ES2345880T3 - Sistema de freno hidraulico para una instalacion de energia eolica. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de freno hidráulico para frenar un componente móvil de una instalación de energía eólica, que comprende - al menos uno unidad de pistón/cilindro (14) para activar y soltar un freno (12), - siendo el pistón (24) presionado hasta una posición de frenado para activar el freno (12) y comprendiendo el cilindro (17) un volumen (16) adaptado para ser alimentado por un fluido operante presurizado para desplazar el pistón (24) desde la posición de frenado hasta una posición de suelta para soltar el freno (12), - una tubería de suministro (18) conectada al volumen (16) de la al menos una unidad de pistón/cilindro (14) para el suministro de fluido operante desde un depósito (22), - una bomba (20) dispuesta en la tubería de suministro (18), - una tubería de descarga (30) para la descarga de fluido operante desde el volumen (16) de la al menos una unidad de pistón/cilindro (14), - una primera válvula de TODO/NADA (34) y un elemento (36) dispuesto en la tubería de descarga (30) para determinar la resistencia del flujo, - una tubería de derivación (32) provista de una segunda válvula de TODO/NADA (38) y dispuesta para un flujo en paralelo con la tubería de descarga (30), y - una válvula adicional de TODO/NADA (46) para la interrupción o mantenimiento selectivos de una conexión de fluido entre la bomba (20) y el volumen (16) de la al menos una unidad de pistón/cilindro (14), y - una unidad de accionamiento (48) para las válvulas de TODO/NADA (34, 38, 46), - en el que, al inicio del proceso de frenado, la unidad de accionamiento (48) cierra la válvula de TODO/NADA (46) y entre las dos válvulas de TODO/NADA (34, 38) de la tubería de descarga (30) y de la tubería de derivación (32), las cuales en la situación de suelta del freno están en la situación cerrada, abre la primera válvula de TODO/NADA (34) y, después del transcurso de un primer periodo de tiempo prefijable (Tretardo1) desde la apertura de la primera válvula de TODO/NADA (34), abre la segunda válvula de TODO/NADA (38).
Description
Sistema de freno hidráulico para una instalación
de energía eólica.
La invención se refiere a un sistema de freno
hidráulico para el frenado de un componente móvil de una
instalación de energía eólica, como por ejemplo el disco de freno
del tren de potencia o el accionamiento azimutal de la instalación
de energía eólica.
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En diversas aplicaciones técnicas se utilizan
sistemas de freno hidráulico en los que, en particular en casos de
emergencia, un componente rotatorio debe, por razones de seguridad,
ser frenado hasta detenerse totalmente en un periodo de tiempo muy
corto. Un ejemplo de dicha aplicación técnica es una instalación de
energía eólica, cuyo motor debe ser rápidamente frenado en el caso
de fallas del funcionamiento.
Con el fin de cumplir las exigencias del frenado
rápido, debe aplicarse una fuerza de frenado relativamente
considerable, lo cual, sin embargo, puede producir vibraciones
considerables y picos de carga dinámica excesivos en el sistema que
debe ser frenado. Ello, a su vez, puede provocar daños en el sistema
y conduce a una muy considerable fatiga del material y su
envejecimiento.
A partir del documento
WO-A-98/23474 se conoce un sistema
de freno hidráulico para, inter alia, instalaciones de
energía eólica, sistema que asegura un suave frenado del rotor por
medio de una impulsión por válvula de relativa complejidad.
\vskip1.000000\baselineskip
Constituye un objetivo de la presente invención
proporcionar un sistema de freno hidráulico para el frenado de un
componente rotatorio, posibilitando el sistema de freno, el cual
presenta una configuración muy simple, una vibración relativamente
baja y, en cualquier caso, un frenado fiable del componente.
Para alcanzar este objetivo la invención
propone, de acuerdo con un aspecto, un sistema de freno hidráulico
que comprende:
- -
- al menos una unidad de pistón/cilindro para activar y soltar un freno,
- -
- siendo el pistón presionado hasta una posición de frenado para activar el freno y comprendiendo el cilindro un volumen adaptado para ser presurizado por un fluido operante aplicado a aquél para desplazar el pistón desde la posición de frenado hasta una posición de suelta para aflojar el freno,
- -
- una tubería de suministro conectada al volumen de la al menos una unidad de pistón/cilindro para el suministro de fluido operante desde un depósito,
- -
- una bomba dispuesta dentro de la tubería de suministro,
- -
- una tubería de descarga para la descarga de fluido operante desde el volumen de la al menos una unidad de pistón/cilindro,
- -
- una primera válvula de TODO/NADA de un elemento dispuesto en la tubería de descarga para determinar la resistencia del flujo,
- -
- una tubería de derivación provista de una segunda válvula de TODO/NADA y dispuesta para establecer un flujo en paralelo con la tubería de descarga,
- -
- una unidad de accionamiento para las dos válvulas de TODO/NADA,
- -
- en el que, al inicio del proceso de frenado, la unidad de accionamiento, entre las dos válvulas de TODO/NADA, las cuales en el estado aflojado del freno están en el estado cerrado, abre la primera válvula de TODO/NADA y, después del transcurso de un periodo de tiempo prefijable desde la apertura de la primera válvula de TODO/NADA abre la segunda válvula de TODO/NADA.
