ES2767627T3 - Góndola para un aerogenerador - Google Patents

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Abstract

Góndola para un aerogenerador que comprende, como estructura de soporte (30), un soporte de máquina (10) conectado a una torre del aerogenerador, y un soporte de generador (20), y que comprende un revestimiento de góndola no portante (40), conectándose el soporte de generador (20) mecánicamente al revestimiento de góndola no portante (40), y estando el soporte de generador (20) compuesto por dos vigas principales laterales (201) paralelamente opuestas la una a la otra, un fondo y varios travesaños (203), caracterizada por que el soporte de generador (20) con las dos vigas principales laterales (201) y el fondo sustituye en la parte inferior de la góndola el revestimiento de góndola (40), de modo que un generador (50) y otros componentes se puedan colocar directamente en el fondo en la parte inferior de la góndola, adaptándose las vigas principales (201) en su forma geométrica exactamente al contorno exterior del revestimiento de góndola no portante (40), y asumiendo el soporte de generador (20) las funciones de revestimiento de góndola (40).

Description

DESCRIPCIÓN
Góndola para un aerogenerador
La presente invención se refiere a una góndola para un aerogenerador. Como es sabido, la góndola de un aerogenerador comprende una estructura de soporte formada por cabríos, puntales y perfiles, y componentes de la instalación dispuestos en el interior del revestimiento de góndola. La parte de la góndola conformada como soporte del generador es la que constituye especialmente el objeto de la invención.
La estructura de soporte comprende normalmente un soporte de máquina de material fundido y un soporte de generador como una estructura soldada. El revestimiento de góndola protege los componentes en el interior de la góndola contra las influencias ambientales externas. Para los aerogeneradores y sus condiciones de operación, la estabilidad de la góndola tiene una importancia especial.
Se conoce una serie de publicaciones que proveen para la góndola una estructura de soporte de barras perfiladas de chapa de aluminio reforzada o chapa de acero. La estructura de soporte está provista de un revestimiento compuesto por carcasas laminadas, fabricándose las carcasas laminadas de material compuesto reforzado con fibra de vidrio (DE 102010045139 A1, DE 102006001931 A1, US 2011/0243726 A1). En el documento WO 2008/148874 A1 se revela también una estructura de soporte con elementos de revestimiento que sostiene el rotor y los demás grupos.
En el documento EP 1944508 A2 se revela una carcasa tubular de góndola compuesta principalmente por dos partes. La parte delantera está conectada a la torre y alberga en el eje principal sobre todo el engranaje así como el eje de rotor, sirviendo la parte trasera para el alojamiento del generador. Ambas partes se configuran de forma que se ajusten. Se acoplan entre sí a través de articulaciones y/o uniones.
En el documento WO 2010/142304 A1 se describe una góndola de un aerogenerador, presentando la góndola un bastidor inferior que, por el lado opuesto al del rotor, comprende un mecanismo de soporte que sirve para apoyar los componentes de la instalación. El mecanismo de soporte presenta una superficie de apoyo y un dispositivo estabilizador situado al menos parcialmente a distancia por encima de la superficie de apoyo.
En la mayoría de las aplicaciones, los componentes de la instalación como el generador, se montan en la estructura de soporte en el interior de la góndola, presentando la estructura de soporte a una cierta distancia respecto al fondo del revestimiento de góndola, por lo que el generador no se puede colocar directamente en el suelo del revestimiento de góndola. Además, esta solución posee piezas de fondo de PRFV que forman parte del revestimiento de la góndola. Estas piezas se acoplan mecánicamente al soporte del generador. Debido a esta disposición se pierde mucho espacio de instalación en el interior de la góndola (véase también la figura 1).
