ES2747075T3 - Dispositivo, sistema y procedimiento para el control de la conexión por bridas de un aerogenerador - Google Patents

Abstract

Dispositivo para el control de una conexión por bridas sometida especialmente a cargas dinámicas elevadas de un aerogenerador, con un cuerpo de control (30, 50, 70, 90) configurado como caperuza de tuerca, que se puede montar con un ajuste en arrastre de forma y/o de fuerza en una cabeza de perno o una tuerca de perno (20) de un perno (22), con un alojamiento central (33) para la cabeza de perno o la tuerca de perno (20), configurándose el cuerpo de control (30, 50, 70, 90) para romperse en caso de un deterioro o una destrucción de una de las cabezas o tuercas de perno (20) dispuestas en el alojamiento central (33), y con un sensor dispuesto en el cuerpo de control (30, 50, 70, 90) configurado para la comprobación de una integridad estructural del cuerpo de control (30, 50, 70, 90), presentando el cuerpo de control en una o varias esquinas del alojamiento central y/o en uno o varios cantos del alojamiento central unos puntos de rotura controlada (38, 58, 78, 98) y/o presentando el sensor al menos un conductor eléctrico (36, 56, 76, 96) que rodea el alojamiento central, al menos fundamentalmente, una o varias veces.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo, sistema y procedimiento para el control de la conexión por bridas de un aerogenerador

La invención se refiere a un dispositivo, un sistema y un procedimiento para el control de una conexión por bridas, sometida especialmente a cargas dinámicas elevadas, de un aerogenerador. La invención se refiere además a un aerogenerador.

Los aerogeneradores son máquinas sometidas a cargas dinámicas elevadas con coeficientes de ciclos de vibración de 109 que por lo demás sólo se producen en raras ocasiones en la ingeniería mecánica. Esta dinámica conduce a una fatiga del material muy fuerte. Sin embargo, por razones logísticas, los componentes principales de un aerogenerador sólo se pueden montar in situ. Esto significa que las cargas completas desde el rotor eólico se tienen que transmitir a través de conexiones desmontables, normalmente conexiones por bridas con pernos roscados. Las conexiones por bridas altamente solicitadas comprenden las bridas de torre, el rodamiento superior de torre, los apoyos del árbol y del engranaje, la conexión de árbol del rotor y el cubo de rotor así como la conexión de las palas de rotor a través del rodamiento de pala al cubo de rotor. Estas conexiones por bridas presentan puntos débiles inevitables en forma de agujeros de perno.

Los rodamientos de pala de rotor constituyen, por ejemplo las sujeciones del lado de la raíz de las palas de rotor al cubo de rotor. Estos componentes están sometidos durante el funcionamiento a cargas elevadas y pueden provocar, en caso de deterioro, graves problemas que pueden llegar hasta la caída de la pala de rotor.

Una forma de construcción típica de los rodamientos de pala de rotor presenta dos anillos de rodamiento unidos entre sí de forma giratoria por medio de cuerpos rodantes, que están respectivamente provistos de perforaciones para la recepción de pernos de conexión o de pernos de conexión de pala de rotor. Estas perforaciones representan al mismo tiempo puntos débiles de los rodamientos de pala de rotor.

Debido a su poca accesibilidad, la inspección de los rodamientos de pala de rotor resulta especialmente complicada y sólo es posible de forma limitada. Por esta razón sólo es posible detectar las fisuras en el rodamiento de pala de rotor con dificultad, y esto en el supuesto de que se detecten, antes de que provoquen un fallo del rodamiento de pala de rotor. Algo parecido ocurre con las demás conexiones por bridas de los aerogeneradores.

El documento US 4,484,132 A revela un sistema de detección para fisuras y roturas con un sustrato eléctricamente aislante, en el que se insertan pequeñas partículas electroconductoras que entran en contacto eléctrico entre sí. Mientras que el sustrato sea un elastómero, el mismo se aplica a un objeto a controlar y a continuación se endurece, estando después en condiciones de quebrarse o romperse, si el objeto controlado se deforma. En caso de una fisura o rotura, se interrumpen los conductores de las partículas electroconductoras.

El documento WO 2013/053758 A1 revela una caperuza de tuerca con un sensor.

Por esta razón, la presente invención se plantea el objetivo de simplificar un control de una conexión por bridas, especialmente de un rodamiento de pala de rotor, de un aerogenerador, pretendiendo que el control se pueda llevar a cabo de forma económica y durante el funcionamiento.

La tarea, en la que se basa la invención, se resuelve por medio de un dispositivo según la reivindicación 1.

Una idea básica de este concepto según la invención consiste en emplear tuercas de perno o cabezas de perno rotas como indicadores de fisuras en la conexión por bridas o en el rodamiento. Una fisura en el rodamiento de la pala de rotor provoca, por ejemplo, que el perno de pala de rotor y la tuerca enroscada en el mismo se sometan, en caso de rotura del rodamiento, a una carga sobreproporcional y que esta circunstancia conduzca a una rotura en la tuerca de pala o, en su caso, en una cabeza de perno. También puede ocurrir que la tuerca de pala se salga del perno de rotor. Lo anterior también es aplicable a otras conexiones por bridas que fallan en los aerogeneradores. Por lo tanto, en el marco de la invención se entienden por pernos, cabezas de perno y las tuercas correspondientes respectivamente, de forma sinónima, los pernos de pala de rotor o pernos de rodamiento de pala de rotor y sus cabezas o tuercas, así como los pernos, cabezas de perno y tuercas de perno de otras conexiones por bridas de los aerogeneradores.

