ES2933289T3

ES2933289T3 - Turbina eólica con un rodamiento de anillo giratorio y procedimiento para ensamblar un rodamiento de anillo giratorio con una precarga predeterminada

Info

Publication number: ES2933289T3
Application number: ES20175478T
Authority: ES
Inventors: Martin Scott Galehouse
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2019-05-22
Filing date: 2020-05-19
Publication date: 2023-02-03
Anticipated expiration: 2040-05-19
Also published as: EP3742010B1; DK3742010T3; EP3742010A1; US10794422B1

Abstract

Un cojinete de anillo giratorio incluye una pista exterior y una pista interior giratoria con respecto a la pista exterior. Al menos uno de la pista exterior o la pista interior se divide en una primera parte y una segunda parte separada. El cojinete de corona giratoria también tiene una pluralidad de elementos de rodillos dispuestos entre uno o más caminos de rodadura definidos por los anillos de rodadura interior y exterior. Las partes primera y segunda de al menos uno de los anillos de rodadura interior o exterior están acoplados entre sí a través de una interfaz roscada entre ellos para establecer una precarga predeterminada para el cojinete de la corona giratoria. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Turbina eólica con un rodamiento de anillo giratorio y procedimiento para ensamblar un rodamiento de anillo giratorio con una precarga predeterminada

CAMPO

[0001] La presente divulgación se refiere en general a turbinas eólicas, y más particularmente a procedimientos para ensamblar un rodamiento de anillo giratorio ("slewing ring bearing") de una turbina eólica con una precarga predeterminada.

ANTECEDENTES

[0002] La energía eólica se considera una de las fuentes de energía más limpias y respetuosas con el medio ambiente que existen en la actualidad, y las turbinas eólicas han ganado cada vez más atención en este sentido. Una turbina eólica moderna suele incluir una torre, un generador, una caja de engranajes, una góndola y una o varias palas de rotor. La góndola incluye un conjunto de rotor acoplado a la caja de engranajes y al generador. El conjunto de rotor y la caja de engranajes están montados en una estructura de bancada de soporte ("bedplate support trame’’) situado dentro de la góndola. Más concretamente, en muchas turbinas eólicas, la caja de engranajes está montada en la bancada a través de uno o varios brazos de torsión o brazos. La una o más palas de rotor capturan la energía cinética del viento utilizando los principios conocidos de los perfiles alares. Las palas de rotor transmiten la energía cinética en forma de energía rotativa para hacer girar un eje que acopla las palas de rotor a una caja de engranajes o, si no se utiliza una caja de engranajes, directamente al generador. El generador convierte entonces la energía mecánica en energía eléctrica que puede ser suministrada a una red de suministro.

[0003] Además, las turbinas eólicas pueden incluir varios rodamientos de anillo giratorio para facilitar la rotación de sus diversos componentes. Algunos ejemplos de estos rodamientos de anillo giratorio pueden incluir un rodamiento de pitch y un rodamiento de orientación (“yaw bearing’’). Más concretamente, los rodamientos de orientación están configurados para hacer girar la góndola con respecto a la torre en función del viento entrante. Además, los rodamientos de pitch están dispuestos entre la raíz de las palas de rotor y el buje para facilitar la rotación de las palas de rotor con respecto al viento entrante.

[0004] Dichos rodamientos incluyen generalmente una pista exterior, una pista interior giratoria con respecto a la pista exterior y una pluralidad de elementos rodantes entre ellas. Además, los rodamientos suelen estar ensamblados de manera que existe una cierta holgura entre los elementos rodantes y las pistas de rodadura. Esta holgura se conoce como "juego" o "inclinación" y puede permitir que las pistas se desalineen o que los elementos rodantes se deslicen, en lugar de rodar. Por ello, el rendimiento del rodamiento suele disminuir a medida que aumenta la cantidad de juego. En particular, un aumento de la cantidad de juego, típicamente, reduce la cantidad de carga que puede aplicarse al rodamiento sin efectos perjudiciales.

