ES2620308T3 - Transmisión para aplicaciones industriales o centrales eólicas - Google Patents
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Abstract
Transmisión para aplicaciones industriales o centrales eólicas, con - al menos un árbol de impulsión (101) y al menos un árbol de salida (102), que penetran a través de una abertura respectiva en una caja de transmisión (103), - al menos una rueda dentada (111) unida al árbol de impulsión (101) y al menos una rueda dentada (123) unida al árbol de salida (102), que engranan entre sí indirecta o directamente, - al menos un dispositivo de exploración (109) para detectar un momento de giro que actúa sobre el árbol de impulsión (101), el árbol de salida (102) o un árbol (190) que puede accionarse mediante el árbol de impulsión (102), - una instalación de generación de energía eléctrica conectada eléctricamente al al menos un dispositivo de exploración (109), - una instalación de valoración conectada a al menos un dispositivo de exploración (109) para detectar un modelo del espectro de carga, caracterizada porque la transmisión está unida a un rotor (192) asociado a la instalación de generación de energía eléctrica, que está dispuesto dentro de la caja de transmisión (103) y está unido de forma solidaria en rotación a un árbol (102, 190) que puede accionarse mediante el árbol de impulsión (101), al que está asociado un cojinete (194) fijado mediante una tapa de caja (193), en donde la tapa de caja (193) rodea el rotor (192), y a un estator (191) asociado a la instalación de generación de energía eléctrica, que está montado dentro de la caja de transmisión (103) sobre la tapa de caja (193), en donde entre el rotor (192) y el estator (191) está formado un entrehierro.
Description
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DESCRIPCION
Transmision para aplicaciones industriales o centrales eolicas
Las transmisiones para aplicaciones industriales o centrales eolicas estan sometidas durante su empleo operativo a una secuencia dinamica de cargas de momentos de giro y flexion as! como a fuerzas axiales y radiales. Para disenar las transmisiones se utilizan modelos del espectro de carga definidos por parte del usuario. Las cargas reales que difieran de ello pueden causar acortamientos de la vida util e interrupciones de los procesos de tratamiento, fabricacion o generacion de energla electrica. Por este motivo es importante una deteccion de las cargas que se producen realmente en las transmisiones, en particular para la regulacion del funcionamiento y el diseno de maquinas.
Del documento DE 103 21 210 A1 se conoce un procedimiento para medir momentos de giro en una transmision con varios sensores de dilatacion fijados respectivamente a una membrana de una rueda dentada exterior flexible, en el que se aumenta respectivamente una intensificacion de senales de salida de los sensores de dilatacion, antes de que se combinen las senales de salida para formar una senal de medicion. Una adaptacion de la intensificacion de las senales de salida de los sensores de dilatacion hace posible una compensacion de una rotacion sinusoidal, que este contenida en las senales de salida.
En el documento GB 2 385 425 A se describe un procedimiento para medir momentos de giro en una transmision, en el que en ambos extremos de un arbol de transmision esta dispuesto respectivamente un transmisor de angulo de giro sin contacto, que coopera con una unidad de detector asociada. Las unidades de detector estan montadas a este respecto respectivamente en una pared o tapa de caja. Mediante las dos unidades de detector se deriva una senal en diferencia de fase, que es una medida de una torsion del arbol de transmision dependiente de la torsion. A partir de una rigidez a la torsion conocida del arbol de transmision y de la torsion medida se establece un momento de giro que actua sobre el arbol de transmision.
Del documento DE 38 04 389 A1 se conoce un dispositivo de medicion para detectar un momento de sobrecarga que se produce en un engranaje, en el que en el interior de un arbol de impulsion esta dispuesto un dispositivo de medicion que comprende un emisor optico, un espejo de reflexion as! como un receptor fotoelectrico. En caso de sobrecarga se produce un combado del arbol de impulsion, de tal manera que un espejo de reflexion dispuesto ortogonalmente respecto al eje de arbol desvla un haz laser emitido por el emisor optico. El haz de reflexion desviado provoca en el receptor fotoelectrico una senal electronica, que activa una proteccion contra sobrecarga.
