ES2639861T3

ES2639861T3 - Módulo para desacoplar la energía de rotación del buje de rotor de la rueda eólica de una instalación de energía eólica

Info

Publication number: ES2639861T3
Application number: ES11781739.5T
Authority: ES
Inventors: Frank Hubertus
Original assignee: IMO Holding GmbH
Current assignee: IMO Holding GmbH
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2017-10-30
Anticipated expiration: 2031-10-11
Also published as: EP2630370B1; CN103299070A; CN103299070B; DK2630370T3; EP2630370A1; WO2012052123A1; US9388796B2; DE102010052899A1; US20130315736A1

Abstract

Módulo (19) con una conexión (40) para el buje de rotor (17) de una rueda eólica (15) de una instalación de energía eólica (1), cuyo eje de giro de rotor (16) durante el funcionamiento apunta aproximadamente en la dirección del viento para captar todas las fuerzas y momentos que allí se producen, así como con al menos un cojinete de rotor o principal (20) para la derivación de fuerzas axiales y radiales y momentos de vuelco a una estructura de soporte (6) de la instalación de energía eólica (1), además con un dispositivo para desacoplar la energía de rotación de la rueda eólica (15) en forma de un engranaje planetario de una etapa (21), que está integrado con el cojinete de rotor o principal (20) y cuyas ruedas planetarias (53) están montadas en un soporte de ruedas planetarias (54) y engranan al mismo tiempo con una rueda solar (51) y una corona (52), así como con un generador (22) conectado o conectable al lado de salida del engranaje planetario (21) para convertir la energía de rotación en energía eléctrica, en el que el anillo interior (24) del cojinete de rotor o principal (20) - presenta en un lado frontal (40) una superficie de conexión para la conexión al buje de rotor (17) de la instalación de energía eólica (1); - presenta en su lado exterior una o varias pistas de rodadura para cuerpos rodantes (32,33) que ruedan simultáneamente en una o varias pistas de rodadura del anillo exterior (23); así como - está provisto en su lado interior de un dentado circunferencial (52) que constituye la corona (52) y desde donde es derivada la energía de rotación, y de una placa plana (54) que: - está dispuesta por el lado del generador del cojinete de rotor o principal (20), esto es, en su lado frontal más alejado del buje de rotor, - está unida al anillo exterior (23) del cojinete de rotor o principal (20), - sirve como soporte de rueda planetaria (54) para las ruedas planetarias (53) del engranaje planetario (21) que engranan con el dentado (52) en el lado interior del anillo interior (24) del cojinete de rotor o principal (20), - y que tiene una escotadura central a través de la cual se prolonga o al menos es accesible una zona (56) de la rueda solar (51) del lado frontal y está conectada al rotor (60) del generador (22), - caracterizado por que el estator (57) del generador (22) está dispuesto o fijado en la placa, - de modo que el generador (22) presenta una configuración en forma de disco y está realizado como generador de campo axial.

Description

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DESCRIPCION

Modulo para desacoplar la ene^a de rotacion del buje de rotor de la rueda eolica de una instalacion de ene^a eolica

La invencion se refiere a un modulo con una conexion para el buje de rotor de una rueda eolica de una instalacion de energfa eolica, cuyo eje de giro del rotor apunta durante el funcionamiento aproximadamente en la direccion del viento para captar todas las fuerzas y momentos que ailf se producen, asf como con al menos un cojinete de rotor o principal para la derivacion de fuerzas axiales y radiales y momentos de vuelco a una estructura de soporte de la instalacion de energfa eolica, con ademas un dispositivo para desacoplar la energfa de rotacion del buje de rotor de la rueda eolica en forma de un engranaje planetario de una etapa, que esta integrado con el cojinete de rotor o principal y cuyas ruedas planetarias estan montadas en un soporte de rueda planetaria y engranan simultaneamente con una rueda solar y una corona, asf como con un generador conectado o conectable al lado de salida del engranaje planetario para la conversion de la energfa de rotacion en energfa electrica.

Un modulo segun el preambulo se da a conocer en el documento WO 02/14690 A1 o DE 01 954 251 T1. AMf se describe una estructura de accionamiento para una turbina eolica, con una estructura que lleva un buje de rotor, asf como un cojinete principal, un engranaje planetario de una etapa y un generador. Sin embargo, aMt el anillo exterior del cojinete principal esta conectado a un buje de rotor de turbina eolica o es adecuado para la conexion al mismo. Puesto que el anillo interior se va fijar a una estructura de soporte de la gondola o similar y, por tanto, no esta disponible para la transmision de momentos de giro, es necesaria una construccion adicional para la derivacion de momentos de giro (de accionamiento), que a su vez debe ser unida al buje de rotor. Resulta asf en conjunto una construccion muy costosa que tambien dificulta los trabajos de mantenimiento que se presentan.

De los inconvenientes del estado de la tecnica descritos resulta el problema que inicia la invencion, perfeccionar un modulo segun el preambulo para la conexion al buje de rotor de una rueda eolica de una instalacion de energfa eolica, con el fin de captar las fuerzas y momentos que allt se producen, de tal manera que con medios simples la potencia de accionamiento realizada por el viento se separe de otras fuerzas y momentos y finalmente pueda ser convertida en energfa electrica. Ademas, la disposicion que se consiga debe ser tan facil de mantener como sea posible, de modo que incluso en instalaciones de energfa eolica de diffcil acceso - por ejemplo en montanas o en el area de mar alejada de la costa- pueda realizarse un mantenimiento sin medios auxiliares, en particular sin grua.

La solucion de este problema se consigue porque el anillo interior de un cojinete de rotor o principal de la instalacion de energfa eolica presenta en una cara frontal una superficie de conexion para la conexion al buje de rotor de la instalacion de energfa eolica, presenta en su lado exterior una o varias pistas de rodadura para cuerpos rodantes que ruedan simultaneamente en una o varias pistas de rodadura del anillo exterior y esta provisto en su lado interior de un dentado circunferencial, en donde es derivada la energfa de rotacion.

