ES2620577T3 - Sistema de fijación para aerogeneradores y método de colocación del mismo - Google Patents

Sistema de fijación para aerogeneradores y método de colocación del mismo Download PDF

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Abstract

Sistema de fijación para la unión entre el eje rotatorio y el sistema de pitch de un aerogenerador, caracterizada porque - está compuesto por una doble brida formada por una brida delantera (9) y una brida trasera (8) solidarias entre sí - la brida delantera (9) se ancla al eje empujador (2) y al sistema de pitch formado por la pieza en estrella (4), - la brida trasera (8) atravesada por el eje rotatorio hueco (2) y que es sujetada en el eje rotatorio hueco por medio de fricción y - ambas bridas, la delantera (9) y la trasera (8), se unen entre ellas con dos o más casquillos (11).

Description

imagen1
imagen2
Para evitar problemas con esta unión y como parte de un
mantenimiento predictivo, se propone un nuevo sistema de fijación por
mediación de una brida.
La citada brida tiene la principal característica de ser doble, lo que
5
conlleva a las siguientes ventajas:
• Modifica el camino de cargas producidas por acción del viento en el
sistema de pitch de la máquina. Esta nueva brida reforzada tiene mejores
prestaciones en cuanto a propiedades mecánicas pudiendo transmitir por
fricción (a través del refuerzo) mayores momentos y esfuerzos axiales.
10
• Es una solución accesible y por tanto se puede inspeccionar
visualmente para su posterior mantenimiento.
• Es de fácil montaje en campo, pudiendo usarse herramientas
convencionales (no son necesarias herramientas hidráulicas).
• No depende del estado de la estrella y ni del eje hueco, así como
15
tampoco del ajuste entre dichos elementos. Si la máquina sufriera alguna
rotura en los tornillos de unión entre el eje hueco y la brida del eje hueco y
continuara funcionando con los tornillos de dicha unión rotos, se produciría
un desgaste con significativa pérdida de material en el eje hueco y se
dañaría la geometría interna del taladro de la estrella. Esto puede provocar
2 O
una pérdida del ajuste entre ambos elementos lo que aumentaría la
frecuencia y el número de incidencias en esta avería. En el montaje del
refuerzo de la unión utilizando doble brida no intervienen las zonas
desgastadas de estos elementos, por lo que el éxito de la solución es
independiente del estado de la estrella y el eje hueco.
25
• Es una solución compatible con el resto de soluciones que se han
implementado anteriormente en parques de aerogeneradores, como el
refuerzo de la unión atornillada colocando pines a cortadura entre el eje
hueco y la estrella, el uso de una chaveta entre la estrella y el eje hueco o el
aumento de la calidad de los tornillos de la unión .
30
Descripción de la invención
imagen3
imagen4
imagen5
Es un objeto de la invención reforzar el sistema de pitch de los aerogeneradores y más concretamente la unión atornillada en el eje hueco (la correspondiente a la brida de dicho eje hueco) aumentando sus propiedades mecánicas y evitando la fatiga de esta unión.
Es otro objeto de la invención desarrollar un método para instalar la brida doble de refuerzo que se dispone sobre la pieza en estrella cuya traslación mueve el pitch de cada pala. El método tiene que seguir unos determinados pasos para su instalación como son el desmontar el sistema de pitch dentro del buje y seguidamente montar el conjunto de refuerzo.
Estos y otros objetivos se logran con una doble brida formada por una brida delantera y una brida trasera, acopladas a ambos lados de la pieza en estrella a través de unos casquillos fijados mediante tuercas.
La brida trasera se dispone sobre el eje hueco y se acopla al sistema de pitch que forma la pieza en estrella. Es decir, la brida trasera se fija a la estrella de forma indirecta a través de su unión con la brida delantera. Es la brida delantera la que se fija a la estrella. Esta última unión se lleva a cabo mediante una serie de tornillos exteriores existentes en la caja de rodamientos. No es una unión directa entre la brida trasera y la estrella, es una unión indirecta.
La brida delantera tiene unos orificios radiales. Los dispuestos en el exterior son para su unión con la caja de rodamientos y los orificios interiores son la unión original entre la brida y el eje hueco.
Los casquillos mencionados son casquillos distanciadores cuya misión es unir la brida trasera a la estrella indirectamente, a la vez que separan la brida delantera de la trasera la distancia suficiente para que no interfiera con la estrella.
Para asegurar que el collarín cónico dispuesto en el interior de la brida trasera trabaja adecuadamente, además de la limpieza de la superficie del eje hueco a la hora de montar dicho collarín, debe asegurarse que la estrella y la brida trasera no van a estar en contacto directo. El collarín cónico se compone de dos anillos con un plano inclinado en sus superficies de contacto de forma que cuando se actúa sobre los tornillos del elemento acercando los anillos, el plano inclinado hace que el collarín exterior aumente de diámetro y el interior lo reduzca. La falta de continuidad de material en los anillos queda reflejada por la ranura que se origina entre ambos anillos, la cual es necesaria para que esta variación de diámetro sea posible.
imagen6
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En el presente sistema de fijación, los casquillos distanciadores deben unirse a las bridas con un par muy alto y debido a las reducidas dimensiones del entorno donde se monta la solución, no se podría conseguir el par deseado sin una herramienta hidráulica. Esto resultaría muy costoso económicamente por la inversión en la propia herramienta y más difícil por el escaso espacio para manejarla. Para evitar esto se utilizan las tuercas denominadas superbolPM. Las tuercas utilizadas para la unión de los casquillos permiten conseguir entre los elementos que unen, pares de apriete muy superiores a los que el operario podría dar sin utilizar herramientas hidráulicas.
Breve descripción de los dibujos.
Con el fin de explicar el refuerzo utilizado y el método de fijación del mismo, se acompañan las siguientes figuras:
La figura 1 es una vista en perspectiva de la configuración del sistema de pitch actualmente utilizado y comprendido en el estado de la técnica.
La figura 2 muestra el conjunto de elementos que componen el refuerzo según una vista en perspectiva.
La figura 3 muestra diferentes vistas (a, b, c, d, e) de la colocación del sistema de fijación sobre la pieza en estrella que ejecuta el movimiento del pitch.
Descripción de una realización preferencial
Tal y como se muestra en el estado de la técnica de la figura 1, en el rotor se incluyen dos componentes, el buje (1) Y las palas (no mostradas en la figura). El aerogenerador de la invención es un modelo tripala de paso
imagen9
imagen10
imagen11
variable y dichas palas se sujetan al buje por medio de rodamientos. El
movimiento de las palas se consigue mediante un actuador hidráulico que
desplaza linealmente un eje empujador (3). Este eje empujador (3) cambia el
ángulo de paso de las tres palas a la vez desplazando hacia delante y hacia
5
atrás una pieza llamada estrella (4) que une las tres palas. El cilindro
hidráulico se encuentra en la góndola de la máquina por lo que carece de
movimiento de rotación síncrono al rotor. Para permitir que el cilindro y el eje
empujador (3) no giren cuando lo hace el rotor se coloca un rodamiento (6)
entre el eje empujador (3) y la estrella (4). El rodamiento va montado dentro
10
de una caja unida a la estrella (4) de forma que el anillo exterior (7) del
rodamiento (6) es solidario a la caja, mientras que el anillo interior del
rodamiento lo es al eje empujador (3). Para soportar el peso de la estrella y
el rodamiento se utiliza un eje hueco (2) que aporta mayor rigidez al eje
empujador.
15
El correcto guiado hacia delante y hacia atrás de la estrella (4) se favorece
utilizando una barra solidaria al buje por la que desliza un brazo de la
estrella. Para sostener la estrella se coloca el eje hueco (2). Este eje se une
a la estrella (4) por medio de una unión atornillada con brida (5), objeto del
refuerzo.
2 O
En la figura 2 se incluyen todos los elementos que componen la brida.
En uno de sus extremos esta la pieza triangular con un hueco circular en su
interior que constituyen la brida trasera (8) y en el extremo opuesto la otra
pieza, también triangular pero con una forma circular superpuesta a la forma
triangular y con un pequeño orificio central y varios orificios periféricos para
25
dar cabida a los sistemas de fijación , que constituye la brida delantera (9). El
hueco circular interior de la brida trasera (8) alberga un elemento de fijación
constituido por un collarín cónico (10) que constituye la fijación por fricción
con el eje hueco (2). Con esta unión no es necesario que la brida trasera (8)
se una a la estrella (4) de forma directa. Ambas bridas están unidas por sus
3 O
vértices mediante sendos casquillos (11) fijados con sus correspondientes
tuercas (12) y de esta forma se establece la unión indirecta entre la brida
trasera (8) y la pieza en forma de estrella (4). Debido a las tolerancias que
imagen12
imagen13
imagen14
pueden darse entre las piezas a unir se pueden utilizar galgas en la unión de los casquillos (11) a las bridas, tanto delantera como trasera para asegurar que la brida trasera (8) no hace contacto directo con la estrella (4).
La brida delantera (9) tiene orificios pasantes para anclase a la caja de rodamientos (6) y dichos orificios están dispuestos en la periferia de la circunferencia inscrita al triángulo. También tiene orificios pasantes para anclarse al eje hueco (2) y estos otros orificios están dispuestos alrededor del hueco central que atraviesa el eje.
Tal y como se muestra en las distintas secuencias de la figura 3, el
método de fijación del refuerzo sigue los siguientes pasos: Primero debe bloquearse la estrella (4) al buje (1) mediante las flechas y el sistema redundante de los tacos de bloqueo (no mostrados en las figuras). Las flechas consisten en unas varillas roscadas y unos tubos huecos. Las varillas atraviesan la estrella y se roscan unos agujeros del buje preparados para tal efecto y tienen longitud suficiente para asomar por la parte delantera de la estrella. Los casquillos huecos se colocan en la parte trasera de la estrella de forma que hagan contacto con la estrella y el buje y se atraviesan por las varillas roscadas. De esta forma se impide el movimiento de la estrella hacia la góndola por medio de los casquillos. Para evitar el movimiento de la estrella en sentido contrario se roscan sobre las varillas roscadas unas tuercas. Los tacos de bloqueo de pala son dos bloques que van fijos a la placa rigidizadora del rodamiento de pala. Tienen un taladro roscado interno para poder montar un tornillo dentro Y que coincida con las ranuras mecanizadas que tiene el buje. De esta forma se bloquea el movimiento de pitch de las palas. Retirar la tuerca del eje empujador, la caja de rodamientos (6) y la brida (5) del eje hueco. El eje empujador (3) quedará desnudo a un lado de la estrella (4). Se despresuriza el grupo hidráulico y se desplaza el eje hueco (2) fuera de la estrella (4) utilizando un cono extractor. El primer paso para colocar la brida objeto de la invención es la instalación del collarín cónico (10) sobre el eje hueco (2). Se debe limpiar a conciencia la superficie del eje donde apoyará el collarín y después montar el collarín sobre el eje. A continuación se coloca la brida trasera (8). La brida trasera (8) tiene una posición determinada,
imagen15
imagen16
imagen17
5 debe orientarse de forma que los casquillos que unen ambas bridas queden entre los brazos de la estrella. Se adelanta el eje hueco (2) hasta que asome por delante de la estrella (4). A continuación se debe montar la brida delantera (9) de forma que los
10 casquillos distanciadores (11) queden entre los brazos de la estrella
(4)
y posteriormente montar la brida trasera (8) que se debe posicionar de tal forma que coincida con la posición de los casquillos
(11)
dada por la brida delantera (9). A continuación se añaden los tres casquillos (11) y se fijan con sus
15 correspondientes tuercas (12) Se coloca la caja de rodamientos (6) y la tuerca del eje empujador. En último lugar se da par al collarín cónico (10)
imagen18
imagen19

