ES2849525T3 - Sistema y procedimiento para monitorizar el movimiento de un elemento de rodillo de un rodamiento - Google Patents

Abstract

Un montaje de rodamiento (50) para una turbina eólica (10), que comprende; un rodamiento (42, 46) que comprende un anillo exterior (52), un anillo interior (54) rotatorio con respecto al anillo exterior (52) y una pluralidad de elementos de rodillo (56) situados dentro de al menos una pista (66, 68) definida entre los anillos exterior e interna (52, 54); al menos un sensor de posición (70) dispuesto sustancialmente a ras con la al menos una pista (66, 68), el al menos un sensor de posición configurado para monitorizar el movimiento de la pluralidad de elementos de rodillo (56); y un controlador (72) acoplado comunicativamente al al menos un sensor de posición (70), el controlador (72) configurado para recibir una salida del al menos un sensor de posición (70) y determinar una posición de uno o más de la pluralidad de elementos de rodillo (56) en base a una salida del al menos un sensor de posición (70).

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema y procedimiento para monitorizar el movimiento de un elemento de rodillo de un rodamiento

[0001] La presente materia se refiere en general a turbinas eólicas y, más en particular, a sistemas y procedimientos para monitorizar el movimiento de elementos de rodillo, tales como rodamientos de bola, de rodamientos de pitch de turbinas eólicas.

[0002] La energía eólica se considera una de las fuentes de energía más limpias y más respetuosas con el medio ambiente actualmente disponibles, y las turbinas eólicas han obtenido más atención a este respecto. Una turbina eólica moderna típicamente incluye una torre, un generador, una caja de engranajes, una góndola y una o más palas de rotor. Las palas de rotor capturan la energía cinética del viento usando principios aerodinámicos conocidos y transmiten la energía cinética a través de energía de rotación para hacer girar un árbol que acople las palas de rotor a una caja de engranajes o, si no se usa una caja de engranajes, directamente al generador. A continuación, el generador convierte la energía mecánica en energía eléctrica que se puede desplegar en una red de suministro.

[0003] Para orientar adecuadamente la góndola y las palas del rotor con respecto a la dirección del viento, las turbinas eólicas incluyen típicamente uno o más rodamientos de guiñada y/o de pitch. Los rodamientos de guiñada y/o de pitch típicamente son rodamientos giratorios que son rodamientos de elementos de rodillo rotativos que soportan típicamente una carga pesada, pero de giro lento o de oscilación lenta. Como tales, los rodamientos de guiñada permiten la rotación de la góndola y están montados entre la torre y la góndola, mientras que los rodamientos de pitch permiten la rotación de las palas de rotor y están montados entre el buje rotatorio y una de las palas de rotor. Los rodamientos de guiñada y/o pitch típicos incluyen una anillo exterior e interna con una pluralidad de elementos de rodillo (por ejemplo, rodamientos de bola) configurados entre las pistas.

[0004] A medida que las turbinas eólicas continúan aumentando de tamaño, los rodamientos giratorios deben aumentar de tamaño de forma similar debido al aumento de carga. Además, para que el rodamiento giratorio resista dicha carga, debe incluir diversos componentes que puedan reaccionar adecuadamente a las cargas aumentadas. Por tanto, por ejemplo, los rodamientos convencionales incluyen típicamente espaciadores entre cada uno de los elementos de rodillo para mantener una carga uniforme en todo el rodamiento. El documento DE 199 37 203 A1 se refiere a la detección de cargas de rodamientos y a la predicción de la vida útil de los rodamientos antifricción.

[0005] Los rodamientos de pitch de turbina eólica están sometidos a una variedad o carga combinada y a una variedad de perfiles de pitch. Esta característica operativa crea condiciones para la fatiga del rodamiento y el daño por fricción, así como problemas de migración del complemento de bola. Como las condiciones del viento en el campo son de naturaleza aleatoria, es cada vez más difícil predecir el movimiento exacto de los elementos de rodillo, lo que daría una idea significativa de los distintos modos de daño de los rodamientos. Además, dichos rodamientos suelen ser muy caros y pueden resultar difíciles de acceder y reemplazar. Como tal, el fallo de los rodamientos puede dar como resultado un proceso de reparación largo y costoso.

[0006] Si se pudiera monitorizar el movimiento de las bolas dentro del rodamiento, también se podría predecir una mejor comprensión de las causas de dicho movimiento que da lugar a la carga de fatiga, el daño por fricción, los problemas de migración y/u otros modos de fallo. Actualmente, no existen medios para monitorizar dicho movimiento ya que las bolas están localizadas dentro de acero grueso. Por consiguiente, los sistemas y procedimientos para monitorizar el movimiento de dichos rodamientos de bola serían bienvenidos en la técnica ya que se podría emplear un mantenimiento preventivo antes de que se dañe el rodamiento.

[0007] Diversos aspectos y ventajas de la invención se expondrán en parte en la siguiente descripción, o pueden ser evidentes a partir de la descripción, o se pueden descubrir mediante la práctica de la invención.