\vskip1.000000\baselineskip
Como alternativa, el sistema de frenado,
comprende:
- -
- al menos una unidad de pistón/cilindro para activar y soltar un freno,
\newpage
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- -
- siendo el pistón presionado hasta una posición de frenado para activar el freno y comprendiendo el cilindro un volumen adaptado para ser alimentado por un fluido operante presurizado para desplazar el pistón desde la posición de frenado hasta una posición de suelta para aflojar el freno,
- -
- una tubería de suministro conectada al volumen de la al menos una unidad de pistón/cilindro para el suministro de fluido operante desde un depósito,
- -
- una bomba dispuesta en la tubería de suministro,
- -
- una tubería de descarga para la descarga de fluido operante desde el volumen desde al menos una unidad de pistón/cilindro,
- -
- una primera válvula de TODO/NADA y un elemento dispuesto en la tubería de descarga para determinar la resistencia del flujo,
- -
- una tubería de derivación provista de una segunda válvula de TODO/NADA y dispuesta para la aplicación de un flujo en paralelo con la tubería de descarga,
- -
- una válvula de TODO/NADA adicional para la interrupción o mantenimiento selectivo de una conexión de fluido entre la bomba y el volumen de la al menos una unidad de pistón/cilindro, y
- -
- una unidad de accionamiento para las válvulas de TODO/NADA,
- -
- en el que, al inicio del proceso de frenado, la unidad de accionamiento cierra la válvula de TODO/NADA adicional y entre las dos válvulas de TODO/NADA situadas en la tubería de descarga y en la tubería de derivación las cuales, en el estado de suelta del freno están en el estado cerrado, abre la primera válvula de TODO/NADA y, después del transcurso de un periodo de tiempo prefijable (T_{retardo1}) desde la apertura de la primera válvula de TODO/NADA abre la segunda válvula de TODO/NADA.
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Esta primera forma de realización de las dos
formas de realización referidas comprende un freno pasivo que
automáticamente actúa sobre el componente que debe ser frenado
cuando decrece la presión del fluido operante. Con este fin, el
pistón de la al menos una unidad de pistón/cilindro es, por ejemplo
mecánicamente, presionado por un muelle hasta una posición de
suelta. El volumen de la unidad de pistón/cilindro es normalmente
alimentado con un fluido motor presurizado que es alimentado por
una bomba a través de una tubería de suministro y mantenido bajo
presión, manteniendo así el freno en la posición abierta contra la
presión del muelle.
Para impedir que el freno caiga automáticamente
dentro de la posición operativa en el caso de un fallo de la bomba,
un medio de almacenamiento está conectado a través de una tubería
con el volumen de la unidad de pistón/cilindro, siendo dicho medio
de almacenamiento alimentado por una bomba de fluido operante
presurizado. En el caso de que se produzca un fallo de la bomba, la
presión del fluido operante dentro del volumen de la unidad de
pistón/cilindro se mantiene a través del medio de accionamiento.
Este aspecto es esencial por razones de seguridad, no obstante de
menor importancia con respecto a la invención.
Para posibilitar la activación del freno pasivo
en caso de emergencia, el fluido operante puede escapar a través de
una tubería de descarga desde el volumen de la unidad de
pistón/cilindro. Para impedir que este proceso se produzca de una
forma demasiado repentina, la tubería de descarga está, de acuerdo
con la invención, por un lado, adaptada para ser abierta y cerrada,
para cuyo fin se dispone una válvula de TODO/NADA en la tubería de
descarga. Por otro lado, la resistencia del flujo del fluido
operante en la tubería de descarga se incrementa mediante la
disposición de un elemento en la tubería de descarga o mediante la
configuración de la válvula, de tal manera que el fluido operante
no pueda de forma excesiva y de manera repentina fluir hacia fuera
de la unidad de pistón/cilindro. El elemento que determina la
resistencia del flujo es, en particular, una constricción, esto es,
una reducción de la sección transversal.
