ES2825075T3

ES2825075T3 - Embrague bidireccional para sistema de orientación de turbina eólica

Info

Publication number: ES2825075T3
Application number: ES18203857T
Authority: ES
Inventors: Christopher Rene Abreu
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2017-11-08
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2021-05-14
Anticipated expiration: 2038-10-31
Also published as: US20190136831A1; US10655600B2; DK3483425T3; EP3483425B1; EP3483425A1

Abstract

Un sistema de orientación (40) para una turbina eólica (10), teniendo la turbina eólica (10) una torre (12) y una góndola (16), el sistema de orientación (40) adaptado para girar la góndola (16) alrededor de un eje de orientación (30) con respecto a la torre (12), comprendiendo el sistema de orientación (40): un rodamiento de orientación (44) que comprende un anillo de rodamiento externo (50), un anillo de rodamiento interno (52), y una pluralidad de rodillos de orientación (54) dispuestos de forma rotacional entre los anillos de rodamiento externo (50) e interno (52) para permitir el movimiento relativo entre los anillos de rodamiento externo (50) e interno (52); caracterizado por que el sistema de orientación comprende además un conjunto de frenado bidireccional (42) que comprende un anillo de embrague externo (56) unido al anillo de rodamiento externo (50), un anillo de embrague interno (58) unido al anillo de rodamiento interno (52), una pluralidad de rodillos de freno (60) dispuestos de forma rotacional y deslizante entre el anillo de embrague interno (58) y al menos una rampa de bloqueo (62) adyacente al anillo de embrague externo (56), una pluralidad de miembros de resorte (72), y un anillo de activación (64) para situar de manera deslizante la pluralidad de rodillos de freno (60) en una de una posición bloqueada o desbloqueada; y, por que el conjunto de frenado bidireccional (42) comprende además al menos uno de una pluralidad de salientes de anillo (80) o una pluralidad de salientes de activación (82) extendiéndose al menos uno de la pluralidad de elementos de resorte (72) desde cada saliente de anillo (80) o saliente de activación (82) para desviar uno de la pluralidad de rodillos de freno (60) hacia la posición bloqueada, permitiendo de este modo el movimiento relativo entre el anillo de embrague interno (58) y el anillo de embrague externo (56) en un primer sentido rotacional (66) mientras que se evita simultáneamente el movimiento relativo del anillo de embrague interno (58) y el anillo de embrague externo (56) en un segundo sentido rotacional opuesto (68) cuando se aplica un par de torsión rotacional al anillo de activación (64).

Description

DESCRIPCIÓN

Embrague bidireccional para sistema de orientación de turbina eólica

[0001] La presente materia se refiere en general a turbinas eólicas y, más en particular, a procedimientos y dispositivos para evitar la rotación de orientación en un sentido no deseado usando un embrague bidireccional.

[0002] La mayoría de las turbinas eólicas incluyen un conjunto de rodamiento de orientación para rotar un conjunto de góndola con respecto a una torre. Los conjuntos de rodamientos de orientación pueden incluir rodamientos que permiten que el conjunto de góndola rote en la torre. Los conjuntos de rodamientos de orientación se accionan por motores de orientación y sistemas de frenado de orientación que se activan continuamente para mantener y controlar un sentido de orientación del conjunto de góndola.

[0003] Algunos conjuntos de rodamientos de orientación incluyen conjuntos de rodamientos deslizantes con módulos de frenado activo y módulos de frenado pasivo acoplados alrededor de un engranaje dentado. Se sitúa una pista deslizante pasiva entre un bastidor de un conjunto de góndola y un engranaje dentado. El conjunto de freno activo incluye una pastilla de fricción que entra en contacto con una pastilla de fricción en el engranaje dentado. Aunque un conjunto de freno de este tipo facilita el mantenimiento de un sentido de orientación del conjunto de góndola, los motores de orientación deben superar el efecto combinado de cargas aerodinámicas y fuerzas de fricción entre las pastillas de fricción. Algunos conjuntos de frenos de orientación incluyen múltiples pistas deslizantes, lo que puede dificultar el reemplazo y/o el mantenimiento de las pastillas de fricción dentro del conjunto de freno. Y algunas turbinas eólicas incluyen un conjunto de rodamiento de orientación y un sistema de freno de orientación separado, lo que se suma a la complejidad de la turbina eólica. A medida que los diámetros de los rotores de turbinas eólicas se hacen más grandes, los momentos de orientación se vuelven mayores y difíciles de frenar y controlar. Esto requiere muchos motores de orientación y fuerzas de frenado muy grandes de los dispositivos de fricción. El documento US 2011/0254281 A1 se refiere a un generador de turbina eólica que soporta de forma giratoria una góndola instalada en la parte superior de una torre por medio de un rodamiento deslizante de orientación.

