ES2350322T3 - Cojinete y procedimiento para transferir fuerzas a través de un cojinete de una turbina eólica. - Google Patents
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Abstract
Cojinete para permitir un movimiento giratorio alrededor de un eje, con por lo menos una alineación de elementos de rodadura, en el que por lo menos una de dicha por lo menos una alineación de elementos de rodadura comprende una pluralidad de primeros elementos de rodadura (17) adaptados para transferir sustancialmente fuerzas axiales, y una pluralidad de segundos elementos de rodadura (18) adaptados para transferir sustancialmente fuerzas radiales, comprendiendo dicha por lo menos una alineación de elementos de rodadura unos primeros y segundos elementos de rodadura (1, 7, 18), comprende unos medios para separar dichos elementos de rodadura (17, 18), en el que dichos medios para separar unos elementos de rodadura (17, 18) comprende una o varias jaulas (15) para retener dichos elementos de rodadura (17, 18), por lo menos algunas de entre una o varias jaulas (15), caracterizado porque por lo menos algunas de una o varias jaulas (15) comprenden un receptáculo (19) adaptado para permitir que el elemento de rodadura se desplace con respecto a los medios para separar los elementos de rodadura (17, 18) en la dirección longitudinal de dicha alineación de elementos y en el que dichos primeros elementos de rodadura (17) presentan un eje de rotación dirigido sustancialmente perpendicular al eje de rotación de dicho cojinete.
Description
Cojinete y procedimiento para transferir fuerzas
a través de un cojinete de una turbina eólica.
La presente invención se refiere a un cojinete
según el preámbulo de la reivindicación 1, y a un procedimiento
para transferir fuerzas a través de un cojinete de una turbina
eólica.
En general, las turbinas eólicas más grandes
utilizan unos cojinetes de bolas con contacto en cuatro puntos o
cojinetes de rodillos cruzados, de configuración especial, para
aplicaciones en toda la turbina eólica. Este es el caso para los
cojinetes de inclinación y oscilación particularmente.
Los cojinetes de bolas y/o rodillos soportan
cargas aplicadas a sus estructuras de soporte, que comprenden las
coronas de apoyo, y proporcionan un movimiento de bajo rozamiento
alrededor del eje axial del cojinete.
Los tipos de cojinetes mencionados presentan
distintos recorridos de carga para los elementos de rodadura y
pueden soportar momentos simultáneos y cargas radiales y axiales.
Las superficies templadas en los anillos interiores y exteriores
proporcionan puntos de contacto entre los elementos estacionarios y
móviles del cojinete.
La solicitud de patente alemana DE 195 10 182 A1
da a conocer, para su utilización en una turbina eólica, un
cojinete de rodillos de oscilación en el que los rodillos (fig. 3,
elemento 7) están dispuestos en un ángulo de 45 grados con respecto
a las fuerzas axiales resultantes.
Un inconveniente del tipo mencionado de cojinete
de rodillos es que, como los cojinetes de inclinación están
influidos principalmente por las cargas axiales, los rodillos
dispuestos en un ángulo de 45 grados no están cargados en su
dirección principal y por lo tanto se aumenta la carga en cada
rodillo independiente y en la propia construcción del cojinete.
La patente alemana DE 38 00 729 62 da a conocer
que se proporciona una alineación en un cojinete de contacto
angular con rodillos que presentan un eje de rotación dispuesto en
una primera dirección y otros rodillos que presentan un eje de
rotación perpendicular a la primera dirección.
La solicitud de patente DE 102 57 195 A1 da a
conocer un cojinete de rodillos cruzados de utilización general, en
el que uno o varios elementos de bolas están introducidos en la
alineación de elementos de rodillos para ajustar el espacio entre
los elementos de rodillos.
Un inconveniente de los cojinetes descritos es
que para soportes de turbina eólica a gran escala que soportan
grandes cargas, las fuerzas de inercia entre los elementos de
rodadura adyacentes producen un mayor deterioro del cojinete y una
reducción de su vida útil. Otros ángulos de contacto de rodillos,
que no están en la dirección de la carga comprometen la esperanza
de vida. Como ejemplo, el momento máximo en una turbina eólica para
un módem de 3MW es de aproximadamente 8.000 kNm.
