ES2832726T3 - Una góndola de aerogenerador que comprende una estructura de bastidor trasero con uniones flexibles - Google Patents
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Abstract
Una góndola de un aerogenerador, la góndola que comprende una estructura de bastidor trasero (1), la estructura de bastidor trasero (1) que comprende: - una pluralidad de miembros de tirante de refuerzo (2), y - una pluralidad de uniones (3), en donde cada unión (3) interconecta los extremos de al menos dos miembros de tirante de refuerzo (2), y en donde cada unión (3) comprende una parte central (6) y al menos dos partes de conexión (7) que se extienden lejos de la parte central (6), cada parte de conexión (7) que está dispuesta para formar una interfaz hacia un miembro de tirante de refuerzo (2), caracterizada por que cada parte de conexión (7) es significativamente más flexible que la parte central (6) y significativamente más flexible que los miembros de tirante de refuerzo (2).
Description
DESCRIPCIÓN
Una góndola de aerogenerador que comprende una estructura de bastidor trasero con uniones flexibles
Campo de la invención
La presente invención se refiere una góndola de un aerogenerador, que comprende una estructura de bastidor trasero que es capaz de manejo mejorado del momento flector en la estructura de bastidor trasero.
Antecedentes de la invención
Los aerogeneradores normalmente comprenden una góndola dispuesta en la parte superior de una estructura de torre. La góndola lleva un rotor con una o más palas de aerogenerador y diversos componentes, tales como una disposición de engranajes, generador, etc., se alojan normalmente dentro de la góndola.
Las góndolas comprenden a menudo un bastidor principal, una estructura de bastidor trasero y una cubierta de góndola. El bastidor principal es una estructura de soporte de carga dispuesta para ser conectada a la estructura de la torre a través de un mecanismo de guiñada, permitiendo que la góndola realice movimientos de rotación con respecto a la estructura de la torre con el fin de dirigir las palas del aerogenerador hacia el viento entrante. La estructura de bastidor trasero también presenta capacidades de soporte de carga, por ejemplo, para soportar algunos de los componentes que se alojan dentro de la góndola, y se conecta en un extremo al bastidor principal. La cubierta de góndola forma un límite externo de la góndola y proporciona protección contra el entorno para los componentes dispuestos dentro de la góndola. La cubierta de góndola a menudo no presentará capacidades de soporte de carga.
En góndolas de la técnica anterior, la estructura de bastidor trasero a menudo comprende una serie de miembros de tirante de refuerzo, por ejemplo, en la forma de vigas, barras o similares, que se conectan entre sí con el fin de formar la estructura de bastidor trasero. Las conexiones entre los miembros de tirante de refuerzo son normalmente de un tipo relativamente rígido o fijo, tales como conexiones por soldadura o conexiones por pernos. Con el fin de que tales estructuras de bastidor trasero rígidas sean capaces de manejar momentos flectores en la estructura de bastidor trasero, es necesario usar miembros de tirante de refuerzo con una resistencia, y por ello un espesor de material, que sea suficiente para manejar momentos flectores esperados. Esto se añade al peso de la góndola así como a los costes de fabricación de la góndola. Los documentos EP2899394 A1 y US2013/0195653 describen ambos una góndola de aerogenerador que comprende medios de amortiguación de vibraciones que actúan sobre el bastidor de góndola para limitar los posibles daños de fatiga que pueden ocurrir debido a la rigidez y posición fijada de un bastidor de góndola.
El documento WO 2010/069315 A2 describe una góndola de aerogenerador que comprende componentes de aerogenerador. La góndola también comprende una estructura de soporte de carga que incluye un miembro de base que establece una conexión entre el rotor de aerogenerador y la torre, al menos un miembro de amarre y al menos un miembro de puntal que soporta uno o más de los componentes de aerogenerador. Los miembros de amarre y de puntal se conectan en un extremo entre sí y en el extremo opuesto a diferentes posiciones en el miembro de base para establecer una o más estructuras cerradas.
Descripción de la invención
Es un objeto de las realizaciones de la invención proporcionar una góndola de un aerogenerador que comprenda una estructura de bastidor trasero que sea capaz de manejo mejorado de los momentos flectores en comparación con estructuras de bastidor trasero de la técnica anterior.
