetaria, y porque dicha montura planetaria (5) está dispuesta de manera giratoria sobre el lado exterior curvado (7b) de la corona dentada (7) por medio de un rodamiento exterior de rodillos radiales-axiales (28) y a través de un collarín dirigido axialmente hacia atrás (23) que se proyecta radialmente más allá de dicha corona dentada, por lo cual cada piñón satélite de cada conjunto de piñones satélites gemelos está montado en el eje de boje (19) por medio de un rodamiento doble de rodillos esféricos (25).

Description

Turbina eólica que comprende un engranaje planetario.
Campo técnico
La invención se refiere a una turbina eólica con un rotor, una góndola y una torre, y donde la góndola comprende un engranaje planetario con una montura planetaria en la que el cubo del rotor está conectado rígidamente, estando conectado o pudiéndose conectar dicho engranaje planetario al eje de un generador eléctrico, y donde el engranaje planetario comprende una corona dentada montada fijamente sobre un bastidor de motor en la góndola o sobre un miembro conectado rígidamente a dicho bastidor, y donde los piñones satélites del engranaje planetario pueden rodar alrededor de un piñón planeta dispuesto centralmente, engranando dichos piñones satélites con dicho piñón planeta que está conectado opcionalmente a un engranaje paralelo.
Tal turbina eólica se conoce del documento WO 96/11338 y del documento EP 0.811.764.
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Técnica antecedente
Tal turbina eólica con un rotor, una góndola y una torre es conocida, donde el cubo del rotor está fijado rígidamente a la montura planetaria de un engranaje planetario y no a un eje principal que es el montaje convencional. Una corona dentada para el engranaje planetario está montada de manera foja dentro de un miembro tubular de la turbina eólica conocida, estando dicho miembro tubular conectado rígidamente al bastidor de motor. Los piñones satélites de la montura planetaria cooperan a través de sus dientes con la parte de engranaje interior de la corona dentada, estando dicha montura planetaria dispuesta de manera giratoria dentro del miembro tubular por medio de un rodamiento de rodillos radiales-axiales y un rodamiento de bolas dispuestos en sus lados respectivos de la corona dentada. Como los piñones satélites son de una estructura simple y ancha, y como los rodamientos son bastante rígidos, se presenta un riesgo considerable de avería del rotor en caso de que las fuerzas sobre la montura planetaria sean muy fuertes instantáneamente. Tal estructura no es completamente satisfactoria con respecto a turbinas eólicas que generan una potencia muy intensa.
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Breve descripción de la invención
EI objeto de la invención es proveer una turbina eólica del tipo anterior que sea apropiada para turbinas eólicas que generan una potencia muy intensa y que sea muy compacta a la vez que asegura que el rodamiento de la montura planetaria posee una resiliencia predeterminada.
La turbina eólica según la invención está caracterizada porque la montura planetaria está montada de manera giratoria en la corona dentada por medio de al menos dos conjuntos de piñones satélites gemelos, por lo cual cada conjunto de piñones satélites gemelos está montado de manera giratoria en un eje de boje en la montura planetaria, y porque dicha montura planetaria está dispuesta de manera giratoria sobre el lado exterior curvado de la corona dentada por medio de un rodamiento exterior de rodillos radiales-axiales y a través de un collarín dirigido axialmente hacia atrás que se proyecta radialmente más allá de dicha corona dentada. Como consecuencia, se obtiene una estructura muy compacta, y la montura planetaria puede ceder ligeramente en cada piñón satélite de cada conjunto de piñones satélites en caso de que esté sometido a grandes esfuerzos en el rotor, estando dicho rotor montado en la montura planetaria.
Según la invención, cada piñón satélite de cada conjunto de piñones satélites gemelos puede estar montado en el eje de boje por medio de un rodamiento doble de rodillos esféricos, preferentemente un rodamiento de rodillos radiales-axiales, cuyos rodillos pueden rodar en una pista esférica común en un anillo de rodadura exterior del rodamiento. Como consecuencia, se obtienen posibilidades particularmente buenas de ambos piñones satélites de cada conjunto de piñones satélites siendo capaces de llevar a cabo inclinaciones laterales muy leves de tal manera que se asegura que los esfuerzos transmitidos a través de los dientes de los piñones satélites están siempre distribuidos uniformemente por toda la anchura de los dientes.
Además, el rodamiento exterior de rodillos radiales-axiales de la montura planetaria puede estar dispuesto, según la invención, opuesto de manera sustancialmente radial a los bojes de la montura planetaria, lo cual resulta ser una estructura particularmente ventajosa.
