ES2644304T3 - Mejoras referentes a turbinas eólicas - Google Patents

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ES2644304T3 ES13726097.2T ES13726097T ES2644304T3 ES 2644304 T3 ES2644304 T3 ES 2644304T3 ES 13726097 T ES13726097 T ES 13726097T ES 2644304 T3 ES2644304 T3 ES 2644304T3
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Leif Christoffersen
Torben Ladegaard Baun
Jesper Lykkegaard NEUBAUER
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Description

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DESCRIPCION
Mejoras referentes a turbinas eolicas Campo tecnico
Esta invencion se refiere a turbinas eolicas.
Antecedentes
En la figura 1 de los dibujos se muestra esquematicamente una turbina eolica 10 tipica. Comprende una torre 11, una gondola 12 montada en la parte superior de la torre 11 y un conjunto de rotor 13 montado en un extremo a barlovento 14 de la gondola 12.
El conjunto de rotor 13 comprende palas 15 montadas en un buje hueco central 16. Normalmente, hay tres palas, pero podna haber dos palas o cuatro o mas palas. Las palas 15 giran con el buje 16 en un plano del rotor para accionar un generador dentro de la gondola 12 para producir electricidad.
La gondola 12 puede girar con respecto a la torre 11, el buje 16 puede girar con respecto a la gondola 12 y las palas 15 pueden girar con respecto al buje 16. Espedficamente:
la gondola 12 gira alrededor de un eje de guinada generalmente vertical 17 con respecto a la torre 11 para mantener el plano del rotor sustancialmente perpendicular a la direccion del viento;
cuando se acciona por el viento, el rotor gira alrededor de un eje de rotor casi horizontal 18 con respecto a la gondola 12; y
para ajustar su angulo de ataque, cada pala 15 puede hacerse girar con respecto al buje 16 alrededor de un eje de paso 19 que se extiende radialmente desde el eje de rotor 18 a lo largo de una lmea central de la rafz de pala 20, cuando se observa a lo largo del eje de rotor 18.
Como las palas 15 se doblaran en la direccion a sotavento por la fuerza del viento, pueden ser necesarias medidas para evitar cualquier riesgo de que la pala mas baja del rotor 13 golpee la torre 11 en casos extremos. En primer lugar, el eje de rotor 18 esta fijado normalmente algunos grados por encima de la horizontal 21. En segundo lugar, las palas 15 tienen comunmente un angulo de conicidad negativo con respecto al buje 16 como se muestra, es decir, las palas 15 estan inclinadas en una direccion ligeramente a barlovento moviendose radialmente hacia el exterior desde el buje 16. El angulo de conicidad esta exagerado en la figura 1, y en realidad normalmente solo sena de algunos grados como mucho. Por tanto, aunque el eje de paso 19 se extiende radialmente desde el eje de rotor 18 cuando se observa a lo largo del eje de rotor 18, el eje de paso 19 no es perpendicular al eje de rotor 18: el plano del rotor es solo aproximadamente plano.
Varios cojinetes anulares permiten los movimientos de la gondola 12, el buje 16 y las palas 15. Espedficamente:
un cojinete de guinada entre la torre 11 y la gondola 12 se encuentra en un plano sustancialmente horizontal;
un cojinete de rotor entre el buje 16 y la gondola 12 se encuentra en un plano casi vertical perpendicular al eje de rotor 18; y
un cojinete de paso entre cada rafz de pala 20 y el buje 16 se encuentra en un plano perpendicular al eje de paso 19.
Normalmente, una placa de buje generalmente circular se extiende a traves de cada cojinete de pala. Las placas de buje son principalmente mamparos de refuerzo del buje 16 pero tambien pueden servir como plataformas de trabajo para tecnicos que trabajan dentro del buje estacionario durante la instalacion y el mantenimiento de la turbina eolica. En particular, una placa de buje puede servir como plataforma de trabajo cuando la pala 15 asociada con esa placa de buje esta detenida colgando hacia abajo desde el buje en alineacion con la torre. Una pala que cuelga hacia abajo 15a se muestra en la figura 2.