[0004] En la mayoría de turbinas eólicas convencionales, las pinzas de freno hidráulicas se dimensionan para resistir aproximadamente un 20 % del par de torsión de carga aerodinámico máximo. El resto se proporciona por los electrofrenos de los motores. Un problema con este tipo de solución es que los revestimientos de pinzas de freno no mantienen un coeficiente de fricción constante con el tiempo. El coeficiente de fricción se puede ver afectado debido al desgaste, temperatura, condiciones del disco de freno y contaminación no deseada (aceite o grasa). Si el coeficiente de fricción se incrementa, puede provocar un fallo prematuro en las propias pinzas de freno. Por otra parte, si el coeficiente de fricción disminuye, se pueden sobrecargar los motores de la caja de engranajes y en el peor caso se puede desgastar el engranaje anular. Además, los discos de freno requieren un mantenimiento frecuente, lo que incrementa el coste funcional de la turbina eólica y el freno de orientación puede requerir además electrofrenos en las cajas de engranajes para resistir los pares de torsión excesivos. Esto puede provocar daños impredecibles en las cajas de engranajes.

[0005] Como tal, sería deseable que un conjunto de rodamiento de orientación incluya un sistema de frenado que no requiera que el motor de orientación supere las fuerzas entre dos superficies de fricción y que pueda aplicar fuerzas de frenado bidireccionales para resistir las cargas de orientación de turbina eólica durante el frenado y el funcionamiento normal. Además, es deseable tener un sistema de freno bidireccional y un rodamiento de orientación integrado.

[0006] Diversos aspectos y ventajas de la invención se expondrán en parte en la siguiente descripción, o pueden quedar claros a partir de la descripción, o se pueden aprender a través de la práctica de la invención.

[0007] En un aspecto, se proporciona un sistema de orientación de acuerdo con la reivindicación del sistema independiente. Un sistema de orientación para una turbina eólica que tiene una torre y una góndola está adaptado para rotar la góndola alrededor de un eje de orientación con respecto a la torre. El sistema de orientación puede tener un rodamiento de orientación con un anillo de rodamiento externo, un anillo de rodamiento interno y una pluralidad de rodillos de orientación dispuestos de forma rotacional entre los anillos de rodamiento externo e interno para permitir el movimiento relativo entre los anillos de rodamiento externo e interno. Además, un conjunto de frenado bidireccional que tiene un anillo de embrague externo unido al anillo de rodamiento externo, un anillo de embrague interno unido al anillo de rodamiento interno, una pluralidad de rodillos de freno dispuestos de forma rotacional y deslizante entre el anillo de embrague interno y al menos una rampa de bloqueo adyacente al anillo de embrague externo, una pluralidad de miembros de resorte y un anillo de activación para situar de manera deslizante la pluralidad de rodillos de freno en una de una posición bloqueada o posición desbloqueada. El anillo de embrague externo puede tener una pluralidad de salientes de anillo extendiéndose al menos uno de la pluralidad de miembros de resorte desde cada saliente de anillo para desviar uno de la pluralidad de rodillos de freno hacia la posición bloqueada, permitiendo de este modo el movimiento relativo entre el anillo de embrague interno y el anillo de embrague externo en un primer sentido rotacional mientras que simultáneamente evita el movimiento relativo del anillo de embrague interno y el anillo de embrague externo en un segundo sentido rotacional opuesto cuando se aplica un par de torsión rotacional al anillo de activación.