Con esto, el anillo interior del cojinete de rotor o principal es una especie de "aguja" para la transmision de fuerzas y momentos de giro, mientras que las fuerzas axiales y radiales y momentos de vuelco son derivados a traves del anillo exterior a una estructura de soporte de la instalacion de energfa eolica, la energfa de rotacion del buje puede ser derivada a traves del dentado interior del anillo interior. Para ello es suficiente una unica pieza de construccion, de modo que el numero de componentes se minimiza y por tanto la propension a perturbaciones se reduce al mmimo. Ademas, las unidades de engranajes conectadas pueden ser facilmente mantenidas y eventualmente tambien desmontadas por detras, esto es, desde la zona trasera de la gondola, sin que para ello deba ser desmontado el buje de rotor del anillo interior del cojinete principal o de rotor que lo lleva. Tales tareas de mantenimiento y/o reparacion pueden, por tanto, ser acometidas sin grua.

Ha demostrado ser favorable que el anillo interior del cojinete de rotor o principal en su lado frontal que da al buje de rotor, en particular en su superficie de conexion existente aMt, presente elementos de conexion para la fijacion del buje de rotor, preferiblemente en forma de perforaciones de fijacion dispuestas distribuidas en forma de corona, en particular en forma de perforaciones de agujero ciego con rosca interior dispuestas distribuidas en forma de corona. A ellas se puede unir de manera suficientemente fija el buje de rotor con un numero correspondiente de tornillos, pernos roscados o similares, de manera que se mantendra anclado con seguridad en el cojinete, incluso bajo fuertes rafagas de viento.

Esta dentro del marco de la invencion que las pistas de rodadura en el anillo interior para cuerpos rodantes que ruedan a lo largo de ellas y su dentado circunferencial y/o sus elementos de conexion para la fijacion del buje de rotor esten formados por mecanizado o conformado de un cuerpo de base comun. Por esta medida, todas las fuerzas son absorbidas en un unico cuerpo de base del buje de rotor, y luego separadas sin piezas dotadas de holgura interior en fuerzas axiales y radiales y momentos de vuelco de sujecion, por un lado, y el momento de giro de accionamiento que se deriva, por otro lado. Puesto que debido a la ausencia de partes que se muevan una contra otra no puede producirse holgura ni otro movimiento relativo, tal anillo interior esta casi libre de desgaste.

Preferiblemente, el cojinete de rotor o principal esta realizado como cojinete esferico, conico, de barril, de rodillos y/o de agujas de varias filas. Entre ellos deben estar comprendidas en particular tambien formas mixtas, esto es, cojinetes con filas de cuerpos rodantes diferentes, aunque es preferible una forma de realizacion en forma de un

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rodamiento de varias filas con cuerpos rodantes exclusivamente del mismo tipo. Mientras que para los rodamientos de bolas puede eventualmente bastar con pocas filas de cuerpos rodantes, las restantes geometnas de cuerpos rodantes ofrecen ventajas en caso de relaciones de flujo de aire extremas, tales como por ejemplo rafagas de huracanes cuando atacan fuerzas no insignificantes en la rueda eolica, que solo pueden ser derivadas de forma segura por un apoyo extremadamente estable. En este caso es ventajoso que la fuerza de carga de un cojinete con contacto lineal, en particular de un cojinete de rodillos, sea generalmente mayor que la fuerza de carga de un cojinete de bolas comparable con zonas de contacto casi puntiformes. Los contactos en forma de lmea se producen en general en cuerpos rodantes que tienen un eje de rotacion marcado, esto es, son rotacionalmente simetricos, pero no esfericos. En este caso no es de importancia clave si el diametro de un cuerpo rodante a lo largo de la direccion longitudinal de su eje de rotacion cambia, como en los cojinetes de barril o conicos, o no, como en los cojinetes de rodillos o de agujas.

La invencion preve, ademas, que el anillo interior del cojinete de rotor o principal este realizado como un llamado anillo de talon con un collar circunferencial en su lado exterior. Tal talon, esto es un collar periferico, es capaz de transmitir fuerzas axiales y momentos de vuelco particularmente fuertes.

La invencion se puede perfeccionar de modo que en el/los lado(s) frontal(es) y/o circunferencial(es) del collar circunferencial esten dispuestas superficies de rodadura para una o varias filas de cuerpos rodantes. Se utilizan preferiblemente cuerpos rodantes que ruedan a lo largo en las dos caras frontales del collar para la transmision de fuerzas de presion axiales en ambas direcciones, asf como para la transmision de momentos de vuelco, mientras que los cuerpos rodantes que ruedan a lo largo de un lado circunferencial transmiten fuerzas radiales.

Cuando el anillo exterior del cojinete de rotor o principal se subdivide en un anillo parcial del lado de buje y un anillo parcial del lado del generador, entonces el montaje de un cojinete de este tipo se configura de forma particularmente facil, ya que los dos anillos parciales del anillo exterior pueden ser separados para la insercion del anillo interior.

Otras ventajas resultan de que el resquicio entre el anillo interior y el anillo exterior del cojinete de rotor o principal esta obturado, en particular en la zona del anillo parcial del lado de buje. De esta forma se evita la salida de un medio lubricante- preferiblemente grasa lubricante- y tambien la penetracion de suciedad y otras partfculas. Incluso la lluvia se puede mantener alejada, la que si no podna mojar un lubricante contenido.

Se consigue una construccion especialmente sencilla cuando el dentado circunferencial en el lado interior del anillo interior del cojinete de rotor o principal forma al mismo tiempo la corona del engranaje planetario, pues por esta medida el anillo interior del cojinete de rotor o principal es al mismo tiempo un componente del engranaje planetario.