Como consecuencia de la competencia en el sector eólico, el mercado exige nuevos aumentos en la potencia nominal de los aerogeneradores. Con el aumento de la clase de potencia, así como con la integración deseada de componentes de media tensión en la góndola, el espacio disponible dentro de la góndola se tiene que aprovechar de forma más eficiente. Uno de los inconvenientes de las estructuras de soporte de generador conocidas, en combinación con sus construcciones de acoplamiento del revestimiento de góndola, es que se desperdicia una cantidad relativamente grande de altura dentro de la góndola. En el futuro, se necesitará una estructura de soporte más rígida, que pueda soportar componentes adicionales de la instalación que se tendrán que colocar en el interior de la góndola.
La idea básica de la memoria WO 2004/003381 A1 es la escotilla de servicio relativamente grande y variable, que se empotra en el fondo de la góndola en la zona del soporte de generador. El documento WO 2004/003381 A1 revela un bastidor para la parte posterior de una góndola para un aerogenerador y un dispositivo de escotillas para el cierre de una abertura en la parte posterior inferior de la góndola. El dispositivo de escotillas consiste en múltiples escotillas parcialmente solapadas dispuestas de forma desmontable entre dos soportes laterales. Los soportes laterales se unen entre sí por medio de un travesaño y un soporte de apoyo.
En el documento DE 102008046210 B4 se revela un bastidor de soporte para un generador de un aerogenerador. El bastidor de soporte presenta dos vigas principales opuestas la una a la otra y dos travesaños, que juntos forman un cuadrilátero situado en un plano de bastidor. Las vigas principales se unen además entre sí mediante un puntal diagonal, configurándose al menos uno de los puntos de unión entre el puntal diagonal y las vigas principales a modo de articulación con un eje de articulación ortogonal respecto al plano del bastidor. Un bastidor intermedio rectangular en los travesaños sirve para alojar el generador.
El documento WO 2014037507 A1 se refiere a un revestimiento para una góndola para una turbina eólica, fijándose el revestimiento de góndola en el soporte de máquina. Una estructura de soporte para el revestimiento comprende travesaños y puntales de soporte y se une al soporte de máquina. Esta estructura de soporte se cubre parcial o totalmente con un revestimiento, en particular con una lámina. La lámina cubre esencialmente toda la superficie de la góndola.
El documento US 2008/164697 A1 trata de un generador de turbina eólica en el que se pretende facilitar la transmisión de un flujo magnético controlable a través de un espacio entre una sección de un elemento giratorio y una sección de un elemento estacionario. El bastidor principal del revestimiento está firmemente unido a una carcasa y a una cubierta desmontable. La carcasa envuelve el soporte de generador por completo y los componentes se disponen en un fondo intermedio.
Presentación de la invención
Por lo tanto, el objetivo de la invención consiste en desarrollar una solución que conduzca a la creación de un más espacio utilizable dentro de la góndola, especialmente en altura. Además, se pretende reforzar la estructura del soporte de generador para poder introducir mayores cargas en el soporte de máquina. La idea es que, mediante el uso de efectos de sinergia, se ahorren costes en cuanto a soportes de generador y revestimientos de góndola. De acuerdo con la invención, la tarea se resuelve con una góndola para un aerogenerador con las características de la reivindicación 1. Otras formas de realización ventajosas son objeto de las reivindicaciones dependientes.
La góndola según la invención para un aerogenerador comprende un soporte de máquina como estructura de soporte, que está conectado a una torre del aerogenerador, y un soporte de generador. También comprende un revestimiento de góndola no portante, conectándose el soporte de generador mecánicamente al revestimiento de góndola no portante y estando el soporte de generador formado por dos vigas principales laterales paralelamente opuestas, un fondo y varios travesaños. De acuerdo con la invención, el soporte de generador se conecta directamente de forma mecánica al revestimiento de góndola y asume en la parte inferior de la góndola las funciones del revestimiento de góndola. El soporte de góndola sustituye con las vigas principales y el fondo de la parte inferior la góndola el revestimiento de góndola, por lo que el generador y otros componentes se pueden posicionar directamente sobre el fondo en la parte inferior de la góndola, adaptándose las vigas principales en su diseño geométrico exactamente al contorno exterior del revestimiento de góndola no portante. Se pueden proveer conexiones mecánicas no desmontables o desmontables.
Las vigas principales presentan una estructura simétrica.
