ES2875968T3

ES2875968T3 - Freno de guiñada para una turbina eólica

Info

Publication number: ES2875968T3
Application number: ES15193484T
Authority: ES
Inventors: James A W Woods; Michael Lang; Niels CHRISTENSEN
Original assignee: SB Patent Holding ApS
Current assignee: SB Patent Holding ApS
Priority date: 2015-11-06
Filing date: 2015-11-06
Publication date: 2021-11-11
Anticipated expiration: 2035-11-06
Also published as: EP3165764A1; WO2017079365A1; DK3165764T3; EP3165764B1

Abstract

Un freno (42) de guiñada para una turbina eólica, que comprende: un cuerpo (46) de pinza que define una primera y una segunda mordazas (54, 56) configuradas para estar dispuestas en lados opuestos de un disco (40) de freno dispuesto alrededor de un eje (26) de guiñada, definiendo el cuerpo (46) de pinza un orificio (62) en una de la primera y segunda mordazas (54, 56); una pastilla (50) de freno configurada para moverse con respecto al cuerpo (46) de pinza entre una primera posición en la cual la pastilla (50) de freno aplica una primera fuerza de frenado al disco (40) de freno y una segunda posición en la cual la pastilla (50) de freno aplica una segunda fuerza de frenado al disco (40) de freno, siendo la segunda fuerza de frenado mayor que la primera fuerza de frenado; y, un pistón (52, 80) dispuesto dentro del orificio (62) del cuerpo (46) de pinza y configurado para moverse dentro del orificio (62) a lo largo de un primer eje (66, 86) para provocar el movimiento de la pastilla (50) de freno entre la primera posición y la segunda posición y el pistón (52, 80) incluye un cuerpo (68, 82) que define una corona (72, 90) orientada a la pastilla (50) de freno, el cuerpo (68, 82) hecho de un primer material; y, un miembro (70, 84) deformable configurado para montaje en el cuerpo (68, 82) caracterizado porque el miembro (70 u 84) deformable está alineado radialmente con la corona (72 o 90) del cuerpo (68 u 82) y no dispuesto entre la corona (72 o 90) y la pastilla (50) de freno en la dirección del primer eje (66 o 86), el miembro (70, 84) deformable está hecho de un segundo material que tiene una dureza menor que el primer material y configurado para asumir una primera forma cuando la pastilla (50) de freno está en la primera posición y una segunda forma cuando la pastilla (50) de freno está en la segunda posición, definiendo el miembro (70, 84) deformable una cara (78, 92) de extremo orientada a la pastilla (50) de freno y más cerca de la pastilla (50) de freno que la corona (72, 90) cuando la pastilla (50) de freno está en la primera posición.

Description

DESCRIPCIÓN

Freno de guiñada para una turbina eólica

Campo de la invención

Esta invención se refiere a frenos de guiñada utilizados en turbinas eólicas. En particular, la invención se refiere a un freno de guiñada que tiene un pistón de accionamiento hecho de múltiples materiales que incluyen un material deformable que reduce el ruido y la vibración durante el movimiento de la turbina eólica y/o el movimiento no deseado del pistón dentro del freno.

Técnica antecedente

En una turbina eólica de eje horizontal convencional, una torre se extiende verticalmente a partir del suelo y una góndola está dispuesta en la parte superior de la torre. La góndola aloja y soporta los componentes generadores de electricidad de la turbina eólica que incluye un rotor que tiene un repartidor apoyado en un árbol que gira alrededor de un eje sustancialmente horizontal y una o más palas que se extienden radialmente a partir del repartidor y un generador que genera electricidad en respuesta a la rotación del árbol.

La góndola está configurada para girar con respecto a la torre alrededor de un eje sustancialmente vertical o de guiñada con el fin de orientar las palas en la dirección del viento predominante. La orientación adecuada de la góndola es importante para impedir cargas desiguales en el rotor y maximizar la eficiencia de la turbina eólica. La rotación de la góndola con respecto a la torre se controla mediante un sistema de guiñada. El sistema de guiñada puede incluir, por ejemplo, un anillo dentado que se fija a la torre y un engranaje activado por motor fijado a la góndola y engranado con el anillo dentado de tal manera que la activación del motor da como resultado la rotación de la góndola con respecto a la torre. Pueden interponerse cojinetes entre la torre y la góndola para facilitar la rotación de la góndola con respecto a la torre. El sistema de guiñada puede incluir además un disco de freno que está fijado a la torre (por ejemplo, como parte del anillo dentado) o góndola y una pluralidad de frenos de guiñada que pueden acoplar el disco de freno cuando se aplican parcialmente para controlar y amortiguar el movimiento de la góndola alrededor del eje de guiñada y cuando se aplican completamente para fijar la posición de rotación de la góndola con respecto a la torre.