Con respecto a la seguridad operativa, es
necesario que pueda ser descargado un fluido operante suficiente a
través de la tubería de descarga por unidad de tiempo, para
posibilitar que este freno caiga en la posición operativa a su
debido tiempo y en una medida suficientemente amplia. Para asegurar
esto, incluso en el caso de, por ejemplo, una reducción no
intencionada de la sección transversal del flujo debida a la
existencia de depósitos en la válvula y/o en el elemento y/o en la
tubería, la invención proporciona una válvula adicional, la cual
está dispuesta en una tubería de derivación conectada en paralelo
con la tubería de descarga, y se cierra al inicio de un proceso de
frenado, siendo dicha válvula abierta de manera sincronizada después
de la apertura de la válvula en la tubería de descarga. El periodo
de tiempo puede fijarse de antemano. De acuerdo con la invención,
esta apertura forzada de la segunda válvula asegura que pueda
escapar efectivamente del volumen de la unidad de pistón/cilindro
tanto fluido operante como sea necesario para la activación del
freno, con independencia de si el fluido operante se ha ya escapado
del volumen de la unidad de pistón/cilindro o de la cantidad del
fluido operante que se ha escapado. En el caso del funcionamiento
correcto del elemento que determina la resistencia del flujo en la
tubería de descarga, la entera cantidad del fluido operante
requerida para la correcta activación del freno ha, después del
transcurso del periodo de tiempo entre la apertura de la válvula de
TODO/NADA en la tubería de descarga y la apertura de descarga de
TODO/NADA en la tubería de derivación, ya ha salido fluyendo del
volumen de la al menos una unidad de pistón/cilindro de la tubería
de descarga; la válvula de TODO/NADA en la tubería de derivación
realiza una función de seguridad.
\global\parskip0.880000\baselineskip
Debido al concepto de "suave caída hasta la
posición operativa" del freno incorporado por la invención, se
reducen las vibraciones y los subtipos de carga dinámica excesivos
que actúan sobre el sistema que debe ser frenado, por medio de lo
cual los componentes de este sistema quedan protegidos contra los
daños y la fatiga del material se reduce.
Las vibraciones y los picos de carga dinámica
excesivos no se producen, sin embargo, solamente al inicio de un
proceso de frenado, sino también al final de dicho proceso (llamado
de vibraciones de parada). De esta manera, de acuerdo con un
aspecto adicional de la invención, el freno es aflojado antes de que
el componente que debe ser frenado alcance una parada final total.
Con este fin el sistema de frenado, adicionalmente comprende:
- -
- una tubería de suministro adicional conectada al volumen de la al menos una unidad de pistón/cilindro,
- -
- un medio de almacenaje para el fluido operante presurizado, conectado a la tubería de suministro adicional,
- -
- una válvula adicional de TODO/NADA dispuesta en la tubería de suministro adicional,
- -
- el cierre de la unidad de accionamiento situada al inicio del proceso de frenado la válvula adicional de TODO/NADA, la cual, en el estado de suelta del freno, está en la posición abierta, y
- -
- al final del proceso de frenado, la unidad de accionamiento cierra las primera y segunda válvulas de TODO/ NADA y abre la válvula adicional de TODO/NADA para suministrar un fluido operante presurizado desde el medio de almacenamiento hasta el volumen de la al menos una unidad de pistón/cilindro.
\vskip1.000000\baselineskip
El medio de almacenamiento dispuesto en este
aspecto de la invención difiere del medio de almacenamiento descrito
con anterioridad y puede, en particular, ser llevado a la práctica
mediante la bomba y el depósito. La tubería de suministro adicional
desde el medio de almacenamiento hasta el volumen de la unidad de
pistón/cilindro está normalmente abierta.
Al inicio del proceso de llenado la (adicional)
válvula de TODO/NADA está cerrada y las otras válvulas son
accionadas de acuerdo con lo descrito con anterioridad por medio de
la unidad de accionamiento. Cuando se alcanza el número rotatorio
mínimo o la velocidad mínima del componente que debe ser frenado,
las válvulas de la tubería de descarga y de la tubería de
derivación se cierran y la válvula adicional se abre, de tal manera
que el fluido operante fluye desde el medio de almacenamiento hasta
el interior del volumen de la unidad de pistón/cilindro y afloja de
nuevo el freno pasivo. Ello contrarresta la generación de las
vibraciones de parada.
Para impedir que el (re)llenado del
volumen de la unidad de pistón/cilindro se produzca de una manera
excesivamente repentina, es oportuno disponer un elemento en la
tubería de descarga para incrementar la resistencia del flujo, lo
cual puede realizarse mediante una correspondiente configuración de
la válvula adicional, de la tubería de suministro adicional, o de
la disposición de un componente, como por ejemplo una
constricción.
De modo preferente, el freno es activado de
nuevo después de su suelta, lo cual se lleva oportunamente a cabo
de la misma manera que al inicio de un proceso de frenado. De esta
manera, la unidad de accionamiento cierra la válvula adicional y
abre la válvula de la tubería de descarga. De modo preferente, el
proceso va seguido por una apertura temporizada de la válvula de la
tubería de derivación.
