ES2302628B1 - Un dispositivo auto-alineable y ajustable de bloqueo de rotor para un aerogenerador. - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo auto-alineable y
ajustable de bloqueo de rotor para un aerogenerador que comprende
un rotor, una estructura de góndola (13) de alojamiento de medios
de generación eléctrica acoplados al buje (11) del rotor, medios de
freno y medios de control de la posición rotacional del tren de
potencia, teniendo la estructura de góndola (13) y el buje (11) del
rotor una disposición para evitar el rotación del buje (11) del
rotor cuando se llevan a cabo ciertas actividades de mantenimiento
o montaje, incluyendo dicha disposición al menos un pasador móvil
(21) en la góndola (13), unos primeros medios actuadores (31) para
empujarlo/tirar de él axialmente hacia el/de al menos un orificio
(23) correspondiente en el buje (11) y unos medios para permitir
desplazamientos de ajuste verticales y laterales de dicho pasador
móvil (21) de manera que pueda permanecer alineado concéntricamente
con dicho orificio (23) cuando se inserta en él.
Description
Un dispositivo auto-alineable y
ajustable de bloqueo de rotor para un aerogenerador.
La invención se refiere a un dispositivo
auto-alineable y ajustable de bloqueo de rotor para
ser usado temporalmente en aerogeneradores.
En los aerogeneradores son necesarios sistemas
de bloqueo de rotor para asegurar que el rotor no rota cuando se
llevan a cabo actividades de mantenimiento. El bloqueo forma parte
normalmente de un sistema redundante que también incluye el
freno.
Los sistemas de bloqueo de rotor comprenden
normalmente uno o más pasadores (a menudo dos pasadores) que son
empujados hacia orificios en el buje, en el eje principal o en una
brida. Los pasadores están unidos a la parte inmóvil del
aerogenerador y consiguientemente impiden la rotación del tren de
potencia.
A medida que los aerogeneradores se hacen más
potentes, sus dimensiones también aumentan. Este aumento en
dimensiones conduce a aumentos de las tolerancias absolutas en la
posición relativa de los pasadores y los orificios de bloqueo.
Adicionalmente las deflexiones estructurales debidas al gran peso
del tren de potencia pueden implicar problemas añadidos en el
alineamiento de pasadores y orificios de bloqueo.
Estos problemas de alineamiento entre los
pasadores y los orificios conducen a un reparto desigual de la
carga entre los pasadores debido al par de rotación. Como
consecuencia de ello los cojinetes principales del tren de potencia
están sujetos a cargas originadas por el par de rotación. En un caso
extremo solamente uno de los pasadores puede reaccionar a la carga
del par de rotación y entonces el eje principal quedaría cargado
con una fuerza equivalente a la fuerza de reacción del pasador. La
fuerza en el eje principal produce una reacción en el/los cojinete/s
principal/es y por ello los cojinetes pueden estar sometidos a
cargas relativamente altas en una configuración de reposo.
La carga de los cojinetes en una situación de
reposo es normalmente indeseable debido al riesgo de endurecimiento
en falso y al riesgo de contactos entre metal y metal cuando el
lubricante ha sido retirado de la zona de contacto.
EP 1 291 521 A1 describe un sistema de bloqueo
de rotor con pasadores con puntas cónicas y orificios con aberturas
cónicas que permiten una compensación de los desalineamientos entre
los pasadores y los orificios y la eliminación o al menos reducción
de la holgura entre los pasadores y los orificios.
Sin embargo, ese sistema no resuelve todos los
problemas de alineamiento existentes en los grandes
aerogeneradores. Esta invención está orientada a la solución de ese
inconveniente.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar una disposición auto-alineable y
ajustable de bloqueo de rotor para un aerogenerador que asegure un
alineamiento preciso de los pasadores unidos a la parte inmóvil del
aerogenerador en relación con sus orificios conjugados situados en
la parte rotatoria del aerogenerador.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un aerogenerador con una disposición de bloqueo de
rotor que reduce la carga en los cojinetes
principales del tren de potencia.
principales del tren de potencia.
