ES2331950T3 - Engranaje planetario para instalaciones de energia eolica. - Google Patents

Abstract

Engranaje planetario para instalaciones de energía eólica, que comprende un soporte planetario (8) y una rueda hueca (4) provista con un dentado interior y cuya parte giratoria está conectada con un rotor (1), que está alojado junto con la parte giratoria del engranaje planetario en un cojinete grande común, que está dispuesto sobre la periferia exterior de la rueda hueca (4), caracterizado porque el cojinete grande está configurado como cojinete de fricción (14), una de cuyas superficies de cojinete está formada por la superficie periférica (13) radialmente exterior de la rueda hueca (4).

Description

Engranaje planetario para instalaciones de energía eólica.

La invención se refiere a un engranaje planetario, especialmente para instalaciones de energía eólica, con las características del preámbulo de la reivindicación 1.

En un engranaje planetario de este tipo se trata de un llamado sistema de accionamiento integrado. En engranajes planetarios conocidos de este tipo (WO 03/014567 A1, WO 02/14690 A1, WO 02/079644 A19, el cojinete grade está constituido por un rodamiento grande, por ejemplo un cojinete de rodillos cónicos dobles, cuyo anillo interior está dispuesto sobre el diámetro exterior de la rueda hueca no giratoria del engranaje planetario o de la primera fase planetaria de un engranaje planetario. El anillo exterior del cojinete grande está enroscado con el soporte planetario y con el rotor de la turbina eólica. La rueda hueca de la fase planetaria está enroscada con el bastidor de soporte de la turbina eólica. El cojinete de rodillos cónicos de doble serie en disposición-O es un llamado cojinete de momentos, que absorbe tanto las fuerzas y momentos en el rotor a partir de la carga del viento como también el peso del rotor. En esta configuración es un inconveniente el cojinete de rodillos caro y la transmisión no amortiguada de los momentos de giro del rotor en el engranaje y, por lo tanto, en el generador.

También en la instalación de energía eólica conocida a partir del documento DE 199 16 453 A1, un rodamiento grande rodea la rueda hueca de un engranaje planetario. En este caso, el anillo interior giratorio del rodamiento está conectado con el cubo del rotor y a través de bulones de arrastre realizados amortiguados en las vibraciones con la rueda hueca. El anillo exterior estacionario del rodamiento está fijado en el soporte del rotor.

El documento EO 02/14690 A1 contiene las características del preámbulo de la reivindicación 1.

La invención tiene el cometido de simplificar y configurar de coste más favorable el engranaje planetario del tipo indicado al principio.

El cometido se soluciona en un engranaje planetario del tipo indicado al principio de acuerdo con la invención a través de los rasgos característicos de la reivindicación 1. Las configuraciones ventajosas de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.

En el engranaje planetario de acuerdo con la invención se trata de la misma manera de un sistema de accionamiento integrado, en el que la superficie envolvente y también los lados frontales de la rueda hueca sirven para el cojinete grande como superficie de rodadura y/o como superficie de apoyo de un cojinete de fricción hidrodinámico/hidrostático. El cojinete de fricción actúa también como cojinete de momentos. Condicionado por las superficies grandes de las superficies de fricción, que resultan a partir de las dimensiones del engranaje planetario, en los momentos y fuerzas que actúan sobre el cojinete se requiere una presión estática solamente muy reducida y números reducidos de revoluciones del rotor para la formación de una presión hidrodinámica del aceite. En virtud de estas relaciones, se puede conseguir una separación completa de las superficies de rodadura que se deslizan relativamente entre sí con el aceite lubricante del engranaje. Es especialmente favorable para los cojinetes de fricción que el rotor de la turbina eólica tenga solamente un sentido de giro principal.

La configuración de acuerdo con la invención del engranaje planetario, en comparación con la aplicación de rodamientos, proporciona un alojamiento de coste muy favorable y, por lo tanto, en general, un sistema de accionamiento de coste favorable. También un cojinete de fricción es menos sensible, debido al intersticio de lubricación, frente a deformaciones elásticas y dilataciones térmicas condicionadas por la carga, que un cojinete de rodillos cónicos dobles de tamaño grande pretensado.