En lugar de un freno pasivo, el sistema de
freno de la invención puede comprender un freno pasivo cuya al
menos una unidad de pistón/cilindro deba ser alimentada con fluido
operante presurizado con fines de activación. Esta forma de
realización de la invención está provista de:
- -
- al menos una unidad de pistón/cilindro para la activación y suelta de un freno,
- -
- comprendiendo el cilindro un volumen dispuesto para ser alimentado por un fluido operante presurizado,
- -
- una tubería de suministro conectada al volumen de la al menos una unidad de pistón/cilindro para el suministro de fluido operante presurizado desde un depósito o un medio de almacenamiento,
- -
- una bomba dispuesta en la tubería de suministro,
- -
- una primera válvula de TODO/NADA y un elemento para determinar la resistencia del flujo, dispuestos ambos en la tubería de suministro entre la bomba y el volumen de la al menos una unidad de pistón/cilindro,
- -
- una tubería de derivación provista de una segunda válvula de TODO/NADA y dispuesta en paralelo con la primera válvula de TODO/NADA y con el elemento para determinar la resistencia del flujo, y
- -
- una unidad de accionamiento de las dos válvulas de TODO/NADA,
- -
- en el que, al inicio del proceso de frenado, la unidad de accionamiento, entre las dos válvulas de TODO/NADA, las cuales en el estado de suelta del freno están en la posición cerrada, abre la primera válvula de TODO/NADA y, después del transcurso de un primer periodo de tiempo prefijable desde la apertura de la primera válvula de TODO/NADA, abre la segunda válvula de TODO/NADA.
\global\parskip1.000000\baselineskip
En esta forma de realización, una válvula de
TODO/NADA y un elemento que determina la resistencia del flujo se
disponen en la tubería de suministro que conecta la bomba con el
volumen de la unidad de pistón/cilindro. Una tubería de derivación
provista de una válvula de TODO/NADA está dispuesto en paralelo con
esta porción de la tubería de suministro. Al inicio del proceso de
frenado, la primera válvula de la tubería de suministro se abre, de
manera que, forzado por la resistencia del flujo, el fluido operante
fluye por el interior del volumen de la unidad de pistón/cilindro
con un caudal específico para el accionamiento "suave" del
freno activo. De una manera temporizada la válvula de la tubería de
derivación se abre después del transcurso de un periodo de tiempo
prefijable. De esta manera, se garantiza una caída fiable hasta la
posición operativa del freno activo.
Por razones de seguridad operativa, la bomba
bombea fluido operante hasta el interior de un medio de
almacenamiento que empalma con la tubería de suministro por detrás
de la bomba y delante de la válvula o del elemento que determina la
resistencia del flujo. En el caso de fallo de la bomba, el medio de
almacenamiento contiene la suficiente cantidad de fluido operante
para llenar todas las unidades de pistón/cilindro del freno. Este
aspecto de un sistema de freno hidráulico que comprende un freno
activo es de menor importancia para la invención.
La forma de realización de la invención descrita
con anterioridad ayuda a contrarrestar las vibraciones y los picos
de carga dinámica excesivos generados en el sistema que debe ser
frenado al inicio de un proceso de frenado. Esta forma de
realización puede extenderse mediante una tubería (adicional) (de
descarga) dispuesta con una válvula con el fin de reducir las
vibraciones de parada que se producen al final del proceso de
frenado. Con este fin, este aspecto de la forma de realización de
la invención comprende:
- -
- una tubería de descarga provista de una válvula adicional de TODO/NADA y dispuesta en conexión de flujo con el volumen con al menos una unidad de pistón/cilindro,
- -
- en el que la válvula adicional de TODO/NADA, que está cerrada en la posición de sueltadel freno, es mantenida en la posición cerrada al inicio del proceso de frenado, y
- -
- en el que, al final del proceso de frenado, la unidad de accionamiento, si la velocidad del componente que debe ser frenado ha sido reducida hasta un valor prefijable, abre la válvula adicional de TODO/NADA para liberar el fluido operante presurizado desde el volumen de la al menos una unidad de pistón/cilindro.
\vskip1.000000\baselineskip
Por medio de la bifurción de la tubería de
descarga, por ejemplo, la tubería de derivación o la tubería de
suministro del fluido operante pueden ser descargadas desde la
unidad de pistón/cilindro mediante la apertura de la válvula
adicional. Este proceso libera el freno. Para la posterior
activación del freno con el fin de fijar el componente que debe ser
frenado cuando dicho componente se ha detenido, la válvula
adicional se cierra de nuevo, de tal manera que el fluido operante
ya no puede salir del volumen de la unidad de pistón/cilindro y, de
esta manera, este volumen es rellenado con fluido operante
procedente del medio de accionamiento.
\vskip1.000000\baselineskip
En las líneas que siguen se explica la
invención con detalle con referencia a los dibujos, en los
cuales:
la Fig. 1 muestra el diagrama de circuito para
un sistema de freno hidráulico que comprende un freno pasivo (de
seguridad contra el fallo),
la Fig. 2 muestra una representación esquemática
de la secuencia de tiempo para accionar las válvulas del sistema
mostrado en la Fig. 1,
la Fig. 3 muestra el diagrama de circuito para
un sistema de freno hidráulico que comprende un sistema activo,
y
la Fig. 4 muestra una representación esquemática
de la secuencia de tiempo para accionar las válvulas del sistema
mostrado en la Fig. 3.
