ES2360779A1 - Aerogenerador con dispositivos internos de transporte. - Google Patents
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Abstract
Aerogenerador con dispositivos internos de transporte que comprende un tren de potencia que incluye un generador (41) situado delante del rotor (15) que es accionado directamente por dicho rotor (15), una torre (11) y una estructura de soporte (13) montada sobre la torre (11); comprendiendo el rotor (15), que está soportado por un eje principal no giratorio (29) unido a la estructura de soporte (13) por medio de al menos un cojinete, un buje (17) y al menos una pala; estando el rotor del generador (45) rígidamente unido al buje rotor (17) y el estator del generador (43) rígidamente unido al eje principal (29), y siendo el eje principal (29) un eje hueco que incluye uno o más dispositivos de transporte, tales como un dispositivo (61) para transportar cargas suspendidas o un carrito (71), para facilitar la sustitución de piezas del generador y/o el transporte de personas.
Description
Aerogenerador con dispositivos internos de
transporte.
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 es que el recambio de pequeños
componentes del generador como ventiladores o elementos de sellado
puede requerir que el personal de mantenimiento tenga que acceder
al interior del generador desde su lado frontal y mover las piezas
de recambio a lo largo de ese camino. Esto supone que el personal
de mantenimiento debe salir al exterior del rotor eólico y del rotor
del generador, una acción que implica varios problemas y riesgos.
El mayor riesgo es una caída del personal desde el aerogenerador
con fatales consecuencias. Adicionalmente el transporte de las
piezas de recambio a largo de esa ruta es difícil.
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 que permita que el personal de servicio pueda llevar a
cabo la sustitución de pequeños componentes del generador sin estar
sujeto a riesgos significativos de sufrir accidentes.
Es otro objeto de la presente invención
proporcionar un aerogenerador con el generador situado delante del
rotor eólico permitiendo un fácil mantenimiento de los pequeños
componentes del 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
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 eje principal es un eje hueco que incluye uno o más
dispositivos de transporte para facilitar la sustitución de piezas
del generador y/o el transporte de personas.
En una realización preferente uno de dichos
dispositivos de transporte es un dispositivo, tal como un patín,
apropiado para desplazarse a lo largo de una guía situada a lo
largo del eje superior de la superficie interior del eje principal,
preferiblemente una barra con forma de C con alas dobladas para
retener el patín, y teniendo medios para recibir una carga
suspendida. Se consigue con ello un aerogenerador con un
dispositivo de transporte instalado dentro del eje principal que es
capaz de transportar pequeños componentes del generador.
En otra realización preferente uno de dichos
dispositivos de transporte es un carrito con ruedas apropiado
desplazarse sobre dos guías, preferiblemente barras con forma de C
con alas dobladas para retener las ruedas del carrito
(preferiblemente ruedas de patín) situadas a lo largo de ejes
paralelos en la parte inferior de la superficie interior de un eje
hueco cilíndrico. Preferiblemente la anchura W del carrito está
comprendida entre el 60%-90% del diámetro interior D del eje
principal. Se consigue con ello un aerogenerador con un dispositivo
de dispositivo de transporte instalado dentro del eje principal que
es capaz de transportar pequeños componentes del generador y también
personas.
En otra realización preferente el patín y/o el
carrito con ruedas están equipados con medios de arrastre. Se
consigue con ello un aerogenerador con dispositivos de transporte
instalados dentro del eje principal que pueden ser movidos
fácilmente por el personal de mantenimiento.
En otra realización preferente, las guías del
patín y/o del carrito con ruedas incluyen medios de seguridad en sus
extremos tales como tacos a los el patín y/o el carrito con ruedas
pueden quedar sujetos en una posición fija. Se consigue con ello un
aerogenerador con dispositivos de transporte que pueden quedar
instalados dentro del eje principal durante varios días para el
personal de mantenimiento ó permanentemen-
te.
te.
En otra realización preferente las guías del
patín y/o del carrito con ruedas incluyen dispositivos removibles de
parada en sus extremos. Se consigue con ello un aerogenerador con
dispositivos de transporte que pueden ser fácilmente instalados y
desinstalados.
En otra realización preferente las guías del
patín y/o del carrito con ruedas están fijadas de manera reversible
a las bridas de los extremos del eje principal. Se consigue con ello
un aerogenerador con dispositivos de transporte cuyas guías pueden
fácilmente instaladas y desinstaladas en las bridas del eje
princi-
pal.
pal.
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.
La Figura 2 es una vista esquemática de la vía
de acceso al generador en el aerogenerador de la Figura 1.