La cabeza de perno o la tuerca de perno se controlan, como indicador de fisuras en el rodamiento en la conexión por bridas o, según la invención, a través de una especie de “caperuza de tuerca”, de manera que sea posible iniciar una desconexión automática del aerogenerador, si se produce una fisura de rodamiento crítica que, en el peor de los casos, pudiera dar lugar a una caída de la pala.

Esta “caperuza” se configura a modo de cuerpo de control que se monta en la cabeza de perno o en la tuerca de perno. En el caso más sencillo, el cuerpo de control se encaja sobe el perno. Un sensor supervisa o comprueba la integridad estructural del cuerpo de control. Si la tuerca supervisada o la cabeza de perno supervisada se rompen, se destruye también el cuerpo de control. El sensor detecta esta destrucción, que sirve para la señalización de un deterioro de la conexión por bridas, especialmente del rodamiento. La tuerca de pala se rompe, si en caso de un fallo del rodamiento se sale del perno. Esta circunstancia da lugar a un deterioro del cuerpo de control.

De este modo, el sistema ofrece una posibilidad automática, simple, robusta, económica y fácilmente reequipable de detectar deterioros, especialmente fisuras, en las tuercas o cabezas de perno y, por consiguiente, en el rodamiento y en las conexiones por bridas.

Con preferencia, el cuerpo de control se configura como pieza moldeada de plástico. El cuerpo de control presenta ventajosamente, en una o varias esquinas del alojamiento central y/o en uno o varios cantos del alojamiento central, puntos de rotura controlada consistentes especialmente en puntos con un grosor de material menor. Como uno de los materiales apropiados se considera el polvo fino de poliamida PA 2200, que permite fabricar el cuerpo de control en un procedimiento de sinterización de láser. Así es posible fabricar los cuerpos de control en muy poco tiempo. Si se trata de cantidades mayores, éstas se producen preferiblemente de forma económica por medio del procedimiento de moldeo por inyección muy extendido.

Los puntos de rotura controlada garantizan que el cuerpo de control se rompa de forma segura y limpia, cuando el componente, en el que se hubiera encajado el cuerpo de control, se rompe. Conviene que el material presente una mezcla de elasticidad suficiente para el montaje sin daños en el componente a controlar y una fragilidad suficiente para garantizar un deterioro en caso de deterioro del componente a controlar. A este respecto, existen muchos plásticos apropiados.

El cuerpo de control presenta ventajosamente un orificio hexagonal para las tuercas y cabezas de perno normalmente hexagonales y se puede deslizar sobre la tuerca o cabeza de perno. El orificio puede ser mínimamente mayor que la propia tuerca. El material y el orificio se eligen convenientemente de manera que la hendidura sea a través de toda la gama de temperaturas de funcionamiento del aerogenerador lo suficientemente grande como para evitar que se produzca una fisura del cuerpo de control a causa de diferentes coeficientes de dilatación del acero y del plástico.

Para conseguir un comportamiento de fisuración definido del cuerpo de control, las seis esquinas del orificio hexagonal pueden estar dotadas, por ejemplo, de un rebaje y formar así puntos de rotura. Alternativa o adicionalmente, los seis cantos también pueden estar provistos de puntos de rotura controlada. Para reducir el riesgo de rotura de los puntos de rotura controlada, por ejemplo durante el montaje o a causa de vibraciones, se puede prever en la parte inferior un borde o un alma para su estabilización. Este reborde o alma puede servir al mismo tiempo de superficie de apoyo para el cuerpo de control en la brida, por ejemplo un rodamiento de pala de rotor.

La altura del rebaje del cuerpo de control puede corresponder a toda la altura de una tuerca, pero también puede ser más pequeña que la altura de la tuerca a supervisar.

El cuerpo de control presenta preferiblemente un dispositivo de fijación para la fijación axial, especialmente separable, en una cabeza de perno o en una tuerca de perno, presentando el dispositivo de fijación especialmente al menos un elemento de fijación configurado para el engranaje en una rosca exterior de un perno, que es elástico y/o que se puede fijar por medio de un elemento de fijación, especialmente un anillo de retención. Por medio del dispositivo de fijación, el cuerpo de control se centra en el perno y se fija axialmente en el mismo. De este modo se asegura que el cuerpo de control no se pueda resbalar del perno a supervisar, es decir, de la cabeza de perno o de la tuerca de perno. Este elemento de fijación ofrece además la posibilidad de comprobar la salida de la tuerca del perno, dado que el elemento de fijación se rompe en este caso. De este modo, el sensor puede controlar preferiblemente también el elemento de fijación.