[0005] Un procedimiento conocido para limitar los efectos perjudiciales del juego consiste en aplicar una precarga al rodamiento. El propósito de la precarga es reducir o eliminar la cantidad de juego en el rodamiento sometiendo a los elementos rodantes a una carga axial antes de recibir la carga de funcionamiento. Con los procedimientos conocidos, suele ser difícil obtener el grado adecuado de precarga en todos los puntos de la circunferencia del rodamiento.

[0006] En vista de los problemas mencionados, la materia busca continuamente sistemas y procedimientos nuevos y mejorados para aplicar rápidamente una precarga predecible y consistente a un rodamiento. Así, sería ventajoso un sistema y un procedimiento para ensamblar un rodamiento de anillo giratorio con una precarga predeterminada.

[0007] DE 102007013164 A1 describe un rodamiento que tiene un dispositivo de frenado, en particular una conexión rotativa, que incluye una pista de rodamiento exterior y una pista de rodamiento interior entre las cuales los cuerpos rodantes están en movimiento de rodadura sobre pistas asociadas, en el que, para producir un efecto de frenado utilizando fricción de contacto, un elemento de frenado desplazable conectado a una de las pistas de rodamiento es presionado contra una contra superficie conectada a la otra pista de rodamiento asociada y dicho fricción de contacto puede ser eliminado con la ayuda de un electroimán. El elemento de frenado está dispuesto como un componente integral del rodamiento dentro de una de las pistas del rodamiento y es presionado contra la contra superficie por la fuerza de un muelle, y el electroimán incluye una de las pistas del rodamiento como núcleo de hierro blando y una bobina que rodea dicho núcleo de hierro blando. El documento US 2007 0116394 A1 describe un anillo giratorio que proporciona una mejora de la estabilidad dimensional con respecto al propio anillo y a cualquier componente unido a él. La corona incluye una pista exterior anular y una pista interior anular que está acoplada de forma giratoria a la pista exterior. La pista exterior y la pista interior están dispuestas concéntricamente alrededor de un eje. Al menos un rodamiento está situado entre la pista exterior y la pista interior. Además, la pista interior incluye un miembro superior anular y un miembro inferior anular, el miembro superior tiene un segmento de retención que se extiende coaxialmente al eje y el miembro inferior tiene un rebaje en forma de U que está adaptado para aceptar el segmento de retención. WO 2013 100285A1 describe una estructura de rodamiento de rueda acoplada que incluye un buje de rueda fijado al sistema de suspensión de un vehículo para que sea giratorio; una rueda interior formada en forma de anillo instalado en la superficie circunferencial exterior del buje de la rueda; una rueda exterior formada en forma de anillo dispuesto fuera de la rueda interior; y una bola de rodamiento proporcionada entre la rueda interior y la rueda exterior y en la que la superficie circunferencial interior de un lado de la rueda interior y la superficie circunferencial exterior del buje de la rueda están acopladas entre sí por una estructura de tornillo. JP 2009-275792 A describe cómo mejorar el ensamblaje y la manipulación cuando uno de los anillos de rodadura que constituyen los anillos interior y exterior es un anillo de rodadura dividido como un rodamiento de bolas de cuatro puntos de contacto. Un anillo interior que constituye un anillo de rodadura dividido está constituido por una superficie de combinación de un par de miembros del anillo interior, y se proporcionan porciones roscadas macho y hembra respectivamente en las porciones de ajuste de la espiga de los miembros del anillo interior. La cuña de ajuste se interpone entre las superficies de contacto axial de los miembros del anillo interior, y los miembros del anillo interior se integran entre sí mediante una conexión roscada por la fijación de las porciones roscadas.

BREVE DESCRIPCIÓN

[0008] Los aspectos y las ventajas de la invención se expondrán en parte en la siguiente descripción, o pueden ser obvios a partir de la descripción, o pueden aprenderse mediante la práctica de la invención.