Estos y otros objetos de la presente invención
se consiguen proporcionando un aerogenerador que comprende un
rotor, una estructura de góndola de alojamiento de medios de
generación eléctrica acoplados al buje del rotor, medios de freno y
medios de control de la posición del tren de potencia, con una
disposición para evitar el rotación del buje del rotor cuando se
llevan a cabo actividades de mantenimiento o montaje, incluyendo al
menos un pasador móvil en la estructura de góndola y unos primeros
medios actuadores para empujarlo/tirar de él axialmente hacia el/de
al menos un orificio correspondiente en el buje del rotor y unos
medios para permitir desplazamientos de ajuste verticales
(tangenciales) y laterales (radiales) de dicho pasador móvil de
manera que pueda permanecer alineado concéntricamente con dicho
orificio cuando se inserta en él.
Una ventaja de esta invención es que dichos
desplazamientos pueden tener lugar en dos direcciones, es decir en
un plano.
Otras características y ventajas de la presente
invención se desprenderán de la siguiente descripción detallada de
una realización ilustrativa y no limitativa de su objeto en
relación con las figuras que se acompañan.
Las Figuras 1a, 1b y 1c muestran
esquemáticamente la funcionalidad auto-alineante y
ajustable de la disposición para evitar la rotación del buje del
rotor según la presente invención.
La Figura 2 muestra una vista en sección de la
disposición para evitar la rotación del buje del rotor según la
presente invención.
La Figura 3 muestra una vista en perspectiva de
la parte de la disposición para evitar la rotación del buje del
rotor según la presente invención que está situada en la estructura
de la góndola del aerogenerador.
Un aerogenerador típico comprende una torre
soportando una estructura de góndola que contiene medios para
convertir la energía rotacional de las palas del aerogenerador en
energía eléctrica.
Los componentes estructurales del tren de
potencia de un aerogenerador al que resulta aplicable el
dispositivo de bloqueo de rotor según la presente invención son,
típicamente, un buje de rotor, al que están acopladas una o más
palas, un eje principal, una disposición de soporte del eje
principal, una multiplicadora y un generador. El propósito primario
de estos componentes estructurales consiste en transferir el par de
rotación generador por el rotor al generador incrementando la
velocidad la velocidad del eje para alcanzar una velocidad
apropiada para el rotor del generador.
Como en los sistemas conocidos de bloqueo de
rotor, los componentes básicos de la disposición de bloqueo de
rotor según la presente invención son pasadores móviles 21 montados
en la estructura de la góndola 13 y orificios conjugados 23
situados en el buje 11 del rotor.
En esta invención, la estructura de la góndola
13 y el buje 11 del rotor deben ser entendidos en sentido amplio,
como localizaciones apropiadas de soporte de dichos pasadores
móviles 21 y orificios conjugados 23 en, respectivamente, la parte
inmóvil y la parte rotatoria del aerogenerador.
En una realización preferente de la invención
ilustrada en las Figuras, el alojamiento 25 de un pasador móvil 21
tiene una sección interior progresivamente reducida en su parte
final 27 y la disposición de bloqueo de rotor incluye dos cuñas
simétricas 35, 37 respecto a un plano horizontal central, abrazando
el pasador móvil 21, que tienen una sección progresivamente
reducida y que están diseñadas para poder ser movidas axialmente a
lo largo de dicha parte final 27 del alojamiento 25 desde una
posición inicial en la que existe una holgura 29 entre las cuñas
35, 37 y la superficie interior de la parte final 27 del
alojamiento 25 hasta una posición final en la que entran en contacto
con él.
Siguiendo la secuencia mostrada en las Figuras
1a, 1b, 1c puede apreciarse que inicialmente (Fig. 1a) el pasador
móvil 21 empujado por una fuerza F1 avanza introduciéndose en el
orificio 23 del buje 11 del rotor acompañado por las cuñas 35, 37
empujadas por fuerzas F2 hasta que la cuña superior 35 entra en
contacto con la cara inclinada 27 del alojamiento 25 porque el eje
x del pasador móvil 21 ha sido movido hacia arriba desde su posición
nominal en el centro del alojamiento 25 (Fig. 1b). En segundo
lugar, la cuña inferior 27 continua avanzando empujada por la
fuerza F3 hasta que entra en contacto con la parte final 27 del
alojamiento (Fig. 1c). En la posición final, el pasador móvil 21 se
mantiene alineado con el orificio 23 entre las dos cuñas 35,
37.