El sensor presenta preferiblemente al menos un conductor eléctrico que rodea el alojamiento central al menos fundamentalmente una o varias veces y que se configura en el cuerpo de control especialmente como un hilo metálico, fibra electroconductora o un recubrimiento electroconductor. Esto significa que el sensor presenta un conductor eléctrico que en caso de deterioro del componente controlado se rompe junto con el cuerpo de control. Como consecuencia, se interrumpe la conductividad eléctrica del conductor eléctrico. Esta interrupción permite comprobar inmediatamente el deterioro del componente a controlar, es decir, por ejemplo, de la tuerca de perno. Alternativa o adicionalmente, el sensor también se puede configurar, en el marco de la invención, como sensor óptico, inductivo, capacitativo o de ruido estructural, que detecta una fisura en el cuerpo de control.

Una forma de realización especialmente sencilla del conductor eléctrico consiste en una pista de pintura, como la que se emplea en las placas de circuitos impresos de los ordenadores. También son apropiados cables finos o fibras electroconductoras, por ejemplo fibras de carbono. Sin embargo, una fabricación especialmente económica se consigue con el recubrimiento de pintura electroconductora.

Si se utiliza una pista de pintura como conductor eléctrico, ésta se puede aplicar en una de las formas de realización a modo de espiral por la cara exterior del cuerpo de control. Con preferencia se puede disponer en la cara inferior o superior de un alma. El rodeo del alojamiento central debería ser preferiblemente de al menos 360°. Una pista de pintura en forma de espiral se puede realizar de modo que ascienda de manera continua o que esté desplazada. Los puntos de contacto para la fijación del cable se encuentran en este caso preferiblemente entre dos puntos de rotura controlada.

Con preferencia se aplica, fuera de la pista de pintura, un recubrimiento para la protección contra influencias mecánicas sencillas, por ejemplo durante el transporte. El cuerpo base del cuerpo de control así como las capas de pintura y de protección deberían adaptarse térmicamente entre sí, a fin de que a través de toda la gama de temperaturas de servicio no se produzcan desprendimientos ni fisuras.

La transición de la pista de pintura o del conductor eléctrico y al enchufe o cable para una conexión externa también tiene ser segura en toda la gama de temperaturas y en caso de empuje o vibraciones. Se puede prever un alivio de tensión para que el punto de contacto no esté sometido a cargas durante la conexión de los distintos dispositivos entre sí.

Es conveniente que cada cuerpo de control de cada dispositivo se pueda instalar por separado. A estos efectos presentan respectivamente un enchufe y una hembrilla. Entre los distintos cuerpos de control se prevén cuerpos de conexión separados o cada cuerpo de control se dota por uno de los lados de un cable suficientemente largo.

Los enchufes y/o cables se disponen preferiblemente al lado del cuerpo de control para que no se rebase la altura total admisible o disponible.

Para la puesta en contacto con el sensor se prevé preferiblemente al menos un enchufe de conexión que se une de forma electroconductora a los extremos de al menos un conductor eléctrico y/o un chip RFID con una identificación inequívoca configurado para la transmisión inalámbrica de señales y/o para el funcionamiento inalámbrico y/o para la aportación inalámbrica de energía al sensor.

Si se emplean chips RFID, el cableado ya no es necesario en todos los casos, especialmente si los chips RFID se alimentan inductivamente con corriente y se configuran para la transmisión de señales de medición o de un resultado de una comprobación de la conductividad. Como resultado de una comprobación de la conductividad basta en el marco de la presente invención una simple diferenciación entre “señal” y “sin señal”.

Si no se prevé ninguna identificación de señal, se prevé preferiblemente un indicador de activación óptico, especialmente un LED de bajo voltaje. Durante la parada del aerogenerador se pueden localizar así rápidamente la tuerca afectada o el perno afectado por medio del estado luminoso de los LEDs en los dispositivos.

La tarea, en la que se basa la invención, también se resuelve por medio de un sistema para el control de una conexión por bridas sometida a elevadas cargas dinámicas de un aerogenerador con una pluralidad de dispositivos según la invención antes descritos y por medio de un dispositivo de evaluación conectado de forma inalámbrica o mediante cables a múltiples dispositivos y configurado para la recepción de señales de los sensores de los dispositivos.

Por lo tanto, el sistema según la invención presenta las mismas características, ventajas y propiedades que los dispositivos que contiene.

Los múltiples dispositivos se conectan preferiblemente en serie o en paralelo, siendo también posible que se conecten varios sensores en serie unos detrás de otros y presentando cada uno de los sensores o subgrupos de los sensores conectados en serie respectivamente un indicador de activación. Con la formación de subgrupos se pueden controlar determinadas zonas conjuntamente. Se ha comprobado que una zona especialmente crítica es, en el caso del rodamiento de pala de rotor, por ejemplo la zona de varios grados alrededor del canto posterior de la pala. Una fisura en esta zona se puede valorar como más grave que una fisura inminente en otra zona menos expuesta a la carga. Esto se puede tener en cuenta a la hora de decidir sobre el control o la paralización del aerogenerador. Con preferencia también es posible que las tuercas o cabezas de perno sólo se doten de los dispositivos de control según la invención en una zona conocida como crítica de la conexión por bridas, con lo que el coste del sistema se puede reducir, con una seguridad prácticamente igual, a una fracción de un equipamiento completo de todos los pernos de una conexión por bridas. Así se controla preferiblemente sólo una zona de pernos críticos en la zona de un canto posterior de la pala de rotor, si se sabe, especialmente por análisis de calculo o experiencia en el campo, que las fisuras sólo se producen en esta zona.