[0009] En un aspecto, la presente divulgación está dirigida a una turbina eólica que comprende un rodamiento de anillo giratorio que es un rodamiento de pitch o de orientación según la reivindicación 1. El rodamiento de anillo giratorio tiene una pista exterior y una pista interior giratoria con respecto a la pista exterior. El rodamiento de anillo giratorio incluye una pluralidad de elementos rodantes dispuestos entre una o más pistas de rodadura definidas por las pistas interiores y/o exteriores. Al menos una de las pistas exteriores o la pista interior está dividida en una primera porción y una segunda porción separada. La primera y la segunda porción de al menos una de las pistas exteriores o de la pista interior están acopladas entre sí a través de una interfaz roscada, con el fin de establecer una precarga predeterminada para el rodamiento de anillo giratorio, y la interfaz roscada está situada en una región de menor tensión de la pista exterior o interior que tiene una concentración de tensión inferior al 95% de una tensión máxima de la pista respectiva.

[0010] En una realización, las una o más pistas de rodadura pueden ser asimétricas.

[0011] Además, en una realización, la pluralidad de elementos rodantes puede incluir también una primera fila de elementos rodantes y una segunda fila de elementos rodantes. En una realización, la primera y la segunda fila de elementos rodantes definen un primer y segundo ángulo de contacto, respectivamente. El primer y segundo ángulo de contacto pueden establecerse mediante un ángulo de contacto de diseño de la(s) pista(s) asimétrica(s).

[0012] En una realización, la magnitud de la precarga predeterminada puede establecerse mediante una separación entre la primera y segunda porción de al menos una de la pista exterior o la pista interior a lo largo de una interfaz de precarga. Además, la magnitud de la precarga predeterminada puede definir una rigidez del rodamiento.

[0013] En una realización adicional, la precarga predeterminada puede ser una precarga máxima predeterminada cuando la primera y segunda porción de la pista exterior y/o la pista interior están en contacto a lo largo de la interfaz de precarga.

[0014] En otra realización, el rodamiento de anillo giratorio puede incluir un espaciador colocado entre la primera y segunda porción de la pista exterior y/o la pista interior para establecer un límite mecánico entre la primera y segunda porción a lo largo de la interfaz de precarga.

[0015] Según la invención reivindicada, la interfaz roscada está situada en una región de menor tensión de la pista exterior o interior que tiene una concentración de tensión que es inferior al 95% de una tensión máxima de la pista respectiva.

[0016] En una realización adicional, la interfaz roscada puede estar definida por una pluralidad de roscas. En una realización, la pluralidad de roscas puede incluir una pluralidad de roscas arqueadas ("arcuate threads”). En una realización, la interfaz roscada puede incluir un factor de concentración de tensiones inferior o igual a 4,0.

[0017] Según la invención reivindicada, el rodamiento de anillo giratorio es al menos uno de los rodamientos de pitch o de orientación de una turbina eólica.

[0018] En otro aspecto, la presente divulgación está dirigida a un procedimiento según la reivindicación 9 para ensamblar un rodamiento de anillo giratorio con una precarga predeterminada. El procedimiento incluye proporcionar una pista exterior del rodamiento de anillo giratorio y disponer una pista interior del rodamiento de anillo giratorio radialmente hacia dentro de la pista exterior. Al menos una de la pista exterior o de la pista interior está dividida en una primera porción y una segunda porción separada. El procedimiento incluye acoplar la primera y la segunda porción de al menos una de la pista exterior o de la pista interior mediante el enlazamiento de una interfaz roscada entre la primera y la segunda porción para proporcionar la precarga predeterminada al rodamiento de anillo giratorio. Además, el procedimiento incluye la colocación de una pluralidad de elementos rodantes dentro de una o más pistas de rodadura definidas por la pista interior y la pista exterior.

[0019] En una realización, el procedimiento también puede incluir la garantía de que la precarga predeterminada está dentro de un límite de diseño especificado para el rodamiento de anillo giratorio.