[0008] En un aspecto ejemplar, se divulga un sistema de orientación similar al descrito anteriormente, sin embargo, la pluralidad de salientes de anillo se reemplazan por una pluralidad de salientes de activación extendiéndose al menos uno de la pluralidad de miembros de resorte desde cada saliente de activación para desviar uno de la pluralidad de rodillos de freno hacia la posición bloqueada, permitiendo de este modo el movimiento relativo entre el anillo de embrague interno y el anillo de embrague externo en un primer sentido rotacional mientras que simultáneamente evita el movimiento relativo del anillo de embrague interno y el anillo de embrague externo en un segundo sentido rotacional opuesto cuando se aplica un par de torsión rotacional al anillo de activación.

[0009] En otro aspecto, se proporciona un procedimiento de acuerdo con la reivindicación de procedimiento independiente. Un procedimiento para la rotación de orientación de frenado bidireccional en un sentido rotacional no deseado de una turbina eólica puede tener las etapas de; determinar un sentido rotacional deseado y un sentido rotacional no deseado opuesto alrededor de un eje de orientación de turbina eólica de un anillo de rodamiento de orientación, a continuación indexar un anillo de activación de un conjunto de freno bidireccional para resistir el sentido rotacional no deseado, a continuación liberar una primera porción de una pluralidad de rodillos de freno en el conjunto de freno bidireccional en una posición de rebasamiento desbloqueada para rotar libremente, y simultáneamente encajar una segunda porción de la pluralidad de rodillos de freno en el conjunto de freno bidireccional en una posición bloqueada entre al menos una rampa de bloqueo y un anillo de embrague interno o externo para evitar la rotación no deseada del anillo de rodamiento de orientación.

[0010] Diversas características, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor con referencia a la siguiente descripción y reivindicaciones adjuntas. Los dibujos adjuntos, que se incorporan en y constituyen una parte de esta memoria descriptiva, ilustran modos de realización de la invención y, conjuntamente con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención.

[0011] En los dibujos:

la FIG. 1 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización de una turbina eólica de construcción convencional;

la FIG. 2 ilustra una vista interior en perspectiva de un modo de realización de una góndola de una turbina eólica;

la FIG. 3 ilustra una vista lateral de un sistema de orientación que tiene un sistema de frenado de orientación de acuerdo con un modo de realización, y que tiene también un sistema de frenado de disco-pinza;

la FIG. 4 ilustra una vista lateral de un sistema de orientación que tiene un sistema de frenado de orientación de acuerdo con un modo de realización, y que tiene también un sistema de frenado de "disco";

la FIG. 5 ilustra una vista superior de un modo de realización de un sistema de frenado de orientación segmentado;

la FIG. 6 ilustra un modo de realización de un sistema de frenado de orientación extendiéndose los elementos de resorte desde salientes de anillo;

la FIG. 7 ilustra un modo de realización de un sistema de frenado de orientación extendiéndose los elementos de resorte desde salientes de activación.

[0012] El uso repetido de caracteres de referencia en la presente memoria descriptiva y dibujos pretende representar los mismos o análogos rasgos característicos o elementos de la presente divulgación.

[0013] Ahora se hará referencia con detalle a modos de realización de la invención, de los que uno o más ejemplos se ilustran en los dibujos. Cada ejemplo se proporciona a modo de explicación de la invención, no de limitación de la invención. De hecho, será evidente para los expertos en la técnica que se pueden realizar diversas modificaciones y variaciones en la presente invención sin apartarse del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

[0014] En general, la presente materia divulga procedimientos y dispositivos para sistemas de frenado de orientación de turbina eólica usando un mecanismo de bloqueo de embrague bidireccional que se puede desbloquear para rebasar en cualquier sentido durante eventos de orientación requeridos. Este embrague puede evitar que el rodamiento de orientación rote en cualquier sentido y tiene suficiente capacidad de frenado para absorber el momento de orientación. El mecanismo de embrague bidireccional usa un anillo interno redondo y un anillo externo que tiene una configuración de rampa de bloqueo que puede proporcionar un posicionamiento de bloqueo infinitamente ajustable. La pista externa y la pista interna están conectadas por una pluralidad de rodillos de freno que en su sentido de bloqueo encajan entre el anillo interno y la configuración de rampa del anillo externo para resistir la rotación. El mecanismo de embrague tiene un rasgo característico que permite bloquear y desbloquear en el sentido elegido moviendo un dispositivo de activación.