[0008] En un aspecto, la presente materia está dirigida a un montaje de rodamiento para una turbina eólica de acuerdo con la reivindicación independiente del dispositivo. Un montaje de rodamiento incluye un rodamiento que comprende un anillo exterior, un anillo interior rotatoria con respecto al anillo exterior y una pluralidad de elementos de rodillo situados dentro de al menos una pista definida entre los anillos exterior e interna. Además, el montaje de rodamiento incluye al menos un sensor de posición dispuesto con al menos una pista. Como tal, el o los sensores de posición están configurados para monitorizar el movimiento de la pluralidad de elementos de rodillo. Además, el montaje de rodamiento incluye un controlador acoplado comunicativamente al a los sensores de posición. Por tanto, el controlador está configurado para recibir una salida del al menos un sensor de posición y determinar una posición de uno o más de la pluralidad de elementos de rodillo en base a una salida del al menos un sensor de posición.

[0009] En un modo de realización, el o los sensores de posición pueden estar sustancialmente a ras con la pista. De forma alternativa, el o los sensores de posición pueden estar integrados dentro de la pista o en cualquier otra localización adecuada del rodamiento. En otro modo de realización, el montaje de rodamiento puede incluir una pluralidad de sensores de posición situados circunferencialmente alrededor del rodamiento. Además, los sensores de posición están dispuestos en una o más filas.

[0010] En modos de realización adicionales, el rodamiento incluye al menos un obturador de bola para colocar los elementos de rodillo entre los anillos exterior e interna. Como tal, el obturador de bola incluye una pista parcial que define una porción de la al menos una pista. Por tanto, el o los sensores de posición se pueden situar en la pista parcial del obturador de bola.

[0011] En modos de realización adicionales, el controlador está acoplado comunicativamente al o a los sensores de posición por medio de uno o más cables de sensor de posición asegurados al o a los sensores de posición y dispuestos al menos parcialmente dentro de un cuerpo del obturador de bola. En dichos modos de realización, uno o más cables de sensor de posición salen del obturador de bola alejándose de la pista parcial (es decir, para no inferir con la rotación del rodamiento).

[0012] En varios modos de realización, el montaje de rodamiento incluye además una pluralidad de sensores de posición situados en el obturador de bola. En dichos modos de realización, el obturador de bola puede incluir un canal formado en la pista parcial y un adaptador de sensor situado dentro del canal. Como tal, el adaptador de sensor está configurado para recibir y retener la pluralidad de sensores de posición en su interior. Además, los sensores de posición situados en el obturador de bola se pueden disponer en una o más filas.

[0013] En otros modos de realización, el controlador se puede configurar además para calcular un deslizamiento de uno o más de los elementos de rodillo en base a la salida. Como tal, el controlador también se puede configurar para determinar si se está produciendo una migración de bolas en el rodamiento en base al deslizamiento.

[0014] En determinados modos de realización, el o los sensores de posición descritos en el presente documento pueden incluir uno cualquiera de o una combinación de los siguientes sensores: sensor de proximidad, un sensor inductivo, una unidad de medición inercial en miniatura (MIMU), un sensor de presión o carga, un acelerómetro, un sensor de detección y localización sónico (SODAR), un sensor de detección y localización de luz (LIDAR), un sensor óptico o similar.

[0015] En modos de realización particulares, los elementos de rodillo pueden incluir: una bola, una esfera, un rodillo, un rodillo ahusado, un rodillo en forma de barril o un elemento cilíndrico. En modos de realización adicionales, el rodamiento puede incluir un rodamiento de pitch o un rodamiento de guiñada.

[0016] De acuerdo con modos de realización de la presente divulgación, un sistema de control para un rodamiento de una turbina eólica incluye al menos un sensor de posición dispuesto con al menos una pista del rodamiento. Como tal, el o los sensores de posición están configurados para monitorizar el movimiento de una pluralidad de elementos de rodillo del rodamiento. El sistema de control también incluye un controlador acoplado comunicativamente al o a los sensores de posición. Por tanto, el controlador está configurado para recibir una salida del o de los sensores de posición y determinar una posición de uno o más de la pluralidad de elementos de rodillo en base a una salida del al menos un sensor de posición.

[0017] En otro aspecto más, la presente materia está dirigida a un procedimiento para detectar el movimiento del elemento de rodillo dentro de un rodamiento de una turbina eólica de acuerdo con la reivindicación del procedimiento independiente. Como se mencionó, un rodamiento incluye un anillo exterior, un anillo interior rotatoria con respecto al anillo exterior y una pluralidad de elementos de rodillo situados dentro de al menos una pista definida entre los anillos exterior e interna. Un procedimiento incluye colocar al menos un sensor de posición en la al menos una pista de modo que el o los sensores de posición se asienten sustancialmente a ras con la pista. Como tal, el o los sensores de posición están configurados para monitorizar el movimiento de la pluralidad de elementos de rodillo. El procedimiento también incluye recibir, a través de un controlador acoplado comunicativamente al al menos un sensor de posición, una salida del al menos un sensor de posición. Además, el procedimiento incluye determinar, por medio del controlador, una posición de uno o más de la pluralidad de elementos de rodillo en base a una salida del al menos un sensor de posición.

[0018] En un modo de realización, la etapa de colocar el o los sensores de posición en la pista puede incluir colocar el o los sensores de posición en una pista parcial de un obturador de bola del rodamiento que defina una porción de la pista. En dicho modo de realización, el procedimiento puede incluir colocar una pluralidad de sensores de posición en la pista parcial del obturador de bola.