Para los sensores que requieren una alimentación de energía externa y/o para la transmisión de señales se prevé preferiblemente una conexión inductiva o una conexión a través de un anillo colector o una conexión por cable, protegida especialmente por medio de una cadena de arrastre, desde los sensores a una fuente de corriente externa y/o una unidad de evaluación. Si se utilizan chips RFID, la corriente se puede suministrar a través de baterías locales del respectivo dispositivo o de forma inductiva.

La tarea, en la que se basa la invención, también se resuelve por medio de un aerogenerador con un sistema, como el que se ha descrito antes, para el control de una conexión por bridas sometida a altas cargas dinámicas, especialmente un rodamiento de pala de rotor.

Finalmente, la tarea, en la que se basa la invención, se resuelve por medio de un procedimiento para el control de una conexión por bridas sometida a altas cargas dinámicas, especialmente un rodamiento de pala de rotor de un aerogenerador, que se distingue por las características de la reivindicación 12.

Por una señalización se entiende en el marco de la invención una indicación en una consola de mando, por ejemplo un puesto de control a distancia, al igual que un reacoplamiento directo a un dispositivo de control automático del aerogenerador.

Con preferencia, el aerogenerador se para cuando se señaliza un deterioro de la conexión por bridas.

En una variante preferida, varios sensores de varios dispositivos se utilizan en serie o se agrupan. Una conexión en serie reduce el esfuerzo técnico, mientras que un agrupamiento de sensores conectados en serie permite una localización con un esfuerzo técnico también reducido.

El control se realiza preferiblemente de forma continua o en intervalos discretos. En caso de un control continuo, un daño en el rodamiento de pala de rotor, que influya en un perno o en la tuerca de perno o en la cabeza de perno, se detecta inmediatamente. En el caso de chips RFID accionados de forma inductiva, por ejemplo, también se puede realizar un control discontinuo en intervalos regulares.

Para la señalización de un daño se prevé preferiblemente que un sensor emita, en caso de deterioro o destrucción de un cuerpo de control, una señal o que se detecte alternativamente un deterioro si una señal permanente se interrumpe (el llamado “fail-safe”) o si un sensor no se detecta durante el control debido a una interrupción de su conductor eléctrico. Este último caso se produce, por ejemplo, en caso de un control inalámbrico, en el que los chips RFID se alimentan de forma inductiva y emiten, en el caso de un cuerpo de control estructuralmente intacto, una respuesta que se recibe en el centro. Cuando un cuerpo de control ya no está estructuralmente intacto a causa de un deterioro del componente controlado y se interrumpe el conductor eléctrico, éste sensor y el chip RFID ya no puede enviar ninguna respuesta.

Un sistema según la invención para el control de, por ejemplo, palas de rotos se prevé especialmente para el reequipamiento en aerogeneradores existentes. Para ello resulta especialmente indicada una variante inalámbrica con transmisión de señales RFID, puesto que no se tiene que montar ningún sistema de transmisión de señales complicado a través de dos ejes giratorios desde el anillo de rodamiento de pala en movimiento a la carcasa de máquinas mediante anillos colectores y/o cadena de arrastre. Basta con colocar los cuerpos de control en los pernos de pala y con instalar una unidad de emisión y recepción de RFID en el cubo de rotor rotatorio o en la carcasa de máquinas cerca del rodamiento de pala. En el caso más sencillo, la unidad de emisión y recepción aprovecha una entrada preferiblemente digital ya existente en el sistema de control del aerogenerador para la transmisión de una señal en caso de daño. La instalación alternativa de una cadena de arrastre en el poco espacio de los rodamientos de pala requiere un esfuerzo constructivo considerable y un trabajo cuidadoso durante la instalación, pero ofrece la ventaja de una gran fiabilidad en la transmisión de señales.

La invención se emplea con especial preferencia para el control de rodamientos realizados como conexión por bridas, especialmente rodamientos de pala o rodamientos acimutales. En comparación con los sistemas convencionales para el control de rodamientos, el sistema y el dispositivo según la invención presentan la ventaja de la sencillez. Esto se debe al conocimiento de que la gran mayoría de los casos de un fallo total, por ejemplo de un rodamiento de pala o acimutal, provoca en primer lugar la formación de una fisura a través de un agujero de perno en uno de los anillos de rodamiento, lo que en poco tiempo provoca un estallido de la tuerca/cabeza de perno. Esto se detecta con seguridad gracias a la invención. El tiempo entre el fallo de la tuerca o cabeza de perno y el fallo total del rodamiento es lo suficientemente largo como para permitir una deceleración segura del aerogenerador después de la detección del daño. La deceleración se produce con especial preferencia a una velocidad reducida frente a una desconexión de emergencia, a fin de proteger los componentes dañados.

Otras características de la invención se desprenden de la descripción de formas de realización según la invención junto con las reivindicaciones y los dibujos adjuntos, Las formas de realización según la invención pueden presentar algunas de las características o una combinación de varias características.

