ES2591079T3

ES2591079T3 - Engranaje de un aerogenerador

Info

Publication number: ES2591079T3
Application number: ES10159264.0T
Authority: ES
Inventors: Eckart Hopp
Original assignee: Senvion GmbH
Current assignee: Senvion GmbH
Priority date: 2009-04-17
Filing date: 2010-04-07
Publication date: 2016-11-24
Anticipated expiration: 2030-04-07
Also published as: DK2246562T3; EP2246562A2; DE102009017521A1; DE102009017521B4; EP2246562A3; EP2246562B1

Abstract

Engranaje (6) de un aerogenerador (W) con un cárter de aceite (50, 150.1, 150.2, 154), presentando al menos un conducto de salida (30, 130.1, 130.2, 134) dispuesto en o dentro del cárter de aceite (50, 150.1, 150.2, 154) para el aceite del cárter de aceite (50, 150.1, 150.2, 154) un orificio de entrada (32) dispuesto en el cárter de aceite (50, 150.1, 150.2, 154), disponiéndose el orificio de entrada (32) del conducto de salida (30, 130.1, 130.2, 134) por debajo de un mínimo predeterminado mayor que cero de un nivel de llenado de aceite del cárter de aceite (50, 150.1, 150.2, 154), caracterizado por que en el conducto de salida (30, 130.1,130.2, 134) se configura por encima del orificio de entrada (32) una perforación (35) por la que fluye o puede fluir el aceite del cárter de aceite (50, 150.1, 150.2, 154) a la altura del mínimo del nivel de llenado de aceite, de modo que se pueda proporcionar, preferiblemente de forma permanente, un nivel de llenado de aceite predeterminado por lo menos igual o mayor que el mínimo del nivel de llenado de aceite durante el funcionamiento del aerogenerador (W) y/o durante la parada del aerogenerador (W).

Description

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DESCRIPCION

Engranaje de un aerogenerador

La presente invencion se refiere a un engranaje de un aerogenerador con un carter de aceite asf como a un engranaje de multiples etapas de un aerogenerador. La invencion se refiere ademas a un aerogenerador. Los aerogeneradores de la solicitante de patente se conocen bajo las denominaciones 5M, MM92, MM82, MM70 asf como MD77. Los aerogeneradores se pueden construir tanto sobre el suelo (onshore) como en el agua (offshore).

En los aerogeneradores los rotores del aerogenerador se unen a traves de un sistema de transmision a un engranaje y a un generador. El aerogenerador suele presentar un arbol de rotor, acoplandose el arbol de rotor por uno de sus extremos al rotor y por el otro extremo al engranaje. Las palas de rotor del aerogenerador se fijan en un cubo de rotor unido a su vez al arbol de rotor. El movimiento de giro del rotor se transmite a traves del eje de rotor al engranaje de modo que el engranaje se une funcionalmente al generador a traves de una derivacion del lado del generador.

En los aerogeneradores genericos el engranaje puede ser de varias etapas, presentando el engranaje por regla general una o varias etapas planetarias asf como, en su caso, una o varias etapas de engranaje (etapas de engranaje recto).

Con frecuencia la primera etapa de engranaje de un engranaje de multiples etapas se configura como etapa planetaria, acoplandose el rotor al soporte de ruedas planetarias o a la corona de la etapa planetaria. La etapa planetaria consta generalmente de una rueda satelite alrededor de la cual se disponen varias ruedas planetarias que engranan con la rueda satelite, disponiendose las ruedas planetarias en un soporte de ruedas planetarias. La rueda satelite, las ruedas planetarias y partes del soporte de ruedas planetarias estan rodeadas por una corona, configurandose la corona de modo que engrane con las ruedas planetarias. En funcion de la direccion de transmision del engranaje se impulsa la rueda satelite o el soporte de ruedas planetarias o la corona.

En los documentos DE-B-103 57 026 asf como DE-B-103 34 448 se describen, a modo de ejemplo, aerogeneradores con engranajes de multiples etapas.

Los engranajes de multiples etapas de los aerogeneradores se enfnan por medio de un circuito de aceite, bombeando una bomba aceite para engranajes, a traves de filtros o elementos filtrantes, a un circuito de refrigeracion. Los filtros, especialmente filtros gruesos y finos, eliminan las sustancias solidas o las partmulas del aceite para engranajes. El aceite refrigerado se transporta despues espedficamente, a traves de un sistema de tubenas correspondiente, a los componentes sometidos a elevadas cargas termicas del engranaje y a otros puntos que requieran lubricacion, por ejemplo cojinetes o dentados.

Por regla general se emplean bombas de accionamiento electrico o mecanico para aportar los lubricantes o el aceite a los componentes sometidos a cargas de un engranaje. El aceite se transporta con ayuda de bombas de aceite desde un carter de aceite o un deposito de reserva de aceite fuera del engranaje y se distribuye por medio de dispositivos de distribucion correspondientes entre los componentes del engranaje a abastecer. En el funcionamiento normal de un aerogenerador se preve una bomba electrica para transportar el aceite desde el carter de aceite de la carcasa del engranaje y bombearlo al interior de un deposito de reserva externo. Desde el deposito de reserva el aceite filtrado se vuelve a transportar a la carcasa y a los correspondientes puntos y componentes del engranaje.

En el documento DE-A-10 2007 029 469 se describe, por ejemplo, un engranaje de aerogenerador asf como un procedimiento para el suministro de aceite.

En el documento DE-A-37 02 008 se revela ademas un procedimiento para la lubricacion de un engranaje para aerogeneradores.