Un objetivo de la invención consiste en
proporcionar una técnica sin los inconvenientes anteriormente
mencionados y, particularmente, en simplificar la construcción de
los cojinetes y, por lo tanto, aumentar su seguridad de
funcionamiento.
La presente invención se refiere a un cojinete
por lo menos con una alineación de elementos de rodadura, en el que
por lo menos una de dicha por lo menos una alineación de elementos
de rodadura comprende una pluralidad de primeros elementos de
rodadura, adaptados para transferir sustancialmente fuerzas axiales,
y una pluralidad de segundos elementos de rodadura, adaptados para
transferir sustancialmente fuerzas radiales, en el que por lo menos
una de dicha por lo menos una alineación de elementos de rodadura
comprende unos medios para separar elementos de rodadura, en el que
dichos medios para separar elementos de rodadura comprende una o
varias jaulas para retener dichos elementos de rodadura, en el que
dichas una o varias jaulas comprenden un receptáculo adaptado para
permitir que el elemento de rodadura se desplace en la dirección
longitudinal de dicha alineación de elementos.
De este modo, se consigue que los elementos de
rodadura se separen y se retengan en una posición conveniente con
respecto a los elementos de rodadura adyacentes y con respecto a la
construcción total del cojinete, y al receptáculo que permite que
el elemento de rodadura se desplace en la dirección longitudinal de
dicha alineación de elementos, reduciendo de este modo el
rozamiento del cojinete, en particular mediante unos movimientos
angulares relativamente pequeños del cojinete. Utilizando elementos
de rodadura independientes para transferir las fuerzas axiales y
radiales respectivamente en un cojinete se asegura que pueda
dimensionarse dicho cojinete de manera adecuada con el fin de
transferir las fuerzas que actúan en el mismo.
También se asegura que dichos elementos de
rodadura independientes de un cojinete transfieran sustancialmente
sólo las fuerzas para las que está diseñado para minimizar de este
modo el desgaste y las roturas en el cojinete.
Además, se asegura que el número de alineaciones
de elementos de rodadura pueda minimizarse con lo cual se
simplifica la construcción del cojinete y pueden reducirse aún más
los costes de producción e instalación.
En una forma de realización preferida de la
invención, dichos primeros elementos de rodadura presentan un eje
de rotación sustancialmente perpendicular con respecto al eje de
rotación de dicho cojinete. De este modo, se asegura que dichos
primeros elementos de rodadura transfieran unos momentos y fuerzas
principalmente axiales que actúan en las estructuras unidas al
cojinete y que pueda diseñarse el cojinete con capacidad para
soportar dichos momentos y fuerzas.
En otra forma de realización preferida de la
invención dichos segundos elementos de rodadura presentan un eje de
rotación dirigido sustancialmente en paralelo con respecto al eje de
rotación de dicho cojinete. De este modo, se asegura que dichos
segundos elementos de rodadura transfieran las fuerzas
principalmente radiales que actúan en las estructuras unidas al
cojinete y que pueda diseñarse el cojinete con capacidad para dichas
fuerzas.
En otra forma de realización preferida de la
invención, dichos primeros elementos de rodadura son distintos de
dichos segundos elementos de rodadura. De este modo, se asegura que
las fuerzas axiales y radiales que actúan en el cojinete se
transfieran a las estructuras de soporte de cojinete sustancialmente
mediante unos elementos independientes por lo cual puede
simplificarse el diseño del cojinete y de las estructuras de soporte
de cojinete.
En otra forma de realización de la invención,
dicho cojinete comprende por lo menos dos alineaciones de elementos
de rodadura. De este modo, se asegura que pueda estabilizarse y
optimizarse mejor la estructura del cojinete con respecto a la
distribución de los momentos y fuerzas que actúan en el cojinete, se
deslizan en el cojinete, etc.
Los elementos de rodadura pueden presentar
cualquier perfil arbitrario, sin embargo según un aspecto de la
invención los elementos de rodadura son rodillos sustancialmente
cilíndricos tales como rodillos abombados o rodillos de bolas. De
este modo, se asegura que pueda diseñarse el cojinete para
transferir la máxima carga en las direcciones deseadas y utilizar
por este medio la máxima capacidad del cojinete para unos fines
determinados.