Se conoce en la tecnica anterior que cada placa de buje se encuentra en un plano paralelo al cojinete de pala asociado y por tanto perpendicular al eje de paso 19 (figura 1). Sin embargo, el eje de paso 19 de la pala que cuelga hacia abajo puede apartarse significativamente de la vertical: de manera individual y especialmente en combinacion, el eje de rotor 18 inclinado y el angulo de conicidad tienden a inclinar el eje de paso 19 de esa pala que cuelga hacia abajo en la direccion a barlovento, alejandola de la torre 11, como se muestra en la figura 1. En consecuencia, una placa de buje puede estar inclinada demasiado lejos de la horizontal como para que sea una plataforma de trabajo ideal.
Los documentos DE 202004003521 U1 y EP 1930584 A2 proporcionan ejemplos de un buje de turbina eolica. Sumario de la invencion
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Con estos antecedentes, la invencion se refiere a una turbina eolica, como se define en la reivindicacion 1. Es preferible que el plano de la plataforma de trabajo sea sustancialmente paralelo al plano horizontal. Sin embargo, podnan ser aceptables angulos de hasta aproximadamente siete grados. En una realizacion particular descrita en detalle mas adelante, la plataforma de trabajo esta inclinada aproximadamente cinco grados con respecto a la horizontal. Se consideran preferibles angulos de entre cero y cinco grados. Cuando la pala de turbina eolica esta detenida en una direccion hacia abajo en alineacion con la torre, la plataforma de trabajo proporciona una plataforma conveniente para que la use el personal de mantenimiento durante la instalacion o el mantenimiento de los componentes en o alrededor del buje. La plataforma de trabajo incluye preferiblemente una o mas camaras de inspeccion para proporcionar acceso entre el buje y la pala.
El eje de rotor de la turbina eolica normalmente esta inclinado hacia arriba con respecto al plano horizontal formando un angulo de aproximadamente once grados. Para estar sustancialmente horizontal cuando la pala esta detenida en una direccion hacia abajo (como se muestra en la figura 2), la plataforma de trabajo puede estar inclinada hacia dentro de manera adecuada con respecto al buje que se mueve paralelo al eje de rotor en direccion desde buje hacia la gondola.
La placa de buje comprende preferiblemente una brida exterior sustancialmente circular para conectar la placa de buje al buje. La brida exterior se encuentra de manera adecuada en un plano paralelo al plano del cojinete. Por consiguiente, la plataforma de trabajo esta inclinada con respecto al plano de la brida exterior. En realizaciones preferidas de la invencion, la brida exterior esta montada entre el buje y el cojinete de paso. El cojinete de paso comprende preferiblemente un anillo interior y un anillo exterior y la brida exterior esta montada preferiblemente en el anillo interior. Por consiguiente, la pala esta montada preferiblemente en el anillo exterior. Sin embargo, se apreciara que la placa de buje puede montarse en el anillo exterior y la pala puede montarse en el anillo interior en otras realizaciones.
La placa de buje puede comprender una pared lateral periferica entre la plataforma de trabajo y la brida exterior. El perfil de la pared lateral vana alrededor de la periferia de la plataforma de trabajo segun la inclinacion de la plataforma de trabajo con respecto a la brida exterior. En una realizacion preferida de la invencion, la pared lateral periferica se extiende generalmente hacia la pala de rotor en un lado hacia dentro de la plataforma de trabajo mas cercano a la gondola y se extiende generalmente hacia el buje en un lado hacia fuera de la plataforma mas lejano de la gondola. Esta configuracion puede dar como resultado ventajosamente una configuracion relativamente compacta porque permite que la plataforma de trabajo este contenida en gran medida dentro de una region cilmdrica definida por una circunferencia interior del cojinete de paso.
La mayor parte de la plataforma de trabajo esta contenida dentro de un espacio cilmdrico definido por una circunferencia interior del cojinete de paso anular y unida por un par de planos opuestos definidos respectivamente por las caras superior e inferior del cojinete de paso anular. Para evitar confusiones, “la mayor parte” de la plataforma de trabajo puede incluir toda la plataforma de trabajo.
El concepto inventivo incluye un parque eolico que comprende una pluralidad de turbinas eolicas como las descritas anteriormente.
El concepto inventivo tambien incluye una placa de buje para una turbina eolica, como se define en la reivindicacion 12.
Breve descripcion de los dibujos
Las figuras 1 y 2, que son respectivamente la vista esquematica lateral y frontal de una turbina eolica, ya se han descrito anteriormente a modo de antecedentes de la invencion.