\vskip1.000000\baselineskip
Las Figs. 1 y 2 se refieren a una primera forma
de realización de un sistema de freno hidráulico 10. El sistema 10
comprende un freno pasivo 12 para un -en este caso, rotatorio-
componente 13 (por ejemplo un disco de freno situado sobre un árbol
de rotor de una instalación de energía eléctrica) con una o una
pluralidad de unidades de pistón/cilindro 14. Los volúmenes de
trabajo 16 de los cilindros 17 de la unidad de pistón/cilindro 14
son alimentados con fluido operante presurizado procedente de un
depósito 22 a través de una tubería de suministro 18 por medio de
una bomba 20. El pistón 24 de cada unidad de pistón/cilindro 14 es
presionado por medio de un muelle 26, hasta la posición de frenado
que acciona el freno 12, y puede ser desplazado contra la fuerza
presionante hasta una posición de suelta mediante el bombeo del
fluido operante hasta el interior del volumen operante. Conectado
al volumen operante 16 se encuentra un primer medio de
almacenamiento 28 que almacena una cantidad tal de fluido operante
presurizado que el volumen total del pistón del freno y del medio
de almacenamiento será siempre suficiente para cerrar el freno
12.
Conectada al volumen operante 16 de cada unidad
de pistón/cilindro 14 se encuentra una tubería de descarga 30 y una
tubería de derivación 32 conectada en paralelo a aquélla, tuberías
que conducen de nuevo hasta el depósito 22. La tubería de descarga
30 presenta una válvula de TODO/NADA 34 y una constricción 36
dispuesta en su interior, y una tubería de derivación 32 presenta
una válvula de TODO/NADA 38 dispuesta en su interior.
Dispuesta para entrar en la tubería de
suministro 18 se encuentra una tubería adicional (de suministro) 42
conectada a un medio de almacenamiento adicional 40 y provista de
una constricción adicional 44. Esta tubería 42 está conectada a la
tubería de suministro entre la bomba 20 y una válvula adicional de
TODO/NADA 46 dispuesta por detrás de la bomba 20 en la dirección
del flujo del fluido operante. Para llevar a cabo un proceso de
frenado, todas las válvulas 34, 36 y 46 son controladas por la
unidad de almacenamiento 48 en la secuencia representada en la
Fig. 2.
Antes de un proceso de frenado, las válvulas 34
y 38 están cerradas y la válvula 46 está abierta. La bomba 20
suministra fluido operante presurizado a los dos medios de
almacenamiento 28 y 40 y a cada unidad de pistón/cilindro 14 del
freno pasivo 12.
Al inicio T_{1} de un proceso de frenado, la
válvula 34 se abre para que el fluido operante pueda salir fluyendo
de cada unida de pistón/cilindro 14. El caudal de flujo saliente se
determina mediante la constricción 36 y se selecciona de tal manera
que el freno 12 no actúe de manera demasiado inmediata sobre el
componente 13 que debe ser frenado. De esta manera, se evitan
vibraciones excesivas y picos de carga excesivos del sistema que
debe ser frenado (no mostrado).
Desplazada en el tiempo con respecto al inicio
T_{1} del proceso de frenado mediante el periodo de retardo
T_{retardo1}, la válvula 38 de la tubería de derivación 32 es
positivamente abierta mediante la unidad de accionamiento 48 en el
instante de tiempo T_{2} (T_{2} = T_{1} + T_{retardo1}). Por
medio de lo cual, se garantiza que, como muy tarde después de que
transcurra el periodo de tiempo T_{retardo1}, el fluido operante,
posiblemente contenido todavía dentro de las unidades de
pistón/cilindro 14, lo cual impide una efectividad completa del
freno, pueda fluir. Este puede ser el caso, por ejemplo, cuando la
tubería de descarga está al menos parcialmente obturada.
Hacia el final del proceso de frenado, la
válvula 46 se abre en el momento T_{3} mientras las válvulas 34 y
38 se cierran. En este momento, el fluido operante es desplazado
fuera del medio de almacenamiento 40 con un caudal determinado por
la constricción 44 hasta el interior de los volúmenes 16 de la
unidad de pistón/cilindro 14 del freno pasivo 12, por medio de lo
cual este último es soltado de nuevo. En el momento T_{3} el
componente 13 que debe ser frenado todavía mantiene una velocidad
rotatoria residual, esto es, no está todavía en parada completa.
Mediante la suelta del freno 12 en este instante de tiempo, se
impide la generación de vibraciones de parada.
El tamaño del medio de almacenamiento 40 tiene
que ser seleccionado de tal manera que pueda disponerse de una
cantidad suficiente de fluido operante presurizado, para que los
volúmenes operantes 16 de la unidad de pistón/cilindro 14 puedan
ser llenados para soltar el freno y, dado el caso, el medio de
almacenamiento 28 pueda ser "puenteado".