Es un objeto adicional de las realizaciones de la invención proporcionar una góndola de un aerogenerador, que comprenda una estructura de bastidor trasero, en la que el espesor de material de la estructura de bastidor trasero se reduzca mientras que se mantiene la capacidad de manejo de momentos flectores.
Según un primer aspecto, la invención proporciona una góndola de un aerogenerador, la góndola que comprende una estructura de bastidor trasero, la estructura de bastidor trasero que comprende:
- una pluralidad de miembros de tirante de refuerzo y
- una pluralidad de uniones,
en donde cada unión interconecta extremos de al menos dos miembros de tirante de refuerzo y en donde cada unión comprende una parte central y al menos dos partes de conexión que se extienden lejos de la parte central, cada parte de conexión que está dispuesta para formar una interfaz hacia un miembro de tirante de refuerzo y cada parte de conexión que es significativamente más flexible que la parte central y significativamente más flexible que los miembros de tirante de refuerzo.
De este modo, según el primer aspecto, la invención proporciona una góndola que comprende una estructura de bastidor trasero. Como se ha descrito anteriormente, en el presente contexto el término “estructura de bastidor
trasero” se debería interpretar que significa una estructura de soporte de carga de la góndola, que no se conecta directamente a la estructura de torre del aerogenerador.
La estructura de bastidor trasero comprende una pluralidad de miembros de tirante de refuerzo y una pluralidad de uniones. En el presente contexto el término “miembro de tirante de refuerzo” se debería interpretar que significa un miembro alargado y relativamente rígido que sea adecuado para formar parte de una estructura de tirante de refuerzo y que se disponga para proporcionar capacidad de soporte de carga a la estructura de bastidor trasero. Los miembros de tirante de refuerzo pueden ser, por ejemplo, en forma de barras, vigas o similares.
Cada unión interconecta extremos de al menos dos miembros de tirante de refuerzo. Por consiguiente, los miembros de tirante de refuerzo de la estructura de bastidor trasero se conectan entre sí a través de las uniones, y se puede formar por ello una estructura de tirante de refuerzo con las uniones dispuestas en los puntos de nodo de la estructura de tirante de refuerzo, siendo los puntos de nodo interconectados por miembros de tirante de refuerzo. Cada unión comprende una parte central y al menos dos partes de conexión que se extienden lejos de la parte central. Cada parte de conexión se dispone para formar una interfaz hacia un miembro de tirante de refuerzo. Por consiguiente, los miembros de tirante de refuerzo se conectan a las uniones a través de las partes de conexión. Cada parte de conexión es significativamente más flexible que la parte central de la unión correspondiente y significativamente más flexible que los miembros de tirante de refuerzo. Por ello, las partes de conexión de las uniones constituyen las piezas más flexibles de la estructura de bastidor trasero formada por los miembros de tirante de refuerzo y las uniones. Esto permite que las partes de conexión de las uniones asuman deflexiones rotacionales introducidas en la estructura de bastidor trasero y, por lo tanto, no se introducen momentos flectores en los miembros de tirante de refuerzo, o se introducen solamente en una extensión limitada. Por consiguiente, solo las fuerzas de compresión y de tracción necesitan ser manejadas por los miembros de tirante de refuerzo.
En el presente contexto el término “significativamente más flexible” se debería interpretar que significa que las partes de conexión son más propensas a flexionarse, cuando se someten a una fuerza dada, que la parte central o los miembros de tirante de refuerzo, en una extensión que proporcione un efecto técnico mensurable.
De este modo, la góndola según el primer aspecto de la invención es capaz de manejo mejorado de los momentos flectores en comparación con góndolas de la técnica anterior y esto se obtiene sin requerir un aumento del espesor de material para la estructura de bastidor trasero.
El aumento de flexibilidad de las partes de conexión puede ser con respecto a la flexión de las partes de conexión en relación a la parte central y en relación a los miembros de tirante de refuerzo conectados a las mismas, mientras que tal aumento de flexibilidad no se puede proporcionar con respecto a la compresión de las partes de conexión a lo largo de una dirección hacia o lejos de la parte central.