Se ha demostrado que da buen resultado que todos los componentes del modulo segun la invencion, incluyendo todos los elementos de salida conectados, tales como engranajes, generador, frenos, etc., esten situados en direccion axial detras de la superficie de conexion del anillo interior. Debido a que en tal caso ninguno de los componentes del modulo segun la invencion se extiende dentro del buje de rotor, ni siquiera en su proximidad, en caso de desmontaje del buje no hay peligro de piezas de engranajes o de otras piezas del modulo segun la invencion. Estas son protegidas por la superficie de conexion delantera del anillo interior frente a danos, por ejemplo debidos a colisiones con el buje de rotor o similar suspendido en una grua.

La invencion preve ademas que el engranaje planetario no sobresalga en direccion radial mas alla del cojinete de rotor o principal. Por esta medida, el cojinete de rotor o principal consigue un diametro maximo, que corresponde aproximadamente al diametro del buje de la rueda eolica y por tanto tambien se encuentra en el orden de magnitud de la seccion transversal de la gondola en la zona delantera y de este modo cuando sea necesario puede ser desmontado y sacado por detras, esto es hacia el centro de la gondola.

El engranaje planetario puede estar dispuesto radialmente dentro del cojinete de rotor o principal. Esto tiene como resultado una utilizacion optima del espacio, con lo que eventualmente puede reducirse el tamano de construccion de la gondola.

Pueden conseguirse ventajas particulares si el anillo interior del cojinete de rotor o principal en su lado frontal orientado hacia el buje de rotor esta conectado a al menos una placa del lado de buje con contorno aproximadamente circular, cuyo diametro exterior es igual o menor que el diametro del cojinete de rotor o principal, preferiblemente igual o menor que el diametro exterior del anillo interior. Esta placa por un lado protege las partes de la disposicion segun la invencion situadas por detras, por ejemplo las piezas de un engranaje, y por otro lado puede conducir y/o estabilizar las mismas.

En la placa del lado de buje se puede fijar un manguito de cojinete, en el que puede ser montada la rueda solar del engranaje planetario. Se trata asf de un metodo sencillo de montar en ubicacion fija la rueda solar de un engranaje planetario en medio del engranaje.

Ademas, la rueda solar del engranaje planetario puede estar conectada al generador para su accionamiento. Debido a su menor numero de dientes la rueda solar generalmente gira mas rapido que la unidad accionada del engranaje planetario; por tanto, la rueda solar es particularmente adecuada para la transmision de esta rotacion rapida al generador de la instalacion de energfa eolica.

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Cuando el soporte de rueda planetaria del engranaje planetario esta fijado en el chasis, bastidor o carcasa de la gondola de la instalacion de energfa eolica, entonces el numero de revoluciones nso de la rueda solar que acciona es mayor en la proporcion zh0/zs0 del numero de dientes de la corona con respecto a la rueda solar que el numero de revoluciones nHo de la corona accionada:

nSo - nHo * zho/zso

aunque en la direccion de giro inversa.

Para la fijacion del soporte de rueda planetaria este puede estar colocado, en particular fijado, en al menos una placa del lado del generador, que a su vez esta dispuesto en el lado frontal del cojinete de rotor o principal mas alejado del buje de rotor. Una placa puede transmitir en su plano facilmente tambien grandes momentos de giro y, por tanto, es adecuada de forma optima para una fijacion estacionaria del soporte de rueda planetaria.

Preferentemente, la placa del lado del generador esta unida o puede ser unida al anillo exterior del cojinete de rotor o principal. Se trata en ambos casos de piezas no giratorias, de modo que las mismas pueden ser unidas entre sf para formar un modulo.

Otra ventaja de la invencion consiste en que una, varias o preferiblemente todas las ruedas planetarias estan realizadas de una sola pieza y no divididas. De esta forma las ruedas planetarias pueden ocupar toda la anchura entre la placa del lado del buje y la placa del lado del generador, con lo que el esfuerzo de presion en los flancos de diente se reduce al mmimo.

Ha demostrado ser especialmente ventajoso un engranaje planetario con una relacion de multiplicacion u - nHo: nso entre el numero de revoluciones nHo de la corona y el numero de revoluciones nso de la rueda solar en un intervalo desde 1 : 1,5 a 1 : 20, preferiblemente con una relacion de multiplicacion en un intervalo desde 1:2 a 1 : 12, en particular con una relacion de multiplicacion en un intervalo desde 1:4 a 1:7, de modo que el numero de revoluciones del accionamiento del lado del generador es mayor que el numero de revoluciones del accionamiento del lado de buje.

Esta dentro del marco de la invencion que el diametro de una rueda planetaria sea al menos la mitad de grande que el diametro de la rueda solar, preferiblemente al menos igual de grande, en particular al menos una vez y media mayor que el diametro de la rueda solar.

El generador no debe sobresalir en la direccion radial mas alla del cojinete de rotor o principal. Si el diametro exterior del generador corresponde aproximadamente al diametro exterior del cojinete de rotor o principal, las dos partes pueden ser desplazadas individualmente o en conjunto dentro de la gondola, por ejemplo para fines de limpieza, mantenimiento o reparacion.

La invencion recomienda disponer, en particular fijar, el estator del generador en la placa del cojinete de rotor o principal del lado del generador y/o en su anillo exterior. Durante el funcionamiento todas estas piezas estan ancladas solidarias en rotacion en la estructura de soporte de la gondola y por tanto pueden ser conectadas entre sf sin problemas. Esto permite que sean transportadas, por ejemplo, como un modulo comun.

El que el rotor del generador este conectado a la rueda solar del engranaje planetario hace que pueda ser accionado con el numero de revoluciones maximo.

La invencion encuentra una optimizacion adicional si entre el rotor del generador y la rueda solar del engranaje planetario esta prevista una pieza de conexion, que puede estar realizada preferiblemente como pieza de reduccion. A esta pieza de reduccion le corresponde proporcionar una compensacion entre el diametro del rotor del generador y el diametro generalmente mas pequeno de la rueda solar del engranaje planetario.

