ES2359310A1 - Aerogenerador con vías internas de acceso mejoradas. - Google Patents
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Abstract
Aerogenerador con vías internas de acceso mejoradas que comprende una torre (11), una estructura de soporte (13) montada sobre la torre (11), un tren de potencia accionado directamente incluyendo un generador (41) situado delante del rotor eólico (15) que está soportado por un eje principal (29) no giratorio hueco unido a la estructura de soporte (13) por medio de al menos un cojinete, estando el rotor del generador (45) rígidamente unido al buje del rotor (17) y el estator del generador (43) rígidamente unido al eje principal (29), en el que el buje del rotor (17) tiene al menos un orificio (55) en la parte frontal del buje del rotor (18) permitiendo el acceso desde el buje del rotor (17) al generador (41), al menos un orificio (57) en la parte trasera del buje del rotor (19) y/o al menos un orificio (59) en el eje principal (29) permitiendo el acceso al buje del rotor (17).
Description
Aerogenerador con vías internas de acceso
mejoradas.
Esta invención se refiere a un aerogenerador y,
en particular, a un aerogenerador con un tren de potencia accionado
directamente.
Los aerogeneradores son dispositivos que
convierten energía mecánica en energía eléctrica. Un aerogenerador
típico incluye una góndola montada sobre una torre que alberga un
tren de potencia para transmitir la rotación de un rotor a un
generador eléctrico y otros componentes tal como los motores de
orientación mediante los que se gira el aerogenerador, varios
controladores y un freno. El rotor soporta varias palas que se
extienden radialmente para capturar la energía cinética del viento y
causan un movimiento rotatorio del tren de potencia. Las palas del
rotor tienen una forma aerodinámica de manera que cuando el viento
pasa a través de la superficie de la pala se crea una fuerza
ascensional que causa la rotación de un eje al que está conectado -
directamente o a través de un dispositivo de multiplicación- un
generador eléctrico. La cantidad de energía producida por los
aerogeneradores depende de la superficie de barrido del rotor de
palas que recibe la energía del viento y, consecuentemente, el
incremento de la longitud de las palas implica normalmente un
incremento de la producción de energía del aerogenerador.
Se conocen en la técnica diversas
configuraciones de trenes de potencia sin multiplicadoras.
En una de estas configuraciones, la torre está
situada entre el buje del rotor y el generador. Un ejemplo de esas
configuraciones está descrito en WO 01/94779 A1 en la que la
estructura conectora entre el buje del rotor y el generador es un
eje dividido en dos partes y soportado por dos unidades de
cojinetes. Otro ejemplo se describe en WO 02/33254 A1 en el que la
estructura conectora entre el buje del rotor y el generador es un
eje principal soportado por dos cojinetes dispuestos encima de una
base situada en lo alto de la torre.
En otra de esas configuraciones, el generador,
con un rotor y un estator de gran diámetro, está situado entre el
buje del rotor y la torre y la estructura conectora entre el buje
del rotor y el generador consiste en un eje hueco soportado por
cojinetes en un miembro tubular (interior al eje hueco) unido a la
estructura de soporte del aerogenerador. Un ejemplo de estas
configuraciones se describe en US 2004/0108733 A1 en la que el eje
hueco está soportado por medio de un único cojinete que asimismo
transmite momentos al miembro tubular. Esta configuración está
orientada a la reducción del tamaño y el peso de los elementos del
aerogenerador que se montan encima de la torre pero tiene el
inconveniente de un mantenimiento costoso, particularmente cuando se
necesita desmontar componentes.
DE 102004030929 B3 describe otra configuración
en la que el generador está situado aguas arriba del rotor. Se
indica que esta configuración supone varias ventajas respecto a las
configuraciones con el generador situado entre el buje del rotor y
la torre tal como, particularmente, la de permitir el cambio del
generador sin desmontar el rotor eólico, reducir las cargas y los
riesgos de rayos en el generador y facilitar el acceso al buje del
rotor para tareas de mantenimiento. No se conoce sin embargo ninguna
implementación comercial porque esta configuración tiene varios
problemas.
