ES2616407T3 - Disposición de montaje para engranaje de paso - Google Patents

Abstract

Sistema para una turbina eólica (1), que comprende: - un sistema de paso que comprende un cojinete de paso (52) y un buje de turbina eólica (51), estando unido el cojinete de paso al buje (51) y pudiendo unirse a una pala de rotor de turbina eólica (53); y - un engranaje de paso (57) acoplado de manera separable al sistema de paso; y - una brida (56) para acoplar el engranaje de paso al sistema de paso; estando conectada la brida, durante el uso, al cojinete de paso o buje y estando dispuesta para soportar el engranaje de paso entre el eje de rotación del cojinete de paso y la circunferencia de cojinete de paso y en una posición entre el cojinete de paso y la punta de pala.

Description

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DESCRIPCION

Disposicion de montaje para engranaje de paso Campo de la invencion

Esta invencion se refiere a turbinas eolicas y mas espedficamente a una disposicion para montar un engranaje de paso de pala dentro de una estructura de turbina.

Antecedentes de la invencion

La figura 1 ilustra una turbina eolica 1, que comprende una torre 2 en la que esta montada una gondola 3. Al menos una pala de turbina 5 esta montada en un buje 6 para formar un rotor 4. El buje 6 esta conectado a la gondola 3 a traves de un arbol de velocidad baja (no mostrado) que se extiende desde la parte frontal de la gondola. La turbina eolica ilustrada en la figura 1 puede ser un modelo pequeno previsto para el uso domestico o un consumo energetico ligero, o puede ser un modelo grande, tal como los que son adecuados para su uso en generacion de electricidad a gran escala en un parque eolico. En este ultimo caso, el diametro del rotor puede ser tan grande como 150 metros o mas.

Las palas de rotor de las turbinas eolicas estan disenadas para extraer la energfa del viento en virtud de su forma aerodinamica, y su posterior rotacion inducida por el viento. Para las turbinas eolicas de eje horizontal, las palas rotan alrededor de un buje de rotor unido a una gondola montada en una torre de turbina eolica, y la rotacion del rotor hace girar un arbol de accionamiento conectado a su vez a un generador que produce electricidad. Para que las turbinas eolicas de eje horizontal funcionen de manera eficiente y extraigan la maxima energfa del viento, la gondola de turbina eolica, y el eje alrededor del cual rota el rotor de turbina eolica, esta inclinada un angulo hacia el viento en la mayor medida posible de manera que el eje de rotacion del rotor esta alineado con la direccion del viento.

Las turbinas eolicas modernas controlan la carga en el rotor regulando el paso de las palas dentro y fuera del viento entrante. Se regula el paso de las palas para optimizar la salida o para proteger la turbina eolica de sobrecargas daninas durante fuertes vientos. La figura 2 muestra una disposicion de regulacion de paso conocida entre un buje 3 y una pala (no mostrada). El cojinete de paso 7 esta ubicado entre el buje y la pala y, en las turbinas modernas, puede tener un diametro tan grande como 2 metros hasta 6 metros. Un engranaje 9 esta formado en el cojinete de paso 7, habitualmente mecanizando la corona dentada sobre el material de cojinete de paso, y se aplica un par de torsion mediante un pinon 8 al engranaje para hacer girar el cojinete de paso. El pinon se hace girar mediante uno o mas actuadores, tales como un cilindro hidraulico o motor electrico, para proporcionar el par de torsion para regular el paso de la pala y mantenerla en una posicion dada. Una disposicion de paso de este tipo permitir que cada pala se gire aproximadamente 90°-100° alrededor de su eje longitudinal.

Un problema con los cojinetes de paso para turbinas eolicas es que no se hacen funcionar como los sistemas de engranaje tradicionales. El engranaje sufre largos periodos de inactividad, en los que no es necesario cambiar el paso de las palas, Cuando se regula el paso de las palas, solo se requieren unas rotaciones relativamente pequenas para controlar la potencia y velocidad del rotor cuando se esta usando la turbina para extraer energfa del viento entrante, estando esto dentro de lo que se denomina el “intervalo operativo” para regular el paso. El resultado es que el pinon pasa la mayor parte del tiempo engranado con, y desplazandose a lo largo de, una seccion corta de la superficie de engranaje. Normalmente esto se equipara a aproximadamente 30°-35° de la superficie de engranaje, definida por el angulo de un segmento de la corona dentada. Esto conduce a un desgaste acelerado, y cuando se desgasta la seccion pequena de los ajustes de cubierta de engranaje en el intervalo operativo, debe sustituirse la totalidad del engranaje. Dado que el engranaje esta formado directamente en el cojinete de pala, debe sustituirse la totalidad del cojinete, o anillo de cojinete, lo que es costoso y diffcil. El documento WO2007/098759A2 da a conocer un rotor de turbina eolica que incluye un motor con forma de anillo que controla una pala a traves de unos medios de engranaje de tipo planetario. El documento EP2253841A2 da a conocer una turbina eolica de eje horizontal que comprende una unidad de accionamiento de paso de doble sistema para una pala.