Los frenos de guiñada incluyen típicamente un cuerpo de pinza que define mordazas dispuestas a cada lado del disco de freno y una o más pastillas de freno que se mueven hacia dentro y fuera del acoplamiento con el disco de freno por uno o más pistones dispuestos con orificios en el cuerpo de pinza. Los pistones están diseñados para moverse dentro de los orificios hacia y a partir de las pastillas de freno a lo largo de un eje. Sin embargo, durante el acoplamiento parcial o total de las pastillas de freno con el disco de freno, puede producirse un movimiento no deseado de los pistones. En particular, los pistones pueden moverse lateralmente dentro del orificio perpendicular al eje de movimiento previsto (es decir, movimiento de traslación a lo largo de un eje perpendicular al eje de movimiento previsto) o pueden bascularse en relación con el eje (es decir, movimiento de rotación a lo largo de un eje perpendicular al eje de movimiento previsto). El movimiento lateral o basculante de los pistones puede provocar una carga desigual y el desgaste de los sellos entre el pistón y el cuerpo de pinza, lo que puede provocar fugas de los fluidos de accionamiento. El movimiento lateral o basculante también puede hacer que el pistón se acople a las paredes del cuerpo de pinza que definen los orificios del pistón, lo que conduce a la abrasión del pistón. Aunque los anillos de desgaste se pueden usar para intentar controlar el movimiento del pistón, el uso de los anillos aumenta el coste y la complejidad del freno de guiñada. Los pistones de los frenos de guiñada convencionales también están sujetos a desgaste por fricción en la corona del pistón debido a las cargas relativamente grandes que se encuentran en las turbinas eólicas. Aún además, los frenos de guiñada convencionales permiten niveles indeseables de ruido y vibración durante el movimiento de rotación de la góndola con respecto a la torre. Los intentos de abordar el ruido y la vibración utilizando diferentes materiales de fricción para las pastillas de freno o calzas para la placa de respaldo que soporta las pastillas de freno han tenido un éxito limitado.

Los inventores del presente documento han reconocido la necesidad de un freno de guiñada para una turbina eólica que reduzca una o más de las deficiencias identificadas anteriormente y/o proporcione un rendimiento mejorado.

El documento WO 2013/092814 divulga un freno de guiñada que tiene las características de caracterización previa de la reivindicación 1 a continuación.

Breve resumen de la invención

Esta invención se refiere a un freno de guiñada para una turbina eólica como se expone en la reivindicación 1 a continuación. En una disposición, el freno de guiñada tiene un pistón de accionamiento hecho de múltiples materiales que incluyen un material deformable que reduce el ruido y la vibración durante el movimiento de la turbina eólica y/o el movimiento no deseado del pistón dentro del freno.

Un freno de guiñada de acuerdo con una realización incluye un cuerpo de pinza que define una primera y una segunda mordazas configuradas para estar dispuestas en lados opuestos de un disco de freno dispuesto alrededor de un eje de guiñada. El cuerpo de pinza define un orificio en una de la primera y segunda mordazas. El freno incluye además una pastilla de freno configurada para moverse con respecto al cuerpo de pinza entre una primera posición en la cual la pastilla de freno aplica una primera fuerza de frenado al disco de freno y una segunda posición en la cual la pastilla de freno aplica una segunda fuerza de frenado al disco de freno. La segunda fuerza de frenado es mayor que la primera fuerza de frenado. El freno de guiñada incluye además un pistón dispuesto dentro del orificio del cuerpo de pinza y configurado para moverse dentro del orificio a lo largo de un primer eje para provocar el movimiento de la pastilla de freno entre la primera posición y la segunda posición. El pistón incluye un cuerpo que define una corona orientada a la pastilla de freno. El cuerpo está hecho de un primer material. El pistón incluye además un miembro deformable configurado para montarse en el cuerpo. El miembro deformable está hecho de un segundo material que tiene una dureza menor que el primer material y está configurado para asumir una primera forma cuando la pastilla de freno está en la primera posición y una segunda forma cuando la pastilla de freno está en la segunda posición. El miembro deformable define una cara de extremo orientada a la pastilla de freno y más cerca de la pastilla de freno que la corona cuando la pastilla de freno está en la primera posición.