En otra forma de realización preferida de la
invención, dichos elementos de rodadura hacen contacto con las
estructuras de soporte tales como las coronas de apoyo en las
superficies de rodamiento. De este modo, se asegura que el contacto
entre dichos elementos de rodadura y las estructuras de soporte sea
en unas estructuras templadas, diseñadas para poder controlar los
momentos y fuerzas resultantes y diseñadas para minimizar el
desgaste y las roturas en dichas estructuras de soporte.
En otra forma de realización preferida de la
invención, la relación entre el número de dichos primeros elementos
de rodadura y el número de dichos segundos elementos de rodadura se
sitúa en el intervalo comprendido entre 1:2 y 1:50, más
preferentemente en el intervalo comprendido entre 1:5 y 1:20 tal
como 1:8. De este modo se asegura que pueda diseñarse el cojinete
para que transfiera las fuerzas radiales y axiales que actúan en el
cojinete, teniendo en cuenta también la relación de dimensiones
entre dichas fuerzas.
Otra forma de realización preferida de la
invención se refiere a una turbina eólica que comprende un cojinete
tal como se ha esbozado anteriormente. El cojinete es muy adecuado
para soportes para grandes cargas unitarias para turbinas eólicas,
particularmente cojinetes que se someten con frecuencia a pequeños
movimientos angulares.
En otra forma de realización preferida de la
invención dicho cojinete es un cojinete de inclinación para inclinar
una o más palas de dicha turbina eólica con respecto a un cubo de
dicha turbina eólica. De este modo, se asegura que pueda diseñarse
dicho cojinete de inclinación para controlar las fuerzas que actúan
en una pala de rotor de turbina eólica para un acoplamiento de cubo
que asegure que el control de la inclinación de la pala del rotor
pueda realizarse fácilmente y de manera precisa. Además se asegura
que pueda diseñarse y optimizarse el cojinete para unos parámetros
de funcionamiento determinados tales como el intervalo de trabajo.
El intervalo de trabajo implica el intervalo de ángulos en que se
utiliza dicho cojinete, por ejemplo un intervalo de rotación no
total tal como de 90 grados. A título de ejemplo, los movimientos de
inclinación se encuentran con frecuencia en el intervalo de 20
grados, y son comunes las pequeñas correcciones del ángulo de
inclinación, es decir, los movimientos de inclinación de hasta 5
grados.
En otra forma de realización preferida de la
invención dicho cojinete es un cojinete de oscilación para ladear
una góndola de dicha turbina eólica con respecto a una torre de la
misma. De este modo, se asegura que pueda diseñarse dicho cojinete
de oscilación para que soporte las fuerzas que actúan en una góndola
de turbina eólica en el acoplamiento de la torre asegurando que el
\hbox{control de la oscilación de la góndola pueda realizarse
fácilmente y con precisión.}
Por dirección longitudinal de dicha alineación
de elementos se implica la dirección de rodadura de los elementos
de rodadura, es decir la dirección de su superficie de rodadura.
Para un cojinete circular esta es una dirección que es tangencial a
la periferia (arco circular) del cojinete.
El diámetro más amplio del receptáculo d_{i}
en comparación con el diámetro del elemento de rodadura d_{r}
permite un mayor intervalo de movimiento de rodadura para el
elemento de rodadura antes de alcanzar las paredes de dicha jaula,
en lugar de deslizarse debido a la distinta velocidad de las
superficies de rodadura para rodillos axiales y radiales
respectivamente.
En particular, se asegura que los cojinetes con
el movimiento de vaivén alrededor de algún punto medio, tal como un
cojinete de inclinación en el que el movimiento no es un giro
repetido de 360 grados, que el elemento de rodadura radial retenido
en dicha jaula que comprende un receptáculo pueda rodar libremente
dentro de los límites del receptáculo.