Según la invención, el eje de boje de los piñones satélites de cada conjunto de piñones satélites gemelos puede estar soportado por una placa de soporte resiliente montada en la montura planetaria y que separa los piñones satélites del conjunto de piñones satélites. De esta manera se obtiene un soporte eficiente de los piñones satélites individuales, también cuando se aplican fuerzas y momentos de fuerza muy intensos a la montura planetaria.
Por otra parte, según la invención puede estar provisto un engranaje planetario auxiliar detrás del engranaje planetario e incorporado al mismo para incrementar la relación del número de revoluciones del generador eléctrico al número de revoluciones del cubo del rotor. Tal como se mencionó, así es posible incrementar esta relación.
Según la invención, el cubo del rotor puede fijarse a la montura planetaria siendo empernado sobre el collarín de dicha montura planetaria, extendiéndose dichos pernos también dentro de un anillo de rodadura exterior en el rodamiento exterior de rodillos radiales-axiales, por lo cual se obtiene una fijación del rotor particularmente fiable.
Según la invención, el anillo de rodadura exterior en el rodamiento exterior de rodillos radiales-axiales de la montura planetaria puede estar provisto de un saliente circunferencial radialmente hacia dentro con dos superficies troncocónicas enfrentadas parcialmente en dirección opuesta una de otra y que forman las pistas exteriores para los rodillos del rodamiento, mientras que un anillo de rodadura interior en dicho rodamiento puede estar provisto de una depresión circunferencial correspondiente con dos superficies troncocónicas enfrentadas parcialmente entre sí y que también forman pistas para los rodillos del rodamiento. De esta manera el rodamiento de rodillos radiales-axiales funciona de una manera particularmente fiable.
Además, según la invención la montura planetaria puede ser sustancialmente en forma de olla y estar provista de al menos dos salientes interiores dirigidos axialmente, estando la placa de soporte fijada a dichos salientes, por ejemplo siendo comprimida en una pista en dicho saliente por medio de una placa terminal atornillada sobre dicho saliente. De esta manera, la placa de soporte es fijada de una manera particularmente eficiente y simple.
Según la invención, el rodamiento exterior de rodillos radiales-axiales puede estar montado justo detrás de un collarín extremo exterior sobre la corona dentada con el resultado de que se refuerza el rodamiento de la montura planetaria en el lado exterior de la corona dentada.
Por último, según esta invención, cada piñón satélite puede ser ventajosamente de una anchura de 0,35 a 0,45 veces la anchura del boje.
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Breve descripción de los dibujos
La invención se explica detalladamente más adelante con referencia a los dibujos, en los que
la Fig. 1 ilustra una turbina eólica según la invención,
la Fig. 2 es una vista esquemática de una parte de la góndola, y aparece cómo está conectado el cubo del rotor de la turbina eólica al engranaje planetario de dicha turbina eólica, mostrando una vista en corte longitudinal a través de la góndola dicho engranaje planetario y las partes adyacentes, y
la Fig. 3 muestra la parte central de la Fig. 2 a mayor escala.
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Mejor modo de llevar a cabo la invención
La turbina eólica mostrada en la Fig. 1 comprende un rotor 1, una góndola 2 y una torre 3. Tal como se ilustra en las Figs. 2 y 3, la góndola 2 comprende un engranaje planetario 4, y el cubo 6 del rotor 1 está fijado rígidamente a la montura planetaria 5 de dicho engranaje planetario 4. El engranaje planetario 4 está conectado o se puede conectar al eje de un generador eléctrico no mostrado. El engranaje planetario 4 comprende una corona dentada 7 provista de un dentado 7a en el lado que gira radialmente hacia adentro. La corona dentada 7 está montada fijamente sobre una parte de alojamiento 8, que a su vez está conectada rígidamente a un bastidor de motor 9 en la góndola. Opcionalmente, la corona dentada 7 puede estar fijada directamente al bastidor de motor 9. El engranaje planetario 4 comprende piñones satélites 17 que engranan en un piñón planeta 14 dispuesto centralmente que comprende una extensión tubular 15. Un engranaje paralelo 30 puede estar insertado entre la extensión tubular y el eje del generador no mostrado, estando dicho engranaje paralelo indicado esquemáticamente. El eje de salida del engranaje paralelo está indicado por 31. El cubo 6 comprende tres aberturas 16, de las que se muestra sólo una, y las palas del rotor pueden fijarse en estas aberturas. La montura planetaria está montada de manera giratoria en la corona dentada 7 por medio de los piñones satélites anteriores. Los piñones satélites están provistos en forma de al menos dos conjuntos de piñones satélites gemelos, donde un conjunto de piñones satélites gemelos 17 comprende los piñones satélites 17a y 17b. El segundo conjunto de piñones satélites gemelos es idéntico al primer conjunto de piñones satélites gemelos y no aparece en la Figura. Cada conjunto de piñones satélites gemelos 17 está montado en un boje sobre un eje de boje 19, que puede fijarse a una placa de soporte 21 conectada rígidamente a la montura planetaria 5. La montura planetaria está dispuesta además de manera giratoria sobre el lado exterior curvado 7b de la corona dentada 7 por medio de un rodamiento exterior de rodillos radiales-axiales 27. Este rodamiento de rodillos radiales-axiales 27 está montado entre el lado exterior anterior 7b y un collarín dirigido axialmente hacia atrás 23 en la montura planetaria 5, proyectándose dicho collarín radialmente más allá de la corona dentada 7.