En el documento DE-A-32 31 016 se describe un engranaje para un generador de energfa eolica en una torre de maquina. El engranaje presenta un tubo de salida y un tubo de entrada. Ademas se preve en el engranaje un conducto de derivacion separado como tubo rebosadero, por lo que, al llegar a un nivel del bano de aceite, el aceite rebosa en un conducto de derivacion.

Partiendo de este estado de la tecnica, el objetivo de la invencion consiste en proporcionar en el engranaje, preferiblemente de forma permanente, un nivel de llenado de aceite suficientemente alto, tanto durante el funcionamiento como durante la parada o en regimen de barrena de un aerogenerador.

Esta tarea se resuelve con un engranaje de un aerogenerador o con un engranaje de aerogenerador con un carter de aceite perfeccionado por que al menos un conducto de salida de aceite del carter de aceite dispuesto en o dentro del carter de aceite presenta un orificio de entrada situado en el carter de aceite, disponiendose el orificio de entrada del conducto de salida por debajo de un mmimo predeterminado de un nivel de llenado de aceite (> 0) del carter de aceite y configurandose en el conducto de salida, por encima del orificio de entrada, una perforacion a la altura del mmimo del nivel de llenado de aceite por la que puede fluir o fluye el aceite del carter de aceite, de modo que durante el funcionamiento del aerogenerador y/o durante la parada y/o durante el regimen de barrena del

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aerogenerador se pueda proporcionar, preferiblemente de forma permanente, un nivel de llenado de aceite predeterminado, al menos igual al mmimo del nivel de llenado de aceite o mayor.

La invencion esta basada en la idea de evitar en un engranaje de un aerogenerador que el carter de aceite se vade en el engranaje en cualquier situacion de la instalacion, por ejemplo estado de funcionamiento (produccion de energfa), regimen de barrena o parada. Normalmente el aceite se encuentra o se acumula en el carter de aceite, entendiendose por carter de aceite cualquier reserva de aceite. El aceite puede ser un lubricante vegetal, mineral parcialmente sintetico o completamente sintetico.

De acuerdo con la invencion el orificio de entrada del conducto de salida se sumerge permanentemente en el carter de aceite, conectandose al conducto de salida, en el funcionamiento de un aerogenerador, una bomba de aceite para bombear el aceite fuera del carter de aceite y ponerlo a disposicion del circuito de aceite despues de su tratamiento en las instalaciones de filtracion y/o de refrigeracion. El aceite se aspira en el orificio de entrada. Cuando el nivel de llenado de aceite llega al mmimo, en el que se preve una perforacion, por ejemplo un agujero en el conducto de salida, la bomba aspira, en lugar de aceite, solo aire a traves de la perforacion. De este modo se evita durante el funcionamiento que el carter de aceite se vade, dado que al alcanzar el mmimo nivel de aceite en el carter, ya no se aspira aceite del carter de aceite.

Cuando se llega al mmimo nivel de aceite en el engranaje, no se extrae mas aceite del carter de aceite o del engranaje. De este modo se proporciona siempre una minima cantidad de aceite predeterminada en el engranaje para los componentes del engranaje a lubricar, independientemente del modo de funcionamiento en el que se encuentre el aerogenerador (produccion de energfa o regimen de barrena o parada).

Como variante de realizacion ventajosa se proporciona un engranaje perfeccionado en el que en el conducto de salida, por encima del orificio de entrada, se configura una elevacion como barrera hidraulica del conducto de salida, por la que el aceite del carter de aceite puede pasar, especialmente a la altura de un maximo del nivel de llenado de aceite, por lo que se proporciona de forma preferiblemente permanente un nivel de llenado de aceite predeterminado al menos igual al maximo del nivel de llenado de aceite o menor, durante el funcionamiento del aerogenerador y/o durante la parada del aerogenerador.

Por lo tanto es posible que el aceite del carter de aceite del engranaje no rebase un nivel maximo en el engranaje , de modo que al alcanzar el maximo nivel de aceite el aceite excedente salga de forma independiente y automatica por encima de la elevacion, independientemente de si se activa o no una bomba de aceite preferiblemente electrica conectada al conducto de salida. Para ello se tiene que garantizar la ventilacion del conducto de salida.

En una variante perfeccionada del engranaje se preve ademas que por medio de al menos un conducto de salida se proporcione un nivel de llenado de aceite entre un maximo de nivel de llenado de aceite y el mmimo de nivel de llenado de aceite (> 0). De esta forma la cantidad de aceite del carter de aceite se mantiene especialmente por autorregulacion entre un maximo y un mmimo del nivel de llenado de aceite, con lo que en el carter de aceite no hay ni demasiado aceite ni demasiado poco.

Para ello se preve ademas que el nivel de llenado de aceite, especialmente entre el maximo y el mmimo, se proporcione de forma automatica o por autorregulacion, de manera pasiva, con preferencia con la bomba de aspiracion del conducto de salida desconectada, por ejemplo durante la parada o el regimen de barrena del aerogenerador. Asf se produce por sf solo, es decir, sin necesidad de conectar una bomba, un nivel de aceite en el engranaje, de modo que siempre haya aceite suficiente en el engranaje, incluso en una situacion de fallo, por ejemplo rotura de un manguito de aceite. Se evita asf que el fondo del engranaje quede sin aceite.