Las partes de conexión de al menos una unión pueden ser en forma de estructuras laminadas. En el presente contexto el término “estructura laminada” se debería interpretar que significa una estructura que comprende dos o más capas de material dispuestas secuencialmente, una encima de la otra. Las capas individuales de la estructura laminada pueden ser capaces de desplazarse ligeramente una en relación a otra.
Según esta realización, las estructuras laminadas proporcionan la flexibilidad requerida de las partes de conexión. El aumento de flexibilidad de las partes de conexión en este caso permite que las partes de conexión se flexionen con relación a la parte central y con relación a los miembros de tirante de refuerzo conectados a las mismas, a lo largo de una dirección que es sustancialmente perpendicular a las capas de la estructura laminada.
Las estructuras laminadas pueden estar hechas del mismo material que la parte central de la unión, y al menos algunas de las capas de las estructuras laminadas pueden formar una parte integral de la parte central.
Como alternativa a la estructura laminada de las partes de conexión, el aumento de flexibilidad de las partes de conexión se puede proporcionar de cualquier otra manera adecuada. Por ejemplo, las partes de conexión pueden estar hechas de un material diferente que el material de la parte central, las propiedades de material del material de las partes de conexión que proporciona el aumento de flexibilidad requerido. Alternativa o adicionalmente, el espesor de material de las partes de conexión se puede disminuir en comparación con el espesor de material de la parte central.
Las partes de conexión pueden tener una rigidez a la flexión que es como máximo el 80% de la rigidez a la flexión de la parte central. En el presente contexto el término “rigidez a la flexión” se debería interpretar que significa la resistencia de un elemento frente a la deformación por flexión con respecto a un eje de interés dado. Según esta realización, dado que la rigidez a la flexión de las partes de conexión es menor que la rigidez a la flexión de la parte central, las partes de conexión tendrán menor resistencia frente a la deformación por flexión que la parte central. Por consiguiente, cuando la unión se somete a momentos flectores con respecto al eje de interés, las partes de conexión es probable que se flexionen, mientras que la parte central se mantiene en un estado no deformado.
De este modo, según esta realización, la flexibilidad significativamente mayor de las partes de conexión con relación a la parte central y a los miembros de tirante de refuerzo se proporciona por la menor rigidez a la flexión de las partes de conexión.
La rigidez a la flexión de las partes de conexión puede ser entre un 10% y un 80% de la rigidez a la flexión de la parte central, tal como entre un 15% y un 75%, tal como entre un 20% y un 70%, tal como entre un 30% y un 60%, tal como aproximadamente un 40% o aproximadamente un 50%.
Al menos uno de los miembros de tirante de refuerzo puede estar pretensado. Por ello, la estructura de bastidor trasero es muy estable.
La estructura de bastidor trasero puede definir uno o más triángulos, los lados del triángulo o triángulos que están formados por miembros de tirante de refuerzo, y los vértices del triángulo o triángulos que están formados por uniones. Una estructura, por ejemplo, una estructura de tirante de refuerzo, que define triángulos es normalmente una estructura muy estable. En el caso en que todos los miembros de tirante de refuerzo sean sustancialmente de una longitud idéntica, los triángulos definidos por la estructura de bastidor trasero son triángulos equiláteros, es decir, todos los lados del triángulo son de la misma longitud. Como alternativa, al menos algunos de los triángulos pueden ser triángulos isósceles, es decir, dos de los lados del triángulo son de la misma longitud, y la longitud del tercer lado difiere de la longitud de los otros dos.
Al menos una de las uniones se puede dotar con medios para unir una cubierta de góndola a la estructura de bastidor trasero. Según esta realización, la cubierta de góndola se monta en la estructura de bastidor trasero a través de las uniones y, por ello, a través de los puntos de nodo de la estructura de tirante de refuerzo definida por los miembros de tirante de refuerzo y las uniones. Esto es una ventaja porque es deseable para manejar cargas en la estructura de bastidor trasero en los puntos de nodo. Los medios para unir la cubierta de góndola a la estructura de bastidor trasero pueden ser resilientes. Esto se puede obtener, por ejemplo, formando al menos una parte de los medios de unión de un material resiliente, tal como caucho. Por ello, se eliminan o amortiguan vibraciones o diversos momentos introducidos en la estructura de bastidor trasero y/o en la cubierta de góndola en lugar de ser transferidos a la cubierta de góndola o a la estructura de bastidor trasero, respectivamente. Esto reduce el ruido durante la operación del aerogenerador, así como el desgaste en la góndola.