Tal como se ilustra, cada piñón satélite 17a o 17b de cada conjunto de piñones satélites gemelos puede estar montado sobre el eje de boje 19 por medio de un rodamiento doble de rodillos esféricos 25. Este rodamiento de rodillos 25 es preferentemente un rodamiento de rodillos radiales-axiales, cuyos rodillos 25' pueden rodar sobre una pista esférica común 25'', compárese con la Fig. 3, sobre un anillo de rodadura exterior 25''' en el rodamiento. Las exposiciones anteriores sobre el piñón satélite 17a también se aplican al piñón satélite 17b y a posibles piñones satélites adicionales en el engranaje planetario.
Tal como se muestra, el rodamiento de rodillos radiales-axiales 27 del collarín de la montura planetaria 23 puede estar colocado en un lugar sobre la superficie exterior 7a de la corona dentada, oponiéndose dicho lugar a los bojes de la montura planetaria 5, estando formado un boje por un eje de boje con un conjunto de piñones satélites gemelos.
La placa de soporte 21 puede ser ligeramente resiliente, y tal como se muestra, los piñones satélites 17a y 17b de cada boje pueden estar separados por medio de la placa 21, estando dispuestos dichos piñones satélites en sus lados respectivos de dicha placa 21.
Un engranaje planetario auxiliar 34 puede estar montado detrás y en conexión con el engranaje planetario 4, estando indicado el alojamiento de dicho engranaje planetario auxiliar 34. Este engranaje planetario auxiliar 34 sirve para incrementar la relación del número de revoluciones del eje del generador eléctrico no mostrado al número de revoluciones del cubo 6 del rotor.
El cubo del rotor 6 puede fijarse a la montura planetaria 5 siendo empernado en el collarín 23 de ésta por medio de una pluralidad de pernos 33 que también se extienden dentro de un anillo de rodadura exterior 27a en el rodamiento exterior de rodillos radiales-axiales 27. El anillo de rodadura exterior 27a en este rodamiento puede comprender un saliente circunferencial radialmente hacia dentro 27a' con dos superficies troncocónicas enfrentadas parcialmente en dirección opuesta una de otra y que forman las pistas exteriores 27a'' para los rodillos 27a''' del rodamiento, mientras que un anillo de rodadura interior 27b en dicho rodamiento comprende una depresión circunferencial correspondiente con dos superficies troncocónicas enfrentadas parcialmente entre sí y que también forman pistas 27b'' para los rodillos 27a''' del rodamiento.
La montura planetaria 5 puede ser sustancialmente en forma de olla y estar provista de al menos dos salientes interiores dirigidos axialmente 5b. La placa de soporte 21 puede fijarse en estos salientes dirigidos axialmente por ejemplo siendo comprimida en una pista 36 en el saliente por medio de una placa terminal 40 atornillada sobre el mismo por medio de pernos 41.
Si la turbina eólica es sometida a fuerzas eólicas particularmente intensas mientras está en uso, la placa de soporte 21 y los piñones satélites gemelos 17a y 17b pueden ceder ligeramente, por lo cual dicha placa de soporte puede ser ligeramente deformada elásticamente y los rodillos 25' de los rodamientos de los piñones satélites pueden desplazarse ligeramente sobre las pistas esféricas 25'' cuando el eje de boje 19 es girado ligeramente. Como consecuencia, las fuerzas transmitidas a través de los piñones satélites son cargas de presión que son distribuidas uniformemente por cada diente en los lugares de engrane.
La invención puede ser modificada de muchas maneras sin apartarse por ello del ámbito de la invención.
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Referencias citadas en la memoria descriptiva
Esta lista de las referencias citadas por el solicitante es sólo para fines de comodidad del lector. No forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto la mayor atención durante la recopilación de las referencias, no se pueden excluir errores u omisiones. La EPO rechaza toda responsabilidad al respecto.