En el documento generico WO 2011/012497 A9 se describe una transmision, cuyo arbol de impulsion o arbol de salida presenta en una zona de una abertura de caja un segmento codificado magnetica u opticamente, cuya codificacion puede modificarse mediante la accion de un momento de giro o de una fuerza sobre el arbol de impulsion o el arbol de salida. Mediante un dispositivo de exploracion se realiza una deteccion sin contacto de la codificacion magnetica u optica del arbol de impulsion o del arbol de salida. El dispositivo de exploracion esta dispuesto en una tapa de caja, que rodea el segmento codificado magnetica u opticamente del arbol de impulsion o del arbol de salida, y esta conectado electricamente a una instalacion de valoracion para detectar un modelo del espectro de carga.
El objeto de la presente invencion consiste en producir una transmision, que haga posible una deteccion fiable de sobrecargas con riesgo para la transmision.
Este objeto es resuelto conforme a la invencion mediante una transmision para aplicaciones industriales o centrales eolicas con las caracterlsticas especificadas en la reivindicacion 1. En las reivindicaciones dependientes se especifican unos perfeccionamientos ventajosos de la presente invencion.
La transmision conforme a la invencion comprende al menos un arbol de impulsion y al menos un arbol de salida, que penetran a traves de una abertura respectiva en una caja de transmision. Asimismo estan previstas al menos una rueda dentada unida al arbol de impulsion y al menos una rueda dentada unida al arbol de salida, que engranan entre si indirecta o directamente. Ademas de esto la transmision conforme a la invencion comprende al menos un dispositivo de exploracion para detectar un momento de giro que actua sobre el arbol de impulsion, el arbol de salida o un arbol que puede accionarse mediante el arbol de impulsion. El dispositivo de exploracion esta conectado electricamente a una instalacion de generacion de energla electrica integrada. A la instalacion de generacion de energla electrica esta asociado un rotor, que esta dispuesto dentro de la caja de transmision y esta unido de forma solidaria en rotacion a un arbol que puede accionarse mediante el arbol de impulsion. A este arbol esta asociado un cojinete fijado mediante una tapa de caja. Ademas de esto la tapa de caja rodea el rotor. A la instalacion de generacion de energla electrica esta asociado asimismo un estator, que esta montado dentro de la caja de transmision sobre la tapa de caja. A este respecto esta formado un entrehierro entre el rotor y el estator. Ademas de esto el dispositivo de exploracion esta unido a una instalacion de valoracion para detectar un modelo del espectro de peso. De una integracion de la instalacion de generacion de energla electrica para el dispositivo de exploracion en la
transmision conforme a la invencion se obtiene, a causa de un suministro de energla electrica autarquico del dispositivo de exploracion, una mayor fiabilidad.
A continuacion se explica con mas detalle la presente invencion con un ejemplo de realizacion, en base al dibujo. Aqul muestran
5 la figura 1 una exposicion esquematica de una primera transmision conforme a la invencion, la figura 2 una exposicion esquematica de una segunda transmision conforme a la invencion,
la figura 3 una exposicion en seccion transversal de una primera variante de una instalacion de generacion de energla electrica integrada en la transmision conforme a la figura 1, para un dispositivo de exploracion de momento de giro,
10 la figura 4 una exposicion en seccion transversal de una segunda variante de una instalacion de generacion de energla electrica integrada,
la figura 5 una exposicion en seccion transversal de una tercera variante de una instalacion de generacion de energla electrica integrada,
la figura 6 una exposicion en perspectiva de un segmento de arbol con una codificacion magnetica,
15 la figura 7 una exposicion en perspectiva de un dispositivo de exploracion con una bobina excitadora y varias bobinas de medicion,
la figura 8 una exposicion en perspectiva de un segmento de arbol con una codificacion optica,
la figura 9 una exposicion en perspectiva de un segmento de arbol con varias tiras de medicion de dilatacion conectadas en forma de un puente de Wheatstone.
20 La transmision representada en la figura 1 a modo de ejemplo comprende un arbol de impulsion 101 y un arbol de salida 102, que estan montados en una caja de transmision 103. El arbol de impulsion 101 esta unido a una rueda principal 111 de una primera etapa planetaria 104, mientras que el arbol de salida 102 esta unido a un soporte planetario 122 que comprende varias ruedas planetarias 123 de una segunda etapa planetaria 105. La primera etapa planetaria 104 comprende ademas un soporte planetario 112, que aloja varias ruedas planetarias que engranan con 25 una rueda hueca 114 inmovilizada y esta unido a una rueda principal 121 de la segunda etapa planetaria 105. La segunda etapa planetaria 105 presenta tambien una rueda hueca 124 inmovilizada, que engrana con las ruedas planetarias 123 de la segunda etapa planetaria 105.
