ES2710462T3 - Instalación de turbina eólica - Google Patents

Abstract

Turbina eólica con un rotor (11), un árbol de rotor (12, 21) conectado fijamente con el rotor (11) y con una transmisión (13, 22) acoplada con el árbol de rotor (12, 21), en la que el alojamiento del rotor (11) se realiza sobre un cojinete suelto (14, 24) dispuesto en el extremo del árbol de rotor en el lado del rotor así como, sobre el soporte de la máquina (16) de la turbina eólica, a través de dos cojinetes de elastómero (17, 25) dispuestos lateralmente en la transmisión, caracterizada por que el alojamiento del rotor (11) se realiza, además, sobre un cojinete fijo (15) dispuesto en o junto a la transmisión, que está dispuesto directa o indirectamente en el extremo del árbol del rotor en el lado de la transmisión, y los cojinetes de elastómero (17, 25) están configurados para la absorción de fuerzas axiales que actúan sobre el rotor (11).

Description

DESCRIPCION

Instalacion de turbina eolica

La presente invencion se refiere a una turbina eolica con un rotor, un arbol de rotor conectado fijamente con el rotor y una transmision acoplada con el arbol de rotor. La transmision puede ser, por ejemplo, una transmision planetaria de una o mas fases, en la que una fase planetaria presenta al menos una rueda hueca, un conjunto de planetas asf como un sol. Por un conjunto de planetas se entiende un soporte de planetas o soporte de rueda hueca junto con los planetas y los componentes para el alojamiento de los planetas en el soporte de planetas.

En turbinas eolicas conocidas, el rotor esta alojado en la zona delantera del arbol de rotor (lado del rotor) sobre un cojinete fijo. En la zona trasera del arbol de rotor (lado de la transmision), el rotor esta alojado, ademas, sobre un cojinete suelto o cojinete fijo dispuesto en la transmision asf como sobre el soporte de la maquina por medio de dos cojinetes de elastomero dispuestos lateralmente en la transmision. Un alojamiento de una turbina eolica se publica, por ejemplo, en el documento EP-A-1 065374.

En el caso de un alojamiento del rotor en el lado de la transmision sobre un cojinete suelto, las turbinas eolicas conocidas presentan el inconveniente de el rotor se desplaza en el caso de incidencia fuerte del viento en direccion a la transmision. Esto se debe a que, en general, en el caso de cojinetes fijos dispuestos en el lado del rotor se trata de rodamientos grandes que presentan varios milfmetros de juego en direccion axial. A traves del empuje del rotor y el juego axial resulta una fuerza de empuje que actua en direccion axial, que tiene como consecuencia que se producen desplazamientos en el dentado de la transmision, que repercuten de manera desfavorable sobre la duracion de vida de la transmision. Ademas, en este tipo de alojamiento, los momentos de flexion del rotor se conducen a traves del arbol del rotor y el soporte planetario o de rueda hueca conectado fijamente. Ademas, tambien el momento de peso de la transmision se apoya sobre el soporte planetario, con lo que resultan inconvenientes adicionales con respecto a la duracion de vida util de la transmision.

Otro inconveniente de este alojamiento de rotor conocido es que especialmente en el caso de turbinas eolica grandes, el cojinete fijo delantero, su carcasa de cojinete asf como el arbol de rotor estan configurados pesados y muy ngidos, para poder absorber las cargas que aparecen en el funcionamiento de la turbina eolica. Esto tiene como consecuencia que el cojinete fijo delantero, la carcasa del cojinete correspondiente asf como el arbol de rotor son muy caros.

El cometido de la presente invencion es la creacion de una turbina eolica con un alojamiento de rotor, en el que, por una parte, se minimizan las acciones negativas de las cargas externas del rotor sobre la transmision y que presenta, por otra parte, un alojamiento del rotor mas economico que el alojamiento conocido.

El cometido se soluciona con una turbina eolica con las caractensticas de la reivindicacion 1.

La turbina eolica segun la invencion presenta un rotor, un arbol de rotor conectado fijamente con el rotor y una transmision acoplada con el arbol de rotor. El alojamiento del rotor se realiza sobre un cojinete suelto dispuesto en el extremo del lado del rotor del arbol de rotor, un cojinete fijo dispuesto directa o indirectamente en el extremo del lado de la transmision del arbol del rotor en o junto a la transmision asf como sobre el soporte de la maquina de la turbina eolica, sobre dos cojinetes de elastomero dispuestos lateralmente en la transmision, que estan configurados para el alojamiento de fuerzas axiales que actuan sobre el rotor.