Una junta de estanqueidad que puede estar prevista entre la pieza de conexion o la rueda solar, por un lado, y el manguito o eje que conduce a aquella, por otro lado, es responsable de mantener el medio lubricante fuera de la zona de apoyo y/o del engranaje planetario del generador.

Un perfeccionamiento ventajoso de la invencion consiste en que la pieza de conexion, en particular la pieza de reduccion, esta acoplada, unida o integrada con un cojinete de soporte. Este cojinete de soporte esta destinado a estabilizar adicionalmente el rotor del generador que gira relativamente y de ese modo contrarrestar estrictamente un potencial desequilibrio.

El cojinete de soporte puede estar configurado como rodamiento, de modo que las perdidas por friccion causadas por el mismo sean mmimas.

Se obtiene una disposicion particularmente estable cuando el contra-anillo del cojinete de soporte para la pieza de conexion esta fijado o integrado en la placa del cojinete de rotor o principal del lado del generador.

Preferiblemente el rotor del generador esta realizado en forma de disco, preferiblemente en forma de anillo anular. Preferible es asf que la extension radial de una seccion transversal a traves del rotor sea mayor que su

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extension axial. Tal dimensionado permite aprovechar de manera optima el espacio disponible en una gondola. Eventualmente pueden estar dispuestos dos o varios rotores de disco de este tipo en la direccion axial uno detras del otro para aumentar la potencia del generador.

El generador puede estar provisto de imanes permanentes. Estos son particularmente adecuados para la instalacion o montaje sobre/en un rotor de disco. En particular, para este fin pueden ser fijadas placas magneticas en el rotor de disco y/o empotradas en su interior. Preferiblemente, los polos magneticos de estos imanes se encuentran en sus caras frontales aproximadamente planas que dan al resquicio de aire.

En un rotor de disco resulta un resquicio de aire igualmente en forma de disco entre el rotor y el estator, de modo que el rotor se encuentra preferiblemente entre dos discos de estator. Siempre que - como ademas preve la invencion - el campo magnetico generado por los imanes del rotor de disco atraviesa este resquicio de aire aproximadamente perpendicular a su superficie de base, resulta un curso aproximadamente axial del campo magnetico con respecto a su eje de rotacion. Resulta entonces un generador de campo axial, comunmente conocido como generador axial.

Ha resultado ser particularmente estable que el estator del generador rodee radialmente por fuera a su rotor.

Los dos discos del estator estan pues conectados externamente por una especie de yugo y con ello se estabilizan el uno al otro. En/dentro del disco de estator son aplicadas o insertadas preferentemente bobinas electricas que abarcan con diferente intensidad el flujo magnetico de los imanes dependiendo de la posicion de giro del rotor, de modo que se induce una tension electrica en estas bobinas electricas, en particular una tension alterna. Esta puede, por ejemplo, ser rectificada y ser convertida de nuevo en corriente alterna con una frecuencia de oscilacion de 50 Hz, que puede ser alimentada luego a una red electrica.

Si el generador presenta canales para un medio de enfriamiento y/o regulacion de la temperatura preferiblemente lfquido existe la posibilidad de enfriar este activamente. Los agregados de refrigeracion necesarios para ello pueden estar dispuestos igualmente en la gondola de la instalacion de energfa eolica.

La invencion se caracteriza ademas por una conduccion central a traves del generador y/o el engranaje planetario para cables o similares. En esta conduccion central pueden ser introducidas por ejemplo conducciones de control para los accionamientos para el ajuste del angulo de ataque de las palas del rotor, por ejemplo por medio de anillos colectores o un desacoplamiento de giro de otro tipo.

El modulo segun la invencion puede ser fijado a una estructura de soporte preferiblemente fundida o soldada o integrada con el, que sirve al mismo tiempo como estructura de soporte de la gondola y/o esta conectada o integrada a un cojinete de azimut para la basculacion de la gondola. Por tanto, resulta una disposicion estatica particularmente sencilla. La construccion de soporte puede transmitir la fuerza de presion del viento directamente sobre una placa base de la gondola, por ejemplo por puntales diagonales laterales, desde donde es introducida despues en la navecilla de la instalacion de energfa eolica.

Finalmente, la teona de la invencion corresponde a que en el lado frontal orientado hacia el buje de una construccion que lleva un modulo segun la invencion estan previstos uno o varios elementos de fijacion para durante la extraccion o el montaje del modulo segun la invencion poder fijar el buje de la rueda eolica temporalmente en la construccion de soporte. Estos elementos de fijacion deben ser lo suficientemente fuertes como para poder soportar todo el buje de la rueda eolica, incluyendo todas las palas. Despues, el cojinete principal o de rotor o un componente unido a el puede ser comprobado, mantenido o reparado. A continuacion, el cojinete es instalado de nuevo, y tras la liberacion de los elementos de fijacion segun la invencion, la rueda eolica puede girar de nuevo libremente.

Otras caractensticas, detalles, ventajas y efectos sobre la base de la invencion resultan de la siguiente descripcion de una forma de realizacion preferida de la invencion, asf como en virtud del dibujo. Asf muestran:

Fig. 1: una seccion vertical a traves de la gondola de una instalacion de energfa eolica con un modulo segun la invencion;

Fig. 2: el modulo segun la invencion de la Fig. 1, pero separado de la instalacion de energfa eolica;

Fig. 3: un corte a traves de la Fig. 2 tomado a lo largo de la lmea III - III; asf como

Fig. 4: el detalle IV de la Fig. 1 en una representacion a mayor escala, en el caso de funcionamiento;

Fig. 5: una representacion correspondiente a la Fig. 4, pero en la posicion de reparacion o mantenimiento; asf como

Fig. 6: una representacion correspondiente a la Fig. 1 de una forma de realizacion modificada de la invencion.