Se ha apreciado que sena ventajoso proporcionar un engranaje para un sistema de paso de turbina que pueda sustituirse facilmente.

Sumario de la invencion

La invencion se define en la reivindicacion independiente a la que debe hacerse referencia ahora. Las caractensticas ventajosas se exponen en las reivindicaciones dependientes.

Las realizaciones de la invencion proporcionan un sistema o aparato para una turbina eolica. El sistema/aparato comprende un sistema de paso, comprendiendo el sistema de paso un cojinete de paso de pala y un buje de turbina eolica, estando unido el cojinete de paso al buje de turbina eolica y dispuesto para poder unirse a un rotor de pala de turbina eolica. El cojinete de paso de pala sirve para regular el paso de la pala de rotor con respecto al buje. Un conjunto de engranaje de paso, que comprende un engranaje que tiene una superficie de engranaje para engranarse con un actuador tal como un pinon, esta acoplado de manera separable al sistema de paso,

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acoplandose a un componente del mismo, preferiblemente o bien acoplandose al cojinete de paso, o bien acoplandose al buje, de modo que el engranaje de paso, bajo la accion del actuador, produce una rotacion relativa entre el buje y la parte relevante del cojinete. Acoplar de manera separable la superficie de engranaje al sistema de paso puede permitir la sustitucion facil del engranaje sin requerir la retirada de componentes grandes tales como el cojinete.

El sistema de paso comprende una brida o un elemento para acoplar el engranaje al sistema de paso, siendo la brida un soporte sobresaliente para unir un componente al otro. La brida esta soportada en el sistema de paso y esta dispuesta para soportar el engranaje de manera que esta separado de, o esta retenido alejado de, el cojinete de paso, o el buje, de manera que el engranaje, y la superficie de engranaje, esta soportado entre el eje de rotacion del cojinete de paso y la circunferencia de cojinete de paso, espedficamente entre el eje de rotacion del cojinete de paso y, en el caso de un cojinete circular o elfptico, la pared curvada de un cilindro que pasa a traves de la circunferencia de cojinete de paso y que es paralelo al eje de rotacion del cojinete de paso. La brida se extiende preferiblemente en una direccion sustancialmente perpendicular al eje de rotacion del cojinete de paso. Proporcionando una brida o soporte para retenerlo, no es necesario que el engranaje este unido directamente a, o formado como parte de, los componentes del sistema de paso, y particularmente el cojinete de paso, y puede moverse a una ubicacion alejada del cojinete de paso y/o el buje. Esto permite que el engranaje de paso este soportado alejado del cojinete o buje en una ubicacion mas conveniente en la que puede retirarse facilmente, asf como permite una mayor flexibilidad de diseno a la hora de decidir donde ubicar el engranaje y el pinon correspondiente.

La brida puede comprender una primera parte y una segunda parte, conectandose la primera parte al cojinete de paso y soportando la segunda parte, separando la segunda parte del cojinete de paso una distancia a lo largo de una lmea paralela al eje de cojinete de modo que la segunda parte se retiene alejada del cojinete, en una posicion mas cercana a la punta de pala de lo que esta el cojinete con respecto a la punta de pala. La segunda parte se extiende entonces al interior de un espacio entre la circunferencia del cojinete de paso y el eje de rotacion del cojinete de paso. Esto permite que la brida se acople a una disposicion de montaje de pala en la que un conjunto de montaje conecta una pala al cojinete de paso, dado que la primera parte puede ser parte del conjunto de montaje, o bien formada de manera solidaria con el mismo o bien pudiendo unirse al mismo. Esto permite tambien una pala con un sistema de regulacion de paso que va a montarse en el anillo central de un cojinete de tres anillos.

El engranaje de paso puede montarse en el cojinete o en la brida usando uno o mas elementos de sujecion separables tales como tornillos o pernos. Cuando se usa una brida, el engranaje puede soportarse entonces proximo a la circunferencia interior de la brida, entre la brida y el eje de rotacion del cojinete.