Una turbina eólica de acuerdo con una realización incluye una torre y una góndola apoyadas en la torre y configuradas para girar con respecto a la torre alrededor de un eje de guiñada. La turbina incluye además un rotor soportado por la góndola para girar alrededor de un eje sustancialmente horizontal. El rotor incluye una pala que se extiende radialmente. La turbina incluye además un disco de freno acoplado a uno de la torre y la góndola y un freno de guiñada. El freno de guiñada incluye un cuerpo de pinza que define una primera y una segunda mordazas configuradas para estar dispuestas en lados opuestos de un disco de freno dispuesto alrededor de un eje de guiñada. El cuerpo de pinza define un orificio en una de la primera y segunda mordazas. El freno incluye además una pastilla de freno configurada para moverse con respecto al cuerpo de pinza entre una primera posición en la cual la pastilla de freno aplica una primera fuerza de frenado al disco de freno y una segunda posición en la cual la pastilla de freno aplica una segunda fuerza de frenado al disco de freno. La segunda fuerza de frenado es mayor que la primera fuerza de frenado. El freno de guiñada incluye además un pistón dispuesto dentro del orificio del cuerpo de pinza y configurado para moverse dentro del orificio a lo largo de un primer eje para provocar el movimiento de la pastilla de freno entre la primera posición y la segunda posición. El pistón incluye un cuerpo que define una corona orientada a la pastilla de freno. El cuerpo está hecho de un primer material. El pistón incluye además un miembro deformable configurado para montarse en el cuerpo. El miembro deformable está hecho de un segundo material que tiene una dureza menor que el primer material y está configurado para asumir una primera forma cuando la pastilla de freno está en la primera posición y una segunda forma cuando la pastilla de freno está en la segunda posición. El miembro deformable define una cara de extremo orientada a la pastilla de freno y más cerca de la pastilla de freno que la corona cuando la pastilla de freno está en la primera posición.

Un freno de guiñada para una turbina eólica de acuerdo con la invención representa una mejora en comparación con los frenos de guiñada convencionales. Se logran uno o más beneficios al formar una porción del pistón a partir de un material deformable, y más blando y al formar el pistón de tal manera que las cargas se transmitan a través de este material en lugar de o antes de que las cargas puedan transmitirse a través de la otra porción, más dura del pistón. En particular, puede reducirse el movimiento no deseado de los pistones dentro de los orificios del pistón del freno, que incluye el movimiento lateral (es decir, el movimiento de traslación a lo largo de un eje perpendicular al eje de movimiento previsto del pistón) y el basculante (es decir, el movimiento de rotación a lo largo de un eje perpendicular al eje de movimiento previsto del pistón). Como resultado, se reduce la carga desigual y el desgaste de los sellos entre el pistón y el cuerpo de pinza (así como las fugas de fluidos de accionamiento) y la abrasión en los pistones. También se puede reducir el desgaste por fricción en la corona del pistón debido a las cargas relativamente grandes que se encuentran en las turbinas eólicas. Además, pueden reducirse el ruido y la vibración durante el movimiento de rotación de la góndola con respecto a la torre.

Los aspectos, características, detalles, utilidades, y ventajas anteriores y otros de la presente invención resultarán evidentes a partir de la lectura de la descripción y las reivindicaciones siguientes, y de la revisión de los dibujos adjuntos.

Breve descripción de las figuras

La Figura 1 es una vista en perspectiva de una turbina eólica.

La Figura 2 es una vista esquemática de una porción de la turbina eólica de la Figura 1.

La Figura 3 es una vista esquemática de una porción de un sistema de guiñada de la turbina eólica de la Figura 1.

La Figura 4 es una vista en perspectiva de un freno de guiñada de acuerdo con una realización de las presentes enseñanzas.

La Figura 5 es una vista en despiece de una porción del freno de guiñada de la Figura 4.

La Figura 6 es una vista en perspectiva de una porción del freno de guiñada de la Figura 4.

La Figura 7 es una vista en sección transversal de la porción del freno de guiñada de la Figura 6.

La Figura 8 es una vista en sección transversal de una porción de un freno de guiñada de acuerdo con otra realización de las presentes enseñanzas.

Descripción detallada de la invención

Con referencia ahora a los dibujos en donde se utilizan números de referencia similares para identificar componentes idénticos en las diversas vistas, las Figuras 1-2 ilustran una turbina 10 eólica de acuerdo con una realización de la presente invención. Se proporciona la turbina 10 para convertir la energía eólica en energía eléctrica. La turbina 10 comprende una turbina eólica de eje horizontal (HAWT). La turbina 10 puede incluir una torre 12, una góndola 14, un rotor 16, una caja 18 de engranajes, un generador 20, un freno 22 y un sistema 24 de guiñada.