[0019] En otros modos de realización, la etapa de colocar el o los sensores de posición en la pista puede incluir formar un canal en la pista parcial del obturador de bola, colocar un adaptador de sensor dentro del canal e instalar la pluralidad de sensores de posición en el adaptador de sensor.

[0020] En modos de realización adicionales, el procedimiento puede incluir monitorizar el movimiento relativo de las pistas interna y externa del rodamiento. En dichos modos de realización, el procedimiento puede incluir calcular, por medio del controlador, al menos uno de deslizamiento, migración o agrupamiento de uno o más de los elementos de rodillo en base a al menos uno del movimiento relativo o la salida de al menos un sensor de posición. Debe entenderse que el procedimiento puede incluir además cualquiera de las combinaciones de las etapas, características y/o modos de realización como se describe en el presente documento.

[0021] Diversas características, aspectos y ventajas de la presente invención se admitirán y describirán con más detalle con referencia a la descripción y reivindicaciones adjuntas siguientes. Los dibujos adjuntos, que están incorporados en, y que forman parte de, esta memoria descriptiva, ilustran los modos de realización de la invención y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención.

[0022] En los dibujos:

la FIG. 1 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización de una turbina eólica de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 2 ilustra una vista interna en perspectiva de un modo de realización de una góndola de la turbina eólica mostrada en la FIG. 1;

la FIG. 3 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización de una de las palas de rotor de la turbina eólica mostrada en la FIG. 1;

la FIG. 4 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización de un rodamiento de pitch de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 5 ilustra una vista superior de un modo de realización de un rodamiento de pitch de una turbina eólica de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 6 ilustra una vista parcial en corte de un modo de realización de un rodamiento de pitch de una turbina eólica de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 7 ilustra una vista en sección transversal del rodamiento de pitch de la FIG. 5, que ilustra en particular detalles del obturador de bola;

la FIG. 8 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización de un obturador de bola de un rodamiento de pitch de acuerdo con la presente divulgación; ilustrando en particular una pluralidad de sensores de posición situados en la pista del obturador de bola;

la FIG. 9 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un controlador de un montaje de rodamiento de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 10 ilustra una vista en perspectiva parcial de un modo de realización de un obturador de bola de un rodamiento de pitch de acuerdo con la presente divulgación; ilustrando en particular un adaptador de sensor dispuesto dentro de un canal del obturador de bola para alojar la pluralidad de sensores de posición en el mismo;

la FIG. 11 ilustra una vista lateral parcial de un modo de realización de un obturador de bola de un rodamiento de pitch de acuerdo con la presente divulgación; ilustrando en particular un adaptador de sensor dispuesto dentro de un canal del obturador de bola para alojar la pluralidad de sensores de posición en el mismo;

la FIG. 12 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización de un obturador de bola de un rodamiento de pitch dispuesto con un obturador de bola de acuerdo con la presente divulgación; ilustrando en particular un adaptador de sensor dispuesto dentro de un canal del obturador de bola para alojar la pluralidad de sensores de posición en el mismo; y

la FIG. 13 ilustra un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento para detectar el movimiento del elemento de rodillo dentro de un rodamiento de una turbina eólica de acuerdo con la presente divulgación.

[0023] Ahora se hará referencia en detalle a modos de realización de la invención, de los cuales se ilustran uno o más ejemplos en los dibujos. Cada ejemplo se proporciona a modo de explicación de la invención, y no como una limitación de la invención. De hecho, será evidente para los expertos en la técnica que se pueden hacer diversas modificaciones y variaciones en la presente invención sin apartarse del alcance de la invención. Por ejemplo, las características ilustradas o descritas como parte de un modo de realización se pueden usar con otro modo de realización para producir otro modo de realización más. Por tanto, se pretende que la presente invención cubra dichas modificaciones y variaciones que entren dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas y de sus equivalentes.

[0024] En general, la presente materia está dirigida a un montaje de rodamiento para una turbina eólica que usa tecnología de detección inductiva para detectar el movimiento de la bola dentro de un rodamiento de bola. Comprender el movimiento de la bola permite una comprensión más fundamental de la aplicación única de determinados rodamientos de turbina eólica y cómo dicho movimiento puede dar lugar a fallos (tales como fallos por fatiga, daño por fricción, así como migración de bolas). Como tal, el o los sensores se colocan a lo largo de la trayectoria de la pista del rodamiento, probablemente en un obturador de bola en una bolsa de grasa. Dependiendo del tipo de sensor, los sensores se pueden ajustar para detectar con precisión la posición y/o la proximidad de los elementos de rodillo mientras se ignoran otros objetos relacionados con el rodamiento, tales como diversos lubricantes. A medida que los elementos de rodillo pasan sobre la cara de detección del sensor, se detecta la posición del sensor. Utilizando múltiples sensores acoplados comunicativamente a un controlador, se puede calcular la posición y el movimiento precisos de los elementos de rodillo. Por ejemplo, en un modo de realización, se usan sensores de proximidad discretos, así como sensores de posición inductivos más avanzados que usan múltiples bobinas inductivas para detectar con precisión la posición de los elementos de rodillo.