Después de que el freno ha sido soltado de la
forma indicada, debe ser convenientemente accionado de nuevo para
conseguir la parada final del componente 13 (función de freno de
bloqueo). Con este fin, la válvula 46 se cierra y la válvula 34 se
abre en un instante de tiempo T_{4} suministrado por un periodo de
tiempo T_{retardo2} después del instante de tiempo T_{3}. En
este momento, el fluido operante fluye desde los volúmenes 16 de
la unidad de pistón/cilindro 14 con un caudal de flujo de salida
determinado por la constricción 36. Después del transcurso de un
periodo de tiempo T_{retardo3} posterior al instante de tiempo
T_{4} la válvula 38 se abre en el instante del tiempo T_{5}
(T_{5} = T_{4 + retardo3}) por medio de lo cual la activación
final del freno 12 para fijar el componente 13 se garantiza si,
durante el periodo de tiempo T_{retardo3}, no todo el fluido
operante ha sido expulsado todavía de los volúmenes operantes 16 de
la unidad de pistón/cilindro 14 a través de la tubería de descarga
30.
Los periodos de tiempo residuales
T_{retardo1}, T_{retardo2}, y T_{retardo3} pueden ser
idénticos o diferentes entre sí y deben ser seleccionados en
correspondencia con las condiciones del sistema y de acuerdo con
los aspectos del rendimiento.
Las Figs. 3 y 4 ilustran una forma de
realización de un sistema de freno hidráulico 60 con un freno
activo 62 para frenar un componente 63 dispuesto, por ejemplo, como
un disco de freno de un árbol de rotor de una instalación de
energía eólica. El freno 62 comprende al menos una unidad de
pistón/cilindro 64 con un cilindro 66, un volumen operante 68 y
un pistón 70. Conectada al volumen operante 68 se encuentra una
tubería de suministro 72 que incorpora una bomba 74 para activar el
fluido operante dispuesto en su interior. La bomba 74 está
dispuesta para el bombeo presurizado del fluido operante desde un
depósito 76 hasta el interior del volumen operante 68 de la
unidad(es) de pistón/cilindro 64 cuando el freno deba ser
accionado. Conectado a la tubería de suministro 72 se encuentra un
medio de almacenamiento 78 que es alimentado con un fluido operante
presurizado mediante la bomba 74. En caso de funcio-
namiento incorrecto de la bomba 74, todavía es posible accionar el freno 62 a través del medio de accionamiento 78.
namiento incorrecto de la bomba 74, todavía es posible accionar el freno 62 a través del medio de accionamiento 78.
Dentro de la tubería de suministro 72, se
disponen una válvula de TODO/NADA 80 y una constricción 82. De esta
manera, cuando el freno 62 es accionado, la tubería de suministro 72
puede ser abierta y el fluido operante puede fluir hacia el
interior del volumen operante 68 de cada unidad de pistón/cilindro
64 con un caudal determinado por la constricción 82.
Dispuesta en paralelo a la tubería de suministro
72 se encuentra una línea de derivación 84 conectada a cada unidad
de pistón/cilindro 64 y provista de una válvula de TODO/NADA 86. En
un emplazamiento corriente abajo respecto de la bomba 74 con
respecto a la dirección del flujo del fluido operante, esta tubería
de derivación 84 está conectada a la tubería de suministro 72. La
tubería de derivación 84 presenta una tubería de descarga 88 que se
bifurca de ella, con una válvula de TODO/NADA 90 y una constricción
92 dispuestas en su interior.
Utilizando el sistema descrito con anterioridad
60 se obtiene un perfil de frenado en el que pueden suprimirse las
vibraciones y las cargas excesivas en la tubería de accionamiento
del sistema que debe ser frenado tanto al principio como al final
del sistema de frenado; la secuencia de las válvulas 80, 86 y 90
accionadas por la unidad de accionamiento 94 se muestra en la Fig.
4.
En el caso normal, esto es, cuando el freno no
es accionado, las tres referidas válvulas 80, 86 y 90 están
cerradas. El medio de almacenamiento 78 está provisto de fluido
operante presurizado.
Al principio T_{1} de un proceso de frenado,
la válvula 80 se abre para que el fluido operante sea introducido
en el volumen operante 68 desde el medio de almacenamiento 78 en el
caso de un fallo de la bomba 74 y desde el depósito 76 en el
supuesto de un estado íntegro de la bomba 74; el caudal se determina
mediante la constricción 82 de una manera que evita un
accionamiento repentino del freno 62. Después de un periodo de
tiempo determinado T_{retardo} a partir del tiempo T_{1}, la
válvula 86 es positivamente abierta (tiempo T_{2}), garantizando
así que el volumen 68 de cada unidad de pistón/cilindro 64 sea, en
todo caso, alimentado en este momento con fluido operante para
efectuar el accionamiento máximo posible del freno 62, en tanto esto
no haya sido llevado a cabo con anterioridad por medio de la
tubería de suministro 72 debido a perturbaciones.