La brida tiene preferiblemente la forma de una corona circular. La brida anular puede tener uno o mas orificios formados en la misma para permitir que los elementos de sujecion separables 67, tal como una tuerca y perno, entre el cojinete y el buje se ajusten o sustituyan. Los orificios pueden distribuirse en un radio predeterminado que corresponde a la posicion radial de un fijador entre el cojinete de paso y un buje de turbina eolica, y estanan dimensionados para permitir el acceso a los elementos de sujecion.

En determinadas realizaciones, la brida puede comprender una pluralidad de elementos alargados, tales como radios o postes o viguetas.

El engranaje es preferiblemente una corona dentada, y puede extenderse alrededor de al menos una parte de la circunferencia de la brida.

Puede proporcionarse tambien un subconjunto de paso que puede usarse en el sistema de paso de las realizaciones de la invencion. El subconjunto de paso comprende un cojinete de paso, que esta dispuesto para poder unirse a un buje de turbina eolica y una pala de turbina eolica mediante elementos de sujecion adecuados, y un engranaje de paso acoplado de manera separable al cojinete de paso.

Breve descripcion de los dibujos

Ahora se describiran realizaciones de la invencion, unicamente a modo de ejemplo, y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es una vista frontal de una turbina eolica de eje horizontal;

la figura 2 es una ilustracion esquematica que muestra un sistema de control de paso conocido;

la figura 3 es una seccion transversal de una parte de un sistema de paso segun una realizacion de la presente invencion;

la figura 4 es una seccion transversal de una parte de una disposicion de acoplamiento de pala y disposicion de soporte de engranaje segun una realizacion de la presente invencion;

la figura 5 es una vista expandida de la disposicion de acoplamiento de pala de la figura 4;

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la figura 6 es una vista expandida de la disposicion de soporte de engranaje de la figura 4 segun una realizacion de la presente invencion;

la figura 7 es una vista en seccion transversal de la brida de montaje de corona dentada, corona dentada y pinon a lo largo de la lmea X-X, pero excluyendo la caractenstica de montaje de engranaje, segun una realizacion de la presente invencion;

la figura 8 es una seccion transversal de una parte de una disposicion de acoplamiento de pala y disposicion de soporte de engranaje alternativas;

la figura 9 es una vista en seccion transversal de una realizacion alternativa de la brida de montaje de corona dentada;

la figura 10 es una vista en seccion transversal de una realizacion alternativa adicional de la brida de montaje de corona dentada; y

la figura 11 muestra un ejemplo de una disposicion en la que el engranaje de paso esta acoplado al buje en vez de al cojinete, que sin embargo no es parte de la invencion.

Descripcion detallada de las realizaciones preferidas

La figura 3 muestra una vista de arriba abajo de un sistema de paso segun una realizacion de la presente invencion. El sistema de paso comprende un anillo exterior 10 y un anillo interior 11 que tienen medios de deslizamiento ubicados entre los mismos para permitir que roten uno con respecto al otro. En este ejemplo, los medios de deslizamiento estan en forma de varios rodillos de bola 12. El anillo interior del cojinete tiene una superficie de engranaje 13, que comprende un conjunto de dientes, acoplados al mismo que enganchan con un pinon u otro tipo de actuador para transmitir una fuerza al anillo interior y hacerlo rotar con respecto al anillo exterior. Normalmente, el anillo interior estana unido a la pala de turbina cuyo paso va a regularse, y el anillo exterior estana unido al buje de turbina, aunque lo opuesto es posible si la superficie de engranaje fuese a extenderse alrededor de la circunferencia exterior del anillo exterior.

La superficie de engranaje 13 esta unida al anillo interior 11 mediante medios de union separables. En este ejemplo, un elemento de soporte o brida 14 se extiende a lo largo del anillo interior 11 para proporcionar una superficie de acoplamiento anular para entrar en contacto con el anillo de cojinete, y alojar medios de union separables 15 tales como pernos o tornillos. El elemento de soporte o brida puede ser solidario con la superficie de engranaje, y el engranaje puede entrar en contacto directamente con el anillo interior, o puede soportarse alejado del mismo mediante el elemento de soporte. Puede proporcionarse un elemento de soporte o brida complementario en el lado opuesto del anillo interior. Como alternativa, la superficie de engranaje puede tener rebajes formados en la misma para alojar elementos de sujecion separables que pasanan directamente al anillo interior, preferiblemente de manera radial. Por ejemplo, los tornillos o pernos pueden pasar a traves de orificios o rebajes formados entre dientes y al interior de orificios o rebajes correspondientes en el cojinete.