[0020] En una realización adicional, el procedimiento puede incluir rotar al menos una de la primera porción o de la segunda porción con respecto a la otra para hacer avanzar al menos una de la primera porción o de la segunda porción a lo largo de la interfaz roscada con el fin de reducir una separación entre la primera y la segunda porción. En una realización, rotar la primera porción y/o de la segunda porción con respecto a la otra puede incluir también rotar la primera porción y/o de la segunda porción al menos 45° pero menos o igual a 1440 °. En otra realización, rotar la primera porción y/o la segunda porción con respecto a la otra puede incluir también enlazar un engranaje dentado de la primera porción y/o de la segunda porción con un piñón de accionamiento para aplicar un par radial al mismo.

[0021] En una realización, el procedimiento puede incluir también establecer unos ángulos de contacto primero y segundo, respectivamente, para la primera y segunda filas de elementos rodantes. En una realización adicional, el procedimiento puede incluir también el establecimiento de una tensión de contacto entre la primera y la segunda fila de elementos rodantes y la una o más pistas de rodadura de menos o igual a dos (2) gigapascales (GPa).

[0022] En otro aspecto, la presente divulgación se refiere a una turbina eólica. La turbina eólica puede incluir una torre, una góndola montada sobre la torre y un rotor montado en la góndola. El rotor puede incluir un buje giratorio con una o más palas fijadas al mismo. La turbina eólica puede incluir al menos un rodamiento de anillo giratorio dispuesto entre al menos una de las torres y la góndola o el buje y una de las palas de rotor. El rodamiento de anillo giratorio puede incluir una pista exterior y una pista interior giratoria con respecto a la pista exterior. Al menos una de las pistas exteriores o la pista interior puede estar dividida en una primera porción y una segunda porción separada. El rodamiento de anillo giratorio puede incluir también una pluralidad de elementos rodantes dispuestos entre una o más pistas de rodadura definidas por la pista interior y exterior. La primera y segunda porción de la pista exterior y/o de la pista interior pueden acoplarse entre sí a través de una interfaz roscada entre ellas, a fin de establecer una precarga predeterminada para el rodamiento de anillo giratorio.

[0023] Estas y otras características, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor con referencia a la siguiente descripción y a las reivindicaciones adjuntas. Los dibujos adjuntos, que se incorporan a esta especificación y forman parte de ella, ilustran realizaciones de la invención y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la misma.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0024] Una divulgación completa y habilitante de la presente invención, incluyendo el mejor modo de la misma, dirigida a un experto en la materia, se expone en la especificación, que hace referencia a las figuras adjuntas, en las que:

La FIG. 1 ilustra una vista en perspectiva de una turbina eólica según la presente divulgación;

La FIG. 2 ilustra una vista en perspectiva de una vista interna simplificada de una góndola de una turbina eólica según la presente divulgación;

La FIG. 3 ilustra una vista en sección transversal de una forma de realización de una interfaz entre una pala de rotor y un buje de una turbina eólica según la presente divulgación, ilustrando en particular un rodamiento de pitch dispuesto entre ambos;

La FIG. 4 ilustra una vista en perspectiva de una realización de un rodamiento de anillo giratorio según la presente divulgación, ilustrando en particular una pista interior que tiene una porción de engranaje dentada; La FIG. 5 ilustra una vista en perspectiva de una realización de un rodamiento de anillo giratorio según la presente divulgación, ilustrando en particular una pista exterior que tiene una porción de engranaje dentada; La FIG. 6 ilustra una vista en sección de una parte de un rodamiento de anillo giratorio según la presente divulgación;

La FIG. 7A ilustra una vista transversal simplificada de una parte del rodamiento de anillo giratorio según aspectos de la presente divulgación, ilustrando en particular el rodamiento de anillo giratorio antes de la aplicación de una precarga;