La regulación del caudal existente en la tubería
de suministro 72 por medio de la constricción 82 posibilita un
"suave" inicio del proceso de frenado, impidiendo la generación
de vibraciones y de picos de carga excesivos en el sistema de
frenado. La tubería de derivación 84 abierta después de un retardo
de tiempo es relevante con relación a los aspectos de la seguridad
y, en el caso normal, no debe tener ninguna influencia adicional
sobre el accionamiento del freno.
Para evitar o reducir las vibraciones de parada,
se dispone que, en el momento T_{3}, cuando la velocidad
rotatoria del componente que debe ser frenado 63 se ha ya reducido
hasta un valor predeterminado, la válvula 90 de la tubería de
descarga se abra para que el fluido operante pueda escapar de la
unidad de pistón/cilindro 68 a través de la tubería de suministro
72 y/o de la tubería de derivación 84 (estando ambas o al menos una
de las válvulas 80 y 86 abiertas) hasta el interior de la tubería de
descarga 88 y desde allí hasta el interior del depósito 76. De esta
manera, el freno 62 es soltado. Este proceso puede terminarse
después de un corto periodo de tiempo para que el freno 62 reanude
de nuevo su conexión friccional completa con el componente que debe
ser frenado 63 para detener dicho componente, en un estado de parada
completa. El rellenado de las unidades de pistón/cilindro 64 puede
llevarse a cabo, en primer lugar, a través de la tubería de
suministro 72 (con la válvula 80 abierta y la válvula 86 todavía
cerrada) y a continuación también por medio de la tubería de
derivación (con la válvula 86 abierta en este momento). Esto
posibilita un accionamiento suave y, en cualquier caso, garantizado
(renovado) del freno 62 para que el freno actúe entonces como freno
de bloqueo.
Claims (11)
1. Un sistema de freno hidráulico para frenar un
componente móvil de una instalación de energía eólica, que
comprende
- -
- al menos uno unidad de pistón/cilindro (14) para activar y soltar un freno (12),
- -
- siendo el pistón (24) presionado hasta una posición de frenado para activar el freno (12) y comprendiendo el cilindro (17) un volumen (16) adaptado para ser alimentado por un fluido operante presurizado para desplazar el pistón (24) desde la posición de frenado hasta una posición de suelta para soltar el freno (12),
- -
- una tubería de suministro (18) conectada al volumen (16) de la al menos una unidad de pistón/cilindro (14) para el suministro de fluido operante desde un depósito (22),
- -
- una bomba (20) dispuesta en la tubería de suministro (18),
- -
- una tubería de descarga (30) para la descarga de fluido operante desde el volumen (16) de la al menos una unidad de pistón/cilindro (14),
- -
- una primera válvula de TODO/NADA (34) y un elemento (36) dispuesto en la tubería de descarga (30) para determinar la resistencia del flujo,
- -
- una tubería de derivación (32) provista de una segunda válvula de TODO/NADA (38) y dispuesta para un flujo en paralelo con la tubería de descarga (30), y
- -
- una válvula adicional de TODO/NADA (46) para la interrupción o mantenimiento selectivos de una conexión de fluido entre la bomba (20) y el volumen (16) de la al menos una unidad de pistón/cilindro (14), y
- -
- una unidad de accionamiento (48) para las válvulas de TODO/NADA (34, 38, 46),
- -
- en el que, al inicio del proceso de frenado, la unidad de accionamiento (48) cierra la válvula de TODO/NADA (46) y entre las dos válvulas de TODO/NADA (34, 38) de la tubería de descarga (30) y de la tubería de derivación (32), las cuales en la situación de suelta del freno están en la situación cerrada, abre la primera válvula de TODO/NADA (34) y, después del transcurso de un primer periodo de tiempo prefijable (T_{retardo1}) desde la apertura de la primera válvula de TODO/NADA (34), abre la segunda válvula de TODO/NADA (38).
\vskip1.000000\baselineskip
2. El sistema de freno hidráulico de acuerdo con
la reivindicación 1, que comprende
- -
- una tubería de suministro adicional (42) conectada al volumen (16) de la al menos una unidad de pistón/cilindro (14), y
- -
- un medio de almacenamiento (40) para el fluido operante presurizado, conectado a la tubería de suministro adicional (42),
- -
- la válvula adicional de TODO/NADA (46) entre la bomba (20) y el volumen (16) de la al menos una unidad de pistón/cilindro (14) están dispuestos en la tubería de suministro adicional (42),
- -
- cerrando la unidad de accionamiento (48), al inicio de un proceso de frenado, la válvula adicional de TODO/NADA (46), la cual, en el estado de suelta del freno, está en el estado abierto, y
- -
- al final del proceso de frenado, la unidad de accionamiento (48) cierra las primera y segunda válvulas de TODO/NADA (34, 38) y abre la válvula adicional de TODO/NADA (46) para suministrar el fluido operante presurizado desde el medio de accionamiento (40) hasta el interior del volumen (16) de la al menos una unidad de pistón/cilindro (14).