Con el engranaje segun la invencion se proporciona en conjunto una construccion sencilla y robusta con la que se produce una nivelacion pasiva del nivel de aceite en caso de un funcionamiento incorrecto o de fallo del sistema de lubricacion de aceite, evitandose ademas el deposito de partmulas del carter de aceite, dado que en el funcionamiento normal la capacidad de aspiracion de una bomba conectada al conducto de salida esta dimensionada de manera que, a pesar de la pequena perforacion en el conducto de salida o del orificio de ventilacion, las partmulas y los depositos del aceite se aspiren del fondo de la carcasa y se aporten al sistema de filtracion. En cambio, si se produce un fallo, el mmimo novel de aceite se mantiene siempre, con lo que se hace posible un funcionamiento de emergencia del engranaje del aerogenerador durante el cual ya no sale aceite del carter de aceite cuando el orificio de ventilacion o la perforacion del conducto de salida aspiran aire.

Si el aerogenerador se para, por ejemplo en caso de una fallo de la red, se acumula en el carter de aceite, en el fondo del engranaje, una gran cantidad de aceite repartido por todo el engranaje en los cojinetes, dentados, piezas de la carcasa, etc.. Para evitar un nivel de aceite demasiado alto del carter de aceite en el engranaje como consecuencia de una parada durante el funcionamiento normal, en la que las piezas de engranaje en movimiento calientan el aceite a causa de las perdidas por chapoteo y/o existe el riesgo de formacion de espuma, el aceite excedente por encima del nivel maximo se extrae del engranaje a traves del conducto de salida. El aceite espumante en el engranaje, por ejemplo, ya no puede garantizar una lubricacion fiable de los componentes.

Debido a la subida del aceite hasta el nivel maximo con la posterior salida del aceite sobrante o la extraccion del mismo a traves del conducto de salida, se garantiza que el nivel de aceite del carter de aceite no pueda subir pasivamente por encima del nivel maximo. De acuerdo con la idea segun la invencion se limitan de este modo pasivamente el nivel mmimo de aceite y el nivel maximo de aceite. Entre el nivel mmimo y el nivel maximo de aceite

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existe especialmente una distancia suficiente para evitar que el nivel de aceite descienda durante el funcionamiento normal por unos instantes al mmimo y que la bomba de aceite preferiblemente electrica conectada aspire aire.

El aceite evacuado por una bomba de aceite conectada o el deposito del aceite retirado del fondo de la carcasa se aspiran durante el funcionamiento normal y se conducen a un sistema de filtracion para eliminar las partmulas del aceite.

Una variante perfeccionada del engranaje se caracteriza en especial por que el conducto de salida se ha configurado a modo de un sifon invertido o al estilo de una U colocada preferiblemente de cabeza. El orificio de entrada del conducto de salida se dispone en este caso en el fondo del engranaje y se dota de una perforacion o de un orificio de ventilacion a la altura del mmimo nivel de aceite del carter de aceite deseado. En direccion de salida o en direccion de aspiracion del conducto de salida, el conducto de salida sube detras del orificio de entrada o presenta una seccion de conducto ascendente que se transforma en una seccion de empalme curvada con una elevacion, con lo que por medio de la elevacion en el conducto de salida se limita un nivel maximo de aceite admisible, configurandose a continuacion de la seccion de empalme curvada, en una seccion de tubena descendente, una salida para el lubricante o aceite hacia una instalacion de lubricacion con bomba y/o filtro. Al configurar el conducto de salida a modo de un sifon invertido, el codo (inferior) o la curvatura del sifon limita el maximo nivel de aceite del carter de aceite en el engranaje.

En otra variante perfeccionada se preve ademas que el conducto de salida presente por un lado opuesto al carter de aceite, preferiblemente en direccion de flujo del aceite del carter de aceite al conducto de salida, una seccion de tubena ascendente y/o una elevacion por medio de la cual se determina previamente el maximo nivel de llenado de aceite.

En el conducto de salida, por la cara opuesta al carter de aceite, se dispone especialmente un sistema de aspiracion, en especial una bomba. Como sistema de aspiracion se preve una bomba de ruedas dentadas mecanica acoplada al engranaje que en caso de un fallo prolongado de la red o en regimen de barrera suministra aceite suficiente para la lubricacion de todas las etapas. Ademas se preve como sistema de aspiracion (de forma adicional o alternativa) una bomba electrica que durante el funcionamiento normal aspira aceite del carter de aceite segun las necesidades.

Para eliminar del engranaje el lodo de aceite o las partmulas que se acumulan en la parte inferior del carter de aceite, se preve ademas que el orificio de entrada del conducto de salida se disponga en el area de una zona de recogida para las partmulas contenidas en el deposito de aceite.

En el marco de la invencion cabe tambien la posibilidad de que para el engranaje asf como para una etapa de engranaje se proporcione permanentemente un nivel de llenado de aceite constante en el carter de aceite. Esto se consigue, por ejemplo, si el mmimo nivel de llenado de aceite predeterminado del carter de aceite corresponde al maximo nivel de llenado de aceite. A estos efectos, la perforacion del conducto de salida se encuentra a la misma altura que la elevacion del conducto de salida.

Se prefiere ademas que en una etapa de engranaje se configure un conducto de salida o que en varias etapas de engranaje de un engranaje de multiples etapas se prevea respectivamente al menos un conducto de salida (propio), proporcionandose en una o varias etapas de engranaje un nivel de llenado de aceite predeterminado entre un maximo del nivel de llenado de aceite de la respectiva etapa de engranaje y un mmimo del nivel de llenado de aceite (> 0) de la respectiva etapa de engranaje. Tambien sena posible que para cada etapa de engranaje con conducto de salida propio se proporcionara permanentemente un nivel de llenado de aceite constante.