La torre 12 proporciona soporte estructural para la turbina 10 y se proporciona para ubicar el rotor 16 en vientos de mayor velocidad más lejos del suelo. En la realización que se ilustra, la torre 12 comprende una torre autónoma que está soportada por un cimiento (no se muestra) y, en particular, una torre monopolo cilíndrica. Debe entenderse, sin embargo, que la torre 12 puede comprender otras formas de torres independientes tales como una torre de celosía autoportante o torres que tienen elementos de soporte tales como cables de sujeción o contrafuertes que incluyen torres de celosía arriostradas o torres basculantes. La torre 12 puede estar hecha de placas de acero laminadas que se unen mediante soldaduras u otros sujetadores. La torre 12 puede incluir escaleras y puertas internas y externas para permitir el acceso a los componentes de la turbina 10 en la parte superior de la torre 12, que se incluye en la góndola 14.

La góndola 14 aloja y soporta los componentes de generación de electricidad de la turbina 10 y proporciona un medio para orientar el rotor 16 en relación con los vientos dominantes. Con referencia a la Figura 2, la góndola 14 está configurada para girar con respecto a la torre 12 alrededor de un eje 26 vertical o de guiñada que se extiende longitudinalmente a través de la torre 12.

El rotor 16 convierte las fuerzas del viento en línea recta en un torque utilizado para hacer girar un árbol 28 alrededor de un eje 30 sustancialmente horizontal (con respecto a la superficie de la tierra). El rotor 16 incluye un repartidor 32 acoplado al árbol 28 y una o más palas 34 que se extienden radialmente hacia afuera a partir del repartidor 32. Los vientos en línea recta hacen que las palas 34 - y por lo tanto el repartidor 32 y el árbol 28 - giren alrededor del eje 30.

La caja 18 de engranajes se proporciona para trasladar la rotación de torque de alta y baja velocidad del árbol 28 en una rotación de torque de baja y alta velocidad de un árbol 36 que se extiende hacia el generador 20. La caja 18 de engranajes puede comprender, por ejemplo, una caja de engranajes planetaria, una caja de engranajes helicoidal o una caja de engranajes de tornillo sinfín. Debe entenderse que la caja 18 de engranajes puede eliminarse y el generador 20 puede ser impulsado directamente por el rotor 16 dependiendo del diseño del generador 20.

Se proporciona el generador 20 para convertir la energía mecánica de la rotación del árbol 36 en energía eléctrica. El generador 20 puede comprender una máquina asíncrona y puede estar acoplado a una red eléctrica a través de conductores convencionales.

El freno 22 se proporciona para reducir o detener la rotación del árbol 36 durante, por ejemplo, el mantenimiento de la turbina 10 o durante períodos con vientos extremadamente fuertes para impedir daños al generador 20. El freno 22 puede comprender un freno de tambor o un freno de disco.

El sistema 24 de guiñada controla la posición de rotación de la góndola 14 con respecto a la torre 12 con el fin de ubicar el rotor 16 con respecto a los vientos predominantes. Con referencia a las Figuras 2-3, el sistema 24 de guiñada puede incluir un accionamiento 38 de guiñada, un disco 40 de freno, y una pluralidad de frenos 42 de guiñada de acuerdo con las presentes enseñanzas. El sistema 24 de guiñada también puede incluir un cojinete de guiñada (no se muestra) tal como un cojinete de rodillos o un cojinete deslizante dispuesto entre la torre 12 y la góndola 14.

Con referencia a la Figura 3, se proporciona un accionamiento 38 de guiñada para provocar la rotación de la góndola 14 con respecto a la torre 12 alrededor del eje 26 de guiñada. El accionamiento 38 puede montarse en la góndola 14 y puede incluir un motor, tal como un motor de corriente alterna, un caja de engranajes configurada para aumentar el torque de salida del motor, y un engranaje que es impulsado por el motor y que tiene dientes de engranaje configurados para engranar con los dientes 44 en un anillo dentado fijado a la torre 12. En la realización que se ilustra, los dientes 44 están formados en una periferia exterior del disco 40 de freno. Debe entenderse, sin embargo, que los dientes 44 podrían formarse en un perímetro radialmente interior del disco 40 de freno o que el anillo dentado podría formarse como una estructura completamente separada del disco 40 de freno. Además, debe entenderse que las posiciones relativas del accionamiento 38 de guiñada y el anillo dentado podrían invertirse de tal modo que el anillo dentado esté montado en la góndola 14 a la vez que el accionamiento de guiñada está montado en la torre 12.

El disco 40 de freno proporciona una superficie de frenado que puede ser acoplada por frenos 42 de guiñada. En la realización que se ilustra, el disco 40 también forma un anillo dentado que puede estar engranado por el accionamiento 38 de guiñada para provocar la rotación de la góndola 14 con respecto a la torre 12. El disco 40 tiene forma anular y está montado en la torre 12 en la realización que se ilustra. El disco 40 está dispuesto alrededor del eje 26 de guiñada, y puede estar centrado alrededor.