La Figura 3 es una vista esquemática de la vía
de acceso al generador en un aerogenerador según la presente
invención.
La Figura 4 es una vista esquemática en sección
transversal de dos dispositivos de transporte interno a lo largo del
eje principal en un aerogenerador según la presente invención.
La Figura 5 es una vista esquemática en
perspectiva de la guía-raíl usada por el los
dispositivos de transporte ilustrados en la Figura 4.
La Figura 6 es una vista parcial en perspectiva
de un carrito con ruedas y de una sus guías-raíl
según la presente invención.
La Figura 7 es una vista parcial en perspectiva
de un carrito con ruedas y de sus guías-raíl
incluyendo medios de arrastre según la presente invención.
La Figura 8 es una vista parcial en perspectiva
de un carrito con ruedas y de una de sus guías-raíl
incluyendo un dispositivo de parada según la presente invención.
La Figura 9 es una vista esquemática en sección
transversal de un carrito con ruedas y de una de sus
guías-raíl incluyendo un dispositivo de seguridad
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
conectado con la estructura de soporte 13 del aerogenerador. El
estator 43 del generador está conectado al conectado al eje
principal no-rotatorio 29 y el rotor 45 del
generador está conectado al buje del rotor 17.
En lugar de tener una vía de acceso 51 al
generador 41 discurriendo por fuera del buje del rotor (ver Fig. 2),
el aerogenerador está provisto según la presente invención con una
vía de acceso 53 al generador 41 a través del eje principal 29 (ver
Fig. 3) con uno o más dispositivos internos de transporte apropiados
para llevar personas y/o aquellas piezas internas del generador que
pueden necesitar ser sustituidas durante la vida del
aerogenerador.
Se considera que esta invención es aplicable a
aerogeneradores con ejes principales 29 cilíndricos o cónicos de
secciones transversales circulares, elipsoidales o similares. Las
dimensiones internas del eje principal hueco deben cumplir con las
dimensiones establecidas en las regulaciones correspondientes para
que permitan el acceso de personas.
En una realización preferente uno de dichos
dispositivos de transporte (ver Figs. 4-5) es un
patín 61 con medios (no mostrados en la Figura 4) para recibir una
carga suspendida que puede desplazarse a lo largo de una guía 63
situada a lo largo de la generatriz superior de la superficie
interior de un eje principal 29 cilíndrico ó cónico.
Preferiblemente dicha guía 63 es una barra con forma de C con alas
dobladas 65 que sirven de raíl para el patín 61.
Usando este dispositivo, el personal de servicio
que ha accedido al generador 41 a través del eje principal 29
llevando las herramientas necesarias puede separar el componente
defectuoso de su fijación en el generador 41 y desplazarlo hasta el
extremo frontal del eje principal 29. Aquí el componente se
suspende de una tira con un gancho ú otro dispositivo similar cuyo
extremo se acopla al patín 61 que lo lleva hasta la parte trasera
del eje principal 29 donde se desplaza y se sustituye por la pieza
de recambio que se lleva hasta el extremo frontal del eje principal
29.
En otra realización preferente uno de dichos
dispositivos de transporte (ver Figs. 4-9) es un
carrito con ruedas 71 desplazándose sobre dos guías 77, 79
dispuestas a lo largo de ejes paralelos en la parte baja de la
superficie interior de un eje principal 29 cilíndrico.
Preferiblemente dichas guías 77, 79 son también barras con forma de
C con alas dobladas 65 sirviendo de raíles a las
ruedas-patín 73, 75 del carrito 71. Como bien
comprenderá el experto en la materia, el carrito 71 puede tener
ruedas de un tipo diferente a ruedas-patín y también
un número diferente de ruedas. Preferiblemente Ja anchura W del
carrito 71 está comprendida entre el 60%-90% del diámetro interior
mínimo D de un eje principal 29 sustancialmente cilíndrico. Este
dispositivo se usa de una manera similar al dispositivo mencionado
anteriormente para la sustitución de componentes del generador.
En otra realización preferente, ilustrada en las
Figuras 6 y 7, el carrito 71 está equipado con una cuerda 81 que
permite a una persona arrastrar al carrito hacia él. El carrito 71
puede estar equipado con la cuerda 81 o con cualquier otro
dispositivo de arrastre apropiado en su extremos trasero (el extremo
próximo a la estructura de soporte 13), como se ilustra en las
Figuras 6 y 7, o sus dos extremos, frontal y trasero. El patín 61
también puede estar equipado con una cuerda ó cualquier otro
dispositivo apropiado de arrastre de una manera similar.