La tarea se resuelve ademas por medio de un engranaje de multiples etapas de un aerogenerador perfeccionado por el hecho de que al menos dos etapas de engranaje presentan respectivamente un carter de aceite propio con respectivamente un nivel de llenado de aceite predeterminado (< 0), diferenciandose los niveles de llenado de aceite predeterminados de las distintas cajas de aceite de dos etapas de engranaje, especialmente en caso de parada o en regimen de barrena del aerogenerador o del engranaje, caracterizandose el engranaje de multiples etapas por que una o varias etapas de engranaje se configuran con al menos un conducto de salida, tal como se ha descrito antes de forma general para un engranaje.

La invencion se basa en la idea de que en un engranaje con una o varias etapas planetarias asf como con una o mas etapas de engranaje (etapas de engranajes rectos) cada etapa de engranaje funcione con su propio nivel de llenado de aceite de modo que los componentes de engranaje de cada etapa de engranaje reciban la cantidad suficiente de lubricante. De este modo se proporciona aceite suficiente para cada etapa de engranaje, llevandose los conductos de salida y los conductos de aspiracion de las distintas etapas de engranaje hacia un deposito de reserva de aceite comun. En el deposito de reserva el aceite se trata en un dispositivo de filtracion y mediante refrigeracion antes de volver a inyectarlo en las distintas etapas de engranaje.

Una variante perfeccionada del engranaje de multiples etapas se caracteriza ademas por que los niveles de llenado de aceite predeterminados de las distintas cajas de aceite de dos etapas de engranaje se proporcionan de manera pasiva de modo automatico o a traves de la autorregulacion, con lo que se ofrece un engranaje de aerogenerador de multiples etapas, presentando al menos dos etapas de engranaje un carter de aceite con distintos niveles de llenado de aceite asf como con respectivamente un conducto de salida, por medio de los cuales se consigue la regulacion

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pasiva del nivel de aceite en el carter de aceite. De este modo se garantiza que cada etapa de engranaje tenga individualmente el nivel de llenado de aceite optimo desde el punto de vista estructural.

La tarea se resuelve ademas con un aerogenerador con un engranaje como el antes descrito o con un engranaje de multiples etapas como el antes descrito. Para evitar repeticiones, se hace expresa referencia a las explicaciones que anteceden.

Otras caractensticas de la invencion resultan de la descripcion de formas de realizacion segun la invencion junto con las reivindicaciones y los dibujos adjuntos. Las formas de realizacion segun la invencion pueden cumplir algunas de las caractensticas o una combinacion de varias caractensticas.

En lo que sigue, la invencion se describe a modo de ejemplo a la vista de ejemplos de realizacion y sin limitacion de la idea general de la invencion, senalandose expresamente las figuras en relacion con todos los detalles segun la invencion no explicados espedficamente en el texto. Se ve en la

Figura 1 una representacion esquematica de un circuito de aceite de un engranaje de un aerogenerador;

Figuras 2a, 2b y 2e una representacion esquematica de respectivamente una seccion transversal de un conducto de salida en el fondo de un engranaje en seccion;

Figura 3 una representacion esquematica de variantes perfeccionadas de un conducto de salida;

Figura 4 una representacion esquematica de una seccion transversal de una carcasa de un engranaje con un conducto de salida;

Figuras 5a a 5c una representacion esquematica de respectivamente dos vistas de diferentes placas de diafragma de un conducto de salida en una carcasa de engranaje y

Figura 6 una seccion transversal esquematica de un engranaje de multiples etapas de un aerogenerador, presentando cada etapa de engranaje un conducto de salida.

Las figuras 2c y 2d muestran ejemplos que no son objeto de la invencion.

En las siguientes figuras los elementos iguales o similares y las piezas correspondientes se identifican con el mismo numero de referencia, por lo que se prescinde de una nueva presentacion.

En la figura 1 se representa esquematicamente un aerogenerador W con un sistema de transmision. Del sistema de transmision del aerogenerador se representan las palas de rotor 2, el arbol de rotor 4, el engranaje 6, el arbol del generador 8 y el generador 10. El engranaje 6 se encarga de que una vuelta relativamente lenta del arbol de rotor 4 se transforme en una rotacion del arbol del generador 8 con un elevado numero de revoluciones.

El engranaje 6 forma parte de un circuito de lfquido de engranaje que, ademas del engranaje 6, comprende un conducto 12 para el aceite de engranaje, una bomba de aceite 14, un filtro de aceite 18 y un conducto de recirculacion 20 para el aceite de engranaje. Se puede prever un deposito intermedio de aceite o una cubeta de aceite, aunque aqrn no se representen. Por medio del filtro de aceite 18 se filtran las partmulas de desgaste del engranaje 6 y se eliminan del circuito.

En las figuras 2a, 2b y 2c asf como en las figuras 2d y 2e se representan respectivamente de forma esquematica unas secciones transversales del conducto de salida 30 en el fondo inferior de engranaje 40 de un engranaje (comparese figura 1, referencia 6) de un aerogenerador.

Por encima del fondo de engranaje 40 se recoge el aceite que se encuentra en el engranaje en un carter de aceite 50. El conducto de salida 30 dispone de un orificio de entrada 32 dispuesto en el carter de aceite 50 por el lado del carter de aceite en la zona cercana al fondo del engranaje 40. El conducto de salida 30 se convierte en una seccion de conducto ascendente 34 en cuyo extremo se dispone, por la parte superior de la seccion del conducto ascendente 34, una pieza de empalme curvada 36. La pieza de empalme 36 se ha configurado a modo de semiarco.