En la turbina eolica segun la invencion, el no esta alojado, como se conoce a partir del estado de la tecnica, sobre un cojinete fijo, sino sobre un cojinete suelto. La prevision de un cojinete suelto en el lado del rotor ofrece la ventaja de que el cojinete suelto asf como la carcasa del cojinete son, en general, mas ligeros que un cojinete fijo y la carcasa correspondiente. Por consiguiente, un cojinete suelto es considerablemente mas economico que un cojinete fijo. La utilizacion de un cojinete suelto ofrece, ademas, la ventaja de que el arbol de rotor se puede configurar mas libre, de manera que se puede utilizar, por ejemplo, un arbol fundido con diametro grande en lugar de un arbol forjado, con lo que se pueden ahorrar de nuevo costes.

En el lado de la transmision, el rotor esta alojado directamente sobre un cojinete fijo dispuesto en o junto a la transmision. Pero el alojamiento del rotor en el lado de la transmision se puede realizar tambien indirectamente, por ejemplo a traves de otro componente conectado ngidamente con el arbol, por ejemplo un soporte planetario.

En el alojamiento del rotor conocido, los cojinetes de elastomero presentan casquillos de cojinete de elastomero cilmdricos, deformables elasticamente, que estan configurados de una pieza o tambien como semicascaras. Pero los casquillos de cojinete de elastomero cilmdricos presentan, en virtud de su blandura axial, el inconveniente de que no es posible un alojamiento fijo del rotor en el lado de la transmision. Por lo tanto, segun la invencion, en la presente invencion estan previstos cojinetes de elastomeros, que estan configurados con ventaja para la absorcion de fuerzas axiales que actuan sobre el rotor.

Con ventaja, segun una configuracion de la invencion, el cojinete suelto esta configurado movil axial y angularmente. La configuracion segun la invencion ofrece la ventaja de que el cojinete suelto solo debe transmitir caras radiales. Por consiguiente, el cojinete suelto se puede configurar ligero y, por lo tanto, es mas economico.

Otra configuracion ventajosa de la presente invencion preve que el cojinete fijo en el lado de la transmision este configurado como cojinete de momentos. Esta configuracion ofrece la ventaja de que cargas exteriores no se conducen sobre el soporte planetario a la transmision, sino que mas bien se derivan.

Como se ha mencionado anteriormente, los cojinetes de elastomeros en alojamientos de rotor conocidos presentan casquillos de cojinetes cilmdricos deformables. Estos estan dispuestos, por ejemplo, directamente en el apoyo de momentos giratorios. Esta disposicion presenta, sin embargo, el inconveniente de que solo es posible una sustitucion de los casquillos de cojinete despues de una fijacion de los apoyos de los momentos de giro en el soporte de la maquina. Pero esto significa un gasto de montaje adicional considerable. Ademas, el montaje y desmontaje se configuran diffciles, en virtud de la tension previa necesaria del casquillo.

Pero, por otra parte, los casquillos de cojinete pueden estar dispuestos tambien en soportes de cojinete separados delante y detras de los apoyos de los momentos de giro. Esta disposicion de los casquillos de rotor presente el inconveniente de que en el caso de una suspension a traves de cargas de rotor debido a las distancias diferentes con respecto al punto de giro del rotor, resultan cargas de reaccion diferentes, que conducen a cargas adicionales de la transmision en particular de la primera fase planetaria.

De acuerdo con configuraciones ventajosas de la turbina eolica segun la invencion, esta previsto que los cojinetes de elastomero esten conectados con la transmision a traves de apoyos de momentos de torsion y sobre soportes de cojinetes con el soporte de la maquina, presentando cada cojinete de elastomero dos casquillos de cojinete deformables elasticamente.

Ademas, segun la invencion esta previsto emplear, en lugar de casquillos de cojinete cilmdricos, unos casquillos de cojinete configurados conicamente. El empleo de casquillos de cojinete conicos ofrece la ventaja que a traves de la seleccion correspondiente del angulo conico se puede ajustar en que medida el cojinete de elastomero debe absoOrber las fuerzas axiales que actuan sobre el rotor. De esta manera, los cojinetes de elastomero con un cono relativamente plano son axialmente relativamente blandos. En la presente invencion es muy ventajoso emplear casquillos de cojinete con un angulo conico relativamente empinado, puesto que tales casquillos de cojinete son bien adecuados para absorber las fuerzas axiales que actuan sobre el rotor.