Se proporcionan frenos 42 de guiñada para controlar y amortiguar el movimiento de rotación de la góndola 14 con respecto a la torre 12 durante la rotación de la góndola 14. También se proporcionan frenos 42 de guiñada para mantener la góndola 14 en una posición de rotación fija con respecto a la torre 12 una vez que la góndola 14 ha alcanzado la posición deseada. Los frenos 42 pueden montarse en la góndola 14. Sin embargo, debe entenderse que las posiciones relativas del disco 40 de freno y los frenos 42 podrían invertirse de tal modo que el disco 40 de freno esté montado en la góndola 14 a la vez que los frenos 42 están montados en la torre 12. Los frenos 42 pueden estar dispuestos alrededor del perímetro radialmente interior del disco 40 y separados circunferencialmente entre sí como se muestra en la Figura 3. Debe entenderse, sin embargo, que los frenos 42 pueden estar dispuestos alternativamente alrededor del perímetro radialmente exterior del disco 40 dependiendo del diseño de la turbina 10.

Con referencia ahora a las Figuras 4-7, se describirá un freno 42 de guiñada de acuerdo con una realización de las presentes enseñanzas. El freno 42 puede incluir un cuerpo 46 de pinza, placas 48 de respaldo de pastillas de freno (Figura 5), pastillas 50 de freno (Figura 5) y uno o más pistones 52 (Figuras 6-7).

El cuerpo 46 de pinza proporciona soporte estructural y orienta los otros componentes del freno 42. Con referencia a la Figura 4, el cuerpo 46 puede definir una primera y una segunda mordazas 54, 56 o yugos que están configurados para estar dispuestos en lados opuestos del disco 40 de freno. Las mordazas 54, 56 pueden comprender estructuras separadas que se acoplan entre sí usando pernos 58 u otros sujetadores convencionales y también pueden fijarse a la góndola 14 (o, alternativamente, a la torre 12 donde el disco 40 de freno está fijado a la góndola 14). Con referencia a la Figura 5, cada mordaza 54, 56 puede definir un receso 60 configurado para recibir la placa 48 y la pastilla 50 en su interior. Las mordazas 54, 56 pueden definir además uno o más orificios 62 que se abren en el receso 60 y están configurados para recibir pistones 52. En la realización que se ilustra, cada mordaza 54, 56 incluye tres orificios 62 configurados para alojar tres pistones 52. Debe entenderse sin embargo, que el número de orificios 62 en cada mordaza 54, 56 puede variar. Además, aunque las mordazas 54, 56 pueden tener sustancialmente la misma forma y construcción y pueden ser imágenes especulares entre sí, las mordazas 54, 56 pueden tener alternativamente una forma y construcción diferentes. Por ejemplo, en ciertas realizaciones, sólo una de las mordazas 54, 56 define los orificios 62 para los pistones 52, a la vez que la otra mordaza 54, 56 está configurada para soportar una pastilla de freno deslizante. El cuerpo 46 de pinza define además uno o más conductos de fluido (no se muestran) para el suministro de fluido hacia, y la extracción de fluido a partir de, los orificios 62 y puede definir una conexión de fluido conectable a una fuente de fluido. El fluido puede ser hidráulico o neumático.

La placa 48 de respaldo de la pastilla de freno se proporciona para soportar y orientar la pastilla 50 de freno y proporciona una superficie rígida contra la cual los pistones 52 pueden aplicar una fuerza para provocar el movimiento de la pastilla 50 de freno dentro y fuera del acoplamiento con el disco 40 de freno. La placa 48 de respaldo puede estar hecha de metales convencionales y aleaciones de metal o materiales compuestos. En la realización que se ilustra, la placa 48 de respaldo tiene una forma sustancialmente rectangular. Debe entenderse, sin embargo, que la forma de la placa 48 puede variar. La placa 48 de respaldo está dispuesta entre la pastilla 50 de freno y los pistones 52 y está configurada para ser recibida dentro del receso 60 de tal manera que se permite que la placa 48 de respaldo y la pastilla 50 de freno se muevan hacia y se alejen del disco 40 de freno, pero se les impide el movimiento en la dirección de rotación del disco 40 de freno.