Además, la invención también se refiere a un
procedimiento para transferir fuerzas que comprende las etapas de
disponer el cojinete con por lo menos una alineación de elementos de
rodadura, en el que por lo menos una de dichas por lo menos una
alineación de elementos de rodadura comprende una pluralidad de
primeros elementos de rodadura adaptados para transferir
sustancialmente fuerzas axiales, y una pluralidad de segundos
elementos de rodadura adaptados para transferir sustancialmente
fuerzas radiales, comprendiendo además la etapa adicional de
disponer por lo menos una de dicha por lo menos una alineación de
elementos de rodadura con unos medios para separar los elementos de
rodadura, en el que dichos medios para separar los elementos de
rodadura comprenden una o varias jaulas para retener dichos
elementos de rodadura, en que dichas una o varias jaulas comprenden
un receptáculo adaptado para permitir que el elemento de rodadura se
desplace en la dirección longitudinal de dicha alineación de
elementos, en que dichos primeros elementos de rodadura presentan un
eje de rotación dirigido sustancialmente perpendicular al eje de
rotación de dicho cojinete.
En la presente memoria, se obtiene un
procedimiento ventajoso en el que pueden transferirse cargas
relativamente grandes con un rozamiento relativamente bajo,
particularmente para pequeños movimientos del cojinete.
En la siguiente exposición se describe la
presente invención haciendo referencia a las figuras, en las que
la figura 1 ilustra una gran turbina eólica
moderna que incluye tres palas de turbina eólica en el rotor de la
misma,
la figura 2 ilustra esquemáticamente unas
fuerzas y momentos que actúan en un cojinete de inclinación para
pala de rotor de turbina eólica,
la figura 3 ilustra una parte de una sección
transversal de un cojinete de inclinación que comprende rodillos de
bolas tal como se conocen en la técnica,
la figura 4a ilustra esquemáticamente el
principio de un cojinete de alineación única convencional que
comprende unos espaciadores,
la figura 4b ilustra esquemáticamente el
principio de un cojinete de alineación única convencional que
comprende una jaula,
la figura 5 ilustra una parte de una sección
transversal de un cojinete de inclinación de turbina eólica que
comprende rodillos tal como se conocen en la técnica,
la figura 6 ilustra esquemáticamente el
principio de una forma de realización de la invención como un
cojinete de rodillos cruzados que comprende una combinación de
espaciadores y jaulas,
la figura 7a ilustra esquemáticamente el
principio de un cojinete según una forma de realización de la
invención con una jaula que comprende un receptáculo,
la figura 7b ilustra esquemáticamente el
principio de otra forma de realización de la invención como un
cojinete de rodillos cruzados que comprende una combinación de
espaciadores y jaulas que comprenden un receptáculo,
la figura 8 ilustra esquemáticamente el
principio de un cojinete según otra forma de realización de la
invención que comprende dos alineaciones de rodillos cruzados que
comprende espaciadores y jaulas que comprenden un receptáculo,
y
la figura 9 ilustra un cojinete según la
invención para una forma de realización de la invención.
La figura 1 ilustra una turbina eólica moderna 1
con una torre 2 y una góndola de turbina eólica 3 dispuesta en la
parte superior de la torre.
El rotor de turbina eólica, que comprende por lo
menos una pala tal como las tres palas de turbina eólica 5 como se
ilustra, está acoplado al cubo 4 mediante unos mecanismos de
inclinación 6. Cada mecanismo de inclinación comprende un cojinete
para pala y unos medios individuales de accionamiento de la
inclinación que permiten que la pala se incline. El proceso de
inclinación se regula mediante un controlador de inclinación.
Tal como se indica en la figura, el viento sobre
un determinado nivel activará el rotor y permitirá que gire en una
dirección sustancialmente perpendicular a la dirección del viento.
El movimiento de rotación se convierte en energía eléctrica que
generalmente se suministra a la red de energía eléctrica de la
compañía de electricidad tal como es bien conocido por los expertos
en la materia.
La figura 2 ilustra una vista frontal de un cubo
de turbina eólica 4. Las palas de rotor de turbina 5 están
acopladas al cubo 4 mediante un mecanismo de inclinación 6 que
comprende unos cojinetes de inclinación que soportan las palas de
rotor 5 ante las fuerzas que actúan tanto en dirección axial
(longitudinal) como radial, así como ante los momentos M tal como
se indica en la figura.
La figura 3 ilustra esquemáticamente unas partes
de una sección transversal de una forma de realización de un
cojinete de bolas de doble alineación tal como se utiliza en las
turbinas eólicas 1 conocidas en la técnica.