La caja de transmision 103 esta cerrada frontalmente respectivamente mediante una tapa de caja 106. Las tapas de caja 106 presentan alojamientos o elementos de guiado para unos cojinetes 107, 108 del arbol de impulsion 101 y 30 del arbol de salida 102. En la zona del cojinete 108 del arbol de salida 102 esta previsto en el presente ejemplo de realizacion un sensor de momento de giro 109, que esta conectado electricamente a una instalacion de valoracion 110. En lugar o ademas de un sensor de momento de giro pueden estar previstos tambien sensores para detectar numeros de revoluciones, fuerzas, momentos de flexion o posiciones. De forma correspondiente a una forma de realizacion preferida la instalacion de valoracion 110 detecta valores de medicion de momento de giro y valores de 35 medicion de numero de revoluciones asociados como modelos del espectro de carga. Ademas de esto podrla estar tambien previsto un sensor de momento de giro en la zona del cojinete 107 del arbol de impulsion 101. El sensor de momento de giro 109 comprende un segmento codificado magnetica u opticamente del arbol de impulsion o arbol de salida, as! como un dispositivo de exploracion para la deteccion sin contacto de la codificacion magnetica u optica del arbol de impulsion o arbol de salida.
40 El sensor de momento de giro 109 de la transmision representada en la figura 1 comprende una instalacion de generacion de energla electrica integrada. De forma correspondiente a las figuras 3 a 5 a la instalacion de generacion de energla electrica esta asociado un rotor 192, que esta dispuesto dentro de la caja de transmision 103 y esta unido de forma solidaria en rotacion a un arbol 190 que puede accionarse mediante el arbol de impulsion 101. Este arbol puede ser por ejemplo el arbol de salida y esta montado por un extremo mediante un cojinete 194 fijado 45 mediante una tapa de caja 193. A este respecto la tapa de caja 193 rodea el rotor 192. A la instalacion de generacion de energla electrica esta asociado asimismo un estator 191, que esta montado dentro de la caja de transmision 103 sobre la tapa de caja 193. A este respecto esta formado un entrehierro entre el rotor 192 y el estator 191.
En la transmision representada en la figura 2 el estator 191 y el rotor 192 de la instalacion de generacion de energla 50 electrica estan dispuestos separados espacialmente del sensor de momento de giro. A este respecto la instalacion
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de generation de energla electrica esta fijada a una tapa de caja 106 en el lado de accionamiento, mientras que el sensor de momento de giro 109 as! como un sensor de numero de revoluciones adicional estan montados sobre una tapa de caja en el lado de salida.
En la primera variante de la instalacion de generation de energla electrica representada en la figura 3 la tapa de caja 193 presenta una abertura, a traves de la cual penetra el arbol unido de forma solidaria en rotation al rotor 192. A este respecto la instalacion de generation de energla electrica esta conformada como generador de inducido interior de excitation permanente con un entrehierro que se extiende radialmente, y el rotor 192 esta enchufado sobre el arbol 190 unido al mismo de forma solidaria en rotation as! como dispuesto axialmente entre el cojinete 194 y un anillo de obturacion de arbol.
De forma correspondiente a la segunda variante representada en la figura 4 y a la tercera variante representada en la figura 5, la tapa de caja 193 forma un asiento de cojinete para el cojinete 194. En ambos casos la tapa de caja 193 esta fundamentalmente cerrada y dispuesta en un extremo del arbol 190 unido de forma solidaria en rotation al rotor 192. La tapa de caja 193 presenta ademas un paso para llneas de suministro electrico.
En la segunda variante representada en la figura 4 la instalacion de generation de energla electrica esta conformada como generador de excitation permanente, cuyo entrehierro se extiende axialmente entre el rotor 192 y el estator 191. Por el contrario, la instalacion de generation de energla electrica en la tercera variante representada en la figura 5 esta conformada como generador de inducido exterior de excitation permanente, cuyo entrehierro se extiende radialmente entre el rotor 192 y el estator 191. Basicamente serla tambien posible una conformation como generador de inducido interior. La instalacion de generation de energla electrica esta insertada conforme a la figura 5 en el extremo del arbol 190 unido de forma solidaria en rotation al rotor, en el lado de la tapa de caja, en un taladro en el arbol 190. Ademas de esto esta montado sobre la tapa de caja 193 un apoyo de momento de giro 196, conformado como brazo, para el estator 191. A este respecto el apoyo de momento de giro 196 presenta un paso 197 para llneas electricas.