Claims (6)

  1. Reivindicaciones.
    1.-Sistema de fijación para la unión entre el eje rotatorio y el sistema de pitch de un aerogenerador, caracterizada porque
    -está compuesto por una doble brida formada por una brida delantera
    (9) y una brida trasera (8) solidarias entre sí -la brida delantera (9) se ancla al eje empujador (2) y al sistema de pitch formado por la pieza en estrella (4), -la brida trasera (8) atravesada por el eje rotatorio hueco (2) y que es sujetada en el eje rotatorio hueco por medio de fricción y
    -ambas bridas, la delantera (9) y la trasera (8), se unen entre ellas con dos o más casquillos (11).
  2. 2.-Sistema de fijación para aerogeneradores según la reivindicación primera, caracterizado porque ambas bridas tienen la misma forma, su contorno exterior alberga al menos un par de orificios periféricos de anclaje para los casquillos (11) y su superficie interior incluye indistintamente orificios periféricos de anclaje y orificios centrales por los que atraviesa el eje hueco (2).
  3. 3.-Sistema de fijación para aerogeneradores según la reivindicación primera, caracterizado porque
    -la brida delantera (9) tiene orificios pasantes para anclase a la caja de rodamientos (6) dispuestos en la periferia de la circunferencia inscrita al triángulo y orificios pasantes para anclarse al eje hueco (2) dispuestos alrededor del hueco central que atraviesa el eje,
    -la brida trasera (8) dispone de un hueco central donde se inserta un collarín cónico (11) que circunvala el eje hueco (2) completando la fijación en el mismo al aplicar el correspondiente par al collarín (11).
  4. 4.-Sistema de fijación para aerogeneradores según la reivindicación primera, caracterizado porque la unión entre la parte delantera y la trasera se realiza preferentemente con tres casquillos (11), dispuestos en cada uno de los vértices de las bridas y fijados por sus extremos con tuercas (12) de alto par de apriete.
    imagen1
    imagen2
    imagen3
  5. 5.-Sistema de fijación para aerogeneradores según la reivindicación primera, caracterizado porque el collarín cónico (10) que se dispone en el interior de la brida trasera (8), se compone de dos anillos con un plano inclinado en sus superficies de contacto, de forma que cuando se actúa sobre los tornillos del collarín el anillo interior se estrecha y el exterior se expande.
  6. 6.-Método de fijación, caracterizado porque sigue los siguientes pasos:
    -bloqueo del sistema de pitch fijando la estrella (4) al buje mediante las flechas y tacos de bloqueo
    -retirar la caja de rodamientos (6), la brida (5) y desplazar el eje hueco
    (2) fuera de la estrella (4) con el cono empujador -colocación del collarín cónico (10) sobre el eje hueco (2) -colocar la brida trasera (8) orientada de forma que los casquillos (11)
    que unen ambas bridas queden entre los brazos de la estrella (4) -recolocar el eje hueco (2), añadir la brida delantera (9) y la caja de rodamientos (6) -fijar todos los elementos, colocar los casquillos (11) con sus correspondientes tuercas (12) y dar par de apriete al collarín cónico (10).
    imagen4
    imagen5
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