[0025] El montaje de rodamiento de la presente divulgación proporciona numerosas ventajas que no están presentes en la técnica citada. Por ejemplo, una ventaja de la tecnología de detección de la presente divulgación es que el rango de posición del sensor es lo suficientemente grande como para detectar una sola bola que pase, así como una nueva bola que se acerque al campo de detección. Como tal, la migración total de la bola se puede calcular para todos los elementos de rodillo en la pista. Además, la tecnología de detección se puede usar para una mejor comprensión fundamental de cómo los elementos de rodillo responden a maniobras de pitch específicas bajo diversas cargas, lo que ayuda en la estimación de la vida útil.

[0026] La presente invención se describe en el presente documento porque se puede referir a rodamientos de turbina eólica, incluidos, al menos, rodamientos de guiñada, rodamientos de pitch y/o similares. Debe apreciarse, sin embargo, que los sistemas y procedimientos de acuerdo con los principios de la invención no se limitan al uso con una turbina eólica, sino que son aplicables a cualquier aplicación de rodamientos adecuada. Por ejemplo, debe entenderse que los sistemas y procedimientos descritos en el presente documento están configurados para encajar dentro de rodamientos giratorios convencionales y/o rodamientos giratorios modificados conocidos en la técnica y desarrollados posteriormente y no se limitan a una configuración de rodamiento giratorio específica.

[0027] En referencia ahora a los dibujos, la FIG. 1 ilustra una vista lateral de un modo de realización de una turbina eólica 10. Como se muestra, la turbina eólica 10 incluye en general una torre 12 que se extiende desde una superficie de soporte 14 (por ejemplo, el suelo, una plataforma de hormigón o cualquier otra superficie de soporte adecuada). Además, la turbina eólica 10 también puede incluir 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 y que se extiende hacia fuera desde el 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 19 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 19 y permitir que la energía cinética se transfiera del viento a energía mecánica utilizable y, posteriormente, a energía eléctrica. Por ejemplo, el buje 20 se puede acoplar de forma rotatoria a un generador eléctrico 24 (FIG. 2) situado dentro de la góndola 16 para permitir que se produzca energía eléctrica.

[0028] En referencia ahora a la FIG. 2, se ilustra una vista interna simplificada de un modo de realización de la góndola 16 de la turbina eólica 10 mostrada en la FIG. 1. Como se muestra, el generador 24 puede estar dispuesto dentro de la góndola 16 y soportado encima de una bancada 36. En general, el generador 24 se puede acoplar al rotor 18 para producir energía eléctrica a partir de la energía de rotación generada por el rotor 18. Por ejemplo, como se muestra en el modo de realización ilustrado, el rotor 18 puede incluir un árbol de rotor 26 acoplado al buje 20 para su rotación con el mismo. El árbol de rotor 26 se puede acoplar, a su vez, de forma rotatoria a un árbol de generador 28 del generador 24 a través de una caja de engranajes 30. Como se entiende en general, el árbol de rotor 26 puede proporcionar una entrada de par de torsión alto y baja velocidad a la caja de engranajes 30 en respuesta a la rotación de las palas de rotor 22 y del buje 20. A continuación, la caja de engranajes 30 se puede configurar para convertir la entrada de par de torsión alto y baja velocidad en una salida de par de torsión bajo y alta velocidad para accionar el árbol de generador 28 y, por tanto, el generador 24.

[0029] La turbina eólica 10 también puede incluir un controlador de turbina 32 centralizado dentro de la góndola 16. Además, como se muestra, el controlador de turbina 32 está alojado dentro de un armario eléctrico 34. Además, el controlador de turbina 32 se puede acoplar de forma comunicativa a cualquier número de los componentes de la turbina eólica 10 para controlar el funcionamiento de dichos componentes y/o implementar diversas acciones como se describe en el presente documento.

[0030] Volviendo a la FIG. 2, cada pala de rotor 22 también puede incluir un mecanismo de accionamiento de pitch 38 configurado para hacer rotar cada pala de rotor 22 alrededor de su eje de pitch 40 por medio de un rodamiento de pitch 42, permitiendo de este modo que la orientación de cada pala 22 se ajuste con respecto a la dirección del viento. De forma similar, la turbina eólica 10 puede incluir uno o más mecanismos de accionamiento de guiñada 44 acoplados comunicativamente al controlador de turbina 32, estando configurado(s) cada uno del (de los) mecanismo(s) de accionamiento de guiñada 44 para cambiar el ángulo de la góndola 16 con respecto al viento (por ejemplo, acoplando un rodamiento de guiñada 46 de la turbina eólica 10).