Uno de ellos se refiere a las vías de acceso al
generador.
Conseguir que el eje principal tenga un diámetro
pequeño es muy beneficioso ya que implica la minimización de las
dimensiones de los cojinetes principales y del buje del rotor lo que
reduce los costes. El eje principal puede incluso ser cónico,
reduciendo el diámetro hacia el generador (hacia la parte frontal
del aerogenerador). Ahora bien, un eje principal de dimensiones
reducidas puede limitar las vías de acceso al buje del rotor y al
generador.
Otra manera de acceder al generador es hacerlo
por fuera del buje del rotor y por fuera de la cubierta. Ahora bien
esta vía de acceso es mucho más problemática ya que el camino
discurre al aire libre.
Esta invención está orientada a la solución de
ese problema.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un aerogenerador con el generador situado delante del
rotor eólico minimizando el tamaño del eje princi-
pal.
pal.
Es otro objeto de la presente invención
proporcionar un aerogenerador con el generador situado delante del
rotor eólico que permita al personal de servicio un fácil acceso al
generador.
Estos y otros objetos se consiguen
proporcionando un aerogenerador que comprende una torre, una
estructura de soporte montada sobre la torre, un tren de potencia
accionado directamente incluyendo un generador situado delante del
rotor eólico que está soportado por un eje principal no giratorio
hueco unido a la estructura de soporte por medio de al menos un
cojinete, estando el rotor del generador rígidamente unido al buje
del rotor y el estator del generador rígidamente unido al eje
principal, en el que el buje del rotor tiene al menor un orificio en
la parte frontal del buje del rotor permitiendo el acceso desde el
buje del rotor al generador, al menos un orificio en la parte
trasera del buje del rotor y/o al menos un orificio en el eje
principal permitiendo el acceso al buje del rotor.
En una realización preferente para un
aerogenerador con tres palas, el buje del rotor tiene tres orificios
en la parte frontal y en la parte trasera del buje del rotor
situados entre los tres cojines de las palas. Se consigue con ello
un aerogenerador con el generador situado delante del rotor eólico
con una vía de acceso al generador a través del buje del rotor que
permite la minimización del tamaño del eje principal, ya que no se
usa como camino de acceso al generador.
En otra realización preferente para un
aerogenerador con tres palas, el buje del rotor tiene tres orificios
en la parte frontal y el eje principal tiene al menos un orificio.
Se consigue con ello un aerogenerador con el generador situado
delante del rotor eólico con una vía de acceso al generador con un
primer tramo a través del eje principal y un segundo tramo a través
del buje del rotor.
En otra realización preferente para un
aerogenerador con tres palas, el buje del rotor comprende una brida
que se extiende desde la zona intermedia entre los cojinetes de las
palas y cubre los tres orificios en la parte frontal del buje del
rotor. Se consigue con ello un aerogenerador con el generador
situado delante del rotor eólico con una vía de acceso al generador
fácil y protegida desde el buje del rotor.
En otra realización preferente para un
aerogenerador con tres palas, el buje del rotor comprende una brida
que se extiende desde el extremo frontal del buje del rotor y que
tiene tres orificios alineados con los tres orificios de la parte
frontal del buje del rotor. Se consigue con ello un aerogenerador
con el generador situado delante del rotor eólico con una vía de
acceso al generador fácil y protegida desde el buje del rotor.
En otra realización preferente para un
aerogenerador el eje principal tiene una configuración cónica hacia
el generador. Se consigue con ello un aerogenerador con el generador
situado delante del rotor eólico con un eje principal
optimizado.
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 la figura que se acompaña.
La Figura 1 es una vista esquemática en sección
transversal de un aerogenerador con el generador delante del rotor
eólico.