La figura 4 muestra una seccion de las conexiones del buje, la pala e intermedias de una turbina eolica que incorpora una estructura de montaje de engranaje de paso de pala segun una realizacion adicional de la presente invencion. La figura 4 muestra en general un buje 51 unido a un cojinete de paso 52. Una pala 53 esta acoplada al cojinete mediante una disposicion de acoplamiento de pala 70 que comprende varios elementos. Se proporciona un sistema de actuador de paso, que comprende un motor smcrono de CA o motor hidraulico 55 para generar un par de torsion, y un pinon 54 y una corona dentada 57 para transmitir el par de torsion al cojinete 52 para hacer rotar la pala de turbina alrededor de su eje longitudinal. El sistema de actuador de paso esta acoplado a la disposicion de acoplamiento de pala 70 mediante una brida de montaje 56 unida a uno de los elementos de la disposicion de acoplamiento de pala.

El buje 51 esta unido a un cojinete de paso 52 del tipo descrito en la solicitud PCT n.° W02007/006301. La pala 53 esta unida o acoplada al cojinete de paso 52. El cojinete de paso incluye al menos un anillo exterior 58, al menos un anillo central 60 y al menos un anillo interior 59. El buje comprende una zona de montaje para cada una de las unidades de pala, comprendiendo la zona de montaje al menos dos superficies de transferencia de carga concentricas 61/62 para unir la unidad de pala por medio del al menos un cojinete de paso. Las superficies de transferencia de carga pueden estar separadas por al menos una hendidura. El cojinete de paso esta unido al buje en las superficies de transferencia de carga mediante elementos de sujecion tales como tornillos, pernos o esparragos.

La pala puede unirse al anillo central del cojinete de paso por medio de la disposicion de acoplamiento de pala 70 usando elementos de sujecion tales como tornillos, pernos o esparragos que pueden extenderse al interior de la hendidura entre las superficies de transferencia de carga 61/62. La disposicion proporciona una trayectoria directa para que los elementos de sujecion pasen a traves del cojinete de manera que los elementos de sujecion pueden ser sustancialmente rectos, tal como un perno recto 75 sujetado por una tuerca o bien en el extremo de cojinete o bien en el extremo de brida de acoplamiento de pala.

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El actuador de paso o motor 55 puede soportarse mediante una brida de soporte para retener el actuador de paso en una posicion de manera que el pinon unido se engrana con la corona dentada. La brida de soporte acopla preferiblemente el pinon al buje de manera que puede producir una rotacion relativa entre la parte relevante del cojinete y el buje.

La figura 5 muestra una ampliacion del cojinete y la parte de pala de la figura 4 y se hara referencia ahora a la misma junto con la figura 4. La disposicion de acoplamiento de pala se muestra generalmente mediante el numero de referencia 70 y se denominara brida de acoplamiento de pala. La brida de acoplamiento de pala conecta la pala 53 al cojinete 52, que se extiende en general/sustancialmente en una direccion paralela al eje de rotacion del cojinete, y comprende al menos tres secciones principales. La primera seccion es una parte de acoplamiento de cojinete 64 para acoplar la brida 70 al cojinete 52, aunque en algunos ejemplos esto sera por medio de un elemento adicional tal como el elemento de acoplamiento 91 descrito a continuacion. La segunda seccion es una seccion intermedia 65 que esta dispuesta en angulo con respecto al eje de rotacion del cojinete, en vez de ser sustancialmente paralela al mismo. La tercera seccion es una parte de acoplamiento de pala 69 para acoplar la pala o rafz de pala a la brida de acoplamiento, y por tanto al cojinete. La seccion intermedia esta ubicada entre la parte de acoplamiento de cojinete y la parte de acoplamiento de pala. Preferiblemente, todas las secciones de la brida de acoplamiento de pala estan formadas como una unica pieza. Como resultado de proporcionar una brida de acoplamiento con una seccion intermedia desviada 65 es posible sujetar la pala al buje mediante elementos de sujecion ubicados en el interior de la estructura de la disposicion de acoplamiento buje/pala de turbina eolica.

La primera seccion 64 puede acoplarse al cojinete por medio de un elemento de acoplamiento adicional 91 ubicado entre el cojinete y la parte de acoplamiento de cojinete 64. Este elemento de acoplamiento adicional es parte de la brida de montaje 56, que sirve para acoplar el mecanismo de pinon y de engranaje 54/57 al cojinete y se denominara brida de montaje de corona dentada. La brida de montaje 56 esta acoplada al mismo anillo del cojinete que la pala. El elemento 91 puede ser solidario con la primera seccion 64, y por tanto puede ser solidario tambien con la totalidad de la brida de acoplamiento de pala, que puede formarse como una unica pieza.