La instalacion de energfa eolica 1 del dibujo esta concebida para un mantenimiento especialmente facil. En el extremo superior de una torre 2 de seccion transversal con forma circular esta colocada en una posicion horizontal una navecilla 3 para el ajuste de azimut, la cual esta representada solo esquematicamente en la Fig. 1.

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Mientras que un anillo de esta navecilla 3 esta fijado en el lado superior de la torre 2, el otro anillo puede ser basculado alrededor del eje 4 de la torre. Para este fin es accionado por un motor no representado, cuya carcasa esta fijada por ejemplo a la torre 2, y cuyo pinon engrana, por ejemplo, con un dentado del anillo basculante.

En el anillo basculante de la navecilla 3 se apoya una placa superior o marco 5 de una estructura de soporte 6 basculante alrededor del eje 4 de la torre. Esta estructura de soporte 6 puede presentar ademas una pared trasera 7, asf como una placa de base 8 con una escotadura para la torre 2. Placas de pared lateral 9 conectan la placa de base 8, la pared trasera 7 y la placa superior o marco 5 entre sf y se ocupan, por tanto, de una rigidez suficiente de la estructura de soporte 6.

En su lado situado aproximadamente enfrente de la pared trasera 7, la placa de base 8, las placas de pared lateral 9 y la placa superior o marco 5 se prolongan hasta una abertura 10 con forma aproximadamente circular.

Todo el espacio detras de esta abertura 10 esta rodeado por un revestimiento 11, que por razones aerodinamicas sigue un curso suavemente curvado y debe mantener al viento y a la lluvia alejados del espacio interior, que sirve como navecilla o gondola 12 y puede ser alcanzada por el personal de mantenimiento a traves de una escalera fija o portatil 13 dispuesta dentro de la torre 2 y orificios de salida 14 por el lado superior en la pared de la torre 2.

Mientras que la torre 2 de la instalacion de energfa eolica 1 esta inmovil y la gondola 12 puede bascular en torno a un eje vertical 4 en la direccion azimutal, la rueda eolica 15 propiamente dicha presenta otro grado de libertad de movimiento, concretamente el de un giro alrededor de un segundo eje 16 que sobresale en la zona de la gondola 12 en una direccion sustancialmente horizontal desde el eje 4 de la torre. La rueda eolica 15 a su vez se compone de un buje 17 por el que sobresalen varias palas u hojas 18 en una direccion sustancialmente radial con respecto al eje 16 del buje. Asimismo, las palas 18 estan montadas finalmente en el buje 17 en su soporte de pala respectivo, giratorias alrededor de su eje longitudinal para ser ajustadas con mayor o menor intensidad por ejemplo en funcion de la velocidad del viento.

Como se explica en lo que sigue, el buje 17 esta montado en la estructura de soporte 6 giratorio en torno a su eje 16 de buje por medio de un modulo 19 segun la invencion, que esta reproducido a escala ampliada en la Fig. 2.

Este modulo 19 comprende varias unidades funcionales, concretamente el cojinete principal o de rotor 20 propiamente dicho, un engranaje 21, en particular un engranaje de multiplicacion, asf como un generador 22.

En el lado de este modulo 19 que da al buje 17 se encuentra el cojinete principal 20 que presenta dos anillos concentricos, un anillo exterior 23 y un anillo interior 24.

El cojinete principal 20 esta disenado como rodamiento, en particular como rodamiento de rodillos. Como se puede reconocer en la Fig. 2, un anillo, preferiblemente el anillo interior 24, presenta un talon que da al resquicio anular 25 en forma de un collar 26 periferico, el otro anillo, preferiblemente el anillo exterior 23, esta subdividido en la zona de este collar 26 en dos anillos parciales, concretamente, en un anillo parcial 27 del lado de buje y un anillo parcial 28 del lado del generador. Los dos lados frontales 29, 30 y preferiblemente tambien el lado periferico 31 de este collar 26 sirven como superficies de rodadura para al menos una fila de cuerpos rodantes 32, 33 preferiblemente en forma de barril, que por otro lado ruedan tambien en el contra-anillo. Los dos anillos parciales 27, 28 presentan perforaciones 34 alineadas entre sf para introducir tornillos 35 o pernos, con los que ambos anillos parciales 27, 28 son unidos entre sf. Preferiblemente estas perforaciones 34 se extienden desde un lado frontal del anillo parcial 27, 28 en cuestion hasta su lado frontal opuesto. De esta forma mediante tornillos introducidos en su interior, el anillo exterior 23 puede ser fijado en la estructura de soporte 6 de la gondola 12. Ademas, el anillo exterior 23 puede ser rodeado en su lado exterior por un sector cilmdrico hueco 36 de la estructura de soporte 6 y de esta forma ser guiado.

Preferiblemente, el resquicio 25 entre el anillo exterior 23 y el anillo interior 24 en la zona de la abertura del resquicio del lado de buje esta obturado. Se puede tratar aqrn de una o varias juntas perifericas 37. Esta(s) junta(s) a su vez puede/pueden estar recubiertas (parciamente) por un anillo 39 fijado, por ejemplo atornillado, en el lado frontal exterior 38 del anillo exterior 23, es decir del lado del buje, y de esta forma sujeta(s).

El lado frontal exterior 40 del anillo interior 24, es decir del lado del buje, sirve como superficie de conexion para el buje 17. En esta superficie de conexion o lado frontal 40 se encuentran varios medios de fijacion dispuestos en forma de corona, preferiblemente perforaciones de fijacion, en particular perforaciones de agujero ciego con rosca interior, para enroscar el buje 17 de la rueda eolica 15. Con tornillos 41 insertados en el mismo, el buje 17 es presionado contra la superficie de conexion 40 del anillo interior 24 y se fija allf con union positiva, preferentemente de friccion.