[0015] En referencia ahora a los dibujos, la FIG. 1 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización de una turbina eólica 10 de construcción convencional. Como se muestra, la turbina eólica 10 incluye una torre 12 que se extiende desde una superficie de soporte 14, una góndola 16 montada en la torre 12 y un rotor 18 acoplado a la góndola 16. El rotor 18 incluye un buje rotatorio 20 y al menos una pala de rotor 22 acoplada a y que se extiende hacia fuera del buje 20. Por ejemplo, en el modo de realización ilustrado, el rotor 18 incluye tres palas de rotor 22. Sin embargo, en un modo de realización alternativo, el rotor 18 puede incluir más o menos de tres palas de rotor 22. Cada pala de rotor 22 puede estar espaciada alrededor del buje 20 para facilitar la rotación del rotor 18 para permitir que la energía cinética del viento se transfiera en energía mecánica utilizable, y posteriormente, en energía eléctrica. Por ejemplo, el buje 20 puede estar acoplado de forma rotatoria a un generador eléctrico 24 (FIG. 2) situado dentro de la góndola 16 para permitir que se produzca energía eléctrica.

[0016] La turbina eólica 10 también puede incluir también un sistema de control de turbina o un controlador de turbina 26 centralizado dentro de la góndola 16. Sin embargo, se debe apreciar que el controlador de turbina 26 puede estar dispuesto en cualquier localización sobre o en la turbina eólica 10, en cualquier localización en la superficie de soporte 14 o en general en cualquier otra localización. En general, el controlador de turbina 26 puede estar configurado para comunicarse con una pluralidad de sensores 56 para transmitir y ejecutar señales y/o comandos de control de turbina eólica para controlar los diversos modos de funcionamiento (por ejemplo, secuencias de frenado, arranque o parada) y/o componentes de la turbina eólica 10. Por ejemplo, el controlador 26 puede estar configurado para controlar el paso de pala o el ángulo de paso de cada una de las palas de rotor 22 (es decir, un ángulo que determina una perspectiva de las palas de rotor 22 con respecto al sentido 28 del viento) para controlar la carga y la salida de potencia generada por la turbina eólica 10 ajustando una posición angular de al menos una pala de rotor 22 con relación al viento. Además, a medida que cambia el sentido 28 del viento, el controlador de turbina 26 se puede configurar para controlar un sentido de orientación de la góndola 16 alrededor de un eje de orientación 30 para situar las palas de rotor 22 con respecto al sentido 28 del viento, controlando de este modo la carga y la salida de potencia generada por la turbina eólica 10. Por ejemplo, el controlador de turbina 26 puede estar configurado para transmitir señales/comandos de control a un sistema de accionamiento de orientación que incluye el sistema de frenado de orientación de la turbina eólica 10 de modo que la góndola 16 se puede rotar y frenar sobre cualquier sentido alrededor del eje de orientación 30.

[0017] En referencia ahora a la FIG. 2, se ilustra una vista interna simplificada de un modo de realización de una góndola 16 de una turbina eólica 10. Como se muestra, un generador 24 puede estar dispuesto dentro de la góndola 16. En general, el generador 24 se puede acoplar al rotor 18 de la turbina eólica 10 para producir energía eléctrica a partir de la energía rotacional generada por el rotor 18. Por ejemplo, como se muestra en el modo de realización ilustrado, el rotor 18 puede incluir un eje de rotor 32 acoplado al buje 20 para su rotación con el mismo. El eje de rotor 32 se puede acoplar de forma rotatoria, a su vez, a un eje de generador 34, a veces denominado eje de alta velocidad (HSS), del generador 24 a través de una caja de engranajes 36 que tiene un eje de salida de caja de engranajes 35. Como se entiende en general, el eje de rotor 32 puede proporcionar una entrada de par de torsión alto y velocidad baja a la caja de engranajes 36 en respuesta a la rotación de las palas de rotor 22 y del buje 20. La caja de engranajes 36 se puede configurar a continuación para convertir la entrada de par de torsión alto y velocidad baja en una salida de par de torsión bajo y velocidad alta para accionar el eje de generador 34 (HSS), y por tanto, el generador 24.