Para una forma de realización, las vigas principales son de material fundido, preferiblemente de fundición gris.
Para otra forma de realización, las vigas principales presentan una estructura dividida transversalmenteque consta de dos piezas fundidas ensambladas mediante uniones por bridas y se componen preferiblemente de fundición gris. Para otra forma de realización, las vigas principales presentan respectivamente una superficie final recta como brida para la conexión al soporte de máquina.
Para otra forma de realización, las superficies orientadas hacia fuera de las vigas principales se configuran fundamentalmente lisas y los lados orientados hacia dentro de las vigas principales se configuran fundamentalmente huecos, de manera que se produzca una sección transversal en forma de u, disponiéndose en esta sección transversal en forma de u construcciones de doble nervadura distanciadas las unas de las otras que sirven para una recepción de los travesaños.
Para la formación del fondo se fijan uno o varios elementos de chapa de cualquier material en las vigas principales laterales.
Con la solución según la invención se crea dentro de la góndola más espacio útil, especialmente en cuanto a la altura. El espacio de construcción creado se puede aprovechar por debajo de la estructura de soporte para la disposición de componentes de la instalación.
Como consecuencia de la estructura del soporte de generador se pueden introducir cargas mayores en el soporte de máquina.
Al sustituir el metal en la zona del suelo del revestimiento de la góndola por el PRFV, se consigue una reducción de la carga calorífica, por lo que se consigue una ventaja, por ejemplo, cuando se va a integrarun transformador en la góndola.
Al contrario que en el estado de la técnica, se suprime gran parte de las construcciones de conexión necesarias. El acoplamiento de los postes de una estructura de grúa también resulta constructivamente más sencillo gracias a la invención.
Otra ventaja de la invención consiste en la posibilidad de ahorrar en el área de costos logísticos. El soporte de generador según el estado de la técnica siempre requiere, como construcción soldada, un transporte grande, a no ser que se divida. Los componentes según la invención se pueden guardar en contenedores estándar. Como consecuencia, el transporte resulta mucho más económico. Además, ya no es necesario transportar las grandes piezas de PRFV para el suelo del revestimiento de góndola, ya que sólo se necesita un suelo de PRFV en la parte anterior. El espacio de apoyo necesario para las chapas utilizadas según la invención es muy pequeño comparado con el espacio de apoyo para piezas de PRFV y ofrece ventajas en la logística de almacén así como en la puesta a disposición de material en la producción.
Realización de la invención
La invención se explica con mayor detalle a la vista de un ejemplo.
Para ello se muestra en la:
Figura 1 el estado de la técnica;
Figura 2 la góndola con el soporte de máquina y el soporte de generador y los componentes de la instalación (sin revestimiento de góndola);
Figura 3 el soporte de generador según la invención con el conjunto formado por las vigas principales, el fondo y los travesaños;
Figura 4 el soporte de generador según la invención en un dibujo explosionado de las vigas principales, el fondo y los travesaños;
Figuras 5a, 5b un corte de la góndola en dirección transversal.
La Figura 1 muestra el estado de la técnica. La estructura de soporte se compone de un soporte de máquina 1 y de un soporte de generador 2, habiéndose fabricado el soporte de máquina 1 como pieza de fundición y el soporte de generador 2 como construcción soldada. Estos soportes ocupan mucho espacio en el interior del revestimiento de góndola. Los distintos componentes, por ejemplo el generador, se disponen en esta estructura de soporte 3. La estructura de soporte 3 se dispone dentro del revestimiento de góndola.
La góndola según la invención para un aerogenerador se compone de una estructura de soporte 30 y de un revestimiento de góndola que no portante superpuesta (no representada aquí). Por lo tanto, la estructura de soporte 30 forma parte del revestimiento de góndola. Como se puede ver en la Figura 2, la estructura de soporte 30 consta de un soporte de máquina 10 en el que se apoyan el engranaje, el eje de rotor, el cojinete de rotor y el accionamiento acimutal (componentes no representados), y de un soporte de generador 20 conectado al soporte de máquina 10 en el que se apoya principalmente el generador 50. El soporte de máquina 10 se conecta además a la torre (no mostrada) del aerogenerador.