Las Figura 2, 3 y 4 son tres vistas esquemáticas
en perspectiva de una primera realización del buje del rotor de un
aerogenerador según la presente invención.
La Figura 5 es una vista esquemática en
perspectiva de una segunda realización del buje del rotor de un
aerogenerador según la presente invención.
La presente invención se refiere a un
aerogenerador con el generador situado delante (aguas arriba) del
buje del rotor, comprendiendo, como se muestra en la Figura 1, una
torre 11 soportando medios ubicados en el interior de una góndola 9
para convertir la energía rotacional del rotor eólico 15 en energía
eléctrica por medio del generador 41. El rotor eólico 15 comprende
un buje de rotor 17 y, típicamente, tres palas (no mostradas en la
Figura 1). El buje del rotor 17 está dispuesto sobre dos cojinetes
principales 21, 23, estando situado el primer cojinete 21 cerca de
la parte frontal del buje del rotor y el segundo cojinete 23 cerca
de la parte trasera del buje del rotor. Ambos cojinetes 21, 23 están
posicionados sobre un eje principal no-rotatorio 29
que está conectado con la estructura de soporte 13 del
aerogenerador. El estator 43 del generador está conectado al eje
principal no-rotatorio 29 y el rotor 45 del
generador está conectado al buje del rotor 17.
De acuerdo con la presente invención, se obtiene
una primera vía interna de acceso al generador por medio de
orificios en la parte trasera del buje del rotor 19 permitiendo el
acceso al buje del rotor 17 desde la góndola 9 y por medio de
orificios en la parte frontal del buje del rotor 18 permitiendo el
acceso al generador 41 desde el buje del rotor 17. Se obtiene una
segunda vía de acceso al generador 41 por medio de orificios en el
eje principal 29 que permiten el acceso al buje del rotor desde la
estructura de soporte 13 y por medio de orificios en la parte
frontal del buje del rotor 18 permitiendo el acceso al generador 41
desde el buje del rotor 17.
Describiremos ahora dos realizaciones del buje
del rotor de un aerogenerador según la presente invención en
referencia a las Figuras 2, 3, 4 y 5.
Las diferencias básicas entre un buje de rotor
conocido en la técnica y el buje de rotor 17 según la presente
invención se refieren, en primer lugar, a los orificios 55, 55',
55'' en la parte frontal del buje del rotor 18 y (si están
presentes) a los orificios 57, 57', 57'' en la parte trasera del
buje del rotor 19 y, en segundo lugar a las bridas del buje del
rotor 51, 53 a las se une el rotor del generador 45 generador 45 (un
componente pues que viene exigido por la posición del generador 41
delante del buje del rotor 17).
Por otra parte, debe señalarse que el eje
principal 29 que soporta el rotor eólico 15 puede tener también al
menos un orificio 59 permitiendo el acceso al buje del rotor 17
desde la estructura de soporte 13. En las Figuras
2-5 se muestran ambas vías de acceso al buje del
rotor pero la invención también comprende la implementación de solo
una de ellas.
La principales características de la realización
mostrada en las Figuras 2-4 son:
- Inclusión de orificios 57, 57', 57'' en la
parte trasera del buje del rotor 19 como una vía de acceso al buje
del rotor 17 desde la góndola 9 y un orificio 59 en el eje principal
29 como una vía de acceso al buje del rotor 17 desde la estructura
de soporte 13.
- Inclusión de orificios 55, 55', 55'' en la
parte frontal del buje del rotor 17 como una vía de acceso al
generador 41 desde el buje del rotor 17.
- Configuración cónica del eje principal 29
hacia el generador 41, minimizando con ello el tamaño del primer
cojinete 21.
- Brida del buje del rotor 51 extendiéndose
desde la zona intermedia entre los cojinetes de las palas 61, 61',
61'' (como bien comprenderá el experto en la materia esas referencia
numéricas señalan simplemente la posición de los cojinetes),
cubriendo por tanto los tres orificios 55, 55', 55'' en la parte
frontal del buje del rotor 18.