La estructura de bastidor trasero puede ser conectable a un bastidor de base de un aerogenerador. Por ejemplo, uno o más de los miembros de tirante de refuerzo puede tener un extremo conectado al bastidor de base y un extremo opuesto conectado a una parte de conexión de una unión.
De este modo, la góndola puede comprender además un bastidor de base dispuesto para ser conectado a una estructura de torre y a una cubierta de góndola unida a la estructura de bastidor trasero.
Según un segundo aspecto, la invención proporciona una unión para su uso en una góndola de un aerogenerador según el primer aspecto de la invención, la unión que comprende una parte central y al menos dos partes de conexión que se extienden lejos de la parte central, cada parte de conexión que es significativamente más flexible que la parte central. Esto ya se ha descrito en detalle anteriormente.
Según un tercer aspecto, la invención proporciona un aerogenerador que comprende una góndola según el primer aspecto de la invención. Por consiguiente, las observaciones expuestas anteriormente con referencia al primer aspecto de la invención son igualmente aplicables aquí.
Breve descripción de los dibujos
La invención se describirá ahora en más detalle con referencia a los dibujos que se acompañan en los que
La Fig. 1 es una vista en perspectiva de una estructura de bastidor trasero para una góndola según una realización de la invención, y
La Fig. 2 es una vista en perspectiva de una unión según una realización de la invención.
Descripción detallada de los dibujos
La Fig. 1 es una vista en perspectiva de una estructura de bastidor trasero 1 para una góndola según una realización de la invención. La estructura de bastidor trasero comprende una pluralidad de miembros de tirante de refuerzo 2, que se interconectan a través de una pluralidad de uniones 3, formando por ello una estructura de tirante de refuerzo con las uniones 3 dispuestas en los puntos de nodo de la estructura de tirante de refuerzo. La estructura de bastidor trasero 1 define una pluralidad de triángulos, con los miembros de tirante de refuerzo 3 formando los lados de los triángulos y las uniones 3 formando los vértices de los triángulos.
Se observa que, incluso aunque la estructura de bastidor trasero 1 ilustrada en la Fig. 1 define una serie de triángulos, no se descarta que los miembros de tirante de refuerzo 2 y las uniones 3 se pudieran disponer según otras configuraciones y tales configuraciones también forman parte de la presente invención. Además, las
estructuras de bastidor trasero 1 que comprenden más o menos miembros de tirante de refuerzo 2 y/o uniones 3 de lo que se muestra en la Fig. 1 también caen dentro del alcance de la presente invención.
La estructura de bastidor trasero 1 se conecta a un bastidor de base 4 de la góndola, el bastidor de base 4 que soporta un rodamiento principal 5.
Cada una de las uniones 3 comprende una parte central 6 y una serie de partes de conexión 7. Las partes de conexión 7 se extienden lejos de una parte central 6, y cada parte de conexión 7 se conecta a un extremo de un miembro de tirante de refuerzo 2. Por consiguiente, los miembros de tirante de refuerzo 2 se conectan a las uniones 3 a través de las partes de conexión 7.
Las partes de conexión 7 son significativamente más flexibles que las partes centrales 6 y significativamente más flexibles que los miembros de tirante de refuerzo 2. Por ejemplo, las partes de conexión 7 pueden tener una rigidez a la flexión que sea significativamente menor que la rigidez a la flexión de las partes centrales 6 y significativamente menor que la rigidez a la flexión de los miembros de tirante de refuerzo 2.
Por ello, cuando los momentos flectores se introducen en la estructura de bastidor trasero 1, las partes de conexión 7 asumen los momentos flectores. Por consiguiente, los momentos flectores no se introducen en los miembros de tirante de refuerzo 2 , o se introducen solamente en los miembros de tirante de refuerzo 2 en una extensión limitada. Por ello, solamente las fuerzas de compresión y de tracción necesitan ser manejadas por los miembros de tirante de refuerzo 2.