En otra realización preferente, ilustrada en las
Figuras 6 y 9, la guía 77 incluye un tope 83 en su extremo trasero
al que se puede sujetar el carrito 71 en una posición fija. La guía
77 (y también la otra guía 79) puede estar equipada con un tope 83 ó
con cualquier otro dispositivo de sujeción en su extremo trasero,
como se ilustra en las Figuras 6 y 9, ó en sus dos extremos, frontal
y trasero. La guía 63 del patín también puede estar equipada con un
tope ó cualquier otro dispositivo apropiado de sujeción de una
manera similar.
En otra realización preferente, ilustrada en las
Figuras 6 y 8, la guía 77 incluye un dispositivo de parada
removible 85 en su extremo trasero con un bloque 89 y una horquilla
87 que evitan que el carrito 71 se desplace demasiado lejos. La guía
77 (y también la otra guía 79) puede estar equipada con un
dispositivo de parada en su extremo trasero, como se ilustra en las
Figuras 6 y 8, ó en sus dos extremos, frontal y trasero. La guía 63
del patín también puede estar equipada con dispositivo de parada
removible similar. Cuando dichos dispositivos de parada se quitan,
el patín 61 y el carrito 71 también pueden quitarse y almacenarse de
una manera compacta.
En otra realización preferente las guías 63, 77,
79 están fijadas de manera reversible a las bridas 39 de los
extremos del eje principal 29 con lo que se evita su atornillado a
la superficie interior del eje principal 29.
La presente invención tiene, entre otras, las
siguientes ventajas:
- Proporciona una vía de acceso al generador
para el personal de mantenimiento que no supone ningún riesgo de
caída y que no discurre por el entorno exterior.
- Proporciona un sistema de transporte sin
riesgo de caídas de las piezas defectuosas y sus piezas de
recambio.
- El personal de mantenimiento no necesita
medios de seguridad tales como arneses o sistemas de cintas.
- La retirada/sustitución de piezas del
generador supone una distancia corta de transporte.
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 (10)
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:
a) el rotor eólico (15), comprendiendo un buje
de rotor (17) y al menos una pala, está soportado por medio de al
menos un cojinete por un eje principal no giratorio (29) que está
unido a la estructura de soporte (13);
b) 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 el eje principal
(29) es un eje hueco que incluye uno o más dispositivos de
transporte (61, 71) para facilitar la sustitución de piezas del
generador y/o el transporte de personas.
2. Aerogenerador según la reivindicación 1,
caracterizado porque uno de dichos dispositivos de transporte
es un dispositivo (61) apropiado para desplazarse a lo largo de una
guía (63) situada a lo largo de la generatriz superior de la
superficie interior del eje principal (29) y teniendo medios para
recibir una carga suspendida.
3. Aerogenerador según la reivindicación 2,
caracterizado porque dicho dispositivo (61) es un patín y
porque dicha guía (63) es una barra con forma de C con alas dobladas
(65) para retener el patín.
4. Aerogenerador según una cualquiera de las
reivindicaciones 1-3, caracterizado porque
uno de dichos dispositivos es un carrito con ruedas (71) apropiado
desplazarse sobre dos guías paralelas (77, 79) situadas en la parte
inferior de la superficie interior de un eje principal (29)
cilíndrico.
5. Aerogenerador según la reivindicación 4,
caracterizado porque las ruedas de dicho carrito (71) son
ruedas-patín (73, 75) y las guías (77, 79) son
barras con forma de C con alas dobladas (65) para retener las
ruedas-patín (73, 75).
6. Aerogenerador según la reivindicación 5,
caracterizado porque la anchura W del carrito (71) está
comprendida entre el 60%-90% del diámetro interior D del eje
principal (29).
7. Aerogenerador según una cualquiera de las
reivindicaciones 3-6, caracterizado porque el
patín (61) y el carrito (71) están equipados con medios de arrastre
(81).
8. Aerogenerador según una cualquiera de las
reivindicaciones 3-6, caracterizado porque
cualquiera de dichas guías (63, 77, 79) incluyen medios de seguridad
(83) en sus extremos a los que el patín (61) y/o el carrito (71)
pueden quedar sujetos en una posición fija.
9. Aerogenerador según una cualquiera de las
reivindicaciones 3-6, caracterizado porque
cualquiera de dichas guías (63, 77, 79) incluyen dispositivos
removibles de parada (85) en sus extremos.
10. Aerogenerador según una cualquiera de las
reivindicaciones 3-6, caracterizado porque
cualquiera de dichas guías (63, 77, 79) están fijadas de manera
reversible a las bridas (39) de los extremos del eje principal
(29).
Priority Applications (6)
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