Segun otra configuracion ventajosa de la invencion, los apoyos de momentos de giro presentan unos orificios configurados conicos opuestos entre sf, alineados paralelos al eje del arbol del rotor, en los que estan dispuestos los casquillos de cojinete conicos. Con preferencia, los ejes medios del arbol de rotor y los ejes medios de los elementos conicos se encuentran esencialmente en un plano. Respectivamente, a la izquierda y a la derecha de los apoyos de momentos esta dispuesto un soporte de cojinete con un cono exterior integrado, que esta insertado en el cono interior de uno de los casquillos de cojinete, de manera que los casquillos de cojinete estan atornillados con los soportes de cojinetes y los apoyos de momentos de giro.

Esta configuracion de la invencion ofrece la ventaja de que en virtud de la distancia reducida de los casquillos de cojinete en el caso de una suspension solo resultan cargas de reaccion reducidas, con lo que se descarga la trasmision, Ademas, es ventajoso que los casquillos de cojinete se puedan montar y desmontar sin dispositivos adicionales. Asf, por ejemplo, un casquillo de cojinete se puede sustituir, despues de que ha sido desmontado el soporte de cojinete correspondiente, mientras que, ademas, el otro casquillo conecta el apoyo de momentos de giro sobre el otro soporte de cojinete con el soporte de la maquina.

Los casquillos de cojinete deformable elasticamente se pueden deformar bajo carga, por ejemplo, en virtud de un empuje del rotor, de tal forma que se elevan totalmente desde las superficies de limitacion que los rodean. Tal elevacion puede repercutir negativamente sobre la duracion de vida de los casquillos de cojinete. Por lo tanto, segun otra configuracion ventajosa de la invencion, esta previsto configurar los casquillos de cojinete de manera que se puedan pretensar por medio de la union atornillada, Ademas de la repercusion positiva sobre la duracion de vida util de los casquillos de cojinete, la presion de una tension previa ofrece, ademas, la ventaja de que se puede ejercer una influencia limitada sobre las propiedades de rigidez y de amortiguacion de los casquillos de cojinete deformables elasticamente a traves de una modificacion de la tension.

A continuacion se explica en detalle la presente invencion con la ayuda de tres figuras.

La figura 1 muestra una vista esquematica del alojamiento de rotor de acuerdo con la invencion.

La figura 2 muestra una vista en planta superior sobre la seccion de accionamiento de una turbina eolica segun la invencion.

La figura 3 muestra una seccion a lo largo de la lmea A-A representada en la figura 2.

La figura 1 muestra de forma esquematica la seccion de accionamiento 10 de una instalacion de turbina solida. La seccion de accionamiento 10 presenta un rotor 11, un arbol de rotor 12 conectado fijamente con el rotor asf como una transmision 13 acoplada con el arbol de rotor.

El rotor 11 esta alojado en el extremo del arbol de rotor del lado del rotor sobre un cojinete suelto 14. A tal fin, es especialmente adecuado un llamado cojinete-CARB. En el lado de la transmision, el rotor 11 esta alojado sobre un cojinete fijo 15 dispuesto en la transmision 13 asf como sobre el soporte de la maquina 16 por medio de dos cojinetes de elastomero 17 dispuestos lateralmente en la transmision. El cojinete de elastomero 17 presenta, por una parte, elementos elasticos 17a para la absorcion de fuerzas que actuan radialmente. Ademas, el cojinete de elastomero 17 presenta elementos elasticos 17b para la absorcion de fuerzas axiales que actuan sobre el rotor 11. En la realizacion practica, los elementos elasticos 17a y 17b pueden estar reunidos en un componente.

Los cojinetes de elastomero conocidos dispuestos lateralmente en la transmision son axialmente muy blandos y solo absorben principalmente fuerzas que actuan radialmente. En el cojinete de elastomero 17 segun la invencion se trata, sin embargo, de un cojinete fijo elastico que, en la vista estatica, asume la fundicion de cojinete fijo del alojamiento de rotor y de esta manera esta realizado muy ngido adicionalmente en direccion axial en oposicion a los cojinetes de transmision de elastomero dispuestos en la transmision. La suspension axial de los elementos elasticos 17b en el funcionamiento esta con diametro del rotor en el intervalo de 100 m es aproximadamente 1 mm, las suspensiones radiales son claramente mayores.