Radialmente dentro de la superficie de conexion 40 - con respecto al eje 16 del buje - el anillo exterior 23 esta provisto de una ranura 42, que esta limitada por un sector de superficie frontal con forma de anillo circular, plana 43, asf como por un sector 44 cilmdrico hueco curvado con forma concava. En el sector de superficie frontal plana 43 se encuentran perforaciones de fijacion 45 dispuestas distribuidas en forma de corona para atornillar fijamente una placa de cubierta 46 del lado del buje, que esta dotada de una escotadura central 47.

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El borde de esta escotadura 47 esta rodeado en forma de corona por varias perforaciones de fijacion 48, a las que esta atornillado fijamente un manguito 49 que se extiende desde la placa de cubierta 46 a traves del cojinete principal 20. En este manguito 49 esta montada una rueda dentada 51 giratoria en torno al eje 16 del buje- preferentemente por medio de uno o varios rodamientos 50. La rueda dentada 51 forma al mismo tiempo el eje de salida del engranaje 21.

El lado interior del anillo interior 24 del cojinete principal 20 esta provisto de un dentado periferico 52, que transmite la potencia de accionamiento de giro de la rueda eolica 15 al engranaje 21.

Mientras que la rueda dentada 51 sirve como rueda solar del engranaje 21 configurado a modo de engranaje planetario, el dentado periferico 52 forma en el lado interior del anillo interior 24 del cojinete principal 20, al mismo tiempo su corona. La corona 52 tiene un diametro significativamente mayor que la rueda solar 51. En el espacio radial intermedio entre la rueda solar 51 y la corona 52 se encuentran varias ruedas planetarias dentadas 53, que engranan respectivamente con la rueda solar 51 y la corona 52. Preferiblemente, las ruedas planetarias tienen un diametro mayor que la rueda solar 51. Por esta razon, el numero de ruedas planetarias 53 se limita a un maximo de seis, preferentemente cinco o menos, en particular cuatro o menos, por ejemplo tres.

Las ruedas planetarias 53 estan montadas sobre un nervio comun o soporte de rueda planetaria 54. Este tiene la forma de una placa que esta fijada en el lado frontal del lado del generador del anillo exterior 23, preferiblemente mediante perforaciones 55 que estan alineadas con las perforaciones 34 en el anillo exterior 23, en particular en sus anillos parciales 27, 28, y son atravesadas conjuntamente por un tornillo de fijacion respectivo 35.

Tambien la placa 54 del lado de generador, que sirve como soporte de rueda planetaria, tiene una escotadura central, a traves de la cual se prolonga o al menos es accesible una zona frontal 56 de la rueda solar 51 y sirve como la salida del engranaje planetario 21.

A cada lado de la placa 54 que sirve como soporte de rueda planetaria se une directamente el generador 22. Este tiene una forma aproximada de disco y esta realizado como generador de campo axial.

Su estator 57 esta fijado en la carcasa 58 del generador, que a su vez presenta entre sus dos lados frontales perforaciones continuas 59, que estan alineadas con perforaciones 55 en la placa 54 por un lado y con perforaciones 34 en el anillo exterior 23, por otro lado. Estas perforaciones 34, 55, 59 son atravesadas conjuntamente por tornillos de fijacion 35, de modo que todos estos elementos del modulo 19 - esto es, el cojinete principal 20, el engranaje 21 o placa de soporte de rueda planetaria 54 y el generador 22 - pueden ser fijados juntos a la estructura de soporte 6. Por supuesto, tambien sena posible conectar estas piezas con sus propios medios de fijacion, primero entre sf y a continuacion, con otros medios de fijacion conjuntamente a la estructura de soporte 6, o en primer lugar unir el cojinete principal 20 a la estructura de soporte 6, y luego fijar la placa de engranaje 54 y/o el generador 22 al cojinete principal 20.

Por el contrario, el rotor 60 del generador 22 esta conectado solidario en rotacion a traves de una pieza de reduccion 61 a la zona frontal 56 de la rueda solar 51, por ejemplo por medio de uniones roscadas 62 de ejes paralelos. La pieza de reduccion 61 es necesaria porque el rotor 60 esta realizado preferentemente con forma anular con un diametro interior que es generalmente mayor que el diametro exterior de la rueda solar 51. Ademas, la pieza de reduccion 61 puede estar soportada en la placa 54 del lado del generador por medio de otro cojinete 63, preferiblemente por medio de un rodamiento, en particular por medio de un rodamiento de bolas. Para ello sirve por ejemplo un anillo exterior del cojinete 63, que a su vez esta unido a la placa 54 del lado del generador. Ademas, en la zona de la pieza de reduccion 61 pueden estar previstas otras juntas 64 para asegurar que lubricante del cojinete principal 20 o del engranaje 21 no puede entrar en el generador 22.

Preferiblemente, el rotor 60 esta fijado a la pieza de reduccion 61 por medio de conexiones roscadas 65 paralelas al eje 16 del buje, que estan dispuestas distribuidas en forma de corona a lo largo de su borde interior 66. Radialmente por fuera de estos medios de fijacion el rotor 60 en forma de disco esta equipado con imanes permanentes, que tienen polos magneticos en sus lados planos, de modo que resulta un campo magnetico aproximadamente axial en el resquicio entre el estator 57 y el rotor 60. Para poder aprovechar ambos lados frontales del rotor 60, el estator 57 envuelve al rotor 60 en su contorno exterior. Resulta asf pues en seccion transversal una geometna aproximadamente en forma de U del estator 57. Los dos brazos de esta geometna de la seccion transversal del estator en forma de U corresponden en cada caso a la de un anillo circular 67, que se extiende a poca distancia axial junto al disco de rotor 60. Cada uno de estos dos anillos circulares 67 esta dotado de bobinas, en las que cuando el rotor 60 gira es inducida una tension por el campo magnetico abarcado en cada caso, que cambia en cada vuelta, la cual luego puede ser derivada y - eventualmente despues de la conversion electrica - alimentada a una red electrica.