La instalacion de valoracion 110 comprende una unidad de memoria para registrar un desarrollo de la carga de la transmision. Los valores de medicion de momento de giro y fuerza que representan el desarrollo de la carga de la transmision as! como unos valores de medicion de numero de revoluciones asociados se archivan en la unidad de memoria como modelos del espectro de carga de numero de revoluciones y momento de giro. Los modelos del espectro de carga de numero de revoluciones y momento de giro reproducen a este respecto un parte temporal de un valor de medicion o margen de valores de medicion durante el funcionamiento de la transmision. Ademas de esto la instalacion de valoracion 110 presenta una interfaz de bus y esta conectada a traves de un sistema de bus 130, de forma correspondiente a una forma de realization ventajosa, a un dispositivo de regulation o control 140 de un motor que acciona la transmision o de un generador accionado por la transmision.
En las figuras 6 y 7 se ha representado que el arbol de impulsion o de salida 201, 301 presenta en una zona, en la que penetra a traves de una abertura respectiva en la caja de transmision, un segmento 202, 302 codificado magnetica u opticamente, cuya codification puede modificarse mediante la action de un momento de giro o de una fuerza sobre el arbol de impulsion o el arbol de salida 201, 301.
Un segmento 202 codificado magneticamente presenta un perfil de magnetization prefijado uni o multidimensional. A este respecto un campo magnetico superpuesto, resultante del perfil de magnetization prefijado, es proporcional a un momento de giro que actua sobre el arbol de impulsion o salida 201. De forma correspondiente al segmento 202 codificado magneticamente esta previsto un dispositivo de exploration, que comprende un gran numero de sensores de campo magnetico, por ejemplo unas bobinas electricas 203.
El arbol de impulsion o de salida puede presentar asimismo un segmento ferromagnetico, cuya permeabilidad se corresponde con la codification. De forma correspondiente a la exposition en la figura 8, el dispositivo de exploration comprende en este caso una bobina de excitation 402 dispuesta centralmente para generar un flujo magnetico, a traves del segmento ferromagnetico del arbol de impulsion o salida 401, y un gran numero de bobinas de medicion 403 para detectar un flujo magnetico influenciado por la permeabilidad del segmento ferromagnetico.
De la figura 7 puede deducirse que en un segmento 302 codificado opticamente del arbol de impulsion o salida 301 esta dispuesta una tira de medicion de dilatation optica 321 con un gran numero de puntos de reflexion, cuya separation puede modificarse mediante la action de un momento de giro o de una fuerza sobre el arbol de impulsion o salida 301. En este caso el dispositivo de exploration comprende una fuente luminosa 302 orientada hacia los puntos de reflexion con sensor de luz integrado, para establecer la longitud de onda de la luz reflejada por los puntos de reflexion.
De forma correspondiente a la variante de realization representada en la figura 9, estan previstas sobre el arbol de impulsion o salida 501 en una zona, en la que penetra a traves de una abertura respectiva en la caja de transmision, varias tiras de medicion de dilatation 511-514 conectadas entre si en forma de un puente de Wheatstone. Una
torsion del arbol de impulsion o salida 501 en funcion del momento de giro produce una variation de una resistencia resultante del puente de Wheatstone. Una variacion de resistencia de este tipo puede establecerse, en tanto que entre una primera 521 y una segunda conexion 522 del puente de Wheatstone se aplica una tension de entrada y entre una tercera 523 y una cuarta 524 conexion del puente de Wheatstone se toma una tension de salida. Si las 5 tiras de medicion de dilatation 511-514 se sustituyen por bobinas de medicion, y se utiliza ademas una bobina de excitation, en base a un puente de Wheatstone puede realizarse tambien un sensor de momento de giro inductivo.
Se realiza un suministro de energla electrica al sensor de momento de giro 109 durante el funcionamiento de la transmision de forma preferida mediante la instalacion de generation de energla electrica descrita anteriormente. Ademas de esto esta previsto de forma preferida un acumulador de apoyo para suministrar energla electrica, si la 10 transmision no funciona o solo lo hace con un numero de revoluciones reducido. Ademas de esto esta previsto para el sensor de momento de giro 109 y la instalacion de valoracion 110 respectivamente un modo de espera (del ingles standby), si la transmision se hace funcionar durante un periodo prolongado. En cuanto la transmision si se acciona de nuevo, se produce por ejemplo la generacion de una senal de activation (del ingles trigger), con la que se reactivan desde el modo de espera el sensor de momento de giro 109 y la instalacion de valoracion 110.