[0031] En referencia ahora a la FIG. 3, se ilustra una vista en perspectiva del sistema 22 mostrado en las FIGS.1 y 2 de acuerdo con aspectos de la presente materia. Como se muestra, la pala de rotor 22 incluye un encastre de pala 23 configurado para montar la pala de rotor 22 en el buje 20 y una punta de pala 23 dispuesta opuesta al encastre de pala 23. Un cuerpo 27 de la pala de rotor 22 se puede extender longitudinalmente entre el encastre de pala 23 y la punta de pala 24 y puede servir en general como la carcasa externa de la pala de rotor 22. Como se entiende en general, el cuerpo 27 puede definir un perfil aerodinámico (por ejemplo, definiendo una sección transversal en forma de perfil aerodinámico, tal como una sección transversal en forma de perfil aerodinámico simétrico o arqueado) para permitir que la pala de rotor 22 capture la energía cinética del viento usando principios aerodinámicos conocidos. Por tanto, el cuerpo 27 puede incluir en general un lado de presión 29 y un lado de succión 31 que se extienden entre un borde de ataque 33 y un borde de salida 35. Además, la pala de rotor 22 puede tener un tramo 37 que defina la longitud total del cuerpo 27 entre el encastre de pala 23 y la punta de pala 24 y una cuerda 39 que defina la longitud total del cuerpo 27 entre el borde de ataque 33 y el borde de salida 35. Como se entiende en general, la cuerda 39 puede variar en longitud con respecto al tramo 37 a medida que el cuerpo 27 se extiende desde el encastre de pala 23 hasta la punta de pala 24.

[0032] Además, como se muestra, la pala de rotor 22 también puede incluir una pluralidad de pernos en T o montajes de unión de encastre 41 para acoplar el encastre de pala 23 al buje 20 de la turbina eólica 10. En general, cada montaje de fijación de encastre 41 puede incluir una tuerca de seguridad 43 montada dentro de una porción del encastre de pala 23 y un perno de encastre 45 acoplado y que se extiende desde la tuerca de seguridad 43 para proyectarse hacia fuera desde un extremo de encastre 47 del encastre de pala 23. Al proyectarse hacia fuera desde el extremo de encastre 47, los pernos de encastre 45 se pueden usar en general para acoplar el encastre de pala 23 al buje 20 (por ejemplo, por medio de uno de los rodamientos de pitch 42), como se describirá con más detalle a continuación.

[0033] En referencia ahora a las FIGS. 4-7, se ilustran diversas vistas de un modo de realización de un montaje de rodamiento 50 de acuerdo la presente divulgación. Más específicamente, como se muestra, el montaje de rodamiento 50 incluye un rodamiento de pitch 42. Debe entenderse que la presente divulgación se describe con respecto a un rodamiento de pitch, pero otras aplicaciones de rodamientos están dentro del espíritu y alcance de la invención, por ejemplo, tal como un rodamiento de guiñada. Como se muestra, el rodamiento de pitch 42 tiene un anillo exterior 52, un anillo interior de rodamiento 54 y una pluralidad de elementos de rodillo 56 dispuestos entre los anillos 52, 54. Como se entiende en general, el anillo exterior 52 se puede configurar en general para montarse en una brida de buje del buje 20 usando una pluralidad de pernos de buje y/u otros mecanismos de sujeción adecuados. De forma similar, el anillo interior 54 se puede configurar para montarse en el encastre de pala 23 usando los pernos de raíz 45 de los montajes de unión de encastre 41.

[0034] Además, los elementos de rodillo 56 como se describen en el presente documento pueden incluir uno cualquiera o una combinación de los siguientes: una o más bolas, esferas, rodillos, rodillos ahusados, rodillos en forma de barril, elementos cilíndricos o cualquier otro elemento de rodillo adecuado. Además, se puede emplear cualquier número adecuado de elementos de rodillo 56. Además, los elementos de rodillo 56 se pueden disponer en cualquier configuración adecuada. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 7, se emplean dos filas de elementos de rodillo 56, en las que cada uno de los elementos de rodillo 56 está espaciado circunferencialmente entre los anillos exterior o interna 52, 54. En otros modos de realización más, se puede utilizar una fila única o múltiples filas de elementos de rodillo 56 espaciadas axialmente en el montaje de rodamiento 50 para proporcionar resistencia adicional. Por ejemplo, en diversos modos de realización, se pueden emplear tres o más filas de elementos de rodillo 56.

[0035] En referencia en particular a las FIGS. 6 y 7, los elementos de rodillo 56 están configurados para recibirse dentro de pistas separadas entre los anillos interior y externa 52, 54. Específicamente, se define una primera pista 66 entre los anillos interior y externa 52, 54 para recibir una primera fila de elementos de rodillo 56 y se define una segunda pista 68 entre los anillos interior y externa 52, 54 para recibir la segunda fila de elementos de rodillo 56. Por tanto, como se muestra en las FIGS. 4, 5 y 7-11, el anillo exterior 52 del rodamiento de pitch 42 también puede incluir al menos un obturador de bola 48 para permitir que los elementos de rodillo 56 se coloquen entre los anillos exterior e interna 52. 54 y en las pistas 66, 68. Por ejemplo, como se muestra en las FIGS. 4 y 7, el anillo exterior 52 incluye dos obturadores de bola 48 (es decir, uno para cada fila de elementos de rodillo 56). Como tal, el o los obturadores de bola 48 se pueden extraer y los elementos de rodillo 56 se pueden insertar a través del anillo exterior 52 en una de las pistas 66, 68. En dichos modos de realización, cada pista 66, 68 se puede definir por paredes separadas de los anillos externo e interno 52, 54. Por ejemplo, como se muestra, la primera pista 66 está definida por una primera pared externa de pista del anillo exterior 52 y una primera pared interna de pista del anillo interior 54. De forma similar, la segunda pista 68 está definida por una segunda pared externa de pista del anillo exterior 54 y una segunda pared interna de pista del anillo interior 54.