La figura 6 muestra una ampliacion de la disposicion de brida de montaje de corona dentada, cojinete y engranaje y pinon. La brida de montaje de corona dentada comprende una primera parte 91 para acoplar la brida al cojinete de paso 52, y una segunda parte 92 que se extiende radialmente hacia dentro hacia el eje de rotacion del cojinete al que esta unida la corona dentada. La primera parte se extiende a lo largo de una direccion desde el cojinete hasta la punta de pala para soportar la segunda parte 92 mas cercana a la punta de pala que la distancia entre la punta de pala y el cojinete. Preferiblemente, la segunda parte se extiende hacia dentro en un angulo sustancialmente perpendicular al eje de rotacion del cojinete, aunque es posible que la segunda parte se extienda en un angulo mayor o menor de sustancialmente 90° para proporcionar una forma conica con lados en pendiente.

La figura 7 muestra una vista en seccion transversal de la brida de montaje de corona dentada, la corona dentada y el pinon a lo largo de la lmea X-X de la figura 6, pero no muestra el conjunto de union 98 descrito en mas detalle a continuacion. La primera parte 91 y la segunda parte 92 de la brida de montaje de corona dentada estan conformadas como una corona circular, centrada en el eje de rotacion del cojinete de paso. Preferiblemente, estan formadas de manera solidaria como una unica pieza, pero podnan unirse entre sf mediante un metodo adecuado tal como soldadura o usando tuercas y pernos. La dimension de la primera parte en la direccion del eje de rotacion del cojinete es preferiblemente mayor que la dimension de la segunda parte, de manera que la segunda parte esta soportada a una determinada distancia adicionalmente a lo largo del eje de rotacion del cojinete del propio cojinete con respecto a la punta de pala. Esto permite a la brida de montaje de corona dentada acoplar la disposicion de corona dentada al anillo central del cojinete de tres anillos. Tambien garantiza que la segunda parte se extiende a lo largo de las tuercas 67 uniendo el cojinete al buje.

Aunque no se muestra en la figura 7, la segunda parte 92 puede unirse a la corona dentada 97 mediante un conjunto de union 98 mostrado en la figura 6. En esta realizacion, se muestra que el conjunto de corona dentada comprende dos coronas dentadas coaxiales centradas en el eje de rotacion del cojinete y separadas a lo largo de la direccion axial del cojinete. El conjunto de union comprende un perno y una tuerca para retener las coronas dentadas en su posicion, aunque las coronas dentadas pueden conectarse a la brida de montaje de corona dentada mediante otros elementos de sujecion adecuados. Otras realizaciones pueden usar una unica corona dentada o mas de dos. Alternativamente, el engranaje de paso puede formarse de manera solidaria con la circunferencia interior de la brida de montaje de corona dentada. En cualquier caso, un pinon 54 se engrana con la una o mas coronas dentadas 97. El pinon esta accionado por un motor, tal como un motor smcrono de CA o un motor hidraulico. El pinon esta unido al buje 51.

En algunas realizaciones, en vez de usar un unico engranaje, pueden acoplarse dos o mas engranajes, preferiblemente engranajes anulares, pueden acoplarse al cojinete, estando separados los engranajes anulares a lo largo del eje de rotacion del cojinete tal como se muestra en las figuras 4, 6 y 8. Uno o mas pinones, acoplados a uno o mas actuadores, tales como un motor electrico o hidraulico, estan dispuestos para engranarse con uno o mas de los dos o mas engranajes de paso y para producir la rotacion de una pala de rotor con el cojinete. Tener dos o mas engranajes anulares que se engranan con un pinon comun, o engranados cada uno con pinones independientes, para hacer rotar el cojinete, reduce el peso del engranaje anular, dado que dos engranajes anulares separados a lo largo del eje de rotacion del cojinete pueden hacerse mas ligeros que un unico engranaje anular

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mientras se cubre la misma longitud a lo largo del eje de cojinete. Preferiblemente, los dos o mas engranajes anulares estan montados de modo que rotan alrededor de un centro comun, preferiblemente estando dispuestos los engranajes anulares para hacerse rotar alrededor del eje de rotacion del cojinete y estando alineados los dientes de cada engranaje anular con los dientes de los otros engranajes anulares a lo largo de una lmea sustancialmente paralela al eje de rotacion del cojinete. Las coronas dentadas pueden unirse directamente al cojinete, preferiblemente con elementos de sujecion separables, o pueden acoplarse al cojinete por medio de una brida, de modo que las coronas dentadas no estan en contacto directo con el cojinete. De nuevo, las coronas dentadas estan unidas preferiblemente a la brida de acoplamiento mediante elementos de sujecion separables para permitir la sustitucion y el ajuste de las coronas dentadas.