La FIG. 7B ilustra una vista transversal simplificada de una parte del rodamiento de anillo giratorio según aspectos de la presente divulgación, ilustrando en particular el rodamiento de anillo giratorio con una precarga predeterminada;

La FIG. 8 ilustra un diagrama de flujo de una realización de un procedimiento para ensamblar un rodamiento de anillo giratorio con una precarga predeterminada según la presente divulgación.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

[0025] Ahora se hará referencia en detalle a las realizaciones de la invención, uno o más ejemplos de las cuales se ilustran en los dibujos. Cada ejemplo se proporciona a modo de explicación de la invención, no de limitación de la misma. De hecho, será evidente para los expertos en la materia que se pueden realizar diversas modificaciones y variaciones en la presente invención dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas.

[0026] En general, la presente divulgación está dirigida a un rodamiento de anillo giratorio con una precarga predeterminada. El rodamiento de anillo giratorio incluye una pista exterior y una pista interior giratoria con respecto a la pista exterior. Al menos una de la pista exterior o la pista interior puede incluir una interfaz roscada que une una primera porción y una segunda porción separada de la misma. Una pluralidad de elementos rodantes está dispuesta entre una o más pistas de rodadura definidas por la pista interior y exterior. Una tensión de contacto (por ejemplo, una precarga) entre los elementos rodantes y las pistas de rodadura se establece fijando la primera porción o la segunda y girando la otra de manera que se engrane la porción roscada y se junten la primera y la segunda porción. La magnitud de la tensión de contacto viene determinada por una distancia entre la primera y la segunda porción. Como tal, la tensión de contacto, o precarga, es máxima cuando la primer y segunda porción están en contacto a lo largo de una interfaz de precarga. En otras palabras, a medida que la primera o la segunda porción se enrosca en la otra, la magnitud de la tensión aumenta hasta un máximo (es decir, no se puede aplicar más par de torsión).

[0027] Refiriéndonos ahora a los dibujos, la FIG. 1 ilustra una vista en perspectiva de una realización de una turbina eólica 100 según la presente divulgación. Como se muestra, la turbina eólica 100 incluye generalmente una torre 102 que se extiende desde una superficie de apoyo 104, una góndola 106 montada en la torre 102, y un rotor 108 acoplado a la góndola 106. El rotor 108 incluye un buje giratorio 110 y al menos una pala de rotor 112 acoplada y que se extiende hacia el exterior desde el buje 110. Por ejemplo, en la realización ilustrada, el rotor 108 incluye tres palas de rotor 112. Sin embargo, en una realización alternativa, el rotor 108 puede incluir más o menos de tres palas 112. Cada pala de rotor 112 puede estar espaciada alrededor del buje 110 para facilitar la rotación del rotor 108 y permitir que la energía cinética se transfiera del viento a energía mecánica utilizable y, posteriormente, a energía eléctrica. Por ejemplo, el buje 110 puede estar acoplado de forma giratoria a un generador eléctrico 118 (FIG. 2) situado dentro de la góndola 106 para permitir la producción de energía eléctrica.

[0028] Refiriéndonos ahora a la FIG. 2, se ilustra una vista interna simplificada de una de las formas de realización de la góndola 106 de la turbina eólica 100 mostrada en la FIG. 1. Como se muestra, el generador 118 puede estar acoplado al rotor 108 para producir potencia eléctrica a partir de la energía rotacional generada por el rotor 108. Por ejemplo, como se muestra en la realización ilustrada, el rotor 108 puede incluir un eje de rotor 122 acoplado al buje 110 para su rotación. El eje de rotor 122 puede estar soportado de forma rotativa por un rodamiento principal 144. El eje de rotor 122 puede, a su vez, estar acoplado rotatoriamente a un eje de generador 124 del generador 118 a través de una caja de engranajes 126 conectada a un bastidor de soporte de la bancada 136 por uno o más brazos de torsión 142. Como se entiende generalmente, el eje de rotor 122 puede proporcionar una entrada de baja velocidad y alto par a la caja de engranajes 126 en respuesta a la rotación de las palas de rotor 112 y el buje 110. La caja de engranajes 126 puede entonces estar configurada para convertir la entrada de baja velocidad y alto par en una salida de alta velocidad y bajo par para accionar el eje de generador 124 y, por tanto, el generador 118.