Documentos de patentes citados en la memoria descriptiva
\bullet WO9611338 A [0002]
\bullet EP 0811764 A [0002]

Claims (10)

1. Una turbina eólica con un rotor (1), una góndola (2) y una torre (3), y donde la góndola comprende un engranaje planetario (4) con una montura planetaria (5), en la que el cubo (6) del rotor está conectado rígidamente, estando conectado o pudiéndose conectar dicho engranaje planetario al eje de un generador eléctrico, y donde el engranaje planetario (4) comprende una corona dentada (7) montada fijamente sobre un bastidor de motor (9) en la góndola o sobre un miembro (8) conectado rígidamente a dicho bastidor, y donde los piñones satélites (14) del engranaje planetario pueden rodar alrededor de un piñón planeta (14) dispuesto centralmente, engranando dichos piñones satélites con dicho piñón planeta (14) que está conectado opcionalmente a un engranaje paralelo (30), caracterizada porque la montura planetaria (5) está montada de manera giratoria en la corona dentada (7) por medio de al menos dos conjuntos (17) de piñones satélites gemelos (17a, 17b), por lo cual cada conjunto de piñones satélites gemelos está montado de manera giratoria en un eje de boje (19) que está soportado por una placa de soporte (21) que está montada en la montura planetaria, y porque dicha montura planetaria (5) está dispuesta de manera giratoria sobre el lado exterior curvado (7b) de la corona dentada (7) por medio de un rodamiento exterior de rodillos radiales-axiales (28) y a través de un collarín dirigido axialmente hacia atrás (23) que se proyecta radialmente más allá de dicha corona dentada, por lo cual cada piñón satélite de cada conjunto de piñones satélites gemelos está montado en el eje de boje (19) por medio de un rodamiento doble de rodillos esféricos (25).
2. Una turbina eólica según la reivindicación 1, caracterizada porque cada rodamiento doble de rodillos esféricos es preferentemente un rodamiento de rodillos radiales-axiales, cuyos rodillos (25') pueden rodar en una pista esférica común (25'') en un anillo de rodadura exterior (25''') del rodamiento.
3. Una turbina eólica según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el rodamiento exterior de rodillos radiales-axiales (27) de la montura planetaria (23) está dispuesto opuesto de manera sustancialmente radial a los bojes (19) de la montura planetaria (5).
4. Una turbina eólica según la reivindicación 1, 2 o 3, caracterizada porque el eje de boje (19) para los piñones satélites (17a, 17b) de cada conjunto de piñones satélites gemelos está soportado por una placa de soporte resiliente (21), que está montada en la montura planetaria (85) y que separa los piñones satélites (17a, 17b) del conjunto de piñones satélites.
5. Una turbina eólica según una o más de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque está provisto un engranaje planetario auxiliar (34) detrás del engranaje planetario (4) y en conexión con el mismo, incrementando dicho engranaje planetario auxiliar (34) la relación del número de revoluciones del generador eléctrico al número de revoluciones del cubo (6) del rotor.
6. Una turbina eólica según una o más de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el cubo (6) del rotor se fija a la montura planetaria (5) siendo empernado (33) sobre el collarín (23) de dicha montura planetaria, extendiéndose dichos pernos también dentro de un anillo de rodadura exterior (27a) en el rodamiento exterior de rodillos radiales-axiales (27).
7. Una turbina eólica según una o más de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el anillo de rodadura exterior (27a) en el rodamiento exterior de rodillos radiales-axiales (27) de la montura planetaria (5) comprende un saliente circunferencial radialmente hacia dentro (27a') con dos superficies troncocónicas (27a'') enfrentadas parcialmente en dirección opuesta una de otra y que forman las pistas exteriores para los rodillos (27a''') del rodamiento, mientras que un anillo de rodadura interior (27b) en dicho rodamiento está provisto de una depresión circunferencial correspondiente con dos superficies troncocónicas enfrentadas parcialmente entre sí y que también forman pistas (27b'') para los rodillos (27a''') del rodamiento.
8. Una turbina eólica según una o más de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la montura planetaria (5) es sustancialmente en forma de olla y está provista de al menos dos salientes interiores dirigidos axialmente (5b), estando la placa de soporte (21) fijada a dichos salientes, por ejemplo siendo comprimida en una pista (36) en dicho saliente (5b) por medio de una placa terminal (40) atornillada (41) sobre dicho saliente.
9. Una turbina eólica según una o más de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el rodamiento exterior de rodillos radiales-axiales (27) está montado justo detrás de un collarín extremo exterior (28) sobre la corona dentada (7).
10. Una turbina eólica según una o más de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque cada piñón satélite es de una anchura de 0,35 a 0,45 veces la anchura del boje.
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