La invención se describe a continuación sin limitación de la idea inventiva general a la vista de ejemplos de realización y con referencia a los dibujos, señalándose en relación con todos los detalles según la invención no explicados específicamente en el texto expresamente los dibujos. Éstos muestran en la:

Figura 1 una representación esquemática de una carcasa de máquinas de un aerogenerador;

Figuras 2a) a c) un primer ejemplo de realización de un dispositivo según la invención;

Figuras 3a) a c) vistas detalladas del dispositivo de la figura 2;

Figuras 4a, b) una representación esquemática de un segundo ejemplo de realización de un dispositivo según la invención;

Figuras 5a) a c) una representación esquemática de un tercer ejemplo de realización de un dispositivo según la invención;

Figuras 6a) a d) una representación esquemática de un cuarto ejemplo de realización de un dispositivo según la invención;

Figuras 7a), b) secciones de un sistema según la invención.

En los dibujos, los elementos y/o piezas respectivamente iguales o similares se identifican con los mismos números de referencia, de manera que se prescinde de una nueva presentación.

En la figura 1 se representa esquemáticamente desde un lado una carcasa de máquinas 1 o una góndola de un aerogenerador. A la carcasa de máquinas 1 sigue un cubo de rotor 2 con tres conexiones de pala de rotor con rodamientos de pala de rotor 3 para las palas de rotor 4. También se representa una pala de rotor 4 con su extremo del lado de la raíz de pala. Las conexiones de pala de rotor presentan respectivamente bridas para la conexión de una pala de rotor 4 y dispositivos de regulación del ángulo de pala para el ajuste y la fijación del ángulo de la pala de rotor. Un rodamiento de pala de rotor montado en la brida y cubierto con un revestimiento lleva la referencia 5. Para atornillar una pala de rotor 4 en el rodamiento de pala de motor 3, los rodamientos de pala de rotor 3 presentan en su perímetro una pluralidad de perforaciones 3’ para la recepción de pernos roscados o pernos de pala de rotor. Dentro de la carcasa de máquinas 1 sigue al cubo de rotor 2 un cojinete 6 de un árbol de rotor lento conectado directamente al cubo de rotor 2. El árbol lento está acoplado a un engranaje 7 con el que se sube el número de revoluciones del árbol de rotor lento, transmitiéndolo a un árbol rápido. El carbol rápido, que sigue al engranaje 7, conduce a un generador 8 dispuesto por el extremo posterior de la góndola 1. También se representa un dispositivo de control electrónico 9 con un convertidor que adapta la corriente eléctrica generada por el generador 8 de manera que la misma se pueda alimentar en una red de corriente privada o pública.

En la parte inferior de la carcasa de máquinas 1 se representa un soporte de máquina con un soporte principal 10 y un soporte trasero 11. El soporte principal 10 apoya el cojinete 6 del árbol lento así como el cubo de rotor 2 y el engranaje 7. El soporte trasero 11 porta los componentes eléctricos como el generador 8, los armarios de control y de distribución así como, en su caso, un transformador y el convertidor.

Para el giro acimutal, es decir, para el giro de la carcasa de máquinas 1 en el eje longitudinal de la torre 15, se disponen en el soporte principal 10 varios accionamientos acimutales 12, normalmente entre cuatro y dieciséis, que a través de una rueda dentada y un engranaje de coronas dentadas giran la carcasa de máquinas 1 en la torre 15. Además, al lado se configuran unos frenos acimutales 13 que alivian los engranajes acimutales 12. Los mismos mantienen la carcasa de máquinas 1 en una posición acimutal fija, tan pronto se adopte una posición acimutal teórica. Durante una regulación acimutal se les aplica una presión restante, a fin de desacoplar los engranajes acimutales 12 de influencias externas.

Por su extremo trasero, la carcasa de máquinas 1 dispone de sensores de viento, por ejemplo de un anemómetro 16 y de un pararrayos 14. Otro pararrayos no representado se dispone normalmente en la zona de paso entre la carcasa de máquinas 1 y el cubo de rotor 2, para derivar los rayos de la pala de rotor 4 a la torre 15.

La invención se explica en las siguientes figuras a la vista de un rodamiento de pala de rotor configurado como conexión por bridas. Estas formas de realización se pueden transferir sin problemas a un de control muy ventajoso de un cojinete acimutal dispuesto entre la cabeza de la torre y la carcasa de máquinas, que en cuanto a funcionamiento y estructura es muy similar a un rodamiento de pala.

En la figura 2a) se representa una tuerca de perno 20 dañado a causa de un deterioro de un rodamiento de pala de rotor 3 y que presenta una fisura 21. El volumen o perímetro de la tuerca de perno 20 ha aumentado.