El cojinete comprende una corona de apoyo
frontal 8, una corona de apoyo hendida en C 9 y dos alineaciones de
elementos de rodadura de bolas 10 que controlan los momentos del
cojinete y las fuerzas axiales y radiales. Las direcciones del
momento y las fuerzas aplicados se indican en la figura.
Además, el cojinete comprende unos orificios
pasantes 11 para la unión a las estructuras de soporte mediante
unos medios de acoplamiento tales como tornillos, espárragos, pernos
o remaches.
La figura 4a ilustra esquemáticamente el
principio de los espaciadores 12 utilizados en una forma de
realización de un cojinete de rodillos convencional. Los
espaciadores 12 están dispuestos entre los elementos de rodadura 13
y están formados para ajustarse sustancialmente a la forma de sus
elementos de rodadura adyacentes.
En una forma de realización de la invención, los
elementos de rodadura 13 están formados como rodillos abombados, es
decir, rodillos cuyo diámetro es de manera intencionada mayor en el
centro que en los extremos. El abombado de los elementos de
rodadura se espera que reduzca la carga en los extremos del
rodillo.
Este tipo de cojinetes de rodillos puede
soportar grandes cargas. En muchas formas de realización, este tipo
de cojinetes puede estar separado y por lo tanto puede montarse y
desmontarse más fácilmente.
Los espaciadores 12 pueden ser de diversos
materiales adecuados ante el desgaste tales como aluminio, latón,
acero inoxidable, acero al cromo, bronce, materiales sintéticos,
etc., y se utilizan para separar y disponer los elementos de
rodadura 13 a intervalos sustancialmente iguales alrededor de los
espacios de rodadura del cojinete 14 con el fin de maximizar la
eficacia y minimizar el desgaste. Además, los espaciadores 12
reducen los impulsos vibratorios que podrían imponer las
superficies de los anillos de rodadura.
La figura 4b ilustra esquemáticamente el
principio de una jaula 15 que comprende unos elementos de rodadura
13 utilizados en una forma de realización de un cojinete de rodillos
convencional.
Las jaulas 15 tienen el mismo fin de separar y
disponer como dichos espaciadores 12 y pueden ser de los mismos
dichos materiales.
La figura 5 ilustra esquemáticamente unas partes
de secciones transversales de una forma de realización de un
cojinete de inclinación de rodillos 16 con 3 alineaciones tal como
se utiliza en las turbinas eólicas 1 conocidas en la técnica.
El cojinete comprende una corona de apoyo
frontal 8, una corona de apoyo partida en forma de C 9, unas
alineaciones de elementos de rodadura que controlan fuerzas axiales
17 y unas alineaciones de elementos de rodadura que controlan
fuerzas radiales 18 y en el que los elementos de rodadura axiales y
radiales están dispuestos sustancialmente perpendiculares entre sí.
Los elementos de rodadura 17, 18 están contenidos en unas jaulas
15.
Las superficies de rodadura de cojinete 14 en la
corona de apoyo frontal 8 y las coronas de apoyo en forma de C 9
aseguran que se minimice el desgaste y las roturas por el contacto
entre los elementos de rodadura 17, 18 y las coronas de apoyo 8, 9
lo cual da como resultado una vida útil prolongada para el cojinete.
Desde luego, también es posible la disposición opuesta, es decir,
la corona de apoyo/las coronas de apoyo en forma de C pueden
utilizarse como anillo exterior y como anillo interior.
Además, el cojinete comprende unos orificios
pasantes 11 para la unión de sus estructuras de soporte mediante
unos medios de acoplamiento tales como tornillos, espárragos, pernos
o remaches.
Las direcciones de las fuerzas axiales aplicadas
y las fuerzas radiales están indicadas por flechas en la
figura.
La figura 6 ilustra para una forma de
realización de la invención el principio de un cojinete de rodillos
cruzados 16 en el que una alineación única de elementos de rodadura
comprende elementos de rodadura que controlan fuerzas axiales 17 y
elementos de rodadura que controlan fuerzas radiales 18 en
combinación.