[0018] La FIG. 3 representa esquemáticamente una vista lateral de un modo de realización de un sistema de frenado de orientación 40 que tiene un conjunto de frenado bidireccional 42 integrado con el rodamiento de orientación 44 y un sistema de frenado de disco-pinza 46. El sistema de frenado de disco-pinza 46 puede proporcionar una capacidad de frenado de orientación adicional y se puede usar en combinación con el conjunto de frenado bidireccional 42 para controlar y mantener el sentido de orientación deseado. El sistema de frenado de disco-pinza 46 requiere típicamente un disco de freno circular plano 48 y una pluralidad de pinzas de freno (no mostradas) con pistones hidráulicos y pastillas de freno. El disco de freno 48 puede estar conectado al anillo de rodamiento externo 50 del rodamiento de orientación 44. Las pinzas de freno (no mostradas) unidas al bastidor principal 76 se pueden acoplar con el disco de freno 48 para frenar el anillo de rodamiento interno 52.

[0019] La FIG. 4 representa esquemáticamente una vista lateral de un modo de realización de un sistema de frenado de orientación 40 que tiene un conjunto de frenado bidireccional 42 integrado con el rodamiento de orientación 44 y un sistema de frenado de orientación del disco de freno 74. Los discos de freno 74 pueden proporcionar una capacidad de frenado de orientación adicional y se pueden usar en combinación con el conjunto de frenado bidireccional 42 para controlar y mantener el sentido de orientación deseado así como para restringir la rotación de orientación en el sentido de giro deseado.

[0020] La FIG. 5 ilustra una vista superior de un modo de realización de un sistema de frenado de orientación segmentado 84 que puede situar el conjunto de frenado bidireccional 42 en múltiples segmentos alrededor del perímetro del rodamiento de orientación 44 permitiendo de este modo espacio libre para los discos de freno 74 entre segmentos del sistema de frenado de orientación segmentado 84. Mostrados además en la FIG. 5, los soportes de motor de orientación 78 pueden soportar motores de orientación que se acoplan con un engranaje anular 86 para rotar el bastidor principal de turbina eólica 76 conjuntamente con el sistema de frenado de orientación 40 para mantener un sentido de orientación deseado. En el ejemplo ilustrado, el engranaje anular 86 está dispuesto en una circunferencia externa de la torre 12. El sistema de frenado de orientación 40 se puede aplicar en una turbina eólica que tiene una torre 12 y una góndola 16, y se puede adaptar para frenar el sentido rotacional no deseado de la góndola 16 alrededor de un eje de orientación 30 con respecto a la torre 12.

[0021] Como se muestra en la FIG. 6, el sistema de frenado de orientación 40 puede tener un rodamiento de orientación 44 con un anillo de rodamiento externo 50, un anillo de rodamiento interno 52, y una pluralidad de rodillos de orientación 54 dispuestos de forma rotacional entre los anillos de rodamiento externo 50 e interno 52 para permitir el movimiento relativo entre los anillos de rodamiento externo 50 e interno 52. La pluralidad de rodillos de orientación 54 pueden estar dispuestos en múltiples filas anulares o en una sola fila anular. El conjunto de frenado bidireccional 42 puede tener un anillo de embrague externo 56 unido al anillo de rodamiento externo 50, un anillo de embrague interno 58 unido al anillo de rodamiento interno 52, una pluralidad de rodillos de freno 60 dispuestos de forma rotacional y deslizante entre el anillo de embrague externo 56 y al menos una rampa de bloqueo 62, y un anillo de activación 64 para situar de manera deslizante la pluralidad de rodillos de freno 60 en una de una posición bloqueada o una posición desbloqueada. El conjunto de frenado bidireccional 42 permite el movimiento relativo entre el anillo de embrague interno 58 y el anillo de embrague externo 86 en un primer sentido rotacional deseado 66 mientras que simultáneamente evita el movimiento relativo del anillo de embrague interno 58 o el anillo de embrague externo 86 en un segundo sentido rotacional no deseado opuesto 68 cuando se aplica un par de torsión rotacional al anillo de activación 64. El sistema de frenado de orientación 40 puede tener además una pluralidad de elementos de resorte 72, desviando cada uno de los elementos de resorte 72 uno de la pluralidad de rodillos de freno 60 hacia la posición bloqueada.

