ES2381088A1 - Placa bogie para aerogenerador. - Google Patents

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Abstract

Placa bogie (10) integrada o atornillada en el portasatélites (9) de una multiplicadora (4) de tipo planetario de una aerogenerador (1), que mediante un elemento de bloqueo (12) evita el fallo de la multiplicadora (4), en momentos de par torsor bajo, en los que se produce el desbaste del alojamiento (13) del eje satélite (11) alrededor de un eje perpendicular a la placa bogie (10).

Description

Placa bogie para aerogenerador.
Objeto de la invención
La presente invención está relacionada con una multiplicadora de tipo planetario para un aerogenerador y más concretamente con una placa bogie integrada o atornillada en el portasatélites de dicha multiplicadora.
Antecedentes de la invención
Es conocida la tendencia en la tecnología de aerogeneradores de incrementar cada vez en mayor medida el tamaño de sus máquinas. Como consecuencia de esto se hacen cada vez más intentos por reducir el elevado peso de sus componentes, ya que cuanto menos peso menos tensiones y cargas en la estructura, lo que se traduce en una reducción en los costes operacionales.
En las últimas versiones de diseño de aerogeneradores se están haciendo denodados esfuerzos por integrar todos los componentes del aerogenerador en un diseño compacto, de esta manera el buje del rotor se encuentra directamente conectado al eje de entrada de la multiplicadora y los rodamientos de la multiplicadora soportan el buje del rotor, o en caso opuesto, los rodamientos del buje del rotor soportan el eje de entrada de la multiplicadora.
El montaje de la transmisión del aerogenerador comprende el buje de rotor, la góndola del aerogenerador a modo de soporte y una multiplicadora de tipo planetario que determina al menos un eje solar alrededor del que giran uno o más satélites que engranan en una corona y que están soportados en un portasatélites que rota en relación al eje solar central.
Sin embargo, este tipo de diseños presentan la problemática de que los esfuerzos y deformaciones del buje del rotor tienen su efecto directo en la multiplicadora, ya que el buje del rotor y el eje de entrada de la multiplicadora están, en este tipo de diseños, necesariamente conectados de forma rígida. Estas deformaciones impuestas en la multiplicadora implican necesariamente desalineaciones de las etapas de multiplicación, siendo éstas casi siempre las causantes de los fallos internos en las cajas de multiplicación.
Una solución conocida para solventar estos problemas de deformaciones es el uso de una placa bogie en el portasatélites de la multiplicadora. La placa bogie determina unos alojamientos provistos de ejes, de manera que en ambas caras de la placa bogie, en cada alojamiento, pueden montarse satélites, los cuales irán acompañados de unos rodamientos. Este portasatélites provisto de placa bogie absorbe ciertos desalineamientos sin que afecten en los engranajes de la multiplicadora.
Se conocen soluciones que incorporan la placa bogie en el portasatélites acoplada mediante elementos atornillados, sin embargo estas soluciones por un lado, precisan de unas operaciones de montaje complicadas que implican un gran consumo de tiempo y requieren materiales de gran fortaleza, lo que hace que sean caras, y por otro lado, requieren un mantenimiento y vigilancia permanentes, ya que se desconoce a largo plazo cual será el comportamiento de dicha unión.
Se conocen también soluciones que integran en una sola pieza la placa bogie junto con el portasatélites, tal y como se muestra en la patente del mismo solicitante de número EP2072863 que solventa los inconvenientes de las uniones atornilladas entre la placa bogie y el portasatélites.
Sin embargo, tanto en la solución de la placa bogie atornillada al portasatélites, como en la solución en la que la placa bogie y el portasatélites están integrados en una sola pieza, ocurre que, cuando hay poca carga en la multiplicadora, debido al poco rozamiento existente entre el eje en el que se montan los satélites (a partir de ahora eje satélite) y el alojamiento de la placa bogie, y debido además al rozamiento en los rodamientos de I os satélites, cuando se intenta que el satélite gire, se produce el giro del eje satélite en su propio alojamiento.
Esto se traduce en un desbaste de las paredes del alojamiento que ocasiona que los engranajes se llenen de virutas y aumenten las tensiones entre dientes, por atrapamiento de dichas virutas, teniendo como consecuencia el fallo de la multiplicadora.
Este problema aún se agrava más si los rodamientos planetarios llevan precarga, ya que su resistencia al giro será mayor y requerirá de un mayor nivel de carga para que este efecto deje de ocurrir.
Dado que se dan momentos de poco par torsor, es decir de poca carga, en bastantes ocasiones de la vida de un aerogenerador; cuando no hay viento, cuando hay una desconexión de la red, en arranque o cuando se coge velocidad, es necesaria una solución a esta problemática.
Descripción de la invención
La presente invención trata de solventar los inconvenientes existentes en cuanto a la incorporación de una placa bogie a un portasatélites de una multiplicadora de etapa planetaria para contrarrestar los efectos de las cargas y tensiones derivadas del buje del rotor del aerogenerador y al mismo tiempo evitar que el eje satélite gire en su propio alojamiento en momentos en los que el par torsor es muy bajo.