A la pieza de empalme 36 sigue una pieza de conducto recta o una seccion de conducto 38 a la que se conecta un conducto para el aceite de engranaje (comparese figura 1, referencia 12), de modo que por medio de una bomba de aceite conectada al conducto de salida 30 se pueda aspirar el aceite del carter de aceite 50.

En las figuras 2a y 2b la seccion de conducto ascendente 34 dispone de un orificio 35 de manera que el aceite del carter de aceite fluya a traves del orificio 35 o de la perforacion cuando el nivel del carter de aceite esta por encima del orificio 35. Por medio del orificio 35 se limita el mmimo nivel de llenado de aceite MIN del carter de aceite 50 en el fondo de engranaje 40, dado que con la bomba de aceite apagada no se puede aspirar aceite del carter de aceite 50 cuando en el orificio 35 se aspira aire.

Cuando el nivel de llenado de aceite se encuentra por encima del orificio 35, se aspira aceite del carter de aceite 50, tanto a traves del orificio 35 como a traves del orificio de entrada 31, con lo que en este caso tambien se eliminan del interior del engranaje el lodo de aceite o las partmulas del aceite que se acumulan en el fondo de engranaje 40.

Cuando el nivel de aceite del carter de aceite 50 llega al mmimo se garantiza que una cantidad (minima) predeterminada de aceite permanezca en el engranaje, con lo que se consigue segun el ejemplo de realizacion representado en la figura 2a asegurar un determinado nivel de aceite.

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En la figura 2b se representa la situacion en la que el nivel de aceite del carter de aceite 50 alcanza un maximo MAX, con lo que se limita hacia arriba la cantidad maxima de aceite en el carter de aceite 50. Dado que el conducto de salida 30 se configura en los ejemplos de realizacion segun las figuras 2a y 2b a modo de un sifon invertido, el aceite que llega o que sobre se evacua, una vez alcanzado el maximo nivel de llenado del carter de aceite 50, a traves del punto mas alto 37 en direccion de salida de la pieza de empalme curvada 36.

En direccion de salida del aceite del engranaje se encuentra en la pieza de empalme curvada una elevacion maxima 37 limitada por el maximo nivel de llenado de aceite MAX. El punto mas alto o la elevacion 37 como barrera hidraulica se encuentra por la cara interior de la pieza de empalme curvada 36. Incluso en caso de parada de la bomba electrica del conducto de salida 30 el aceite salga al llegar al maximo nivel de llenado de aceite dado que la bomba parada no cierra el conducto de salida 30 de forma hermetica.

En el caso del ejemplo representado en la figura 2c, que no es objeto de la solucion segun la invencion, el conducto de salida 30 no dispone de ningun orificio en la seccion del conducto ascendente 34, por lo que segun el ejemplo representado en la figura 2c del conducto de salida 30 el maximo nivel de aceite MAX del carter de aceite 50 queda limitado. En el ejemplo representado en la figura 2c no se limita el mmimo nivel de aceite, puesto que la seccion de conducto ascendente 34 esta cerrada.

Frente al ejemplo representado en la figura 2c sin proteccion de nivel, el conducto de salida 30 del ejemplo de la figura 2d, que tampoco es objeto de la invencion, dispone de un conducto de conexion 33 al estilo de un conducto de derivacion o de puenteo dispuesto cerca del fondo de engranaje 40 entre la entrada 32 y la seccion de conducto recta 38 o entre el extremo inferior de la seccion de conducto ascendente 34 y la seccion de conducto recta 38 por debajo de la elevacion 37.

En el conducto de salida 30 (con proteccion de nivel) representado en la figura 2e, comparado con el conducto de salida 30 mostrado en la figura 2a, tambien se configura un conducto de conexion 33 con una valvula 39 entre la entrada 32 o la seccion de conducto ascendente 34 y la seccion de conducto 38 por debajo del orificio 35 o por debajo del mmimo nivel de aceite MIN.

Dentro o en el conducto de conexion 33 se preve o dispone una valvula 39 o valvula de control de manera que durante el funcionamiento normal la valvula 39 se encuentre en posicion de bloqueo. Con preferencia la valvula 39 es una valvula de construccion sencilla que en caso de cambio del aceite del engranaje, por ejemplo, se abre manualmente durante un tiempo determinado, es decir temporalmente, a fin de permitir la circulacion directa y completa del aceite usado a traves de la entrada 32 y el conducto de conexion 33 en estos momentos abierto hacia la seccion de conducto 38 provista de una salida situada a un nivel mas bajo.

Una vez salido o extrafdo por completo el aceite usado para el cambio del aceite del engranaje a traves del conducto de conexion 33 abierto, la valvula 39 se vuelve a cerrar o colocar en posicion de bloqueo como elemento de cierre del conducto de conexion (derivacion) 33, de modo que se pueda introducir aceite limpio.

Durante la apertura de la valvula 39 del conducto de conexion 33 como conducto de derivacion se rodean la perforacion y el orificio 35 de la seccion del conducto ascendente 34 por los que el aceite puede fluir (comparese figura 2e) y/o la elevacion 37 (comparese figura 2d y figura 2e). Durante el funcionamiento normal del engranaje o del conducto de salida 30 la valvula 39 esta completamente cerrada.

La valvula 39, configurada a modo de dispositivo de cierre, se realiza preferiblemente de forma que en estado abierto la valvula 39 apenas reduzca la seccion transversal del conducto de conexion 39 o que lo haga solo de manera insignificante.