\vskip1.000000\baselineskip
3. El sistema de freno hidráulico de acuerdo con
la reivindicación 2, en el que la tubería de suministro (18) está
dispuesta para entrar en la tubería de suministro adicional (42)
entre el medio de almacenamiento (40) y la válvula adicional de
TODO/NADA (46).
4. El sistema de freno hidráulico de acuerdo con
la reivindicación 3, en el que la unidad de accionamiento (48) al
final del proceso de frenado, después de que transcurra un segundo
periodo de tiempo prefijable (T_{retardo2}) desde la apertura de
la válvula adicional de TODO/NADA (46), cierra la misma y abre la
primera válvula de TODO/NADA (34).
\newpage
5. El sistema de freno hidráulico de acuerdo con
la reivindicación 4, en el que la unidad de accionamiento (48),
después del transcurso de un tercer periodo de tiempo
(T_{retardo3}) desde el cierre de la primera válvula de TODO/NADA
(34) abre la segunda válvula de TODO/NADA (38).
6. El sistema de freno hidráulico de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en el que la tubería
de suministro adicional (42) presenta en su interior una
constricción (44) que incrementa la resistencia del flujo.
7. Un sistema de freno hidráulico para frenar un
componente móvil de una instalación de energía eólica, que
comprende
- -
- al menos una unidad de pistón/cilindro (64) para activar y soltar un freno (62),
- -
- comprendiendo el cilindro (66) un volumen (68) dispuesto para ser alimentado por un fluido operante presurizado para activar el freno (62),
- -
- una tubería de suministro (72) conectada al volumen (68) de al menos una unidad de pistón/cilindro (64) para el suministro de fluido operante presurizado desde un depósito (76),
- -
- una bomba (74) dispuesta en la tubería de suministro (72),
- -
- una primera válvula de TODO/NADA (80) y un elemento (82) para determinar la resistencia del flujo, una y otro dispuestos en la tubería de suministro (72) entre la bomba (48) y el volumen (68) de la al menos una unidad de pistón/cilindro (64),
- -
- una tubería de derivación (84) provista de una segunda válvula de TODO/NADA (86) y dispuesta en paralelo con la primera válvula de TODO/NADA (80) y el elemento (82) que determina la resistencia del flujo, y
- -
- una unidad de accionamiento (94) para las dos válvulas de TODO/NADA (80, 86),
- -
- al inicio del proceso de frenado, la unidad de accionamiento (94), entre las dos válvulas de TODO/NADA (80, 86), las cuales en el estado de suelta del freno (62) están en el estado cerrado, abren la primera válvula de TODO/NADA (80) y, después del transcurso de un periodo de tiempo prefijable (T_{retardo}) desde la apertura de la primera válvula de TODO/NADA (80), abre la segunda válvula de TODO/NADA (86).
\vskip1.000000\baselineskip
8. El sistema de freno hidráulico de acuerdo con
la reivindicación 7, que comprende
- -
- una tubería de descarga (88) provista de una válvula adicional de TODO/NADA (90) y dispuesta en conexión de flujo con el volumen (68) de la al menos una unidad de pistón/cilindro (64),
- -
- en el que, la válvula adicional de TODO/NADA (90), que está cerrada en el estado de suelta del freno (62), es mantenida en el estado cerrado al inicio del proceso de frenado, y
- -
- en el que, al final del proceso de frenado, la unidad de accionamiento (94), si la velocidad del componente que debe ser frenado se ha reducido hasta un valor prefijable, abre la válvula adicional de TODO/NADA (90) para liberar el fluido operante presurizado desde el volumen (68) de la al menos una unidad de pistón/cilindro (64).
\vskip1.000000\baselineskip
9. El sistema de freno hidráulico de acuerdo con
la reivindicación 8, en el que la tubería de descarga (88) tiene
dispuesta en su interior un elemento adicional (92) para determinar
la resistencia del flujo.
10. El sistema de freno hidráulico de acuerdo
con las reivindicaciones 8 o 9, en el que la tubería de descarga
(88) está dispuesta para bifurcarse de la tubería de derivación (84)
entre la segunda válvula de TODO/NADA (86) y la bomba (74) o desde
la tubería de suministro (72) y la disposición que comprende la
primera válvula de TODO/NADA (89) y el elemento (82) que determina
la resistencia del flujo o está conectado directamente al volumen
de la al menos una unidad de pistón/cilindro (64).
11. El sistema de freno hidráulico de acuerdo
con las reivindicaciones 1 a 10, en el que cada elemento (36, 44,
82, 84) que determina la resistencia del flujo se dispone como una
constricción en sección transversal dentro de una válvula de
TODO/NADA y/o dentro de una tubería o como un deflector del
flujo.
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