Con el fin de que la invencion pueda entenderse con mas facilidad, a continuacion se hara referencia, solo a modo de ejemplo no limitativo, a los siguientes dibujos, en los que:
la figura 3 es una seccion transversal parcial de un buje de una turbina eolica segun la presente invencion, que muestra placas de buje conectadas entre el buje y palas de turbina eolica respectivas;
la figura 3A es una vista ampliada de la parte de la figura 3 que esta en el cuadrado de lmeas discontinuas en la figura 3;
la figura 4 es una vista frontal de una de las placas de buje mostrada en la figura 3; la figura 5 es una vista posterior de la placa de buje de la figura 4; y
la figura 6 muestra un cojinete de paso y elementos de un mecanismo de paso hidraulico montado en la placa de buje.
Descripcion detallada
En lo referente inicialmente a la figura 3, que muestra un buje 30 de una turbina eolica segun la presente invencion,
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tres palas estan conectadas al buje 30, pero solo son visibles dos palas 32a y 32b en la vista en seccion transversal parcial de la figura 3. Las placas de buje 34, en forma de mamparos de refuerzo, estan montados en la superficie de contacto entre el buje 30 y las palas 32a, 32b respectivas. Las placas de buje 34 son generalmente circulares y tienen una cara frontal 36 que esta orientada hacia el buje 30 y una cara posterior 38 que esta orientada hacia la pala 32a, 32b respectiva. La cara frontal 36 se muestra con mas claridad en la figura 4 y la cara posterior 38 se muestra con mas claridad en la figura 5.
En lo referente a la pala inferior 32a mostrada en la figura 3, un cojinete de paso anular 40 esta montado entre la placa de buje 34 y la pala 32a. Aunque no se muestra en la figura 3, un cojinete de paso similar esta previsto entre las respectivas placas de buje y las palas de las otras dos palas. El cojinete de paso 40 se muestra con mas claridad en la figura 3A, que es una vista ampliada de la parte de la figura 3 dentro del cuadrado de lmeas discontinuas 42.
En lo referente a la figura 3A, el cojinete de paso 40 comprende un anillo interior 44 y un anillo exterior 45, con dos series de bolas 46 previstas entre medias. La placa de buje 34 esta montada entre el buje 30 y el anillo interior 44, y este conjunto esta fijado en su sitio por una pluralidad de pernos 48 y tuercas asociadas. Los pernos 48 estan alojados en una serie de orificios 49 dispuestos de forma circular y alineados entre sf previstos en el buje 30, la placa de buje 34 y el anillo interior 44, respectivamente. La serie de orificios 49 de la placa de buje 34 esta prevista en una brida exterior circular 50 de la placa de buje 34, como se muestra con mas claridad en las figuras 4 y 5. Todavfa en lo referente a la figura 3A, un extremo de rafz 52 de la pala 32a esta sujeto al anillo exterior 45 del cojinete de paso 40 por una pluralidad de pasadores/pernos 54, que estan alojados en una serie de orificios dispuestos de forma circular y alineados entre sf previstos en el extremo de rafz 52 de la pala 32a y en el anillo exterior 45 del cojinete de paso 40.
En lo referente a las figuras 3 a 5, la placa de buje 34 comprende una plataforma de trabajo 56 central, sustancialmente circular y plana. La plataforma de trabajo 56 incluye una camara de inspeccion 58a, que proporciona acceso de servicio al interior del buje 30 o la pala 32a para el personal de mantenimiento. La plataforma de trabajo 56 esta rodeada por una pared lateral circunferencial 60. La pared lateral circunferencial 60 se extiende entre la plataforma de trabajo 56 y la brida circular exterior 50 de la placa de buje 34, como se muestra mejor en las figuras 4 y 5. La plataforma de trabajo 56 y la brida circular exterior 50 estan formadas como una unica pieza colada de acero.
La plataforma de trabajo 56 de la placa de buje 34 en este ejemplo esta inclinada con respecto al plano de la brida circular exterior 50, y por tanto esta inclinada con respecto al plano del cojinete de paso 40 de forma que la plataforma de trabajo 56 esta sustancialmente horizontal cuando la pala 32a esta detenida en una direccion sustancialmente hacia abajo, paralela a la torre, como se muestra en la figura 3. Espedficamente, la plataforma de trabajo 56 esta inclinada hacia dentro con respecto al interior hueco del buje 30 que se mueve paralelo al eje de rotor 62 en una direccion desde el buje 30 hacia la gondola (no mostrada), como indica la flecha 64 en la figura 3.