En una configuración, el engranaje planetario de acuerdo con la invención presenta otra ventaja, que se basa en la conexión elástica del soporte planetario propiamente dicho por medio de elementos elásticos. De esta manera se realiza un centrado automático del soporte planetario con sus ruedas planetarias con respecto a la rueda hueca y, en concreto, de una manera independiente del intersticio de lubricación en el cojinete y de la excentricidad muy pequeña de las dos superficies de rodadura radiales del cojinete de fricción. Además, a través de la conexión elástica del soporte planetario en la dirección circunferencial se amortiguan los impactos de los pares de torsión.

Varios ejemplos de realización de la invención se representan en el dibujo y se explican en detalle a continuación. En este caso:

La figura 1 muestra la sección longitudinal a través de un engranaje planetario de acuerdo con la invención, y

La figura 2 muestra la sección longitudinal a través de un engranaje planetario de acuerdo con otra forma de realización según la invención.

Los engranajes planetarios representados son especialmente adecuados para el empleo en instalaciones de energía eólica. Pueden encontrar aplicación también fuera de instalaciones de energía eólica como engranajes planetarios de formato grande. Un rotor 1, solamente representado en parte, de una instalación de energía eólica u otro accionamiento está conectado directamente con la parte giratoria del engranaje planetario.

De acuerdo con la figura 1, el rotor 1 está enroscado con la ayuda de bulones roscados 2 en un disco 3, que está conectado de nuevo a través de bulones roscados 2 con la rueda hueca 4 del engranaje planetario. En virtud de las dimensiones de la instalación de energía eólica, la rueda hueca 4 puede presentar, según la potencia, un diámetro exterior de hasta 2500 mm aproximadamente. La rueda hueca 4 está provista con un dentado interior, en el que engrane el dentado exterior de ruedas planetarias 5. Las ruedas planetarias 5 están engranadas con una rueda solar 6 dispuesta en el centro. La rueda solar 6 está acoplada o bien directamente o a través de una fase de engranaje conectada a continuación, no mostrada en detalle, en un generador. A través de la rueda solar 6, un tubo 7 está conducido para el paso de líneas de control a través del mismo y está conectado con el disco 3.

Las ruedas planetarias 5 están retenidas de forma giratoria en un soporte planetario 8. El soporte planetario 8 está constituido por un cuerpo de soporte planetario 9 propiamente dicho y por un disco de soporte planetario 10 enroscado en este cuerpo. El disco de soporte planetario 10 está conectado de la manera descrita más adelante con una carcasa de engranaje o carcasa de cojinete 11 que rodea el engranaje planetario y que está fijada sobre un soporte de rotor 12 que lleva el rotor 1 y el engranaje planetario.

La rueda hueca 4 está insertada en la carcasa 11 y forma con ésta conjuntamente un cojinete de fricción radial 14 con guía axial. La superficie periférica exterior 13 de la rueda hueca 4 representa una de las superficies de fricción o superficies de cojinete de este cojinete de fricción 14. Unas superficies de cojinete adicionales están formadas en los lados frontales 15 de la rueda hueca 4. Frente a estas superficies de cojinete se encuentran contra superficies de cojinete 16 correspondientes en la carcasa 11. Entre las superficies de cojinete (superficie periférica 13 y lados frontales 15) y las contra superficies de cojinete 16 existe un intersticio de lubricación. Unas bolsas de lubricación hidrostáticas están mecanizadas en las superficies de cojinete sobre la superficie periférica 13 de la rueda hueca 4 y en la contra superficie de cojinete 16 de la carcasa 11 colocada opuesta al lado frontal 15 de la rueda hueca 4. Hacia las bolsas de lubricación 17 están conducidos a través de la carcasa unos conductos y taladros 18, que no están en comunicación con conductos de alimentación de aceite y de salida de aceite no mostrados. A través de los conductos de alimentación de aceite se alimenta aceite lubricante al cojinete de fricción 14 a través de un circuito de bomba de aceite.

Con las dimensiones grandes del engranaje planetario conectado en el rotor 1 de la instalación de energía eólica y de las fuerzas y momentos que resultan de ello y que actúan sobre el cojinete de fricción 14, el circuito de la bomba de aceite solamente tiene que aplicar una presión estática del aceite relativamente reducida, para conseguir una separación de las superficies del cojinete (superficie periférica 13 y superficies frontales 15) y de las contra superficies de cojinete 16 de la misma manera, ya el número de revoluciones reducido del rotor 1 de aproximadamente 10 a 15 rpm es suficiente para la generación de una presión hidrodinámica del aceite en el cojinete de fricción 14.