En la figura 2b) se muestra un primer ejemplo de realización de un cuerpo de control 30 según la invención, que se puede colocar sobre una tuerca roscada estructuralmente intacta 20. El cuerpo de control 30 presenta una parte inferior, en concreto un alojamiento de tuerca 31’, así como una pieza de alojamiento de perno 32, que presenta un alojamiento de de perno central 33 como orificio. En el perímetro del adaptador de perno 31 se monta un conductor eléctrico en forma de un recubrimiento en espiral electroconductor. Por sus dos extremos se conecta por medio de clavijas de contacto 34, 35, que a su vez se pueden conectar a un dispositivo de evaluación o a otros sensores. En la figura 2c) se ilustra esquemáticamente una representación de sección transversal de un cuerpo de control correspondiente 30, en el que se ve el alojamiento de tuerca hexagonal 31’. Éste se ha adaptado a la forma de la tuerca a supervisar o de la cabeza de perno a supervisar y configurado de manera que los cambios de tamaño térmicos normales del componente controlado no den lugar a un deterioro del cuerpo de control 30. En el alojamiento de tuerca 31 se prevén en 2 lados sendos espacios huecos 37 para el paso de las clavijas de contacto 35, 35 de la figura 2b), que sirven adicionalmente de puntos de rotura controlada. Las clavijas de contacto 34, 35 se conectan de manera conductora al recubrimiento, es decir, al conductor eléctrico 36. Por la cara inferior se dispone perimetralmente un alma 39 para la estabilización y para el apoyo en el rodamiento de pala de rotor 3.

La figura 3 muestra representaciones esquemáticas del cuerpo de control 30 de la figura 2. En la figura 3a) se ve una vista lateral, en la que se representa especialmente la disposición en espiral del conductor eléctrico 36. La figura 3b) corresponde a una vista desde abajo, apreciándose la forma hexagonal del alojamiento de tuerca 31 ’. Con “H” se identifica un detalle representado ampliado en la figura 3c). Se puede ver que por medio de una ranura en la esquina entre dos paredes, el grosor de material se ha reducido todavía más, con lo que se produce un punto de rotura controlada 38. Para que durante el montaje o con vibraciones normales no se produzcan fisuras, se refuerza esta zona en todo su perímetro por medio de un alma 39.

La figura 4 muestra un segundo ejemplo de realización de un dispositivo según la invención, concretamente en la figura 4a) en una vista en perspectiva desde arriba y en la figura 4b) en una vista en perspectiva oblicuamente desde abajo.

Sobre un perno 22 se coloca una tuerca de perno 20. Sobre la tuerca de perno 20 se desliza un cuerpo de control 50 cuyo alojamiento de tuerca 51 acoge en parte la tuerca de perno 20. El adaptador de tuerca 51 presenta varias ventanas u orificios y sólo presenta una construcción maciza en las esquinas de la forma hexagonal. Un alma perimetral 59 cierra el adaptador de tuerca 51 hacia abajo. El grosor de pared del alma 59 se debilita respectivamente en el centro de las superficies laterales de la tuerca 20 por medio de una muesca, por lo que en conjunto se realizan seis puntos de rotura controlada 58. Las ventanas sirven para ahorrar material y para debilitar el cuerpo de control 50 estructuralmente.

El adaptador de tuerca 51 continúa en el perno 20 hacia arriba y presenta allí unos elementos que engranan en la estructura roscada del perno 22. Sobre esta parte superior se coloca un elemento de fijación de perno 52, que ejerce sobre la parte superior del adaptador de tuerca 51 una presión, de modo que el adaptador de tuerca 51 se fije axialmente en la tuerca de perno 20. Con esta finalidad, el elemento de fijación de perno 52 presenta elementos elásticos 55.

Al utilizar el cuerpo de control para la supervisión de un rodamiento de pala resulta especialmente ventajoso que el mismo presente un dispositivo de fijación axial separable para proporcionar, por una parte, una fijación absolutamente segura en todos los movimientos alrededor de los ejes de torre, rotor y pala y permitir, por otra parte, un desmontaje rápido en el supuesto de que, por razones de seguridad, fuera necesaria una revisión de la pretensión o de los pares de apriete de los tornillos.

El adaptador de tuerca 51 presenta además por uno de los lados un soporte 54 para una puesta en contacto y para una placa de circuitos impresos así como un enchufe 53 para la conexión a otros dispositivos.

Por la cara inferior del alma 59, mostrada en la figura 4b), se dispone un conductor eléctrico perimetral 56 en forma de recubrimiento electroconductor. Sólo en la zona de una esquina de la tuerca de perno 20, el conductor eléctrico 56 no rodea el orificio hexagonal de forma continua. A pesar de ello, el conductor eléctrico 56 rodea fundamentalmente el orificio, dado que una destrucción del cuerpo de control 50 conduce en todo caso a una rotura en la zona de un punto de rotura controlada 58, lo que garantiza una interrupción de la línea eléctrica 56.

La aplicación de la pintura conductora desde abajo, representada en la figura 4, resulta más fácil que una aplicación lateral según las figuras 2 y 3.

La figura 5 muestra otro ejemplo de realización de un cuerpo de control según la invención 70. El la figura 5a) se ve una vista superior esquemática, en la figura 5b) una vista esquemática en perspectiva desde abajo. El cuerpo de control se ha realizado en una pieza y presenta, al igual que el cuerpo de control 50 de la figura 4, ventanas dispuestas en los lados del alojamiento para la tuerca de perno 20. El cuerpo de control 70 presenta igualmente un alma inferior perimetral 79 con puntos de rotura controlada 78 en los centros de los lados de la tuerca de perno 20. El adaptador de tuerca inferior 71 se transforma en un alojamiento de perno superior 72 que se sujeta por medio de una atadura de cables 73’. Existen ranuras que sirven para conformar elementos elásticos que engranan en la rosca del perno. Además sirven para poder cortar la atadura de cables 73’.