[0036] Como tal, el anillo interior 54 se puede configurar para rotar con respecto al anillo exterior 52 (por medio de los elementos de rodillo 56) para permitir que se ajuste el ángulo de pitch de cada pala de rotor 22. Como se mencionó, la rotación relativa de los anillos exterior e interna 52, 54 se puede lograr usando un mecanismo de ajuste de pitch 38 montado dentro de una porción del buje 20. En general, cada mecanismo de ajuste de pitch 38 puede incluir cualquier componente adecuado y puede tener cualquier configuración adecuada que permita que el mecanismo 38 funcione como se describe en el presente documento. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 2, cada mecanismo de ajuste de pitch 38 puede incluir un motor de accionamiento de pitch 58 (por ejemplo, cualquier motor eléctrico), una caja de engranajes de pitch 60 y un piñón de accionamiento de pitch 62. En dichos modos de realización, el motor de accionamiento de pitch 58 se puede acoplar a la caja de engranajes de accionamiento de pitch 60 de modo que el motor 58 imparta fuerza mecánica a la caja de engranajes 60. De forma similar, la caja de engranajes 60 se puede acoplar al piñón de accionamiento de pitch 62 para su rotación con el mismo. El piñón 62 puede, a su vez, estar en acoplamiento rotativo con el anillo interior 54. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 4, se puede formar una pluralidad de dientes de engranaje 64 a lo largo de la circunferencia interna del anillo interior 54, estando configurados los dientes de engranaje 64 para engranar con los dientes de engranaje correspondientes formados en el piñón 62. Por tanto, debido al engranaje de la rotación de los dientes de engranaje 64, la rotación del piñón de accionamiento de pitch 62 da como resultado la rotación del anillo interior 54 con respecto al anillo exterior 52 y, por tanto, la rotación de la pala de rotor 22 con respecto al buje 20.

[0037] En referencia ahora a las FIGS. 8-12, se ilustran varias vistas de los montajes de sensores de posición configurados con el montaje de rodamiento 50 para monitorizar el movimiento de los elementos de rodillo 56 del rodamiento de pitch 42. Más específicamente, como se muestra, el rodamiento de pitch 42 incluye al menos un sensor de posición 70 situado sustancialmente a ras con una de las pistas 66, 68. Por ejemplo, en un modo de realización, el montaje de rodamiento 50 puede incluir una pluralidad de sensores de posición 70 situados circunferencialmente alrededor del rodamiento de pitch 42 y que están sustancialmente a ras con su respectiva pista. En otro modo de realización, los sensores de posición 70 pueden estar dispuestos en una o más filas. Por ejemplo, como se muestra en las FIGS. 8 y 10-12, los sensores 70 están dispuestos en una sola fila. En otros modos de realización, los sensores 70 se pueden disponer en una pluralidad de filas. Además, las filas de sensores pueden estar alineadas o desplazadas.

[0038] Como se muestra en las FIGS. 8 y 9, el montaje de sensor incluye un controlador 72 acoplado comunicativamente al o a los sensores de posición 70. Por tanto, el controlador 72 está configurado para recibir una salida del o de los sensores de posición 70 y determinar una posición de uno o más de los elementos de rodillo 56 en base a una salida del o de los sensores de posición 70. Más específicamente, como se muestra en la FIG. 8, el controlador 72 puede estar acoplado comunicativamente al o a los sensores de posición 70 mediante uno o más cables de sensor 76.

[0039] Además, como se muestra en la FIG. 9, el controlador 72 puede incluir uno o más procesador(es) 82 y dispositivo(s) de memoria asociado(s) 84 configurados para realizar una variedad de funciones implementadas por ordenador (por ejemplo, realizar los procedimientos, etapas, cálculos y similares y almacenar datos relevantes como se divulga en el presente documento). Adicionalmente, el controlador 72 también puede incluir un módulo de comunicaciones 86 para facilitar las comunicaciones entre el controlador 72 y el o los sensores de posición 70. Además, el módulo de comunicaciones 86 puede incluir una interfaz de sensor 88 (por ejemplo, uno o más convertidores de analógico a digital) para permitir que las señales transmitidas desde el o los sensores de posición 70 se conviertan en señales que se puedan entender y procesar por los procesadores 82. Se debe apreciar que el o los sensores de posición 70 se pueden acoplar comunicativamente al módulo de comunicaciones 86 usando cualquier medio adecuado. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 9, el o los sensores de posición 70 se pueden acoplar a la interfaz de sensor 88 por medio de una conexión por cable. Sin embargo, en otros modos de realización, el o los sensores de posición 70 se pueden acoplar a la interfaz de sensor 88 por medio de una conexión inalámbrica, tal como usando cualquier protocolo de comunicaciones inalámbricas adecuado conocido en la técnica. Como tal, el o los procesadores 82 se pueden configurar para recibir una o más señales del o de los sensores de posición 70. Además, el controlador 72 y el o los sensores de posición 70 también pueden ser un producto empaquetado integrado, donde uno o más de los productos empaquetados integrados se pueden utilizar en el montaje de rodamiento 50.