En este ejemplo, la placa de buje 34 esta dispuesta de tal manera que la plataforma de trabajo 56 esta inclinada aproximadamente cinco grados con respecto a un plano horizontal 66, como representa la lmea 67, cuando la pala 32a esta detenida en esta posicion. Este nivel de inclinacion se considera sustancialmente horizontal, y proporciona una superficie suficientemente nivelada para que el personal de mantenimiento pueda estar durante la instalacion o el mantenimiento de componentes cercanos, tales como los componentes del mecanismo de paso.
El eje de rotor 62 normalmente esta inclinado aproximadamente once grados con respecto a la horizontal, asf que, ignorando cualquier inclinacion adicional debida al angulo de conicidad, se apreciara que la plataforma de trabajo 56 de la placa de buje 34 esta significativamente menos inclinada con respecto a la horizontal que las placas de buje de la tecnica anterior, que estan dispuestos en el plano del cojinete de paso 40, y por tanto estan inclinadas con respecto a la horizontal al menos en igual medida que el eje de rotor 62 cuando la pala 32a esta extendida hacia abajo.
El perfil de la pared lateral circunferencial 60 vana alrededor de la periferia de la plataforma de trabajo 56 segun la inclinacion de la plataforma de trabajo 56 con respecto al plano de la brida exterior circular 50. En este ejemplo, en un lado hacia dentro 68 de la placa de buje 34, la pared lateral 60 se extiende generalmente hacia arriba desde la cara posterior 38 (figura 5) de la placa de buje 34, es decir, generalmente hacia la pala 32a, 32b, mientras que en un lado hacia fuera 70 de la placa de buje 34, la pared lateral 50 se extiende generalmente hacia arriba desde la cara frontal 36 (figura 4) de la placa de buje 34, es decir hacia el buje 30. Los terminos “hacia dentro” y “hacia fuera” han de entenderse con respecto a un eje de guinada generalmente vertical 17 entre la gondola y la torre, como se muestra en la figura 1. Esta configuracion es ventajosa porque da como resultado una placa de buje 34 relativamente compacta, estando alojada la mayor parte de la plataforma de trabajo 56 dentro de un espacio cilmdrico 72 definido por una circunferencia interior del cojinete de paso anular 40 y unida por un par de planos opuestos 73,74 definidos respectivamente por las caras superior e inferior del cojinete de paso anular, como se muestra en la figura 3.
En lo referente a la figura 6, esta muestra el cojinete de paso 40 montado en la brida exterior circular 50 (figura 5) de la placa de buje 34. La figura 6 tambien muestra un par de actuadores hidraulicos 76 del mecanismo de paso. Cada actuador 76 incluye un piston 77 y un cilindro 78. Los cilindros 78 de los respectivos actuadores 76 estan sujetos a
puntos de montaje 79 de la placa de buje 34 respectivamente mediante un par de abrazaderas 80. Los pistones 77 respectivos estan conectados a un travesano 82 de un anillo de acoplamiento 83, al que esta unida la pala 32a. Como se conoce en la tecnica, la pala 32a se hace girar alrededor de su eje de paso al extender uno de los pistones 77 con respecto a su cilindro 78 y al alargar el otro piston 77 con respecto a su cilindro 78.
5 Pueden realizarse diversas modificaciones a la presente invencion sin apartarse del alcance de la invencion como definen las siguientes reivindicaciones. Por ejemplo, se apreciara que la pared lateral 60 de la placa de buje 34 puede configurarse de forma distinta en otras realizaciones. Por ejemplo, en el lado hacia fuera 70 de la placa de buje 34 la pared lateral 60 podna ser muy poco profunda o inexistente. Esto requerina que la pared lateral 60 en el lado hacia dentro 68 de la placa de buje 34 fuese mas profundo. Esto a su vez dana como resultado que la 10 plataforma de trabajo 56 sobresaliera significativamente del espacio cilmdrico interior 72 definido por el cojinete de paso 40.
Aunque que en la presente invencion la plataforma de trabajo 56 tambien sirve como mamparo de refuerzo, aun en otras realizaciones adicionales podna unirse a la placa de buje una plataforma de trabajo independiente. En tales ejemplos, la placa de buje puede parecerse a una placa de buje de la tecnica anterior, es decir, una en la que la 15 placa es sustancialmente paralela al plano del cojinete de paso, pero esta placa de buje podna tener una plataforma de trabajo adicional unida, que esta configurada para estar sustancialmente horizontal cuando la pala esta detenida hacia abajo.