También se representan un cableado y un enchufe de conexión 79’ que se pueden acoplar a componentes correspondientes de otros dispositivos.

En la figura 5b) se representa la pintura conductora aplicada desde abajo o el conductor eléctrico 76. El cableado no se representa por completo. La placa central de circuitos impresos presenta un LED 99a sin referencia. Éste se ilumina en caso de fallo. En lugar de sensores cableados también se pueden emplear RFIDs.

En la figura 5c) se ilustra el cuerpo de control 70 de forma detallada. Se pueden apreciar claramente el alma inferior 79 con los puntos de rotura controlada 78 y el soporte para la conexión de la placa de circuitos impresos 74. Un anillo superior porta la pieza de alojamiento de perno 72 con el elemento elástico 73 dotado de un saliente para la fijación en una rosca exterior de un perno 22. Hacia fuera existen además salientes de retención para una atadura de cables o un anillo de sujeción.

Las figuras 6 a) a d) muestran otro ejemplo de realización de un dispositivo según la invención. En las figuras 6a) y 6b) se ilustran representaciones esquemáticas en perspectiva superiores e inferiores de un adaptador de tuerca 91 de un cuerpo de control 90. En la parte inferior, las representaciones con alma perimetral, así como los puntos de rotura controlada 98 en el alma corresponden a las de la figura 5. En la parte superior, la pieza de alojamiento de perno 92 presenta un elemento de retención 93 con un saliente orientado hacia dentro y con estructuras de sujeción 95 orientadas hacia fuera para un anillo de sujeción. Este adaptador de tuerca 91 presenta igualmente un soporte 94 para la conexión de la placa de circuitos impresos. Por la cara inferior del alma se representa un recubrimiento de un conductor eléctrico 96 similar al de la figura 5.

Las figuras 6c) y 6d) muestran el cuerpo de control 90 en el perno 22 y con el anillo de sujeción 97. También se representan un enchufe 99’ así como una placa de circuitos impresos con un LED de bajo voltaje 99a y un cableado 99.

El LED 99a sirve para localizar tuercas de perno 20 deterioradas.

La figura 7a) muestra dispositivos según la invención con el cuerpo de control 90 y el sensor todavía sin cableado completo, mientras que en la figura 7b) el sensor izquierdo y el sensor central se han conectado en serie, con lo que se ha realizado una conexión en serie 100 de los sensores. El tercer sensor se conecta igualmente en serie o se junta también con un grupo de otros sensores no representados en una conexión en serie.

En el marco de la invención, las características identificadas con “especialmente” o “preferiblemente” han de entenderse como características facultativas.

Lista de referencias

1 Carcasa de máquinas

2 Cubo de rotor

3 Rodamiento de pala de rotor

3’ Perforación

4 Pala de rotor

5 Brida

6 Cojinete de árbol de rotor lento

7 Engranaje

8 Generador

9 Sistema electrónico de control con convertidor

10 Soporte principal

11 Soporte trasero

12 Accionamiento acimutal

13 Freno acimutal

14 Pararrayos

15 Torre

16 Anemómetro

20 Tuerca de perno

21 Fisura

22 Perno

30 Cuerpo de control

31 Alojamiento de tuerca

31 ’ Alojamiento de tuerca

32 Pieza de alojamiento de perno

33 Alojamiento de perno central

34, 35 Clavijas de contacto

36 Conductor eléctrico

37 Espacio hueco

38 Punto de rotura controlada

39 Alma

50 Cuerpo de control

51 Adaptador de tuerca

52 Elemento de fijación de perno

53 Enchufe

54 Soporte para la puesta en contacto y placa de circuitos impresos 55 Elemento elástico

56 Conductor eléctrico

58 Punto de rotura controlada

59 Alma

70 Cuerpo de control

71 Adaptador de tuerca

Pieza de alojamiento de perno

Elemento elástico

' Atadura de cables

Soporte para la puesta en contacto y placa de circuitos cerrados Conductor eléctrico

Punto de rotura controlada

Alma

' Cableado y enchufe

Cuerpo de control

Adaptador de tuerca

Pieza de alojamiento de perno

Elemento de retención

Soporte para la puesta en contacto y placa de circuitos cerrados Estructura de sujeción