Debido a que las deformaciones del rotor son causadas por el viento, éstas pueden ocurrir en cualquier sentido y dirección, por lo tanto el eje satélite debe tener la capacidad de autoalinearse mediante giros respecto a los dos ejes coplanares con el plano de la placa boggie, de manera que se absorban dichas deformaciones.
Es un objeto de la invención que dicho eje satélite esté impedido en la rotación alrededor de un eje perpendicular a la placa bogie (y por lo tanto colineal con el eje satélite) y que sea absolutamente libre de giro en los otros dos ejes perpendiculares al anterior.
Es otro objeto de la invención, disponer un elemento de bloqueo en el eje satélite de manera que se impida la rotación del mismo alrededor de un eje perpendicular a la placa bogie.
Es otro objeto de la invención, que el elemento de bloqueo permita que el eje satélite sea libre de giro respecto de los dos ejes coplanares con el plano de la placa bogie, para una autoalineación sin restricciones.
Es aun otro objeto de la invención, disponer dicho elemento de bloqueo en la zona de contacto entre el eje satélite de cada satélite con su alojamiento.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 muestra una representación esquemática de un aerogenerador equipado con una multiplicadora de tipo planetario según la invención.
La figura 2 muestra una vista en sección de una parte de la transmisión de una multiplicadora según la invención.
La figura 3 muestra una vista en perspectiva de una realización de portasatélites con placa bogie integrada según la invención.
La figura 4A muestra una sección en perspectiva del eje satélite provisto de elemento de bloqueo en el alojamiento de la placa bogie integrada en el portasatélites según una realización de la invención.
La figura 4B muestra un detalle en perspectiva en correspondencia con la figura anterior.
La figura 5 muestra una perspectiva de la chaveta de la placa bogie según de la invención.
Descripción de una realización preferencial
Tal y como se muestra en la figura 1, un aerogenerador (1) comprende una multiplicadora (4) que actúa transmitiendo el par torsor de las palas (2) del rotor y del buje (3) del rotor a un generador (5) eléctrico.
La multiplicadora (4), de tipo planetario, comprende al menos un eje solar (6) alrededor del que giran y engranan uno o más satélites (7) que a su vez engranan en una corona (8) y que están soportados en un portasatélites (9) que rota en relación al eje solar (6) central (ver figura 2).
El portasatélites (9) puede tener atornillada o integrada una placa bogie (10) de forma que se absorban las desalineaciones de las etapas de multiplicación producidas por los esfuerzos y deformaciones generados en el buje (3) del rotor, los cuales dada la conexión rígida entre el buje (3) y la multiplicadora (4), tienen efecto directo en ésta.
Por su parte, cada par de satélites (7) junto con sus correspondientes rodamientos (7.1) van montados sobre un eje satélite (11), que se encuentra en un alojamiento (13) de la placa bogie (10) del portasatélites (9), respecto del cual giran para alinearse y absorber de esta manera dichos esfuerzos o deformaciones (ver figura 2).
Tal y como se ha explicado anteriormente, en los momentos en los que hay poco par torsor, cada eje satélite (11) gira en su alojamiento (13) alrededor de un eje perpendicular al plano de la placa bogie (10) del portasatélites (9) ocasionando un desbaste de dicho alojamiento (13) y provocando daños en la multiplicadora (4).
Según una realización de la invención, la placa bogie (10), integrada o atornillada al portasatélites (9), dispone de un elemento de bloqueo (12) que impide el giro de cada eje satélite (11) de cada par de satélites (7) alrededor de un plano perpendicular a la placa bogie (10) y que permite el giro de cada eje satélite (11) respecto de los dos ejes coplanares con el plano de la placa bogie (10).
Tal y como se muestra en la figura 4A, dicho elemento de bloqueo (12) se localiza en la zona de contacto entre cada eje satélite (11) y su alojamiento (13) en la placa bogie (10), evitándose que cada eje satélite (11) gire desbastando su alojamiento (13).
Según una realización preferente de la invención, dicho elemento de bloqueo (12) está constituido por una chaveta (12') colocada en la zona de contacto de cada eje satélite (11) con su alojamiento (13) en la placa bogie (10) del portasatélites (9).
La fijación de dicha chaveta (12') a dicho eje satélite (11) puede ser atornillada o por calado con interferencia, o ambos métodos simultáneamente o mediante cualquier otro método conocido.
Por otro lado, tal y como se muestra en la figura 3 y con más detalle en la figura 4B, se prevé que en el portasatélites (9), y más concretamente el alojamiento (13) de la placa bogie (10) de cada par de satélites (7), se disponga una hendidura (14) en correspondencia con la chaveta (12'), de manera que dicho eje satélite (11) esté impedido en la rotación alrededor de un eje perpendicular a la placa bogie (10) (y por lo tanto colineal con el eje satélite (11)) y sea absolutamente libre de giro en los otros 2 ejes perpendiculares al anterior.
Para ello la chaveta (12') (ver figura 5) dispone de dos de sus caras (12.1 y 12.2) redondeadas, siendo estas caras aquellas que contactarán con el alojamiento (13) del portasatélites (9).