Se proporciona una pastilla 50 de freno para acoplamiento por fricción con el disco 40 de freno con el fin de controlar y amortiguar el movimiento de rotación de la góndola 14 con respecto a la torre 12 cuando los frenos 42 se aplican parcialmente y con el fin de mantener la góndola 14 en una posición fija con respecto a la torre 12 cuando los frenos 42 están completamente aplicados. La pastilla 50 de freno puede estar hecha de materiales de fricción convencionales. En la realización que se ilustra, la pastilla 50 de freno tiene una forma sustancialmente rectangular. Sin embargo, debe entenderse que la forma de la pastilla 50 puede variar. La pastilla 50 puede incluir una o más ranuras 64 formadas en la misma con el fin de eliminar los residuos de entre las superficies de frenado de la pastilla 50 y el disco 40. La pastilla 50 de freno está configurada para el movimiento con respecto al cuerpo 46 de pinza entre una primera posición, o parcialmente aplicada, cuando el freno 42 está parcialmente aplicado y una segunda posición, o totalmente aplicada, cuando el freno 42 está totalmente aplicado. En la posición parcialmente aplicada, la pastilla 50 de freno ejerce una primera fuerza de frenado sobre el disco 40 de freno que permite el movimiento de rotación controlado de la góndola 14 con respecto a la torre 12. En la posición totalmente aplicada, la pastilla 50 de freno ejerce una segunda fuerza de frenado sobre el disco 40 de freno mayor que la primera fuerza de frenado con el fin de fijar la posición de la góndola 14 con respecto a la torre 12.

Con referencia a las Figuras 6-7, se proporcionan pistones 52 para provocar un movimiento controlado de la pastilla 50 de freno entre las posiciones de aplicación parcial y total. Los pistones 52 están dispuestos dentro de los orificios 62 en el cuerpo 46 de pinza y configurados para moverse dentro del orificio 62 a lo largo de un eje 66 para provocar el movimiento de la pastilla 50 de freno entre las posiciones de aplicación parcial y total. El movimiento del pistón 52 dentro del orificio 62 puede controlarse mediante cambios en la presión del fluido en el orificio 62 provocados por la entrega y extracción de fluido del orificio 62 en un lado del pistón 52 opuesto al lado que se acopla con la placa 48 de respaldo. Alternativamente, los pistones 52 pueden moverse dentro del orificio 62 usando fuerza electromagnética. En realizaciones accionadas por fluido, los pistones 52 y/o los orificios 62 pueden configurarse para recibir sellos (no se muestran) dispuestos entre el pistón 52 y las paredes del orificio 62 que impiden que el fluido pase alrededor del pistón 52. De acuerdo con un aspecto de las presentes enseñanzas, el pistón 52 incluye un cuerpo 68 y un miembro 70 deformable configurado para montarse en el cuerpo 68.

El cuerpo 68 puede tener una forma sustancialmente circular y puede estar centrado alrededor del eje 66. El cuerpo 68 puede estar hecho de una diversidad de materiales que incluyen metales y plásticos convencionales. El cuerpo 68 define una corona 72 en un extremo axial orientado a la placa 48 de respaldo y la pastilla 50 de freno. La corona 72 puede tener una forma de tal manera que defina un receso 74 configurado para recibir el miembro 70 y un reborde 76 que rodea el miembro 70. Como resultado, el reborde 76 retiene el miembro 70 e impide el aplastamiento o la extrusión del miembro 70 y reduce la fatiga inducida por tensión en el miembro 70 cuando se aplica el freno 42 y el pistón 52 se acopla con la placa 48 de respaldo. El receso 74 y el reborde 76 pueden ser de forma circular.

El miembro 70 deformable se proporciona para absorber las cargas resultantes del acoplamiento de la pastilla 50 de freno con el disco 40 de freno con el fin de reducir o eliminar el movimiento indeseable del pistón 52 dentro del orificio 62 del pistón. El miembro 70 también puede reducir el desgaste por fricción en relación con los pistones convencionales y/o reducir el ruido y la vibración durante el movimiento de la góndola 14 con respecto a la torre 12. El miembro 70 está configurado para montarse en el cuerpo 68. En la realización que se ilustra, el miembro 70 es de forma circular y está configurado para ser recibido dentro del receso 74 en la corona 72 del cuerpo 68 con una superficie radialmente exterior del miembro 70 orientada a una superficie radialmente interior del reborde 76 en el cuerpo 68. La longitud axial del miembro 70 es más larga que la longitud axial del receso 74. Como resultado, una cara 78 de extremo axial del miembro 70 orientada a la placa 48 de respaldo y la pastilla 50 de freno está más cerca de la placa 48 de respaldo y la pastilla 50 de freno que la corona 72 del cuerpo 68 cuando el freno 42 está parcialmente aplicado y la pastilla 50 de freno está en la posición parcialmente aplicada como se muestra en la Figura 7. Por lo tanto, el miembro contacta con la placa 48 de respaldo antes del contacto, si lo hay, con la corona 72 del cuerpo 68. Durante la aplicación parcial del freno 42 (para uso en el control y amortiguación de la rotación de la góndola 14), la falta de contacto entre la placa 48 de respaldo y la corona 72 permite que la pastilla 50 de freno se mueva algo sin influir indebidamente en la posición del pistón 52. Durante la aplicación completa del freno 42 (para fijar la posición de la góndola 14 con respecto a la torre 12), el miembro 70 permite que el pistón 52 encuentre una posición más estable contra placa 48 de respaldo.