El soporte de generador 20 se acopla directamente al revestimiento de góndola 40. El soporte de generador 20 se muestra en la Figura 3 en una disposición según la invención y en la Figura 4 en una vista explosionada y se fabrica de una manera funcionalmente integral. El soporte de generador 20 se compone de dos vigas principales laterales 201 paralelamente opuestas, un fondo de uno o varios elementos de chapa 202 y varios travesaños 203. Las vigas principales 201 se fabrican de material fundido, preferiblemente de fundición gris, y se disponen simétricamente. Las vigas principales laterales 201 tienen una forma alargada y su forma exterior se adapta a los contornos de la góndola, siendo posible que la altura y la longitud varíen. En este ejemplo se representa una estructura dividida transversalmente que consta respectivamente de dos piezas fundidas 201a y 201b conectadas entre sí mediante conexiones de brida estándar. Una viga principal 201 también se puede fabricar de una sola pieza de fundición. Cada una de las vigas principales laterales 201 presenta una superficie final anterior recta 204 para una unión por bridas con el soporte de máquina. Esta superficie final 204 puede estar provista de orificios ovalados y/o circulares para permitir la unión por bridas o, por ejemplo, el paso de cables.
Las superficies exteriores de las vigas principales 201 son esencialmente lisas. Los lados de las vigas principales 201 orientados hacia el interior de la góndola son fundamentalmente huecos, con lo que se forma una sección transversal en forma de u 205. En esta sección transversal en forma de u 205 se disponen construcciones de doble nervadura 206, que sirven para la recepción de los travesaños 203. Las construcciones de doble nervadura 206 contribuyen al mismo tiempo a la estabilización de las vigas principales 201.
La forma geométrica de las vigas principales 201 se adapta exactamente al contorno exterior del revestimiento de góndola 40 y, por lo tanto, asume en parte las funciones del revestimiento de góndola 40. El fondo de una góndola convencional, que generalmente está formado por piezas de PRFV, se sustituye por las vigas principales laterales 201 junto con los travesaños 203 y con uno o más elementos de chapa 202. Así se eliminan estructuras de unión y se libera espacio.
Debido a su altura relativamente grande (elevado momento de resistencia) y a su forma perfilada (rigidez de forma), las vigas principales 201 presentan una alta rigidez total.
Los travesaños 203 se fabrican preferiblemente de perfiles estándar de acero económicos, por regla general de productos semiacabados estándar, por ejemplo, perfiles IPB. Los travesaños 203 se acoplan mecánicamente a las construcciones de doble nervadura 206 de las vigas principales 201. En las vigas principales laterales 201 se fijan uno o más elementos de chapa 202 de cualquier material, preferiblemente de acero. De esta manera, el soporte de generador 20 adquiere una estabilidad suficiente para la recepción del generador 50 y de los demás componentes necesarios para el aerogenerador, que se disponen en la parte posterior de la góndola. En o sobre los elementos de chapa 202 se pueden realizar o colocar además nervios de refuerzo 207. En el fondo se tiene que proveer igualmente un acceso 208 para el personal de mantenimiento. La cubeta formada como consecuencia del ensamblaje de las piezas mencionadas se puede aprovechar para la recogida de líquidos y además se puede acceder. Dado que no se utiliza PRFV en la zona del fondo, sino acero y material fundido, se reduce la carga calorífica.
La Figura 5 muestra un corte de la góndola en dirección transversal con un generador indicado, así como con otros componentes del aerogenerador, representando la Figura 5a el estado de la técnica y la Figura 5b la solución según la invención. El generador 50 y los demás componentes (Figura 5b), por ejemploun transformador y un convertidor principal, se pueden montar/posicionar directamente en el fondo del suelo o en los travesaños 203, de modo que se pueda aprovechar el espacio hasta ahora no utilizado en la parte inferior de la góndola. La cubeta de fondo abierta también ofrece espacio para la integración de cables en el suelo, por ejemplo, por debajo del nivel transitable.