El cojinete fijo 15 esta constituido por dos puestos de cojinetes, que pueden estar pretensados entre sf. Pero tambien es concebible que el primero, con preferencia el delantero, esta configurado como cojinete fijo y el otro como cojinete suelto. Como alternativa sena concebible tambien configurar el cojinete fijo como cojinete de momentos, pudiendo suprimirse en tal caso un segundo lugar de cojinete en la transmision.

La figura 2 muestra una vista en planta superior sobre la seccion de accionamiento 20 de una turbina eolica segun la invencion. La seccion de accionamiento 20 esta constituida por un rotor no representado, un arbol de rotor 21 y una transmision 22, estando conectado el arbol de rotor 21 a traves de una pestana de arbol de rotor 23 con el rotor. La seccion de accionamiento 20 esta alojada en el lado del rotor sobre un cojinete suelto 24, que esta configurado movil axial y angularmente. En el lado de la transmision, el rotor esta alojado, por una parte, en la transmision sobre un cojinete. Por otra parte, el rotor esta alojado sobre dos cojinetes de elastomero 25 dispuestos lateralmente en la transmision 22.

Los cojinetes de elastomero 25 estan conectados, por una parte, con la transmision 22 sobre apoyos de momentos de giro 26 y, por otra parte, estan conectados sobre soportes de cojinete 27 con el soporte de la maquina no representado de la turbina eolica.

La figura 3 muestra una seccion a lo largo de la lmea A-A representada en la figura 2 a traves de un cojinete de elastomero 25.

El soporte de elastomero 25 esta conectado a traves de soportes de cojinetes 27 con el soporte de la maquina no representado por medio de los tornillos 34. Ademas, el soporte de elastomero 25 esta conectado por medio de los apoyos de momentos de giro 26 con la transmision 22 no representada.

En el soporte de elastomero estan dispuestos casquillos de cojinete 30a, 30b configurados conicos, deformables elasticamente, cuyo angulo conico se selecciona para que el cojinete de elastomero absorba las fuerzas axiales que actuan sobre el rotor. Con preferencia, los casquillos de cojinete 30a, 30b estan constituidos de goma (caucho sintetico o natural).

El apoyo de momentos de giro 26 presenta unos orificios 32 configurados conicos opuestos entre sf, en los que estan dispuestos los casquillos de cojinete 30 configurados conicos. Los soportes de cojinete 27 presentan, respectivamente, un cono exterior integrado 31, que esta insertado en el cono interior, respectivamente, de un casquillo de cojinete 30a, 30b.

Los casquillos de cojinete 30a, 30b estan atornillados con los soportes de cojinetes 27 y el apoyo de momentos de giro 26 por medio de dos tornillos 33, de tal manera que los casquillos de cojinete 30a, 30b presentan una tension previa.

Con preferencia, la union atornillada pretensada se realiza no solo con un tornillo por lado, sino con varios, en particular con cuatro tornillos por lado. La prevision de varios tornillos ofrece la ventaja de que se configura una union especialmente ngida y estable del tipo de puente entre los dos soportes de cojinete.

En la disposicion representada con los casquillos de cojinete 30a, 30b configurados conicos opuestos, una fuerza axial que actua, por ejemplo, de izquierda a derecha, provoca una descarga del casquillo de cojinete izquierdo 30a y a la inversa, una fuerza axial que actua de derecha a izquierda provoca una descarga del casquillo de cojinete derecho 30b.

La prevision de una tension previa ofrece ahora varias ventajas: por una parte, se impide que en el caso de una fuerza axial fuerte en el casquillo de cojinete 30a, 30b descargado, se eleva el casquillo de cojinete 30a, 30b, con lo que se consigue la elevacion de la duracion de vida util del casquillo de cojinete 30a, 30b. Ademas, a traves de la union atornillada pretensada se crea una especie de "puente" entre los dos soportes de cojinete 27, de manera que una fuerza axial que actua, por ejemplo, en la figura 3 de izquierda a derecha, no solo se transmite sobre el soporte de cojinete derecho, sino asimismo desde ambos soportes de cojinete se transmite sobre el soporte de la maquina no representado. Finalmente, a traves de la tension previa, se puede influir positivamente sobre las propiedades de rigidez y de amortiguacion del cojinete fijo elastico.