A diferencia de las formas de realizacion mostradas, en otras variantes de realizacion tambien es posible realizar el cambio de aceite mediante la disposicion de salidas de cambio de aceite adicionales. Sin embargo, si el aceite debe aspirarse durante un cambio de aceite con ayuda de una bomba, para eliminar la mayor cantidad posible de partmulas acumuladas en el fondo de engranaje 40, es necesario configurar cada salida adicional con tubenas adicionales o realizar otras operaciones.

En la figura 3 se representan dos ejemplos de realizacion de otro conducto de salida 30 para el aceite del carter de aceite 50. El conducto de salida derecho 30 se ha configurado a modo de un conducto en forma de S en el fondo del engranaje 40, disponiendose el orificio de entrada 32 en la zona del fondo del engranaje 40. La seccion de conducto ascendente 34 esta cerrada y se transforma en la seccion de empalme 36 curvada a modo de un cuarto de cmculo. Por el lado de la seccion de empalme 36 se ha practicado en la seccion de empalme 36 un orificio 39 o perforacion, por lo que, al descender el nivel de llenado de aceite del carter de aceite 50 a un mmimo MIN, se aspira a traves del orificio 35 aire, con lo que en el ejemplo de realizacion derecho del conducto de salida 30 el mmimo nivel de aceite en el engranaje queda limitado.

En el ejemplo de realizacion representado en la parte izquierda de la figura 3 de un conducto de salida 30 se preve un sifon de brida invertido consistente en una pieza tubular recta 42. La pieza tubular 42 esta rodeada por su parte superior por un recipiente de techo 44 al estilo de un vaso o recipiente invertido que por su cara posterior presenta una perforacion 45. De este modo se limita tambien el mmimo nivel de llenado de aceite del carter de aceite 50 del engranaje.

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Cuando el nivel de aceite rebasa el mmimo indicado, el aceite entra a traves de la perforacion 45 directamente en el conducto de salida 30, por lo que el nivel mmimo corresponde al nivel maximo. El recipiente de techo 44 se alarga ventajosamente hacia abajo hasta la zona del fondo del engranaje, a fin de poder aspirar el lodo de aceite y las partmulas con ayuda de la bomba de aceite.

Si en el fondo del engranaje 40 se encuentra una cantidad de aceite mayor que la minima, la bomba de aceite conectada al conducto de salida 30 lo extrae. Si el nivel de aceite desciende de modo que los orificios 39 y 47 queden libres, con lo que las bombas de aceite conectadas a los conductos de salida 30 transportan aire en lugar de aceite, el aire se aspira a traves de los orificios 39 y 45.

En el ejemplo de realizacion de un conducto de salida representado en la figura 4, el conducto de salida se integra en la pared exterior de la carcasa del engranaje. Por el lado interior del engranaje 62 de la carcasa de engranaje 60 se disponen ademas dos placas de separacion 64, 66 paralelas y con una distancia predeterminada entre las mismas. La placa de separacion interior 64 se monta de manera que quede un espacio libre entre la cara inferior de la placa de separacion 64 y el fondo de engranaje 40. La placa de separacion exterior 66 se apoya en el fondo del engranaje 60 y termina a una distancia predeterminada respecto a la pared superior de la carcasa de modo que por encima de la placa de separacion 66 quede un espacio libre.

Por el lado opuesto al engranaje la carcasa 60 dispone en la zona de las placas de separacion 64, 66 de un conducto 68 al que se conecta una bomba de aceite. La placa de separacion interior 64 presenta un orificio 65 que fija y limita el mmimo nivel de aceite del carter de aceite 50.

El extremo superior de la placa de separacion exterior 66 limita el maximo nivel de aceite del carter de aceite 50. Al llegar el nivel de llenado de aceite el maximo MAX, el aceite sobrante sale entra las placas de separacion 64, 66 y por encima de la cara superior de la placa de separacion 66 y llega al conducto 68.

En las figuras 5a a 5c se representan diversas formas de realizacion de la placa de separacion 64 de la figura 4 en una vista frontal esquematica. La placa de separacion 64 dispone de un orificio 65 segun el ejemplo de realizacion de la figura 5a. En el ejemplo de realizacion segun la figura 5b la placa de separacion 64 dispone de una ranura 67, fijando el canto superior de la ranura 67 el mmimo nivel de aceite.

La variante de realizacion con la ranura 67 ofrece la ventaja de que el riesgo de obstruccion es menor que en el caso del orificio 65. Por otra parte la ranura 67 limita el mmimo nivel de aceite de manera muy segura, incluso en caso de una elevada capacidad de aspiracion de la bomba.

Segun las necesidades tecnicas de flujo puede ser conveniente emplear, en lugar de la forma de ranura recta representada, cualquier otra forma de realizacion geometrica de la ranura, especialmente ranuras que se van ensanchando hacia abajo, por ejemplo en forma de triangulo, embudo o parabola. Una conformacion de este tipo se muestra, a modo de ejemplo, en la figura 5c. En ensanchamiento de la ranura 67 hacia abajo garantiza una aspiracion especialmente efectiva del lodo de aceite o de las partmulas del fondo del engranaje.

La figura 6 muestra esquematicamente una seccion transversal de un engranaje de multiples etapas de un aerogenerador que presenta varias etapas de engranaje. El engranaje de multiples etapas 70 se compone de dos etapas planetarias dispuestas una detras de otra 72.1, 72.2 conectadas mecanicamente. La segunda etapa planetaria 72.2 se conecta ademas mecanicamente a la etapa de engranaje recto 74 del engranaje 70.