[0040] Como se usa en el presente documento, el término "procesador" se refiere no solo a los circuitos integrados referidos en la técnica como incluidos en un ordenador, sino que también se refiere a un controlador, un microcontrolador, un microordenador, un controlador lógico programable (PLC), un circuito integrado específico de la aplicación y otros circuitos programables. El o los procesadores 82 también se pueden configurar para calcular algoritmos de control avanzados y comunicarse con una variedad de protocolos Ethernet o basados en serie (Modbus, OPC, CAN, etc.) así como con señales clásicas analógicas o digitales. Adicionalmente, el o los dispositivos de memoria 84 en general pueden comprender elemento(s) de memoria que incluya(n), pero sin limitarse a, un medio legible por ordenador (por ejemplo, memoria de acceso aleatorio (RAM)), un medio no volátil legible por ordenador (por ejemplo, una memoria flash), un disquete, un disco compacto de memoria de solo lectura (CD-ROM), un disco magnetoóptico (MOD), un disco versátil digital (DVD) y/u otros elementos de memoria adecuados. Dicho o dichos dispositivos de memoria 84 se pueden configurar en general para almacenar instrucciones adecuadas legibles por ordenador que, cuando se implementen por el o los procesadores 82, configuren el controlador 72 para realizar diversas funciones como se describe en el presente documento.

[0041] En modos de realización adicionales, el o los sensores de posición 70 descritos en el presente documento pueden incluir uno cualquiera o una combinación de los siguientes sensores: sensor de proximidad, un sensor inductivo, una unidad de medida inercial en miniatura (MIMU), un sensor de presión o carga, un acelerómetro, un sensor de detección y localización sónico (SODAR), un sensor de detección y localización de luz (LIDAR), un sensor óptico o similar.

[0042] El o los sensores de posición 70 descritos en el presente documento se pueden asegurar a cualquier porción adecuada de las pistas 66, 68 para monitorizar el movimiento de los elementos de rodillo. Por ejemplo, en un modo de realización, como se muestra en las FIGS. 8 y 10-12, se pueden colocar uno o más sensores 70 en uno de los obturadores de bola 48 del rodamiento de pitch 42. Más específicamente, como se muestra, el obturador de bola 48 incluye una pista parcial que define una porción de una de las pistas 66, 68 cuando se inserta en el anillo exterior 52. Por tanto, en determinados modos de realización, uno o más del o de los sensores de posición 70 se pueden situar en la pista parcial 74 del obturador de bola 48.

[0043] Por ejemplo, como se muestra en las FIGS. 8 y 10-12, se dispone una pluralidad de sensores de posición 70 con el obturador de bola 48. En dichos modos de realización, el obturador de bola 48 del rodamiento de pitch 42 se puede mecanizar para alojar los sensores de posición 70. Más específicamente, como se muestra en las FIGS. 10­ 12, el obturador de bola 48 del rodamiento de pitch 42 se puede mecanizar para incluir un canal 78 formado en la pista parcial 74. Por tanto, como se muestra, el obturador de bola 48 también puede incluir un adaptador de sensor 80 situado dentro del canal 78. Por ejemplo, como se muestra, el adaptador de sensor 80 se puede dimensionar para encajar dentro del canal y puede incluir una pluralidad de orificios 81 configurados para recibir cada uno de los sensores 70. Como tal, el adaptador de sensor 80 está configurado para recibir y mantener los sensores de posición 70 en su interior. Además, como se muestra, los sensores de posición 70 situados en el obturador de bola 48 se pueden disponer en una o más filas. Además, el adaptador de sensor 80 se puede asegurar dentro del canal 78 por medio de una o más sujeciones aseguradas al cuerpo 51 del obturador de bola 48. En dichos modos de realización, como se muestra en la FIG. 8, los cables de sensor 76 se pueden asegurar al o a los sensores de posición 70 y disponer al menos parcialmente dentro del cuerpo 51 del obturador de bola 48 de modo que los cables 76 salgan del obturador de bola 48 alejándose de la pista parcial 74 (es decir, para no inferir con la rotación del rodamiento de pitch 42).

[0044] En referencia ahora a la FIG. 13, se ilustra un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento 100 para detectar el movimiento del elemento de rodillo dentro del rodamiento de pitch 42 de la turbina eólica. Como se muestra en 102, el procedimiento 100 incluye colocar al menos un sensor de posición 70 en una pista 66, 68 del rodamiento 42 de modo que el o los sensores de posición 70 se asienten sustancialmente a ras con la pista. Como se muestra en 104, el procedimiento 100 incluye controlar el movimiento de los elementos de rodillo 56 del rodamiento 42. Como se muestra en 106, el procedimiento 100 también incluye recibir, por medio del controlador 72 acoplado comunicativamente al o a los sensores de posición 70, una salida del o de los sensores de posición 70. Como se muestra en 108, el procedimiento 100 incluye determinar, por medio del controlador 72, una posición de uno o más de los elementos de rodillo 56 en base a una salida del o de los sensores de posición 70.

[0045] Más específicamente, en determinados modos de realización, el procedimiento 100 puede incluir monitorizar el movimiento relativo de las pistas interna y externa del rodamiento 42. En dichos modos de realización, el procedimiento 100 puede incluir calcular, por medio del controlador 72, al menos uno de deslizamiento, migración o agrupamiento de uno o más de los elementos de rodillo 56 en base al menos a uno del movimiento relativo o de la salida del o de los sensores 70.