Como se puede entender fácilmente, esta
disposición proporciona un mecanismo auto-alineante
del pasador móvil 21 y el orificio 23 porque el eje x del pasador
móvil 21 puede ser desplazado verticalmente y lateralmente (es
decir, siguiendo el eje z y el eje y) por las cuñas 35, 37 al efecto
de ser alineado con el orificio 23 compensando las desviaciones
entre los ejes centrales del alojamiento 25 y el orificio 23
debidas a las tolerancias.
En una realización preferente los ajustes
verticales (tangenciales) y laterales (radiales) se consiguen
teniendo planos inclinados en el alojamiento 25 del pasador móvil y
en las cuñas 35, 37. Inicialmente las cuñas 35, 37 pueden moverse
libremente paralelamente a los planos inclinados en dirección
vertical y lateral. La posición final de las cuñas 35, 37 respecto
del alojamiento 25 del pasador móvil está pues controlada por el
encaje del pasador móvil 21 en el orificio 23.
El pasador móvil 21 y las cuñas 35, 37 se
empujan por medio de un sistema hidráulico que también puede ser
usado tirar hacia atrás del pasador móvil 21.
Siguiendo la Figura 2 puede apreciarse que en
una realización preferida la disposición comprende un pistón
hidráulico principal 41 dentro unos primeros medios actuadores 31
que proporcionan las fuerzas F1 y F2 y un pistón hidráulico interno
43 dentro de unos segundos medios actuadores 33 que proporcionan la
fuerza F3 a través del brazo de palanca 39 conectado a las cuñas
35, 37.
También cabe usar sistemas eléctricos o
neumáticos como medios actuadores de los pistones 41, 43.
En la realización preferente ilustrada en la
Figura 3, la disposición para evitar el bloqueo de rotor según la
presente invención comprende dos pasadores móviles 21 en
alojamientos 25 situados en posiciones opuestas diametralmente en
la estructura de la góndola 13. El buje 11 del rotor puede tener un
par de orificios conjugados 23 diametralmente opuestos o varios
pares de orificios conjugados 23 diametralmente opuestos para
facilitar un posicionamiento correcto del buje 11 del rotor
respecto a los pasadores móviles 21 cuando se detiene para la
operación de bloqueo.
La disposición de bloqueo de rotor según la
presente invención puede ser operada tanto manualmente como
automáticamente.
En la operación manual, y de manera similar a
los sistemas conocidos, la parada del tren de potencia en la
posición requerida y la activación de sistema de bloqueo de rotor
son tareas que se llevan a cabo independientemente. La parada del
tren de potencia se lleva a cabo normalmente reduciendo en primer
término las rpm a un valor muy bajo y en segundo término activando
el sistema de freno. Una vez que el rotor se ha parado, se activa
la disposición de bloqueo de rotor para empujar los pasadores
móviles dentro de los orificios. Este procedimiento puede requerir
varios intentos antes de que los pasadores móviles y los orificios
están alineados apropiadamente y ello implica un incremento del
tiempo inactivo del aerogenerador.
Si el aerogenerador tiene medios de medida de la
posición rotacional del tren de potencia, entonces es factible una
operación automática de la disposición de bloqueo de rotor porque
el rotor puede pararse en una posición en la que los pasadores
están alineados con los orificios de bloqueo de manera que pueda
hacerse a continuación una activación automática de la disposición
de bloqueo de rotor.
Aunque la presente invención se ha descrito
enteramente en conexión con realizaciones preferidas, es evidente
que se pueden introducir aquellas modificaciones dentro del alcance
de, no considerando éste como limitado por las anteriores
realizaciones, las reivindicaciones siguientes.