Los casquillos de cojinete 30 configurados conicos posibilitan la funcion de cojinete fijo del cojinete de elastomero 25. Los casquillos de cojinete conocidos a partir del estado de la tecnica pueden solo pueden absorber fuerzas axiales en forma de tensiones de empuje en el elastomero. Solo fuerzas radiales generan una tension de presion en el elastomero. En cambio, los casquillos de cojinete elasticos 30 configurados conicos pueden absorber las cargas axiales del rotor, al menos parcialmente, en forma de tensiones de presion. A tal fin, es necesario que las superficies de limitacion de transmision de fuerza, que se forman a traves de los conos exteriores integrados 3l de los soportes de cojinetes 27 asf como los orificios 32 de los apoyos de momentos de giro, presentan, al menos en parte, una superficie o proyeccion superficial que esta perpendicular a la direccion de actuacion de la fuerza axial. Este no es el caso en los casquillos de cojinete habitualmente cilmdricos conocidos para la suspension de la transmision.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. - Turbina eolica con un rotor (11), un arbol de rotor (12, 21) conectado fijamente con el rotor (11) y con una transmision (13, 22) acoplada con el arbol de rotor (12, 21), en la que el alojamiento del rotor (11) se realiza sobre un cojinete suelto (14, 24) dispuesto en el extremo del arbol de rotor en el lado del rotor asf como, sobre el soporte de la maquina (16) de la turbina eolica, a traves de dos cojinetes de elastomero (17, 25) dispuestos lateralmente en la transmision, caracterizada por que el alojamiento del rotor (11) se realiza, ademas, sobre un cojinete fijo (15) dispuesto en o junto a la transmision, que esta dispuesto directa o indirectamente en el extremo del arbol del rotor en el lado de la transmision, y los cojinetes de elastomero (17, 25) estan configurados para la absorcion de fuerzas axiales que actuan sobre el rotor (11).

2. - Turbina eolica segun la reivindicacion 1, caracterizada por que los cojinetes de elastomero (17, 25) presentan elementos elasticos (17a) para la absorcion de fuerzas que actuan radialmente y elementos elasticos (17b) para la absorcion de fuerzas que actuan axialmente.

3. - Turbina eolica segun la reivindicacion 2, caracterizada por que los elementos elasticos (17a, 17b) estan realizados para la absorcion de fuerzas radiales y axiales en el componente.

4. - Turbina eolica segun la reivindicacion 2, caracterizada por que los elementos elasticos (17a, 17b) estan realizados para la absorcion de fuerzas radiales y axiales en componentes separados.

5. - Turbina eolica segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el cojinete suelto (14, 24) esta configurado movil axial y angularmente.

6. - Turbina eolica segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el cojinete fijo (15) en el lado de la transmision esta configurado como cojinete de momentos.

7. - Turbina eolica segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que los soportes de elastomeros (25) estan conectados, por una parte, con la transmision (13, 22) sobre apoyos de momentos de giro (26) y, por otra parte, sobre soportes de cojinetes (27) con el soporte de la maquina (16).

8. - Turbina eolica segun la reivindicacion 7, caracterizada por que cada soporte de cojinete (27) presenta dos casquillos de cojinete (30a, 30b) deformables elasticamente.

9. - Turbina eolica segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que los casquillos de cojinete (30a, 30b) estan configurados conicos.

10. - Turbina eolica segun la reivindicacion 9, caracterizada por que los apoyos de momentos de giro (26) presentan orificios (32) configurados conicos opuestos entre sf, alineados paralelos al eje del arbol del rotor (12, 21), en los que estan dispuestos los casquillos de cojinete conicos (30a, 30b) y, respectivamente, a la izquierda y a la derecha de los apoyos de momentos de giro (26) esta dispuesto un soporte de cojinete (27) con un cono exterior integrado (31), que esta insertado en el cono interior de uno de los casquillos de cojinete (30a, 30b).

11. - Turbina eolica segun la reivindicacion 10, caracterizada por que los casquillos de cojinete (30a, 30b) estan atornillados con los soportes de cojinetes (27) y los apoyos de momentos de giro (26).

12. -Turbina eolica segun la reivindicacion 11, caracterizada por que los casquillos de cojinetes (30a, 30b) se pueden pretensar por medio de la union atornillada.