Con el fin de regular el paso de la pala de rotor, se genera un par de torsion mediante el motor y se transmite al pinon mediante el arbol de motor. El pinon rota y transfiere el par de torsion a la corona dentada, produciendo que la corona dentada y la carga unida de la pala roten con el anillo central del cojinete. El pinon puede rotar en sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj.

La brida de montaje de corona dentada puede estar realizada de acero o un material similar, y puede estar realizada del mismo material usado para el cojinete. La estructura de corona circular de la brida de montaje garantiza que la segunda parte es ngida en las direcciones radial y circunferencial. La dimension en la direccion axial puede estar dispuesta de modo que la brida sea relativamente mas flexible en la direccion axial del cojinete A para permitir el movimiento a lo largo de este eje. En las turbinas comerciales a gran escala, el grosor de la segunda parte en la direccion axial del cojinete puede ser de entre 10 mm y 30 mm, preferiblemente de entre 15 mm y 25 mm y mas preferiblemente de aproximadamente 20 mm. La distancia axial entre el cojinete y la segunda parte de la brida de montaje de corona dentada se determina mediante la extension de la primera parte de la brida de montaje de corona dentada y debe ser lo suficientemente grande para que la brida se extienda a lo largo del perno que sujeta el anillo de cojinete interior al buje. Es preferible que la superficie de engranaje tenga un diametro lo mas grande posible, con respecto al eje de rotacion del cojinete, de modo que se maximiza la ventaja mecanica. Por tanto, la superficie de engranaje debe ubicarse en una posicion que tiene una distancia radial con respecto al eje de rotacion del cojinete que esta tan cerca como sea posible de la distancia radial correspondiente del anillo de cojinete interior. La brida puede disponerse para soportar el engranaje en una posicion de manera que estas distancias radiales son sustancialmente iguales, pero para grandes turbinas que tienen un diametro de cojinete de, por ejemplo, 2 metros hasta aproximadamente 6 metros, puede ser suficiente que la segunda parte se extienda aproximadamente de 30 a 50 cm en el interior de la estructura, en la direccion radial del cojinete.

La flexibilidad relativa de la brida de montaje de corona dentada permite que la tension en la corona dentada se distribuya y que se compensen tensiones no uniformes. Para una unica corona dentada, la brida de montaje de corona dentada podna entrar en contacto con la corona dentada en el punto medio de su dimension que se extiende en la direccion del eje de rotacion del cojinete, de manera que una cantidad igual de longitud de diente de engranaje se extiende hacia arriba y hacia abajo de la union con la brida de montaje. Una tension mas alta en ambos lados de la corona dentada, es decir en los lados superior e inferior por encima o por debajo del plano de la brida de montaje de corona dentada con respecto al eje de rotacion del cojinete, debido a una carga desigual o fuerzas desequilibradas momentaneas, producira que la brida de montaje de corona dentada se flexione para compensarlas. Para multiples coronas dentadas, tal como se muestra en las figuras 4, 6 y 8, la brida de montaje soporta coronas dentadas en ambos lados y compensa cambios en la distribucion de carga entre las coronas dentadas flexionandose de la misma manera descrita para una unica corona dentada.

Todavfa con referencia a la figura 7, la primera parte tiene varios orificios 95 distribuidos alrededor de la circunferencia para permitir que elementos de sujecion, tales como el perno 75, pasen a traves y se conecten al cojinete. Por tanto, la brida de montaje de corona dentada puede incorporarse en una disposicion de montaje de pala normal en la que un perno, u otro saliente, se extiende desde la pala a traves de un orificio de alojamiento en el cojinete y se fija mediante elementos de sujecion tales como una tuerca. El perno o saliente puede extenderse alternativamente desde el cojinete al interior de la pala.

La segunda parte tiene tambien varios orificios 96 distribuidos alrededor de la zona de la corona circular, preferiblemente todos a la misma distancia del centro. Estos orificios estan colocados para proporcionar acceso a las tuercas 67 que fijan el anillo interior de cojinete al buje. Por tanto, las tuercas 67 pueden ajustarse o sustituirse sin retirar la brida de montaje de corona dentada. Esta pluralidad de orificios tienen la ventaja adicional de reducir el peso global de la estructura de brida de montaje de corona dentada. Los orificios tendran un radio de al menos el tamano de la tuerca, aunque se preferiran mas grandes para permitir un espacio para acceder a y ajustar el perno y sustituirlo de manera viable.