Como se puede reconocer en el dibujo, todos los componentes del modulo 19 segun la invencion son sin medios, de modo que es posible, por ejemplo, introducir cables o similares a traves de una escotadura central hasta el buje 17 y con ello por ejemplo controlar los accionamientos del cojinete de palas y/o por ejemplo suministrar corriente a traves de anillos colectores.

En las figuras 4 y 5 se reproduce otra particularidad de la construccion segun la invencion, concretamente la zona de la conexion entre el buje 17 y el modulo 19 segun la invencion.

Como se puede reconocer, esta conexion esta configurada mediante conexiones de tornillo 41 separables, que pueden ser separadas en caso necesario para por ejemplo hacer el mantenimiento de los componentes del modulo 5 19 segun la invencion, repararlo o incluso recambiarlo.

Para que en este caso la rueda eolica 15 no se caiga y tampoco deba ser descargada con una grua, en el buje 17 estan previstos medios de fijacion adicionales 68, concretamente para la fijacion del buje 17 junto con las palas 18 directamente en la estructura de soporte 6. Estos medios de fijacion 68 estan situados radialmente mas al exterior que las conexiones de tornillo 41, con respecto del eje 16 del buje. Mientras que las conexiones de tornillo 41 se 10 encuentran preferiblemente dentro del buje 17, los medios de fijacion adicionales 68 se encuentran preferiblemente en el lado exterior del buje 17. Pueden estar dispuestos opcionalmente en un collar periferico 69 del buje 17 o en prolongaciones radiales individuales del buje 17. Preferiblemente, en cuanto a los medios de fijacion adicionales 68 se trata de perforaciones en un collar periferico 69 del buje 17 aproximadamente paralelas al eje 16 del buje que rodean a este aproximadamente en forma de corona, que al menos en una posicion de giro determinada del buje 17 15 o de la rueda eolica 15 estan alineadas exactamente con una perforacion 70 en la estructura de soporte 6 y permiten una fijacion provisional del buje 17 en la estructura de soporte 6 mediante tornillos 71. Eventualmente elementos distanciadores 72 colocados entremedias a modo de arandelas proporcionan una distancia adecuada entre el buje 17 y la estructura de soporte 6.

Finalmente, en la Fig. 6 esta representada otra forma de realizacion de una instalacion de energfa eolica 1'. Esta se 20 diferencia de la descrita anteriormente sobre todo por la disposicion de la gondola 12' y de la navecilla 3', mientras

que la torre 2, la rueda eolica 15 incluyendo el buje 17 y las palas 18, asf como el modulo 19 segun la invencion pueden ser completamente identicos.

La diferencia mas marcante con respecto a la instalacion de energfa eolica 1 es que el anillo de la navecilla 3' no fijado a la torre 2 no esta anclado en la zona del lado superior de la gondola 12', sino en la zona de su lado inferior. 25 La Fig. 6 muestra que el anillo exterior 73 de la navecilla 3' esta fijado en la zona inferior de la estructura de soporte 6', que ademas sin embargo en la zona inferior de la gondola 12' presenta una placa de base 74 continua, excepto por un hueco de perforacion. En o sobre esta placa de base 74 pueden estar anclados otros elementos. En este caso se puede pensar, por ejemplo, en agregados de refrigeracion 75 para enfriar el generador 22, en los que es enfriado un medio de enfriamiento, por ejemplo lfquido, antes de que atraviese canales de refrigeracion del 30 generador 22, y finalmente fluya de vuelta desde ailf en circuito de nuevo a los agregados de refrigeracion 75. Por

otra parte, en esta placa de base 74 puede estar anclado tambien un motor de accionamiento 76 que gira la gondola 12' en la direccion acimutal, por ejemplo mediante un pinon 77 y un dentado 78 en el lado interior del anillo 79 de la navecilla 3' fijo a la torre. En la placa de base 74 puede ser fijado finalmente tambien el revestimiento 11 de la gondola 12'.

35 Lista de simbolos de referencia

: 1 instalacion de energfa eolica

: 2 torre

: 3 navecilla

: 4 eje de la torre

40: 5 marco

: 6 estructura de soporte

: 7 pared trasera

: 8 placa de base

: 9 placa de pared lateral

45: 10 abertura

: 11 revestimiento

: 12 gondola

: 13 escalera

: 14 orificio de salida

50: 15 rueda eolica

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

eje de buje buje pala modulo

cojinete principal engranaje generador anillo exterior anillo interior resquicio anular collar

anillo parcial del lado del buje

anillo parcial del lado del generador

lado frontal

lado periferico

cuerpo rodante

perforacion

tornillo

sector

junta

lado frontal anillo

lado frontal

tornillo

ranura

sector de superficie frontal sector

perforacion de fijacion placa de cubierta escotadura perforacion de fijacion manguito rodamiento rueda solar corona

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

76

77

78

79

rueda planetaria placa

perforacion

zona

estator

carcasa de generador

perforacion

rotor

pieza de reduccion conexion de tornillo cojinete junta

conexion de tornillo borde

motor de accionamiento

pinon

dentado

anillo

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

REIVINDICACIONES

1. Modulo (19) con una conexion (40) para el buje de rotor (17) de una rueda eolica (15) de una instalacion de ene^a eolica (1), cuyo eje de giro de rotor (16) durante el funcionamiento apunta aproximadamente en la direccion del viento para captar todas las fuerzas y momentos que allf se producen, asf como con al menos un cojinete de rotor o principal (20) para la derivacion de fuerzas axiales y radiales y momentos de vuelco a una estructura de soporte (6) de la instalacion de energfa eolica (1), ademas con un dispositivo para desacoplar la energfa de rotacion de la rueda eolica (15) en forma de un engranaje planetario de una etapa (21), que esta integrado con el cojinete de rotor o principal (20) y cuyas ruedas planetarias (53) estan montadas en un soporte de ruedas planetarias (54) y engranan al mismo tiempo con una rueda solar (51) y una corona (52), asf como con un generador (22) conectado o conectable al lado de salida del engranaje planetario (21) para convertir la energfa de rotacion en energfa electrica, en el que el anillo interior (24) del cojinete de rotor o principal (20)