El engranaje de multiples etapas 70 transforma el bajo numero de revoluciones del arbol de rotor 4, a traves de varias etapas, en un numero de revoluciones elevado de un arbol de accionamiento (no representado) que, por medio de un embrague, impulsa un generador. En el marco de la invencion es posible que el engranaje de multiples etapas 70 presente tambien una etapa planetaria y dos etapas de engranaje recto o cualquier otra combinacion de etapas.

Dado que el sistema de transmision del aerogenerador se inclina hacia la horizontal en un angulo predeterminado, se inclinan tambien las etapas de engranaje hacia la horizontal.

Las distintas etapas de engranaje 72.1, 72.2 y 74 se impermeabilizan preferiblemente de forma hidraulica las unas respecto a las otras de manera que el aceite del engranaje de una etapa de engranaje no llegue a las etapas de engranaje contiguas, con lo que en cada etapa de engranaje se consigue un nivel de aceite predeterminado.

La etapa planetaria 72.1 dispone, por ejemplo, de un carter de aceite 150.1 y la segunda etapa planetaria 72.2 de un carter de aceite 150.2. La etapa de engranaje recto posterior 74 dispone de un carter de aceite 154. En cada etapa planetaria se dispone ademas un conducto de salida 130.1, 130.2 y 134 en la zona del fondo de la etapa de engranaje para extraer el aceite de los respectivos carteres de aceite 150.1, 150.2 y 154.

Los conductos de salida 130.1, 130.2 y 134 se configuran especialmente a modo de un conducto de salida como el que se representa en las figuras 2a, 2b. Es decir, los conductos de salida, 130.1, 130.2 y 134 disponen de un orificio de entrada y, en direccion de salida, de una seccion de conducto ascendente con una perforacion, con lo que se fija el mmimo nivel de aceite en las respectivas etapas de engranaje. Los conductos de salida 130.1, 130.2 y 134 se configuran en forma de sifon invertido, limitandose a causa de la elevacion como barrera hidraulica del conducto de salida el maximo nivel de aceite en la etapa de engranaje.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Dado que en cada etapa de engranaje se configura un conducto de salida segun la invencion, es posible ajustar la altura de los carteres de aceite de forma individual y conforme a las necesidades en cada etapa del engranaje de multiples etapas 70. Debido a la limitacion de los niveles de aceite a un mmimo nivel de llenado de aceite en cada etapa de engranaje, se impide en cualquier situacion de la instalacion que los carteres de aceite 150.1, 150.2 y 154 se vaden, incluso en caso de rotura de un manguito de aceite, con lo que se mantienen las caractensticas de funcionamiento de las etapas de engranaje 70.1, 70.2,74 incluso en caso de emergencia o de fallo.

En conjunto se proporciona con el engranaje 70 un engranaje de multiples etapas, presentando al menos dos etapas de engranaje un carter de aceite con niveles de aceite diferentes asf como respectivamente un conducto de salida por medio del cual se consigue una regulacion pasiva de los niveles de aceite entre un maximo y un mmimo.

En el marco de la invencion resulta logico que las etapas de engranaje 72.1, 72.2 y 74 presenten respectivamente los correspondientes orificios o salidas para el cambio de aceite.

Para aspirar el aceite de los carteres de aceite 150.1. 150.2 y 154 de las etapas de engranaje 72.1, 72.2 y 74 se disponen en los conductos de salida 130.1, 130.2 y 134 las correspondientes bombas mecanicas y bombas electricas. Los tres conductos de salida 130.1, 130.2 y 134 se unen en un conducto en el que se dispone una bomba electrica de aspiracion y una bomba mecanica de ruedas dentadas. La bomba mecanica de ruedas dentadas se dispone, en una de las variantes de realizacion, directamente detras de la pared posterior de la etapa de engranaje recto 74, en la parte inferior, por lo que aspira el aceite a traves del conducto de salida 134 de la etapa de engranaje recto 74.

En el marco de la invencion tambien cabe la posibilidad de que las dos etapas planetarias 72.1, 72.2 presenten rebosaderos adicionales por los que el aceite salga a la etapa de engranaje recto si el nivel de aceite en las etapas de engranaje recto 72.1, 72.2 es demasiado alto. Por consiguiente, una bomba mecanica puede transportar la cantidad suficiente de aceite para la lubricacion de todas las etapas de engranaje, incluso durante un fallo prolongado de la red del aerogenerador y/o en regimen de barrena del aerogenerador, dado que el aceite de los carteres de aceite siempre sale hacia la etapa de engranaje trasera.

Tambien es posible imaginarse que en la etapa de engranaje recto 74 posterior solo se limite el maximo nivel de aceite del carter de aceite 154, dado que especialmente en la etapa de engranaje recto 74 con un alto numero de revoluciones existe el riesgo de que se forme espuma en el aceite a causa de la elevada velocidad de giro de los componentes.

Todas las caractensticas indicadas, tambien las que se deducen de los dibujos asf como caractensticas individuales reveladas en combinacion con otras caractensticas, se consideran por sf solas y en combinacion como esenciales para la invencion. Las formas de realizacion segun la invencion se pueden cumplir por medio de caractensticas individuales o de una combinacion de varias caractensticas.