El disco de soporte planetario 10 del soporte planetario 8 está provisto con taladros de paso dispuestos sobre un círculo, a través de los cuales están conducidos bulones de fijación 19, que encajan en la carcasa 11. Los bulones de fijación 19 están rodeados por elementos elásticos 20 en forma de anillo, por ejemplo de goma. Estos elementos elásticos 20 provocan una conexión elástica del soporte planetario 8 en la carcasa 11. La conexión elástica amortigua impactos de pares de torsión, que actúan en dirección circunferencial sobre el engranaje planetario y proporcionan un centrado automático del soporte planetario 8.

En la forma de realización representada en la figura 1 de un engranaje planetario, el rotor 1 está conectado con la rueda hueca giratoria 4 y el soporte planetario estacionario 8 está conectado con la carcasa 11.

La figura 2 muestra una variante del engranaje planetario, en la que el rotor 1 está conectado con el soporte planetario 8 dispuesto de forma giratoria y la rueda hueca estacionara 4 está conectada con la carcasa 11. El rotor 1 está fijado por medio de bulones roscados 2 en un anillo 21 que rodea la rueda hueca 4. El anillo 21 está fijado a través de los bulones de fijación 19, rodeados por elementos elásticos, de manera elástica en el disco de soporte planetario 10. El disco de soporte planetario 10 está enroscado en el cuerpo de soporte planetario 9. La rueda hueca 4 está insertada en el anillo 21 conectado con el rotor 1.

También en la forma de realización según la figura 2, la superficie periférica exterior 13 y las superficies frontales 15 de la rueda hueca 4 sirven como superficie de cojinete de un cojinete de fricción 14. Frente a estas superficies de cojinete están dispuestas contra superficies de cojinete 16 correspondientes en el anillo 21 conectado con el rotor 1, de manera que entre las superficies de cojinete (superficie periférica 13 y lados frontales 15) y las contra superficies de cojinete 16 está formado un intersticio de lubricación. En otro caso, este cojinete de fricción 14 corresponde al cojinete de fricción 14 del engranaje planetario representado en la figura 1.

Claims (7)

1. Engranaje planetario para instalaciones de energía eólica, que comprende un soporte planetario (8) y una rueda hueca (4) provista con un dentado interior y cuya parte giratoria está conectada con un rotor (1), que está alojado junto con la parte giratoria del engranaje planetario en un cojinete grande común, que está dispuesto sobre la periferia exterior de la rueda hueca (4), caracterizado porque el cojinete grande está configurado como cojinete de fricción (14), una de cuyas superficies de cojinete está formada por la superficie periférica (13) radialmente exterior de la rueda hueca (4).

2. Engranaje planetario de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las superficies frontales (15) de la rueda hueca (4) forman superficies de cojinete adicionales.

3. Engranaje planetario de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el rotor (1) está conectado con la rueda hueca (4) y porque la superficie periférica (13), configurada como superficie de cojinete, de la rueda hueca (4) está colocada frente a una contra superficie de cojinete (16), que está formada en una carcasa (11) que rodea el engranaje planetario.

4. Engranaje planetario de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el rotor (1) está conectado con el soporte planetario (8) y porque la superficie periférica (13), configurada como superficie de cojinete, de la rueda hueca (4) está colocada frente a una contra superficie de cojinete (16) conectada con el rotor (1).

5. Engranaje planetario de acuerdo con una de las reivindicaciones 3, 4, en la extensión en que se relacionan con la figura 2, caracterizado porque entre superficies frontales (15) configuradas como superficies de cojinete y la superficie periférica (13) de la rueda hueca (4) y las contra superficies de cojinete (16) en la carcasa (11) está configurado un intersticio de lubricación, porque en la superficie de cojinete sobre la superficie periférica (13) y en la contra superficie de cojinete (16) de la carcasa, opuesta a la superficie frontal (15) de la rueda hueca (4) están mecanizadas bolsas de lubricación hidrostáticas (17) y porque a través de la carcasa (11) están conducidos hacia las bolsas de lubricación (17) unos conductos y taladros (18), que están en comunicación con un circuito de bomba de aceite para la alimentación del cojinete de fricción (14) con aceite lubricante.

6. Engranaje planetario de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el soporte planetario (8) está conectado a través de elementos elásticos (20) con la carcasa (11).

7. Engranaje planetario de acuerdo con una de las reivindicaciones 1, 2, 4, caracterizado porque el soporte planetario (8) está conectado con el rotor (1) a través de elementos elásticos (20).