Claims (14)

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REIVINDICACIONES
1. Turbina eolica (10) que comprende: unatorre (11);
una gondola (12) montada en la parte superior de la torre;
un rotor (13) montado en la gondola, comprendiendo el rotor dos o mas palas (32a, 32b) montadas en un buje central (16), soportando el buje dos o mas cojinetes de paso anulares (40) asociados respectivamente con las dos o mas palas, definiendo cada cojinete de paso un plano de cojinete inclinado formando un primer angulo con respecto a un plano horizontal cuando la pala respectiva esta orientada en una direccion hacia abajo en alineacion con la torre, en la que: una placa de buje (34) abarca cada cojinete de paso; y una plataforma de trabajo (56integral o montada en la placa de buje se encuentra generalmente en un plano formando un segundo angulo con respecto al plano horizontal cuando la pala respectiva esta orientada en dicha direccion hacia abajo en alineacion con la torre, siendo el segundo angulo menor que el primer angulo,
caracterizada porque
la mayor parte de la plataforma de trabajo esta contenida dentro de un espacio cilmdrico definido por una circunferencia interior del cojinete de paso anular y unida por un par de planos opuestos definidos respectivamente por las caras superior e inferior del cojinete de paso anular.
2. Turbina eolica segun la reivindicacion 1, en la que el plano de la plataforma de trabajo se encuentra sustancialmente paralelo al plano horizontal.
3. Turbina eolica segun la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, en la que el segundo angulo es aproximadamente de cinco grados o menos.
4. Turbina eolica segun cualquier reivindicacion anterior, en la que la plataforma de trabajo esta inclinada hacia dentro con respecto al buje que se mueve paralelo al eje de rotor (62) de la turbina eolica en direccion desde el buje hacia la gondola.
5. Turbina eolica segun cualquier reivindicacion anterior, en la que la placa del buje comprende una brida exterior sustancialmente circular (50) para conectar la placa del buje al buje, encontrandose la brida exterior en un plano paralelo al plano del cojinete.
6. Turbina eolica segun la reivindicacion 5, en la que la brida exterior esta montada entre el buje y el cojinete de paso.
7. Turbina eolica segun la reivindicacion 6, en la que el cojinete paso comprende un anillo interior (44) y un anillo exterior (45) y la brida exterior esta montada en el anillo interior.
8. Turbina eolica segun cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en la que la placa de buje comprende una pared lateral periferica entre la plataforma de trabajo y la brida exterior.
9. Turbina eolica segun la reivindicacion 8, en la que el perfil de la pared lateral vana alrededor de la periferia de la plataforma de trabajo segun la inclinacion de la plataforma de trabajo con respecto a la brida exterior.
10. Turbina eolica segun la reivindicacion 9, en la que la pared lateral periferica se extiende hacia la pala de
rotor en un lado hacia dentro de la plataforma de trabajo mas cercano a la gondola y se extiende hacia el
buje en un lado hacia fuera de la plataforma mas lejano de la gondola.
11. Parque eolico que comprende una pluralidad de turbinas eolicas (10) segun cualquier reivindicacion
anterior.
12. Placa de buje (34) para una turbina eolica (10), comprendiendo la placa de buje: una plataforma de trabajo (56) que define un primer plano; y
una brida exterior sustancialmente circular (50) que rodea al menos parcialmente la plataforma de trabajo, definiendo la brida exterior un segundo plano y proporcionando un medio para montar la placa de buje en un buje de la turbina eolica en una superficie de contacto entre el buje y una pala de rotor;
en la que el primer plano esta inclinado con respecto al segundo plano, en la que la placa de buje esta montada en un cojinete de paso anular (40), en el que la mayor parte de la plataforma de trabajo esta contenida dentro de un espacio cilmdrico definido por una circunferencia interior del cojinete de paso anular y unida por un par de planos opuestos definidos respectivamente por las caras superior e inferior del cojinete de paso anular.
13. Buje para una turbina eolica que comprende una placa de buje segun la reivindicacion 12.
14. Turbina eolica que comprende un buje segun la reivindicacion 13.
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