[0029] Cada pala de rotor 112 puede incluir también un mecanismo de ajuste del pitch 120 configurado para girar cada pala de rotor 112 alrededor de su eje de pitch 116. Además, cada mecanismo de ajuste de pitch 120 puede incluir un motor de accionamiento de pitch 128 (por ejemplo, cualquier motor eléctrico, hidráulico o neumático adecuado), una caja de engranajes de pitch 130 y un piñón de pitch 132. En tales realizaciones, el motor de accionamiento de pitch 128 puede estar acoplado a la caja de engranajes de accionamiento de pitch 130, de modo que el motor de accionamiento de pitch 128 imparte fuerza mecánica a la caja de engranajes de accionamiento de pitch 130. Del mismo modo, la caja de engranajes de accionamiento de pitch 130 puede estar acoplada al piñón de accionamiento de pitch 132 para girar con él. El piñón de accionamiento de pitch 132 puede, a su vez, estar engranado a un rodamiento de pitch 134 acoplado entre el buje 110 y una pala correspondiente del rotor 112, de modo que la rotación del piñón de accionamiento de pitch 132 provoca la rotación del rodamiento de pitch 134. Así, en dichas realizaciones, la rotación del motor de accionamiento de pitch 128 acciona la caja de engranajes de accionamiento de pitch 130 y el piñón de accionamiento de pitch 132, girando así el rodamiento de pitch 134 y la pala de rotor 112 alrededor del eje de pitch 116. Del mismo modo, la turbina eólica 100 puede incluir uno o más mecanismos de accionamiento de orientación 138 configurados para cambiar el ángulo de la góndola 106 en relación con el viento (por ejemplo, enlazando un rodamiento de orientación 140 de la turbina eólica 100).

[0030] Refiriéndonos ahora a la FIG. 3, se representa una vista en sección transversal de una realización de una interfaz entre la pala de rotor 112 y el buje 110 de la turbina eólica 100 según la presente divulgación. Como se ha representado, la pala de rotor 112 puede fijarse al buje 110 mediante una o más tuercas de cañón (“barrel nut”) 146 montadas dentro de una parte de una raíz de la pala de rotor 112. Además, como se muestra, una pluralidad de pernos de raíz 148 pueden acoplarse a las tuercas de cañón 146 y extenderse desde ellas, y pueden utilizarse para acoplar la raíz de la pala de rotor 112 al buje 110 a través del rodamiento de pitch 134.

[0031] En una realización, el rodamiento de pitch 134 es un rodamiento de anillo giratorio 200. Así, como se muestra, el rodamiento de pitch 134 incluye una pista de rodamiento exterior 202, una pista de rodamiento interior 204 y una pluralidad de elementos rodantes 206 (por ejemplo, rodamientos de bolas) dispuestos entre las pistas exterior e interior 202, 204. La pista de rodadura exterior 202 puede estar configurada para ser montada en el buje 110 mediante una pluralidad de pernos de buje 150 y/o otros mecanismos de fijación adecuados. Del mismo modo, la pista de rodadura interior 204 puede estar configurada para ser montada en la pala de rotor 112 utilizando la pluralidad de pernos de raíz 148.