\newpage
En comparación con un cojinete convencional que
comprende únicamente elementos de rodadura que controlan fuerzas
axiales 17, diversos elementos de rodadura se intercambian con
elementos de rodadura radiales dispuestos sustancialmente
perpendiculares 18. Unos espaciadores 12 entre dos elementos de
rodadura axiales 17 no están modificados y presentan una forma
similar en comparación con un cojinete convencional. Una jaula
conformada especial 15 que soporta una o varios elementos de
rodadura 18 está formada para que se ajuste a las formas de sus
elementos de rodadura adyacentes 17.
En otra forma de realización de la invención,
los espaciadores 12 y/o las jaulas 15 se utilizan para separar y
disponer algunos de los elementos de rodadura 17, 18.
En una forma de realización de la invención cada
segundo elemento de rodadura es un elemento de rodadura axial 17 y
cada otro segundo elemento de rodadura es un elemento de rodadura
radial 18, es decir, la relación entre el número de elementos de
rodadura que controlan fuerzas axiales 17 y el número de elementos
de rodadura que controlan fuerzas radiales 18 es 1:1.
En otras formas de realización preferidas de la
invención las relaciones entre el número de elementos de rodadura
que controlan fuerzas axiales y el número de elementos de rodadura
que controlan fuerzas radiales son más de 1:1, preferentemente en
el intervalo entre 1:2 y 1:50, más preferentemente en el intervalo
entre 1:5 y 1:20 tal como 1:8, es decir, el número de elementos de
rodadura axiales 17 es mayor que el número de elementos de rodadura
18.
En un cojinete según la presente invención,
dicha relación está determinada según las exigencias de las cargas,
los momentos y las desviaciones en la dirección axial y radial
respectivamente que el cojinete debe poder soportar.
En un cojinete giratorio del tipo inventado, la
velocidad del centro de los elementos de rodadura radiales 18 puede
ser distinta de la velocidad del centro de los elementos de rodadura
axial 16, por ejemplo, debido a la distinta longitud de las
superficies de rodadura 14. Puesto que los elementos de rodadura
radiales se mantienen en posición mediante las jaulas esta
disposición puede dar como resultado un movimiento parcialmente
deslizante en lugar del movimiento de rodadura en dichos elementos
de rodadura.
La figura 7a y la figura 7b ilustran para otra
forma de realización de la invención la construcción principal de
una alineación de un cojinete que comprende unos elementos de
rodadura axiales 17 separados por unos espaciadores 12 y unas
jaulas 15 que comprenden unos elementos de rodadura radiales 18.
La figura 7a ilustra una vista frontal de una
jaula 15 que comprende un elemento de rodadura radial 18 y en el
que la jaula 15 está construida de manera que incluye un receptáculo
19, es decir, un espacio para juego libre para el rodillo radial 18
en la dirección de movimiento tal como se indica mediante las
flechas. El diámetro d_{i} del receptáculo 19 de la jaula 15 es
más ancho que el diámetro d_{r} del elemento de rodadura radial
18. El diámetro mayor de d_{i} en comparación a d_{r} permite un
mayor grado de movimiento de rodadura para el elemento de rodadura
radial 18 en lugar del deslizamiento, debido a que la velocidad del
centro de los elementos de rodadura radiales 18 puede ser distinta
que la velocidad del centro de los elementos de rodadura axiales
16, por ejemplo, debido a la distinta longitud de las superficies de
rodadura 14. De este modo, el elemento radial 18 puede desplazarse
libremente en un intervalo de distancia antes de alcanzar las
paredes de su jaula circundante 15.
Actualmente, se espera que el juego máximo será
el diámetro del elemento de rodadura radial (es decir, d_{i} =
2*d_{r.}), pero en muchos casos el juego estará en el intervalo de
0,1 - 0,5 (es decir, d_{i} = 1,1*d_{r.} a 1,5*d_{r.}), y con
frecuencia el juego será aproximadamente 0,25 (es decir, d_{i} =
1,25*d_{r}). Como un ejemplo el cojinete puede ser un cojinete de
inclinación que presente un diámetro de 1 m a 5 m. Con un diámetro
de cojinete de inclinación de 2 m, un movimiento de inclinación de
por ejemplo 5 grados equivale a una distancia de menos de 9 cm, que
los elementos de rodadura deben recorrer. Con el juego mencionado,
los elementos de rodadura radiales pueden recorrer por lo menos una
parte de esta distancia libremente.