15 La aplicacion de la presente invention no esta limitada a los ejemplos de realization descritos.
Claims (13)
- 51015202530354045REIVINDICACIONES1. Transmision para aplicaciones industriales o centrales eolicas, con- al menos un arbol de impulsion (101) y al menos un arbol de salida (102), que penetran a traves de una abertura respectiva en una caja de transmision (103),- al menos una rueda dentada (111) unida al arbol de impulsion (101) y al menos una rueda dentada (123) unida al arbol de salida (102), que engranan entre si indirecta o directamente,- al menos un dispositivo de exploracion (109) para detectar un momento de giro que actua sobre el arbol de impulsion (101), el arbol de salida (102) o un arbol (190) que puede accionarse mediante el arbol de impulsion (102),- una instalacion de generacion de energla electrica conectada electricamente al al menos un dispositivo de exploracion (109),- una instalacion de valoracion conectada a al menos un dispositivo de exploracion (109) para detectar un modelo del espectro de carga,caracterizada porque la transmision esta unida a un rotor (192) asociado a la instalacion de generacion de energla electrica, que esta dispuesto dentro de la caja de transmision (103) y esta unido de forma solidaria en rotacion a un arbol (102, 190) que puede accionarse mediante el arbol de impulsion (101), al que esta asociado un cojinete (194) fijado mediante una tapa de caja (193), en donde la tapa de caja (193) rodea el rotor (192), y a un estator (191) asociado a la instalacion de generacion de energla electrica, que esta montado dentro de la caja de transmision (103) sobre la tapa de caja (193), en donde entre el rotor (192) y el estator (191) esta formado un entrehierro.
- 2. Transmision segun la reivindicacion 1, en la que la tapa de caja (193) forma un asiento de cojinete, que esta asociado al arbol (190) unido de forma solidaria al rotor (192).
- 3. Transmision segun una de las reivindicaciones 1 o 2, en la que la tapa de caja (193) esta fundamentalmente cerrada y dispuesta en un extremo del arbol (190) unido de forma solidaria en rotacion al rotor (192).
- 4. Transmision segun la reivindicacion 3, en la que el entrehierro se extiende axialmente entre el rotor (192) y el estator (191).
- 5. Transmision segun la reivindicacion 3, en la que el entrehierro se extiende radialmente entre el rotor (192) y el estator (191).
- 6. Transmision segun la reivindicacion 5, en la que la instalacion de generacion de energla electrica es un generador de inducido interior.
- 7. Transmision segun la reivindicacion 5, en la que la instalacion de generacion de energla electrica es un generador de inducido exterior, que esta insertado en el extremo del arbol (190) unido de forma solidaria en rotacion al rotor (190), en el lado de la tapa de caja, en un taladro en este arbol (190).
- 8. Transmision segun la reivindicacion 7, en la que esta montado sobre la tapa de caja (193) un apoyo de momento de giro (196), conformado como brazo, para el estator (191), y en la que el apoyo de momento de giro (196) presenta un paso (197) para llneas electricas
- 9. Transmision segun una de las reivindicaciones 1 o 2, en la que la tapa de caja (193) presenta una abertura, a traves de la cual penetra el arbol (190) unido de forma solidaria en rotacion al rotor (192), y en la que el rotor (192) esta enchufado sobre el arbol (190) unido al mismo de forma solidaria en rotacion.
- 10. Transmision segun la reivindicacion 9, en la que el entrehierro se extiende radialmente entre el rotor (192) y el estator (191), y en la que la instalacion de generacion de energla electrica es un generador de inducido interior.
- 11. Transmision segun una de las reivindicaciones 1 a 10, en la que la instalacion de valoracion (110) comprende una unidad de memoria para registrar un desarrollo de la carga de la transmision.
- 12. Transmision segun una de las reivindicaciones 1 a 11, en la que pueden archivarse unos valores de medicion de momento de giro y/o fuerza que representan el desarrollo de la carga de la transmision en la unidad de memoria como modelos del espectro de carga, que reproducen un parte temporal de un valor de medicion o margen de valores de medicion durante el funcionamiento de la transmision.
- 13. Transmision segun una de las reivindicaciones 1 a 12, en la que la instalacion de valoracion (109) esta conectada a un dispositivo de regulacion o control (140) de un motor que acciona la transmision o de un generador accionado por la transmision.
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