De acuerdo con un aspecto de las presentes enseñanzas, el miembro 70 está hecho de un material que tiene una dureza menor que el material del cuerpo 68. El miembro 70 puede estar hecho de diversos materiales poliméricos que incluyen materiales sintéticos o naturales. En una realización, el miembro 70 está hecho de poliuretano. En otras realizaciones, el miembro 70 puede estar hecho de caucho. El material del miembro 70 puede ser deformable elásticamente. El miembro 70 está configurado para asumir una forma (una forma normal) cuando el freno 42 se aplica parcialmente y la pastilla 50 de freno está en la posición parcialmente aplicada y una segunda forma cuando el freno 42 está totalmente aplicado y la pastilla 50 de freno está en la posición totalmente aplicada. Debido a que el miembro 70 está hecho de un material más blando que el cuerpo 68, el miembro 70 se deforma (por ejemplo, por compresión, cizallamiento y/o torsión) y absorbe las cargas que resultan del acoplamiento de la pastilla 50 de freno con el disco 40 de freno, que incluyen aquellas que aplican fuerzas al pistón 52 en direcciones distintas a las paralelas al eje 66. Al absorber estas cargas mediante la deformación del miembro 70, se reduce o elimina el movimiento fuera del eje del pistón 52 (por ejemplo, movimiento lateral o basculante dentro del orificio 62 a lo largo de ejes perpendiculares al eje 66). Como resultado, se reduce la carga desigual y el desgaste de las juntas entre el pistón 52 y las paredes del orificio 62 del pistón en los frenos accionados por fluido (así como la fuga de fluidos de accionamiento) y la abrasión en el pistón 52. La deformación del miembro 70 también ayuda a reducir el ruido y la vibración durante la rotación relativa entre la góndola 14 y la torre 12. Como se indicó anteriormente, el miembro 70 está configurado de tal manera que, durante la aplicación del freno 42, el miembro 70 contacta con la placa 48 de respaldo antes del contacto, si lo hay, por la corona 72 del cuerpo 68 con la placa 48 de respaldo. El miembro 70 puede configurarse (por ejemplo, variando la composición y/o tamaño del material) y/o la corona 72 del cuerpo 68 puede configurarse (por ejemplo, variando el tamaño del reborde 76) de tal manera que la corona 72 entre en contacto con la placa 48 de respaldo después de la deformación del miembro 70 o de tal manera que la corona 72 no entre en contacto con la placa 48 de respaldo. En cualquier caso, el contacto superficial reducido entre la corona 72 y la placa 68 de respaldo reduce el desgaste por fricción en relación con los pistones convencionales.

Con referencia ahora a la Figura 8, se muestra otra realización de un pistón 80 para su uso en un freno 42 de guiñada de acuerdo con las presentes enseñanzas. El pistón 80 es sustancialmente similar al pistón 52, pero incluye un cuerpo 82 y un miembro 84 deformable que están configurados de manera diferente al cuerpo 68 y al miembro 70 del pistón 52. El cuerpo 82 puede ser nuevamente de forma sustancialmente circular y centrado alrededor de un eje 86. Sin embargo, el cuerpo 82 define una porción 88 de diámetro reducido en un extremo axial. Esta porción 88 forma una corona 90 orientada a la placa 48 de respaldo y la pastilla 50 de freno. El miembro 84 está nuevamente configurado para montarse en el cuerpo 82, pero puede tener forma anular y estar configurado para estar dispuesto alrededor de la porción 88 del cuerpo 82 de tal manera que el miembro 84 rodee la corona 90 con una superficie radialmente interior del miembro 84 orientada a una superficie radialmente exterior del cuerpo 82. La longitud axial del miembro 84 es de nuevo más larga que la longitud axial de la porción 88 del cuerpo 82 de tal manera que una cara 92 de extremo axial del miembro 84 orientada a la placa 48 de respaldo y la pastilla 50 de freno está más cerca de la placa 48 de respaldo y la pastilla 50 de freno que la corona 90 del cuerpo 82 cuando el freno está parcialmente aplicado y la pastilla 50 de freno está en la posición parcialmente aplicada como se muestra en la Figura 8.