La figura 7b ilustra parte de una alineación de
un cojinete que comprende unos elementos de rodadura axiales 17,
unos espaciadores 12 que separan dichos elementos de rodadura
axiales 17, y unos elementos de rodadura radiales 18 contenidos en
unas jaulas 15 que comprenden unos receptáculos 19 que permiten el
libre movimiento para el elemento de rodadura radial 18.
La figura 8 ilustra unas partes de sección
transversal de un cojinete de inclinación según una forma de
realización de la invención.
El cojinete comprende una corona de apoyo
frontal 8, una corona partida en forma de C 9 y unas alineaciones
de elementos de rodadura 17, 18 que soportan tanto fuerzas axiales
como radiales junto con los espaciadores 12 y las jaulas 15, en las
que dichos elementos de rodadura axiales y radiales 17, 18 están
dispuestos sustancialmente perpendiculares entre sí. La relación
entre el número de elementos de rodadura axiales y radiales 17, 18
puede estar situada, por ejemplo, en el intervalo entre 1:1 y
1:100, preferentemente en el intervalo comprendido entre 1,2 y
1:50, más preferentemente en el intervalo comprendido entre 1:5 y
1:20 tal como 1:8 es decir, el número de elementos de rodadura
axiales 17 es mayor que el número de elementos de rodadura radiales
18.
Las direcciones de las fuerzas axiales y
radiales aplicadas se indican mediante flecha en las figuras.
Además, el cojinete comprende unos orificios
pasantes 11 para su unión a las estructuras de soporte mediante
unos medios de acoplamiento tales como tornillos, espárragos, pernos
o remaches.
Tal como puede apreciarse en la figura, las
superficies de rodadura 14 en las coronas de apoyo frontal y en
forma de C 8, 9 aseguran que se minimice el desgaste y las roturas
del contacto entre los elementos de rodadura 17, 18 y las coronas
de apoyo 8, 9.
La figura 9 ilustra esquemáticamente una forma
de realización de la invención en la que una alineación de
elementos de rodadura 13 comprende tanto elementos axiales como
elementos radiales 17, 18 y forma un círculo completo de 360
grados. Para esta forma de realización la relación entre el número
de elementos de rodadura axiales y de elementos de rodadura
radiales 17, 18 es 1:4.
El experto en la materia no encontrará ninguna
dificultad en valorar un número adecuado de elementos de rodadura
para una aplicación dada. Para un cojinete de inclinación que
presente un diámetro en el intervalo entre 1 y 5 mm, el número de
elementos de rodadura en cada alineación sería característicamente
de 50 a 500 elementos de rodadura por alineación. De manera
similar, resultará sencillo al experto en la materia establecer las
dimensiones adecuadas de los elementos de rodadura para una
aplicación dada. Para cojinetes de inclinación del tamaño
mencionado, son unas dimensiones adecuadas de 30 a 150 mm de
longitud y diámetro.
- 1.
- Turbina eólica
- 2.
- Torre
- 3.
- Góndola
- 4.
- Cubo
- 5.
- Pala de rotor
- 6.
- Mecanismo de inclinación
- 7.
- Cojinete de inclinación
- 8.
- Corona de apoyo frontal
- 9.
- Corona de apoyo partida en forma de C
- 10.
- Elementos de rodadura de bolas
- 11.
- Orificios pasantes
- 12.
- Espaciadores
- 13.
- Elementos de rodadura
- 14.
- Superficie de rodadura
- 15.
- Jaula
- 16.
- Cojinete de inclinación de rodillos cruzados
- 17.
- Elementos de rodadura que controlan fuerzas axiales
- 18.
- Elementos de rodadura que controlan fuerzas radiales
- 19.
- Receptáculo en la jaula.