- presenta en un lado frontal (40) una superficie de conexion para la conexion al buje de rotor (17) de la instalacion de energfa eolica (1);

- presenta en su lado exterior una o varias pistas de rodadura para cuerpos rodantes (32,33) que ruedan simultaneamente en una o varias pistas de rodadura del anillo exterior (23); asf como

- esta provisto en su lado interior de un dentado circunferencial (52) que constituye la corona (52) y desde donde es derivada la energfa de rotacion, y de una placa plana (54) que:

- esta dispuesta por el lado del generador del cojinete de rotor o principal (20), esto es, en su lado frontal mas alejado del buje de rotor,

- esta unida al anillo exterior (23) del cojinete de rotor o principal (20),

- sirve como soporte de rueda planetaria (54) para las ruedas planetarias (53) del engranaje planetario (21) que engranan con el dentado (52) en el lado interior del anillo interior (24) del cojinete de rotor o principal (20),

- y que tiene una escotadura central a traves de la cual se prolonga o al menos es accesible una zona (56) de la rueda solar (51) del lado frontal y esta conectada al rotor (60) del generador (22),

- caracterizado por que el estator (57) del generador (22) esta dispuesto o fijado en la placa,

- de modo que el generador (22) presenta una configuracion en forma de disco y esta realizado como generador de campo axial.
2. Modulo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el anillo interior (24) del cojinete de rotor o principal (20) en su lado frontal (40) que da al buje de rotor (17), en particular en su superficie de conexion existente allf, presenta elementos de conexion para la fijacion del buje de rotor (17), preferiblemente en forma de perforaciones de fijacion dispuestas distribuidas en forma de corona, en particular en forma de perforaciones de agujero ciego con rosca interior dispuestas distribuidas en forma de corona.
3. Modulo segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que las pistas de rodadura en el anillo interior (24) para cuerpos rodantes (32, 33) que discurren a lo largo de ellas y su dentado circunferencial (52) y/o sus elementos de conexion para la fijacion del buje de rotor (17) estan formados por mecanizado o conformado de un cuerpo de base comun.
4. Modulo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el cojinete de rotor o principal (20) esta realizado como cojinete conico, de barril y/o de rodillos de varias filas.
5. Modulo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el anillo interior (24) del cojinete de rotor o principal (20) esta realizado como un llamado anillo de talon con un collar circunferencial (26) en su lado exterior; en el que preferentemente en el(los) lado(s) frontal(es) y/o circunferencial(es) (29,30) del collar circunferencial (26) estan dispuestas pistas de rodadura para una o varias filas de cuerpos rodantes (32,33).
6. Modulo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el anillo exterior (23) del cojinete de rotor o principal (20) esta subdividido en un anillo parcial del lado del buje (27) y un anillo parcial del lado del generador (28).
7. Modulo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dentado circunferencial (52) en el lado interior del anillo interior (24) del cojinete de rotor o principal (20) forma al mismo tiempo la corona del engranaje planetario (21).
8. Modulo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el anillo interior (24) del cojinete del rotor o principal (20) en su lado frontal (43) que da al buje de rotor (17) esta unido a al menos una placa (46) del lado del buje con contorno con forma aproximadamente circular, cuyo diametro exterior es igual o menor que el diametro

5

10

15

20

25

del cojinete de rotor o principal (20), preferentemente igual o menor que el diametro exterior del anillo interior (24), estando fijado preferiblemente en la placa (46) del lado del buje un manguito de cojinete (49), en el que esta montada la rueda solar (51) del engranaje planetario (21).
9. Modulo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el soporte de rueda planetaria del engranaje planetario (21) esta dispuesto en al menos una placa (54) del lado del generador y esta integrado con aquella que esta dispuesta en el lado frontal del cojinete de rotor o principal (20) mas alejado del buje de rotor (17), de modo que preferentemente la placa (54) del lado del generador esta unida o puede ser unida al anillo exterior (23) del cojinete de rotor o principal (20).
10. Modulo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el rotor (60) del generador (22) esta conectado a la rueda solar (51) del engranaje planetario (21), estando prevista preferentemente entre el rotor (60) del generador (22) y la rueda solar (51) del engranaje planetario (21) una pieza de conexion, que puede estar realizada preferiblemente como pieza de reduccion (61) que se estrecha en la direccion radial. En particular esta prevista una junta (37) entre la pieza de conexion o pieza de reduccion (61) o la rueda solar (51), por un lado, y el manguito (50) o eje que la grna, por otro lado.
11. Modulo segun la reivindicacion 10, caracterizado por que la pieza de conexion, en particular la pieza de reduccion (61), esta acoplada, unida o integrada con un cojinete de soporte (63), por ejemplo un rodamiento, de modo que el contra-anillo del cojinete de soporte (63) para la pieza de conexion esta fijado o integrado preferentemente en la placa (54) del lado del generador del cojinete de rotor o principal (20).
12. Modulo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el rotor (60) del generador (22) esta realizado con forma de disco, preferentemente con forma de anillo circular, y/o por que el generador (22) esta provisto de imanes permanentes.
13. Modulo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el generador (22) presenta canales para un medio de enfriamiento y/o regulacion de la temperatura, preferentemente lfquido.
14. Modulo segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en el lado frontal que da al buje (17) de una construccion (6) que lleva el modulo (19) segun la invencion estan previstos uno o varios elementos de fijacion (70) para poder fijar provisionalmente el buje (17) de la rueda eolica (15) a la construccion de soporte (6) durante el desmontaje o montaje del modulo (19) segun la invencion.