Claims (10)
1. Aerogenerador que comprende un rotor, una
estructura de góndola (13) de alojamiento de medios de generación
eléctrica acoplados al buje (11) del rotor, medios de freno y
medios de control de la posición rotacional del tren de potencia,
teniendo la estructura de góndola (13) y el buje (11) del rotor una
disposición para evitar el rotación del buje (11) del rotor cuando
se llevan a cabo ciertas actividades de mantenimiento o montaje,
incluyendo dicha disposición al menos un pasador móvil (21) en la
góndola (13) y unos primeros medios actuadores (31) para
empujarlo/tirar de él axialmente hacia el/de al menos un orificio
(23) correspondiente en el buje (11) del rotor, caracterizado
porque dicha disposición también comprende medios para permitir
desplazamientos de ajuste verticales y laterales de dicho pasador
móvil (21) de manera que pueda permanecer alineado concéntricamente
con dicho orificio (23) cuando se inserta en él.
2. Aerogenerador según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos medios para permitir
desplazamientos verticales y laterales de dicho pasador móvil (21)
comprenden:
a) un alojamiento (25) del pasador móvil en la
estructura de góndola (13) que tiene una sección interior
progresivamente reducida en su parte final (27);
b) cuñas superior e inferior (35, 37) abrazando
el pasador móvil (21), que tienen una sección progresivamente
reducida y que están diseñadas para poder ser movidas
independientemente en dirección axial a lo largo de dicha parte
final (27) desde una posición inicial en la que existe una holgura
(29) entre las cuñas (35, 37) y la superficie interior de dicha
parte final (27) hasta una posición final en la que entran en
contacto con ella, estando configurados dichos primeros medios
actuadores (31) para empujar/tirar del pasador móvil (21) y las
cuñas superior e inferior (35, 37) al mismo tiempo; y
c) segundos medios actuadores (33) y un brazo de
palanca (39) para mover una de dichas cuñas (35, 37) cuando la otra
cuña entra en contacto con el alojamiento (25).
3. Aerogenerador según la reivindicación 2,
caracterizado porque dichas cuñas superior e inferior (35,
37) son simétricas respecto a un hipotético plano horizontal
central en dicha parte final (27) del alojamiento (25) del pasador
móvil.
4. Aerogenerador según cualquiera de las
reivindicaciones 1-3 caracterizado porque la
forma externa de dichas cuñas superior e inferior (35, 37) y la
forma interna de dicha parte final (27) del alojamiento (25) del
pasador móvil incluyen planos inclinados en los que tienen lugar
dichos contactos entre las cuñas (35, 37) y la parte final
(27).
5. Aerogenerador según cualquiera de las
reivindicaciones 1-4 caracterizado porque
dichos primeros y segundos medios actuadores (31, 33) comprenden
pistones (41, 43) actuados hidráulicamente.
6. Aerogenerador según cualquiera de las
reivindicaciones 1-4 caracterizado porque
dichos primeros y segundos medios actuadores (31, 33) comprenden
pistones (41, 43) actuados eléctricamente.
7. Aerogenerador según cualquiera de las
reivindicaciones 1-4 caracterizado porque
dichos primeros y segundos medios actuadores (31, 33) comprenden
pistones (41, 43) actuados neumáticamente.
8. Aerogenerador según cualquiera de las
reivindicaciones 1-7 caracterizado porque
dicha disposición para evitar la rotación del buje (11) del rotor
comprende dos pasadores móviles (21) en la estructura de la góndola
(13) y dos orificios (23) correspondientes en el buje (11) del
rotor en posiciones diametralmente opuestas.
9. Aerogenerador según cualquiera de las
reivindicaciones 1-7 caracterizado porque
dicha disposición para evitar la rotación del buje (11) del rotor
comprende dos pasadores móviles (21) en la estructura de la góndola
(13) y varios pares de orificios (23) correspondientes en el buje
(11) del rotor en posiciones diametralmente opuestas.
10. Aerogenerador según cualquiera de las
reivindicaciones 1-9 caracterizado porque
dicha disposición para evitar la rotación del buje (11) del rotor
también comprende medios de comunicación con los medios de control
de la posición del tren de potencia para llevar a cabo
automáticamente la activación del bloqueo de rotor cuando el rotor
se para en una posición en la que los pasadores móviles (21) están
alineados con los orificios (23).
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