Las disposiciones descritas anteriormente han usado una disposicion de acoplamiento de pala en la que la union en la que la pala esta unida a la brida de acoplamiento de pala tiene un diametro mas pequeno con respecto a la union en la que la brida de acoplamiento de pala esta unida al cojinete. Por tanto, el diametro de cfrculo de paso de la union entre la brida de acoplamiento de pala y el cojinete es mayor que el diametro de cfrculo de paso de la union entre la brida de acoplamiento de pala y la pala. Al menos una parte de la seccion intermedia esta dispuesta de manera que la distancia radial de la brida con respecto al eje de rotacion del cojinete de paso de pala vana a lo largo de dicha parte, de modo que la brida de acoplamiento de pala define un volumen interno para la estructura de buje

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y/o pala de rotor para alojar elementos de sujecion para unir la pala de rotor a la parte de acoplamiento de pala. En particular, la seccion intermedia 65 se extiende en un angulo con respecto al eje de rotacion del cojinete y proporciona una forma de seccion decreciente o conica que reduce su diametro a lo largo de la direccion paralela al eje de rotacion del cojinete 52 desde la rafz de pala hasta la punta de pala. La brida de acoplamiento de pala, o seccion intermedia, se extiende preferiblemente a lo largo de una lmea que pasa a traves del centro de la estructura de cojinete de paso, entre los anillos de cojinete interior y exterior, y a traves del centro de elevacion de la pala.

La figura 8 muestra una disposicion de acoplamiento de pala y una disposicion de soporte de engranaje en la que la pala 53 esta montada mas directamente en el cojinete mediante una brida de acoplamiento de pala 70a. La brida de acoplamiento de pala 70a no incluye una parte cuya distancia radial al eje de rotacion del cojinete vana. La brida de acoplamiento de pala 70a tambien es parte de la brida de montaje de corona dentada, estando formadas las dos preferiblemente como una unica pieza. La pala esta montada usando un saliente que se extiende a traves de la brida de acoplamiento de pala 70a y a traves del anillo central del cojinete 53, donde se fija en su lugar mediante un elemento de union tal como una tuerca.

Las figuras 9 y 10 muestran realizaciones alternativas para la brida de montaje de corona dentada. En la realizacion de la figura 9, la primera parte de la brida 91 esta fijada al cojinete de paso y la segunda parte 92 se extiende radialmente hacia el eje de rotacion de cojinete. La segunda parte comprende varios orificios o secciones de corte 93 formadas en un unico disco anular. Cada una de las secciones de corte esta conformada como un trapezoide, estando curvados los dos lados mas largos y siguiendo la curvatura de la corona circular, aunque se apreciara que son posibles diferentes formas para las secciones de corte. Las secciones eliminadas ahorran peso y permiten tambien un acceso facil a la tuerca de retencion que acopla el cojinete y el buje entre sf.

En la realizacion de la figura 10, en vez de usar un unico disco para la segunda parte, una pluralidad de elementos alargados, tales como radios o varillas 99, estan unidos a la primera parte y se usan para soportar la corona dentada.

No es necesario que la pala pueda regular el paso a lo largo de 360°, lo que quiere decir que no es necesario que la corona dentada se extienda alrededor de la totalidad de la circunferencia de la brida de montaje. Igualmente, por tanto, no es necesario que la brida de montaje se extienda alrededor de toda la circunferencia circular de la rafz de pala. En su lugar, la brida de montaje de corona dentada puede extenderse alrededor solo de una parte de la circunferencia de la rafz de pala, cubriendo la parte, por ejemplo, sustancialmente el mismo segmento circunferencial que la corona dentada.

Las realizaciones descritas muestran que componentes de la brida de acoplamiento de pala, tal como las partes primera y segunda, estan formados de manera solidaria como una unica pieza. En su lugar, pueden unirse entre sf mediante elementos de sujecion apropiados tales como pernos o pasadores. Tambien es posible que la brida de acoplamiento de pala sea solidaria con el anillo de cojinete al que esta unida, lo que eliminara la necesidad de elementos de sujecion de cojinete tales como una disposicion de perno/tuerca 75/680.

Se han descrito ejemplos en los que la corona dentada esta acoplada al cojinete, estando acoplado el pinon conductor al buje de manera que el par de torsion del motor de paso se transfiere por tanto al cojinete para producir una rotacion relativa entre la pala y el buje. Sin embargo, es posible que la corona dentada se acople en su lugar al buje, estando acoplado el pinon al cojinete. La figura 11 muestra un ejemplo de una disposicion alternativa de este tipo, en la que el pinon 1154 esta acoplado al cojinete 1152 por medio del motor 1155, que esta unido al cojinete mediante medios de soporte 1158. Los medios de soporte podnan unirse directamente al cojinete o podnan acoplarse a, o formar parte de una brida de acoplamiento de pala en una disposicion similar al acoplamiento de la brida de engranaje de paso descrito anteriormente. El engranaje de paso 1157 esta acoplado de manera separable al buje, extendiendose una brida de montaje de engranaje 1156 radialmente hacia dentro hacia el eje de rotacion del cojinete de paso. La brida de montaje de engranaje 1157 puede tener las mismas caractensticas tal como se describe para las realizaciones en las que el engranaje de paso esta acoplado al cojinete, pero se apreciara en este ejemplo que no se requerira la parte 91 mostrada en la figura 6, dado que la brida puede acoplarse directamente al buje.