La principal diferencia entre la realización
mostrada en la Figura 5 y la anterior se refiere a la brida del buje
del rotor 53 que se extiende desde el extremo frontal 39. Esta
configuración hace necesaria la inclusión de orificios 63, 63', 63''
en la brida del buje del rotor 53 como una vía complementaria de
acceso al generador 41. Como se muestra en la Figura 5 esos
orificios 63, 63', 63'' están alineados con los orificios 55, 55',
55'' en la parte frontal del buje del rotor 18.
Se considera que esta invención es aplicable a
aerogeneradores con ejes principales cilíndricos ó cónicos con
secciones transversales circulares, elipsoidales ó similares. Las
dimensiones internas del eje principal hueco y de los orificios
mencionados más arriba deben adecuarse a las dimensiones
establecidas en las normas correspondientes para permitir el acceso
de personas, en particular a la Norma EN 50308:2004
"Aerogeneradores. Medidas de protección. Requerimientos para el
diseño, la operación y el mantenimiento".
La presente invención tiene entre otras las
siguientes ventajas:
- Se obtienen vías de acceso al generador 41
para el personal de mantenimiento sin exposición al entorno
exterior.
- Se puede minimizar el diámetro de los
cojinetes principales 21, 23. Esto reduce el coste. También mejora
la introducción de las cargas de los cojinetes de las palas 61, 61',
61'' a los cojinetes principales 21, 23. Se puede hacer mayor la
distancia entre los cojinetes de las palas 61, 61', 61'' y los
cojinetes principales 21, 23 resultando con ello una distribución
más equilibradas de las cargas para los cojinetes principales 21,
23.
- Al reducir el tamaño del eje principal 29
también se reducen las dimensiones del buje del rotor 17. Esto
también supone una reducción de peso y coste.
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, sino por el contenido de las reivindicaciones
siguientes.
Claims (4)
1. Aerogenerador que comprende un tren de
potencia que incluye un generador (41) situado delante del rotor
eólico (15) que es accionado directamente por dicho rotor eólico
(15), una torre (11) y una estructura de soporte (13) montada sobre
la torre (11) en el que:
- el rotor eólico (15), comprendiendo un buje de
rotor (17) y al menos una pala, está soportado por medio de al menos
un cojinete sobre un eje principal no giratorio (29) que está unido
a la estructura de soporte (13);
- el rotor (45) del generador está rígidamente
unido al buje del rotor (17) y el estator del generador (43) está
rígidamente unido al eje principal (29);
caracterizado porque dicho buje del rotor
(17) tiene al menos un orificio (55) en la parte frontal del buje
del rotor (18) permitiendo el acceso desde el buje del rotor (17) al
generador (41), al menos un orificio en la parte trasera del buje
del rotor (19) y/o al menos un orificio (59) en el eje principal
(29), que es un eje hueco, permitiendo el acceso al buje del rotor
(17).
2. Aerogenerador según la reivindicación 1,
caracterizado porque el rotor eólico (15) comprende tres
palas y el buje del rotor (17) tiene tres orificios (55, 55', 55'';
57, 57', 57'') en la parte frontal (18) y en la parte trasera (19)
del buje del rotor situados entre los tres cojines de las palas (61,
61', 61'').
3. Aerogenerador según la reivindicación 1,
caracterizado porque el rotor eólico (15) comprende tres
palas y el buje del rotor (17) tiene tres orificios (55, 55', 55'')
en la parte frontal del buje del rotor (18) situados entre los tres
cojines de las palas (61, 61', 61'') y porque el eje principal (29)
tiene al menos un orificio (59).
4. Aerogenerador según cualquiera de las
reivindicaciones 2-3, caracterizado porque el
buje de rotor (17) comprende una brida (51) que se extiende desde la
zona intermedia entre los cojinetes de las palas (61, 61',
61'').
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| ES2359310B2 (es) | 2012-05-16 |
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