Lista de referencias 2 Palas de rotor

4 Arbol de rotor

6 Engranaje

8 Arbol de engranaje

10 Generador

12 Conducto para el aceite de engranaje

14 Bomba de aceite

18 Filtro de aceite

20 Conducto de recirculacion para el aceite de engranaje

30 Conducto de salida

32 Orificio de entrada

33 Conducto de conexion

34 Seccion de conducto ascendente

35 Perforacion

36 Arco de empalme

37 Elevacion

38 Seccion de conducto

10

15

20

39: Valvula

40: Fondo del engranaje

42: Pieza tubular

44: Recipiente de techo

50: Carter de aceite

60: Carcasa de engranaje

62: Interior de la carcasa

64: Placa de separacion

65: Perforacion

66: Placa de separacion

67: Ranura

68: Conducto

70: Engranaje

72.1: Etapa planetaria

72.2: Etapa planetaria

74: Etapa de engranaje recto

130.1, 130.2: Conducto de salida

134: Conducto de salida

150.1: Carter de aceite

150.2: Carter de aceite

154: Carter de aceite

W: Aerogenerador

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

REIVINDICACIONES

1. Engranaje (6) de un aerogenerador (W) con un carter de aceite (50, 150.1, 150.2, 154), presentando al menos un conducto de salida (30, 130.1, 130.2, 134) dispuesto en o dentro del carter de aceite (50, 150.1, 150.2, 154) para el aceite del carter de aceite (50, 150.1, 150.2, 154) un orificio de entrada (32) dispuesto en el carter de aceite (50,
150.1, 150.2, 154), disponiendose el orificio de entrada (32) del conducto de salida (30, 130.1, 130.2, 134) por debajo de un mmimo predeterminado mayor que cero de un nivel de llenado de aceite del carter de aceite (50,
150.1, 150.2, 154), caracterizado por que en el conducto de salida (30, 130.1,130.2, 134) se configura por encima del orificio de entrada (32) una perforacion (35) por la que fluye o puede fluir el aceite del carter de aceite (50, 150.1,
150.2, 154) a la altura del mmimo del nivel de llenado de aceite, de modo que se pueda proporcionar, preferiblemente de forma permanente, un nivel de llenado de aceite predeterminado por lo menos igual o mayor que el mmimo del nivel de llenado de aceite durante el funcionamiento del aerogenerador (W) y/o durante la parada del aerogenerador (W).
2. Engranaje (6) segun la reivindicacion 1, caracterizado por que en el conducto de salida (30, 130.1, 130.2, 134) se configura por encima del orificio de entrada (32) una elevacion (37) del conducto de salida (30, 130.1, 130.2, 134) por la que puede fluir el aceite del carter de aceite (50, 150.1, 150.2, 154) a la altura del maximo nivel de llenado de aceite de modo que se proporcione, preferiblemente de forma permanente, un nivel de llenado de aceite predeterminado al menos igual o menor que el maximo nivel de llenado de aceite durante el funcionamiento del aerogenerador (W) y/o durante la parada del aerogenerador (W).
3. Engranaje (6) segun la reivindicacion 2, caracterizado por que por medio del al menos un conducto de salida (30,
130.1, 130.2, 134) se proporciona un nivel de llenado de aceite entre un maximo del nivel de llenado de aceite y el mmimo mayor que cero del nivel de llenado de aceite.
4. Engranaje (6) segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el conducto de salida (30, 130.1,
130.2, 134) se configura a modo de un sifon invertido o al estilo de una U puesta preferiblemente de cabeza, de modo que el nivel de llenado de aceite se proporciona de manera pasiva, de forma automatica por autorregulacion.
5. Engranaje (6) segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el conducto de salida (30, 130.1,
130.2, 134) presenta por un lado opuesto al carter de aceite (50, 150.1, 150.2, 154), preferiblemente en direccion de flujo del aceite que sale del carter de aceite (50, 150.1, 150.2, 154) al conducto de salida (30, 130.1, 130.2, 134), una seccion de conducto ascendente (34) y una elevacion (37) por medio de la cual se fija el maximo del nivel de llenado de aceite.
6. Engranaje (6) segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que en el conducto de salida (30, 130.1,
130.2, 134) se dispone, por un lado opuesto al carter de aceite (50, 150.1, 150.2, 154), un dispositivo de aspiracion, especialmente una bomba.
7. Engranaje (6) segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el orificio de entrada (32) del conducto de salida (30, 130.1, 130.2, 134) se dispone en el area de una zona para la recogida de las partmulas contenidas en el carter de aceite (50, 150.1, 150.2, 154).
8. Engranaje (6) segun una de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado por que el conducto de salida (30, 130.1,
130.2, 134) se configura en una etapa de engranaje del engranaje (6) o por que en varias etapas de engranaje (72.1,
72.2, 74) de un engranaje de multiples etapas (6) se preve respectivamente al menos un conducto de salida (30,
130.1, 130.2, 134), proporcionandose en una o varias etapas de engranaje (72.1, 72.2, 74) un nivel de llenado de

aceite predeterminado entre un maximo del nivel de llenado de aceite de la respectiva etapa de engranaje (72.1,
72.2, 74) y un mmimo mayor que cero del nivel de llenado de aceite de la respectiva etapa de engranaje.
9. Engranaje de multiples etapas (6) de un aerogenerador (W), caracterizado por que al menos dos etapas de

engranaje (72.1, 72.2, 74) presentan respectivamente un carter de aceite propio (50, 150.1, 150.2, 154) con un nivel de llenado de aceite proporcionado predeterminado mayor que cero, diferenciandose los niveles de llenado de aceite predeterminados de los distintos carteres de aceite (50, 150.1, 150.2, 154) de dos etapas de engranaje (72.1, 72.2, 74), especialmente durante la parada del engranaje (6), configurandose una o varias etapas de engranaje 72.1, 72.2, 74) como engranaje segun una de las reivindicaciones 1 a 8.
10. Aerogenerador (W) con un engranaje (6) segun una de las reivindicaciones 1 a 8 o con un engranaje de multiples etapas (6) segun la reivindicacion 9.