Claims (11)
1. Cojinete para permitir un movimiento
giratorio alrededor de un eje, con por lo menos una alineación de
elementos de rodadura, en el que por lo menos una de dicha por lo
menos una alineación de elementos de rodadura comprende una
pluralidad de primeros elementos de rodadura (17) adaptados para
transferir sustancialmente fuerzas axiales, y una pluralidad de
segundos elementos de rodadura (18) adaptados para transferir
sustancialmente fuerzas radiales, comprendiendo dicha por lo menos
una alineación de elementos de rodadura unos primeros y segundos
elementos de rodadura (1, 7, 18), comprende unos medios para separar
dichos elementos de rodadura (17, 18), en el que dichos medios para
separar unos elementos de rodadura (17, 18) comprende una o varias
jaulas (15) para retener dichos elementos de rodadura (17, 18), por
lo menos algunas de entre una o varias jaulas (15),
caracterizado porque por lo menos algunas de una o varias
jaulas (15) comprenden un receptáculo (19) adaptado para permitir
que el elemento de rodadura se desplace con respecto a los medios
para separar los elementos de rodadura (17, 18) en la dirección
longitudinal de dicha alineación de elementos y en el que dichos
primeros elementos de rodadura (17) presentan un eje de rotación
dirigido sustancialmente perpendicular al eje de rotación de dicho
cojinete.
2. Cojinete según la reivindicación 1, en el que
dichos segundos elementos de rodadura (18) presentan un eje de
rotación dirigido sustancialmente en paralelo al eje de rotación de
dicho cojinete.
3. Cojinete según la reivindicación 1, en el que
dichos primeros elementos de rodadura (17) son distintos de dichos
segundos elementos de rodadura (18).
4. Cojinete según la reivindicación 1, en el que
dicho cojinete comprende por lo menos dos alineaciones de elementos
de rodadura.
5. Cojinete según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dichos elementos de rodadura
(17, 18) son sustancialmente unos rodillos cilíndricos tales como
rodillos abombados o rodillos de bolas (10).
6. Cojinete según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dichos elementos de rodadura
(17, 18) entran en contacto con unas estructuras de soporte tales
como coronas de apoyo en unas superficies de rodadura (14).
7. Cojinete según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la relación entre el número
de dichos primeros elementos de rodadura (17) y el número de dichos
segundos elementos de rodadura (18) se sitúa en el intervalo
comprendido entre 1:2 y 1:50 más preferentemente en el intervalo
comprendido entre 1:5 y 1:20 tal como 1:8 por alineación.
8. Turbina eólica (1) que comprende un cojinete
según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
9. Turbina eólica (1) según la reivindicación
8, en la que dicho cojinete es un cojinete de inclinación (7) para
inclinar una o varias palas (5) de dicha turbina eólica (1) con
respecto a un cubo (4) de dicha turbina eólica (1).
10. Turbina eólica (1) según la reivindicación
8, en la que dicho cojinete es un cojinete de oscilación para hacer
oscilar una góndola (3) de dicha turbina eólica (1) con respecto a
una torre (2) de dicha turbina eólica (1).
11. Procedimiento para transferir fuerzas
mediante un cojinete para permitir un movimiento giratorio alrededor
de un eje, que comprende las etapas de proporcionar al cojinete por
lo menos una alineación de elementos de rodadura, en el que por lo
menos una de dicha entre por lo menos una alineación de elementos de
rodadura comprende una pluralidad de primeros elementos de rodadura
(17) adaptados para transferir sustancialmente fuerzas axiales, y
una pluralidad de segundos elementos de rodadura (18) adaptados para
transferir sustancialmente fuerzas radiales, la etapa adicional de
disponer dicha por lo menos una de entre dicha por lo menos una
alineación de elementos de rodadura que comprende unos primeros y
segundos elementos de rodadura (17, 18), con unos medios para
separar unos elementos de rodadura (17, 18), en el que dichos medios
para separar elementos de rodadura comprenden una o varias jaulas
(15) para retener dichos elementos de rodadura (17, 18),
caracterizado porque por lo menos algunas de entre una o
varias jaulas (15) comprenden un receptáculo (19) adaptado para
permitir que el elemento de rodadura (17, 18) se desplace con
respecto a los medios para separar elementos de rodadura (17, 18)
en la dirección longitudinal de dicha alineación de elementos y en
el que dichos primeros elementos de rodadura (17) presentan un eje
de rotación dirigido sustancialmente de manera perpendicular al eje
de rotación de dicho cojinete.
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