La Fig. 2 es una vista en perspectiva de una unión 3 según una realización de la invención. La unión 3 de la Fig. 2 se podría usar, por ejemplo, en la estructura de bastidor trasero 1 de la Fig. 1.
La unión 3 comprende una parte central 6 y cuatro partes de conexión 7. Cada una de las partes de conexión 7 se puede conectar a un miembro de tirante de refuerzo cuando la unión 3 forma parte de una estructura de bastidor trasero. No obstante, en algunos casos solamente algunas de las partes de conexión 7 se conectarán a un miembro de tirante de refuerzo 2. Se observa que, incluso aunque la unión 3 ilustrada en la Fig. 2 comprenda cuatro partes de conexión 7, no se descarta que la unión 3 pudiera comprender menos o más partes de conexión 7, y tales uniones 3 también se deberían considerar como que caen dentro del alcance de protección de la presente invención.
Las partes de conexión 7 ilustradas en las Fig. 2 tienen una estructura laminada, en el sentido de que cada parte de conexión 7 comprende seis capas individuales de material dispuestas adyacentes entre sí de tal manera que las capas colindantes se pueden mover ligeramente una en relación a otra. La estructura laminada proporciona un aumento de flexibilidad a las partes de conexión 7, en comparación con la parte central 6, en el sentido de que la rigidez a la flexión de las partes de conexión 7 sea menor que la rigidez a la flexión de la parte central 6, con respecto a un eje que se extiende paralelo a las capas de la estructura laminada. Este aumento de flexibilidad de las partes de conexión 7 permite que las partes de conexión 7 asuman los momentos flectores introducidos en una estructura de bastidor trasero en la que se dispone la unión 3. Por ello, la estructura de bastidor trasero es capaz de manejo mejorado de los momentos flectores.
Se debería observar que está dentro del alcance de protección de la presente invención que las partes de conexión 7 de la unión 3 se pudieran dotar con un aumento de flexibilidad en comparación con la parte central 6 de formas distintas a por medio de una estructura laminada. Por ejemplo, las partes de conexión 7 podrían tener un espesor disminuido y/o podrían estar hechas de un material diferente al de la parte central 6.
Claims (9)
1. Una góndola de un aerogenerador, la góndola que comprende una estructura de bastidor trasero (1), la estructura de bastidor trasero (1 ) que comprende:
- una pluralidad de miembros de tirante de refuerzo (2), y
- una pluralidad de uniones (3),
en donde cada unión (3) interconecta los extremos de al menos dos miembros de tirante de refuerzo (2), y en donde cada unión (3) comprende una parte central (6) y al menos dos partes de conexión (7) que se extienden lejos de la parte central (6), cada parte de conexión (7) que está dispuesta para formar una interfaz hacia un miembro de tirante de refuerzo (2), caracterizada por que cada parte de conexión (7) es significativamente más flexible que la parte central (6) y significativamente más flexible que los miembros de tirante de refuerzo (2).
2. Una góndola según la reivindicación 1, en donde las partes de conexión (7) de al menos una unión (3) son en forma de estructuras laminadas.
3. Una góndola según la reivindicación 1 o 2, en donde las partes de conexión (7) tienen una rigidez a la flexión que es como máximo un 80% de la rigidez a la flexión de la parte central (6).
4. Una góndola según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde al menos uno de los miembros de tirante de refuerzo (2 ) está pretensado.
5. Una góndola según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la estructura de bastidor trasero (1) define uno o más triángulos, los lados del triángulo o triángulos estando formados por miembros de tirante de refuerzo (2), y los vértices del triángulo o triángulos estando formados por uniones (3).
6. Una góndola según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde al menos una de las uniones (3) está dotada con medios para unir una cubierta de góndola a la estructura de bastidor trasero (1 ).
7. Una góndola según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la estructura de bastidor trasero (1) es conectable a un bastidor de base (4) de un aerogenerador.
8. Una góndola según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, la góndola que comprende además un bastidor de base (4) dispuesto para ser conectado a una estructura de torre y una cubierta de góndola unida a la estructura de bastidor trasero (1 ).
9. Un aerogenerador que comprende una góndola según cualquiera de las reivindicaciones 1-8.
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