[0022] Continuando en la FIG. 6, el anillo de embrague externo 56 puede tener además una pluralidad de salientes de anillo 80 extendiéndose al menos uno de la pluralidad de miembros de resorte que desde cada saliente de anillo 80 para desviar uno de la pluralidad de rodillos de freno 60 hacia la posición bloqueada. Se puede situar un dispositivo de activación 70 adyacente al conjunto de frenado bidireccional 42, por ejemplo en el anillo de rodamiento externo 50, y acoplarse con el anillo de activación 64 para proporcionar un par de torsión rotacional y situar de manera deslizante el anillo de activación 64 en una de una posición bloqueada de primer sentido rotacional 66/desbloqueada de segundo sentido rotacional 68 o posición bloqueada de segundo sentido rotacional 68/desbloqueada de primer sentido rotacional 66, o una posición neutra que permite la rotación en cualquier sentido. En la posición neutra, el anillo de activación 64 está posicionado centralmente de modo que todos los rodillos de freno 60 se desvían en un espacio libre de posición desbloqueada para rotar libremente, lo que permite la rotación bidireccional del conjunto de frenado 42 y el rodamiento de orientación 44. El par de torsión aplicado al anillo de activación 64 por el dispositivo de activación 70 supera fácilmente la presión de los elementos de resorte 72 y, por ejemplo, se puede deslizar en el primer sentido rotacional 66 hasta que el anillo de activación 64 se indexa en sentido horario liberando de este modo una primera porción de la pluralidad de los rodillos de freno 61 empujándolos hacia abajo de la superficie de rampa de bloqueo inclinada 65 hacia un espacio libre de posición desbloqueada lo que permite la rotación de la primera porción 61 mientras que se desvía simultáneamente una segunda porción de la pluralidad de rodillos de freno 63 hacia arriba de la superficie de rampa de bloqueo inclinada 65 para encajarlos entre la rampa de bloqueo 62 y el anillo de embrague interno 58, resistiendo de este modo la rotación en el sentido horario o primer sentido rotación no deseado 66. A la inversa, por ejemplo, el anillo de activación 64 se puede deslizar en el segundo sentido rotacional 68 hasta que el anillo de activación 64 se indexe en sentido antihorario liberando de este modo la segunda porción de la pluralidad de rodillos de freno 63 empujándolos hacia un espacio libre de posición desbloqueada lo que permite la rotación de la segunda porción 63 mientras que se desvía simultáneamente la primera porción de la pluralidad de rodillos de freno 61 hacia arriba de la superficie de la rampa de bloqueo inclinada para encajarlos entre la rampa de bloqueo inclinada 62 y el anillo de embrague interno 58, resistiendo de este modo la rotación en el sentido antihorario o segundo sentido rotacional no deseado 68. El conjunto de frenado bidireccional 42 está configurado para detener la rotación direccional no deseada del anillo de embrague interno 58, el anillo de rodamiento interno 58 y el bastidor principal 76 cuando se aplica el par de torsión por el dispositivo de activación 70.

[0023] La FIG. 7 ilustra un modo de realización del sistema de frenado de orientación 40 en el que el anillo de activación 64 puede tener una pluralidad de salientes de activación 82 extendiéndose al menos uno de la pluralidad de miembros de resorte 72 desde cada saliente de activación 82 para desviar uno de la pluralidad de rodillos de freno 60 hacia la posición bloqueada. Este modo de realización funciona de manera similar al modo de realización de la FIG. 6, excepto en que la pluralidad de elementos de resorte 72 se extienden desde los salientes de activación 82 en lugar de los salientes de anillo 80.

[0024] Para todos los modos de realización, la pluralidad de rodillos de freno 60 puede ser al menos uno de rodamientos de rodillos, rodamientos de rodillos esféricos, rodamientos de empuje, rodamientos radiales, rodamientos de bolas o combinaciones de los mismos. Además, la al menos una rampa de bloqueo 62 se puede construir a partir de una pluralidad de segmentos extraíbles para facilitar el mantenimiento y/o sustitución.