Claims (8)

1. Placa bogie para aerogenerador, del tipo que se acopla o integra en el portasatélites de una multiplicadora de tipo planetario cuyo eje de entrada de se encuentra conectado directamente al buje del rotor y que consta de unos satélites montados junto con unos rodamientos mediante unos ejes satélite en unos alojamientos de la placa bogie y que engranan en una corona y giran alrededor de un eje solar, caracterizado porque la placa bogie (10) consta de un elemento de bloqueo (12) que impide el giro de los ejes satélite (11) alrededor de un eje perpendicular a la placa bogie (10) y permite absorber las deformaciones derivadas del buje (3) del rotor del aerogenerador (1).
2. Placa bogie para aerogenerador, según la primera reivindicación, caracterizada porque el elemento de bloqueo (12) se ubica en la zona de contacto entre el eje satélite (11) y su alojamiento (13) en la placa bogie (10) del portasatélites (9).
3. Placa bogie para aerogenerador, según la primera reivindicación, caracterizada porque el elemento de bloqueo (12) consta de una chaveta (12') que bloquea el giro de un eje satélite (11) en su alojamiento (13) alrededor de un eje perpendicular a la placa bogie (10) y permite el giro de un eje satélite (11) en su alojamiento (13) respecto de los dos ejes coplanares con el plano de la placa boggie (10).
4. Placa bogie para aerogenerador, según la tercera reivindicación, caracterizada porque cada uno de los alojamientos (13) del eje satélite (11), en la placa bogie (10) del portasatélites (9), determina una hendidura (14) en correspondencia con la chaveta (12').
5. Placa bogie para aerogenerador, según la tercera reivindicación, caracterizado porque la chaveta (12') se fija al eje satélite (11) mediante atornillado.
6. Placa bogie para aerogenerador, según la tercera reivindicación, caracterizado porque la chaveta (12') se fija al eje satélite (11) mediante calado con interferencia.
7. Placa bogie para aerogenerador, según la tercera reivindicación, caracterizado porque la chaveta (12') se fija al eje satélite (11) mediante atornillado y calado con interferencia.
8. Placa bogie para aerogenerador, según la tercera reivindicación, caracterizado porque la chaveta (12') presenta dos de sus caras (12.1 y 12.2) redondeadas de manera que el eje satélite (11) tiene capacidad de autoalinearse en el alojamiento (13) mediante giros respecto a los 2 ejes coplanares con el plano de la placa boggie (10).
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