Se han descrito determinadas realizaciones de la invencion con respecto a un cojinete de tres anillos que tiene un anillo interior, uno exterior, y uno central y estando conectada la pala al anillo central mediante la brida de acoplamiento de pala. Se apreciara que pueden usarse las realizaciones de la invencion para conectar la pala al anillo interior, al exterior, o a ambos anillos o pueden utilizarse en otros tipos de cojinete, tal como un cojinete de dos anillos. El termino “engranaje anular” usado a lo largo de toda la descripcion se pretende que haga referencia al hecho de que, en algunas realizaciones, los dientes de engranaje estan formados en una estructura de anillo. No hay necesidad de que los dientes de engranaje se extiendan alrededor de la totalidad de la circunferencia del anillo; los dientes pueden extenderse solo alrededor de una parte de la misma.

Claims (8)

1. 1.

   10 2.
2. 3.
3. 4. 15

   20 5.
4. 6.

   25
5. 7.

   30 8.
6. 9.
7. 10. 35
8. 11.

   REIVINDICACIONES

   Sistema para una turbina eolica (1), que comprende:

   - un sistema de paso que comprende un cojinete de paso (52) y un buje de turbina eolica (51), estando unido el cojinete de paso al buje (51) y pudiendo unirse a una pala de rotor de turbina eolica (53); y

   - un engranaje de paso (57) acoplado de manera separable al sistema de paso; y

   - una brida (56) para acoplar el engranaje de paso al sistema de paso;

   estando conectada la brida, durante el uso, al cojinete de paso o buje y estando dispuesta para soportar el engranaje de paso entre el eje de rotacion del cojinete de paso y la circunferencia de cojinete de paso y en una posicion entre el cojinete de paso y la punta de pala.

   Sistema segun la reivindicacion 1, en el que el engranaje de paso esta acoplado de manera separable al cojinete de paso o al buje.

   Sistema segun la reivindicacion 1 o 2, en el que la brida, durante el uso, se extiende en una direccion sustancialmente perpendicular al eje de rotacion del cojinete de paso.

   Sistema segun cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que la brida comprende una primera parte y una segunda parte, y en el que, durante el uso:

   - la primera parte (91) se conecta al cojinete de paso y soporta la segunda parte entre la punta de pala y el cojinete de paso;

   - y la segunda parte (92) se extiende al interior de un espacio entre la circunferencia del cojinete de paso y el eje de rotacion del cojinete de paso.

   Sistema segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la brida incluye una disposicion de montaje para alojar el engranaje de paso, estando dispuesta la disposicion de montaje de manera que, durante el uso, el engranaje de paso esta soportado proximo a la brida y entre la brida y el eje de rotacion del cojinete.

   Sistema segun la reivindicacion 5, en el que la disposicion de montaje tiene una pluralidad de orificios (95, 96) para alojar un perno (75).

   Sistema segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la brida tiene la forma de una corona circular que tiene uno o mas orificios formados en la misma, estando distribuidos los orificios en un radio predeterminado que corresponde a la posicion radial de un fijador entre el cojinete de paso y el buje de turbina eolica, estando dimensionados los uno o mas orificios para permitir el acceso al fijador.

   Sistema segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la brida comprende una pluralidad de elementos alargados, siendo los elementos alargados preferiblemente radios.

   Sistema segun cualquier reivindicacion anterior, en el que el cojinete es un cojinete de tres anillos y el engranaje de paso esta acoplado de manera separable al anillo central.

   Sistema segun la reivindicacion 9, en el que la brida acopla el engranaje de paso de turbina eolica al anillo central al cojinete de paso de tres anillos.

   Sistema segun la reivindicacion 1 o 2, en el que el engranaje de paso esta unido directamente, y de manera separable, a un componente del sistema de paso, y preferiblemente el engranaje de paso esta unido directamente, y de manera separable, al cojinete de paso.

   Turbina eolica (1) o un rotor de turbina eolica que comprende un rotor de pala de turbina eolica (53) y uno o mas sistemas segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.