[0025] Adicionalmente, el sistema de frenado de orientación 40 permite un procedimiento para frenar la rotación de orientación en un sentido rotacional no deseado de una turbina eólica 10, que puede incluir: determinar un sentido rotacional no deseado horario alrededor de un eje de orientación de turbina eólica 30 de un anillo de rodamiento de orientación 44; indexar un anillo de activación 64 de un conjunto de freno bidireccional 42 a una posición en sentido horario para resistir el sentido rotacional horario no deseado; liberar una primera porción de una pluralidad de rodillos de freno 61 en el conjunto de freno bidireccional 42 en una posición de rebasamiento desbloqueada para rotar libremente; simultáneamente encajar una segunda porción de la pluralidad de rodillos de freno 63 en el conjunto de freno bidireccional 42 en una posición bloqueada entre al menos una rampa de bloqueo inclinada 62 y un anillo de embrague interno 58 para evitar la rotación horaria del anillo del rodamiento de orientación 44; determinar un sentido rotacional no deseado antihorario alrededor de un eje de orientación de turbina eólica 30 de un anillo de rodamiento de orientación 44; indexar el anillo de activación 64 del conjunto de freno bidireccional 42 a una posición antihoraria para resistir el sentido rotacional no deseado antihorario; liberar la segunda porción de la pluralidad de rodillos de freno 63 a la posición de rebasamiento desbloqueada; y simultáneamente encajar la primera porción de la pluralidad de rodillos de freno 61 en la posición bloqueada entre al menos una rampa de bloqueo 62 y un anillo de embrague interno 58 para evitar la rotación antihoraria del anillo de rodamiento de orientación 44. Un procedimiento puede transmitir además el sentido rotacional no deseado desde un controlador de turbina eólica 26 a un dispositivo de activación de frenado de orientación 70 unido al anillo de activación 64. Y, un procedimiento puede desviar además la primera 61 y la segunda porción de la pluralidad de rodillos de freno 63 a la posición de rebasamiento desbloqueada usando una pluralidad de miembros de resorte 72.

[0026] Se debe apreciar que los términos interno, externo, primero y segundo son intercambiables y sirven simplemente para distinguir elementos estructurales. Por ejemplo, los anillos internos y los anillos externos para el rodamiento de orientación y el conjunto de frenado bidireccional se pueden ensamblar de modo que los anillos internos o bien externos estén estacionarios mientras que el anillo opuesto rota con relación al anillo estacionario. Además, la rampa de bloqueo se puede situar adyacente al anillo de embrague interno o bien al anillo de embrague externo con el anillo de activación situado en consecuencia.

[0027] Esta descripción escrita usa ejemplos para divulgar la invención, incluyendo el modo preferente, y también para permitir que cualquier experto en la técnica practique la invención, incluyendo fabricar y usar cualquier dispositivo o sistema y realizar cualquier procedimiento incorporado. El alcance patentable de la invención se define por las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de orientación (40) para una turbina eólica (10), teniendo la turbina eólica (10) una torre (12) y una góndola (16), el sistema de orientación (40) adaptado para girar la góndola (16) alrededor de un eje de orientación (30) con respecto a la torre (12), comprendiendo el sistema de orientación (40):

un rodamiento de orientación (44) que comprende un anillo de rodamiento externo (50), un anillo de rodamiento interno (52),

y una pluralidad de rodillos de orientación (54) dispuestos de forma rotacional entre los anillos de rodamiento externo (50) e interno (52) para permitir el movimiento relativo entre los anillos de rodamiento externo (50) e interno (52);

caracterizado por que el sistema de orientación comprende además un conjunto de frenado bidireccional (42) que comprende un anillo de embrague externo (56) unido al anillo de rodamiento externo (50), un anillo de embrague interno (58) unido al anillo de rodamiento interno (52), una pluralidad de rodillos de freno (60) dispuestos de forma rotacional y deslizante entre el anillo de embrague interno (58) y al menos una rampa de bloqueo (62) adyacente al anillo de embrague externo (56), una pluralidad de miembros de resorte (72), y un anillo de activación (64) para situar de manera deslizante la pluralidad de rodillos de freno (60) en una de una posición bloqueada o desbloqueada; y,