[0046] Esta descripción escrita usa ejemplos para divulgar la invención, incluyendo el modo preferente, y también para permitir que cualquier experto en la técnica ponga en práctica la invención, incluyendo fabricar y usar cualquier dispositivo o sistema y realizar cualquier procedimiento incorporado. El alcance de la invención está definido por las reivindicaciones y puede incluir otros ejemplos que se les produzcan a los expertos en la técnica.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Un montaje de rodamiento (50) para una turbina eólica (10), que comprende;

un rodamiento (42, 46) que comprende un anillo exterior (52), un anillo interior (54) rotatorio con respecto al anillo exterior (52) y una pluralidad de elementos de rodillo (56) situados dentro de al menos una pista (66, 68) definida entre los anillos exterior e interna (52, 54);

al menos un sensor de posición (70) dispuesto sustancialmente a ras con la al menos una pista (66, 68), el al menos un sensor de posición configurado para monitorizar el movimiento de la pluralidad de elementos de rodillo (56); y

un controlador (72) acoplado comunicativamente al al menos un sensor de posición (70), el controlador (72) configurado para recibir una salida del al menos un sensor de posición (70) y determinar una posición de uno o más de la pluralidad de elementos de rodillo (56) en base a una salida del al menos un sensor de posición (70).

2. El montaje de rodamiento (50) de la reivindicación 1, que comprende además una pluralidad de sensores de posición (70) situados circunferencialmente alrededor del rodamiento (42, 46).

3. El montaje de rodamiento (50) de la reivindicación 2, en el que la pluralidad de sensores de posición (70) están dispuestos en una o más filas.

4. El montaje de rodamiento (50) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el rodamiento (42, 46) comprende al menos un obturador de bola (48) para colocar los elementos de rodillo (56) entre los anillos exterior e interior (52, 54), el al menos un obturador de bola (48) comprende una pista parcial (66, 68) que define una porción de la al menos una pista (66, 68), el al menos un sensor de posición (70) situado en la pista parcial (66), 68) del obturador de bola (48).

5. El montaje de rodamiento (50) de la reivindicación 4, en el que el controlador (72) está acoplado comunicativamente al al menos un sensor de posición (70) por medio de uno o más cables de sensor de posición (76) asegurados al al menos un sensor de posición (70) y dispuestos al menos parcialmente dentro de un cuerpo del obturador de bola (48), saliendo el uno o más cables de sensor de posición (76) del obturador de bola (48) alejándose de la pista parcial (66, 68).

6. El montaje de rodamiento (50) de la reivindicación 4 o la reivindicación 5, que comprende además una pluralidad de sensores de posición (70) situados en el obturador de bola (48).

7. El montaje de rodamiento (50) de cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que el obturador de bola (48) comprende además un canal (78) formado en la pista parcial (66, 68) y un adaptador de sensor (80) situado dentro del canal (78), el adaptador de sensor configurado para recibir y mantener la pluralidad de sensores de posición (70) en su interior.

8. El montaje de rodamiento (50) de cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, en el que la pluralidad de sensores de posición (70) situados en el obturador de bola (48) están dispuestos en una o más filas.

9. El montaje de rodamiento (50) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el controlador (72) está configurado además para calcular un deslizamiento de uno o más de los elementos de rodillo (56) en base a la salida.

10. El montaje de rodamiento (50) de la reivindicación 9, en el que el controlador (72) está configurado además para determinar si se está produciendo una migración de bolas en el rodamiento en base al deslizamiento.

11. El montaje de rodamiento (50) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el al menos un sensor de posición (70) comprende al menos uno de entre un sensor de proximidad, un sensor inductivo, una unidad de medición inercial en miniatura (MIMU), un sensor de presión o carga, un acelerómetro, un sensor de detección y localización sónico (SODAR), un sensor de detección y localización de luz (LIDAR) o un sensor óptico.

12. El montaje de rodamiento (50) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la pluralidad de elementos de rodillo (56) comprende al menos uno de los siguientes: una bola, una esfera, un rodillo, un rodillo ahusado, un rodillo en forma de barril o un elemento cilíndrico.

13. El montaje de rodamiento (50) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el rodamiento (42, 46) comprende al menos uno de entre un rodamiento de pitch (42) o un rodamiento de guiñada (46).

14. Un procedimiento (100) para detectar el movimiento del elemento de rodillo dentro de un rodamiento que comprende un anillo exterior (52), un anillo interior (54) rotatorio con respecto al anillo exterior (52) y una pluralidad de elementos de rodillo (56) situados dentro de al menos una pista (66, 68) definida entre los anillos exterior e interna (52, 54), comprendiendo el procedimiento (100):

colocar al menos un sensor de posición (70) sustancialmente a ras con al menos una de las pistas externa o interna (66, 68);

monitorizar, por medio del al menos un sensor de posición, el movimiento de la pluralidad de elementos de rodillo (56);

recibir, por medio de un controlador (72) acoplado comunicativamente al al menos un sensor de posición (70), una salida del al menos un sensor de posición (70) que represente el movimiento de la pluralidad de elementos de rodillo (56); y

determinar, por medio del controlador (72), una posición de uno o más de la pluralidad de elementos de rodillo (56) en base a una salida del al menos un sensor de posición (70).