En la Figura 5b se aprecia además que el revestimiento de góndola 40 está directamente conectado a las vigas principales 201. En el estado de la técnica, como el que se muestra en la Figura 5a, el revestimiento de góndola 4 se tiene que disponer alrededor de toda la estructura.
Dado que en el caso de la góndola para un aerogenerador descrita anteriormente de forma detallada se trata de un ejemplo de realización, el experto en la materia la puede modificar de manera habitual en gran medida sin que se salga del ámbito de la invención. En especial, las configuraciones concretas de las vigas principales 201 también pueden tener una forma distinta a la que aquí se describe, por ejemplo, a modo de pieza de soporte continua. Toda la estructura de soporte 30 puede tener otra forma si resulta necesario por razones de espacio o por motivos de diseño. Por otra parte, el empleo del artículo indeterminado de “uno” o “una” no excluye que las características en cuestión también se puedan presentar varias veces.
Lista de referencia
1 Soporte de máquina (estado de la técnica)
2 Soporte de generador (estado dela técnica)
3 Estructura de soporte (estado de la técnica)
4 Revestimiento de góndola (estado de la técnica)
10 Soporte de máquina (invención)
20 Soporte de generador (invención)
201 Viga principal 201a y 201b Piezas fundidas de la viga principal
202 Elementos de chapa del fondo
203 Travesaño
204 Superficie final
205 Sección transversal en U de las vigas principales 201
206 Construcción de doble nervadura de las vigas principales 201
207 Nervios de refuerzo
208 Acceso
30 Estructura de soporte (invención)
40 Revestimiento de góndola (invención)
50 Generador

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Góndola para un aerogenerador que comprende, como estructura de soporte (30), un soporte de máquina (10) conectado a una torre del aerogenerador, y un soporte de generador (20), y que comprende un revestimiento de góndola no portante (40), conectándose el soporte de generador (20) mecánicamente al revestimiento de góndola no portante (40), y estando el soporte de generador (20) compuesto por dos vigas principales laterales (201) paralelamente opuestas la una a la otra, un fondo y varios travesaños (203), caracterizada por que el soporte de generador (20) con las dos vigas principales laterales (201) y el fondo sustituye en la parte inferior de la góndola el revestimiento de góndola (40), de modo que un generador (50) y otros componentes se puedan colocar directamente en el fondo en la parte inferior de la góndola, adaptándose las vigas principales (201) en su forma geométrica exactamente al contorno exterior del revestimiento de góndola no portante (40), y asumiendo el soporte de generador (20) las funciones de revestimiento de góndola (40).
2. Góndola según la reivindicación 1, caracterizada por que las vigas principales (201) presentan una estructura simétrica.
3. Góndola según la reivindicación 1 o 2, caracterizada por que las vigas principales (201) son de material fundido, preferiblemente de fundición gris.
4. Góndola según la reivindicación 1 o 2, caracterizada por que cada una de las vigas principales (201) tienen una estructura dividida transversalmente de dos piezas fundidas (201a, 201b) unidas entre sí por bridas y fabricadas preferiblemente de fundición gris.
5. Góndola según la reivindicación 1, 2, 3 o 4, caracterizada por que las vigas principales (201) presentan cada una, para la conexión al soporte de máquina (10), una superficie final anterior recta (204) como brida.
6. Góndola, según la reivindicación 1, 2, 3 o 4, caracterizada por que las superficies orientadas hacia el exterior de las vigas principales (201) son esencialmente lisas y los lados orientados hacia el interior de las vigas principales (201) son fundamentalmente huecos, por lo que se produce una sección transversal en forma de u (205), disponiéndose en esta sección transversal en forma de u (205) construcciones de doble nervadura (206) distanciadas entre sí, que sirven para la recepción de los travesaños (203).
7. Góndola según la reivindicación 1, caracterizada por que para la formación del fondo se fijan uno o varios elementos de chapa (202) de cualquier material en las vigas principales laterales (201).
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