por que el conjunto de frenado bidireccional (42) comprende además al menos uno de una pluralidad de salientes de anillo (80) o una pluralidad de salientes de activación (82) extendiéndose al menos uno de la pluralidad de elementos de resorte (72) desde cada saliente de anillo (80) o saliente de activación (82) para desviar uno de la pluralidad de rodillos de freno (60) hacia la posición bloqueada, permitiendo de este modo el movimiento relativo entre el anillo de embrague interno (58) y el anillo de embrague externo (56) en un primer sentido rotacional (66) mientras que se evita simultáneamente el movimiento relativo del anillo de embrague interno (58) y el anillo de embrague externo (56) en un segundo sentido rotacional opuesto (68) cuando se aplica un par de torsión rotacional al anillo de activación (64).

2. El sistema de orientación (40) de la reivindicación 1, que comprende además al menos un dispositivo de activación (70) unido al anillo de activación (64) para aplicar un par de torsión rotacional al anillo de activación (64), el dispositivo de activación (70) situado en el anillo de rodamiento externo (50).

3. El sistema de orientación (40) de cualquier reivindicación precedente, en el que al menos una superficie (65) de la al menos una rampa de bloqueo (62) comprende una pendiente configurada para entrar en contacto con la pluralidad de rodillos de freno (60) y permitir que el anillo de activación (64) empuje una primera porción de la pluralidad de rodillos de freno (61) a la posición bloqueada mientras que una segunda porción de la pluralidad de rodillos de freno (63) permanece en la posición desbloqueada para rotar libremente entre el anillo de embrague interno (58) y la rampa de bloqueo (62).

4. El sistema de orientación (40) de cualquier reivindicación precedente, en el que la pluralidad de rodillos de freno (60) comprende al menos uno de rodamientos de rodillos, rodamientos de rodillos esféricos, rodamientos de empuje, rodamientos radiales, rodamientos de bolas o combinaciones de los mismos.

5. El sistema de orientación (40) de cualquier reivindicación precedente, en el que la al menos una rampa de bloqueo (62) comprende una pluralidad de segmentos extraíbles.

6. El sistema de orientación (40) de cualquier reivindicación precedente, en el que el conjunto de frenado bidireccional (42) comprende una pluralidad de segmentos de freno (84) dispuestos alrededor de porciones del rodamiento de orientación (44).

7. El sistema de orientación (40) de cualquier reivindicación precedente, que comprende además al menos un disco de freno (74) configurado para aplicar un par de torsión de frenado al rodamiento de orientación (44) durante la rotación en el sentido de rotación de orientación deseado.

8. Un procedimiento para frenar de forma bidireccional la rotación de orientación en un sentido rotacional no deseado de una turbina eólica (10) usando un sistema de orientación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

9. El procedimiento de la reivindicación 8, que comprende:

determinar un sentido rotacional deseado (66) y un sentido rotacional no deseado opuesto (68) alrededor del eje de orientación de turbina eólica (30) del anillo de rodamiento de orientación (44); indexar el anillo de activación (64) del conjunto de freno bidireccional (42) para resistir el sentido rotacional no deseado (68);

liberar una primera porción de la pluralidad de rodillos de freno (61) en el conjunto de freno bidireccional (42) en una posición de rebasamiento desbloqueada para rotar libremente; y,

simultáneamente encajar una segunda porción de la pluralidad de rodillos de freno (63) en el conjunto de freno bidireccional (42) en una posición bloqueada entre al menos una rampa de bloqueo (62) y el anillo de embrague interno (58) o externo (56) para evitar una rotación no deseada del anillo de rodamiento de orientación (44).

10. El procedimiento de la reivindicación 9, que comprende además transmitir el sentido rotacional no deseado (68) desde un controlador de turbina eólica (26) a un dispositivo de activación de frenado de orientación (70) unido al anillo de activación (64).

11. El procedimiento de la reivindicación 9 o 10, que comprende además activar al menos un disco de freno (74) para restringir la rotación de orientación en el sentido rotacional deseado (66).