Conductor eléctrico

Anillo de sujeción

Punto de rotura controlada

Cableado

a LED

' Enchufe

0 Conexión en serie

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo para el control de una conexión por bridas sometida especialmente a cargas dinámicas elevadas de un aerogenerador, con un cuerpo de control (30, 50, 70, 90) configurado como caperuza de tuerca, que se puede montar con un ajuste en arrastre de forma y/o de fuerza en una cabeza de perno o una tuerca de perno (20) de un perno (22), con un alojamiento central (33) para la cabeza de perno o la tuerca de perno (20), configurándose el cuerpo de control (30, 50, 70, 90) para romperse en caso de un deterioro o una destrucción de una de las cabezas o tuercas de perno (20) dispuestas en el alojamiento central (33), y con un sensor dispuesto en el cuerpo de control (30, 50, 70, 90) configurado para la comprobación de una integridad estructural del cuerpo de control (30, 50, 70, 90), presentando el cuerpo de control en una o varias esquinas del alojamiento central y/o en uno o varios cantos del alojamiento central unos puntos de rotura controlada (38, 58, 78, 98) y/o presentando el sensor al menos un conductor eléctrico (36, 56, 76, 96) que rodea el alojamiento central, al menos fundamentalmente, una o varias veces.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que el cuerpo de control (30, 50, 70, 90) se conforma como pieza moldeada de plástico que presenta los puntos de rotura controlada (38, 58, 78, 98) realizados especialmente como puntos con un grosor de material menor.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el cuerpo de control (30, 50, 70, 90) presenta un dispositivo de fijación para la fijación axial especialmente separable en una cabeza de perno o en una tuerca de perno (20), presentando especialmente el dispositivo de fijación un elemento de fijación configurado para el acceso a una rosca exterior de un perno (22), que es elástico y/o que se puede fijar por medio de un elemento de retención, en especial un anillo de sujeción (97) o una atadura de cables.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el sensor presenta el conductor eléctrico (36, 56, 76, 96) que rodea el alojamiento central al menos fundamentalmente una o varias veces, configurándose el conductor eléctrico como hilo metálico, fibra electroconductora o recubrimiento electroconductor en el cuerpo de control (30, 50, 70, 90).

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado por comprender al menos un enchufe para la conexión del sensor, que se conecta de forma electroconductora a los extremos de al menos un conductor eléctrico (36, 56, 76, 96) y/o por comprender un chip RFID con una identificación inequívoca, configurado para la transmisión inalámbrica de señales y/o para el funcionamiento inalámbrico y/o para el suministro inalámbrico de energía al sensor.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por comprender un indicador óptico de activación, especialmente un LED de bajo voltaje (99a).

7. Sistema para el control de una conexión por bridas sometida especialmente a cargas dinámicas elevadas de un aerogenerador, con una pluralidad de dispositivos según una de las reivindicaciones 1 a 6 y con un dispositivo de evaluación, conectado de forma in alámbrica o por cable a la mayoría de los dispositivos y diseñado para la recepción de las señales de los sensores de los dispositivos.

8. Sistema según la reivindicación 7, caracterizado por que los múltiples dispositivos se conectan en serie o de forma paralela o por que varios sensores se conectan en serie unos detrás de otros y por que cada uno de los sensores o subgrupos de los sensores conectados en serie presentan respectivamente un indicador de activación.

9. Sistema según la reivindicación 7 u 8, caracterizado por que las tuercas de perno (20) o cabezas de perno sólo se dotan de los dispositivos en una zona considerada como crítica de la conexión por bridas.

10. Sistema según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por que para los sensores, que requieren una alimentación de energía externa y/o para la transmisión de señales se prevé una conexión inductiva o una conexión a través de un anillo colector o una conexión por cable protegida especialmente por medio de una cadena de arrastre, entre los sensores y una fuente de corriente externa y/o una unidad de evaluación.

11. Aerogenerador con un sistema para el control de una conexión por bridas sometida especialmente a cargas dinámicas elevadas según una de las reivindicaciones 7 a 10.

12. Procedimiento para el control de una conexión por bridas sometida especialmente a cargas dinámicas elevadas de un aerogenerador, configurándose uno o varios cuerpos de control (30, 50, 70, 90), que se pueden montar con ajuste en arrastre de forma y/o de fuerza en una cabeza de perno o una tuerca (20) de un perno (22) y que se configuran con un alojamiento central (33) para la cabeza de perno o la tuerca de perno (20) de manera que se rompan en caso de deterioro o destrucción de una cabeza de perno o una tuerca de perno (20) dispuesta en el alojamiento central (33) de los dispositivos, que presentan un sensor montado en el cuerpo de control (30, 50, 70, 90) diseñado para la comprobación de la integridad estructural del cuerpo de control (30, 50, 70, 90), que se configuran preferiblemente de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6 o se montan en uno o varios pernos (22) de al menos una conexión por bridas de un aerogenerador, comprobándose la integridad estructural de los cuerpos de control (30, 50, 70, 90) por medio de los sensores montados en los cuerpos de control (30, 50, 70, 90) y señalizándose un deterioro de la conexión por bridas (3) en caso de deterioro o destrucción de uno o varios cuerpos de control (30, 50, 70, 90).

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por que en caso de señalización de un deterioro de la conexión por bridas el aerogenerador se para.

14. Procedimiento según la reivindicación 12 o 13, caracterizado por que varios sensores de varios dispositivos se activan en serien o se agrupan.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado por que el sensor de un cuerpo de control (30, 50, 70, 90) emite, en caso de deterioro o destrucción del cuerpo de control (30, 50, 70, 90), una señal o por que se descubre un deterioro no detectado por el sensor de un cuerpo de control (30, 50, 70, 90), que presenta al menos un conductor eléctrico (36, 56, 76, 96) que rodea el alojamiento central fundamentalmente una o varias veces y que se configura especialmente como un hilo metálico, fibra electroconductora o recubrimiento electroconductor en el cuerpo de control, debido a una interrupción de su conductor eléctrico (36, 56, 76, 96) durante el control o la interrupción de una señal continua.