A la vez que la invención se ha mostrado y descrito con referencia a una o más realizaciones particulares de la misma, los expertos en la técnica entenderán que se pueden realizar diversos cambios y modificaciones sin apartarse del alcance de la invención tal como se define por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un freno (42) de guiñada para una turbina eólica, que comprende:

un cuerpo (46) de pinza que define una primera y una segunda mordazas (54, 56) configuradas para estar dispuestas en lados opuestos de un disco (40) de freno dispuesto alrededor de un eje (26) de guiñada, definiendo el cuerpo (46) de pinza un orificio (62) en una de la primera y segunda mordazas (54, 56);

una pastilla (50) de freno configurada para moverse con respecto al cuerpo (46) de pinza entre una primera posición en la cual la pastilla (50) de freno aplica una primera fuerza de frenado al disco (40) de freno y una segunda posición en la cual la pastilla (50) de freno aplica una segunda fuerza de frenado al disco (40) de freno, siendo la segunda fuerza de frenado mayor que la primera fuerza de frenado; y,

un pistón (52, 80) dispuesto dentro del orificio (62) del cuerpo (46) de pinza y configurado para moverse dentro del orificio (62) a lo largo de un primer eje (66, 86) para provocar el movimiento de la pastilla (50) de freno entre la primera posición y la segunda posición y el pistón (52, 80) incluye un cuerpo (68, 82) que define una corona (72, 90) orientada a la pastilla (50) de freno, el cuerpo (68, 82) hecho de un primer material; y,

un miembro (70, 84) deformable configurado para montaje en el cuerpo (68, 82) caracterizado porque el miembro (70 u 84) deformable está alineado radialmente con la corona (72 o 90) del cuerpo (68 u 82) y no dispuesto entre la corona (72 o 90) y la pastilla (50) de freno en la dirección del primer eje (66 o 86), el miembro (70, 84) deformable está hecho de un segundo material que tiene una dureza menor que el primer material y configurado para asumir una primera forma cuando la pastilla (50) de freno está en la primera posición y una segunda forma cuando la pastilla (50) de freno está en la segunda posición, definiendo el miembro (70, 84) deformable una cara (78, 92) de extremo orientada a la pastilla (50) de freno y más cerca de la pastilla (50) de freno que la corona (72, 90) cuando la pastilla (50) de freno está en la primera posición.

2. El freno (42) de guiñada de la reivindicación 1, en donde la corona (72) define un receso (74) configurado para recibir el miembro (70) deformable.

3. El freno (42) de guiñada de la reivindicación 2, en donde la corona (72) define un reborde (76) que rodea el miembro (70) deformable.

4. El freno (42) de guiñada de la reivindicación 3, en donde una superficie radialmente exterior del miembro (70) deformable está orientada a una superficie radialmente interior del reborde (76).

5. El freno (42) de guiñada de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en donde la longitud axial del miembro (70) deformable es mayor que la longitud axial del receso (74).

6. El freno (42) de guiñada de la reivindicación 1, en donde el miembro (84) deformable rodea la corona (90).

7. El freno (42) de guiñada de la reivindicación 6, en donde el miembro (84) deformable rodea una porción (88) de diámetro reducido del cuerpo (82), y en donde una longitud axial del miembro (70) deformable es mayor que una longitud axial de la porción (88) de diámetro reducido del cuerpo (82).

8. El freno (42) de guiñada de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el segundo material es elásticamente deformable.

9. El freno (42) de guiñada de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el segundo material comprende un material polimérico.

10. El freno (42) de guiñada de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el segundo material comprende poliuretano.

11. El freno (42) de guiñada de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el segundo material comprende caucho.

12. El freno (42) de guiñada de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo además una placa (48) de respaldo dispuesta entre la pastilla (50) de freno y el pistón (52, 80) y configurada para soportar la pastilla (50) de freno en donde la corona (72, 90) contacta con la placa (48) de respaldo cuando la pastilla (50) de freno está en la segunda posición.

13. El freno (42) de guiñada de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo además una placa (48) de respaldo dispuesta entre la pastilla (50) de freno y el pistón (52, 80) y configurada para soportar la pastilla (50) de freno en donde la corona (72, 90) no hace contacto con la placa (48) de respaldo cuando la pastilla (50) de freno está en la segunda posición.

14. El freno (42) de guiñada de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera forma es una forma normal, y la segunda forma es una forma deformada por compresión, cizallamiento y/o torsión.

15. Una turbina (10) eólica, que comprende:

una torre (12);

una góndola (14) soportada en la torre (12) y configurada para girar con respecto a la torre (12) alrededor de un eje (26) de guiñada;

un rotor (16) soportado por la góndola (14) para girar alrededor de un eje (30) sustancialmente horizontal, el rotor (16) que incluye una pala (34) que se extiende radialmente;

un disco (40) de freno acoplado a uno de la torre (12) y la góndola (14); y

un freno (42) de guiñada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.