[0032] Como se entiende en general, la pista interior 204 puede estar configurada para ser girada con respecto a la pista exterior 202 a través de los elementos rodantes 206 para permitir el ajuste del ángulo de pitch de cada pala de rotor 112. Como se muestra en las FIGS. 2 y 3, dicha rotación relativa de las pistas exteriores e interiores 202, 204 puede lograrse mediante el mecanismo de ajuste de pitch 120 descrito en el presente documento. Por ejemplo, como se muestra en las FIGS. 3 y 4, se puede formar una pluralidad de dientes de engranaje 208 a lo largo de la circunferencia interior 210 de la pista interior 204. Los dientes de engranaje 208 pueden estar configurados para engranar con los correspondientes dientes de engranaje 152 formados en el piñón de accionamiento de pitch 132. Así, debido al engranaje de los dientes 208, 152, la rotación del piñón de accionamiento de pitch 132 da lugar a la rotación de la pista interior 204 con respecto a la pista exterior 202 y, por tanto, a la rotación de la pala de rotor 112 con respecto al buje 110.

[0033] En otra realización, debe entenderse además que la pista exterior 202 puede girar con respecto a la pista interior 204. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 5, una parte de la pista exterior 202 puede estar formada por una pluralidad de dientes de engranaje 208 para formar un engranaje dentado 214. Debe apreciarse que el rodamiento de anillo giratorio 200 está configurado en diversas realizaciones como un rodamiento de pitch 134 o de orientación 140 de la turbina eólica 100.

[0034] Refiriéndose en particular a la FIG. 6, la pista interior y exterior 202, 204 definen una o más pistas de rodadura 212. Así, como se muestra, la pluralidad de elementos rodantes 206 está dispuesta entre las pistas de rodadura 212 definidas por la pista interior y exterior 202, 204. La pluralidad de elementos rodantes 206 puede ser cualquier elemento rodante adecuado, como rodamientos de bolas, rodillos esféricos, rodillos cilíndricos, rodillos ahusados o agujas.

[0035] Volviendo a las FIGS. 4 y 5, el rodamiento de anillo giratorio 200 está configurado como un rodamiento de anillo dividido. En dicha configuración, como se muestra, la pista exterior 202 y/o la pista interior 204 están divididas en una primera porción 216 y una segunda porción separada 218. Además, como se muestra, la primera y la segunda porción 216, 218 pueden tener forma de anillo y estar orientadas en planos axialmente alineados perpendicularmente a un eje de rotación (A). En otras palabras, en una realización en la que el rodamiento de anillo giratorio 200 está orientada en una configuración horizontal, las porciones primera y segunda 216, 218 pueden estar en una configuración apilada en la que la primera porción 216 está colocada encima o debajo de la segunda porción 218.

[0036] Como se representa particularmente en la FIG. 6, la primera porción 216 y la segunda porción 218 pueden estar acopladas entre sí a través de una interfaz roscada 220. Más específicamente, como se muestra, la interfaz roscada 220 puede incluir una pluralidad de roscas circunferenciales correspondientes 222 formadas en porciones opuestas de las porciones primera y segunda 216, 218. Así, en una realización, la interfaz roscada 220 puede estar configurada para facilitar la unión de las porciones primera y segunda 216, 218. Debe apreciarse que en una realización, la interfaz roscada 220 puede formar un tornillo interrumpido. En dicha realización, las roscas circunferenciales correspondientes 222 pueden estar interrumpidas para facilitar el acoplamiento de las porciones primera y segunda 216, 218 a través de una rotación de 45 grados de una con respecto a la otra.

[0037] En al menos una realización, la interfaz roscada 220 puede estar configurada para minimizar la probabilidad de que se produzca un fallo en el rodamiento debido a una concentración de tensiones en torno a la interfaz roscada 220. Por ejemplo, en la invención reivindicada, la interfaz roscada 220 está situada en una región de menor tensión 224 del rodamiento de anillo giratorio 200. Tal como se utiliza aquí, la "región de menor tensión" se refiere a una región de la respectiva pista interior o exterior 202, 204 que tiene las porciones primera y segunda 216, 218 en la que una concentración de tensión prevista es inferior al 95% de una concentración de tensión máxima de la respectiva pista. Debe apreciarse que la colocación de la interfaz roscada 220 en la región de menor tensión 224 hace que el rodamiento de anillo giratorio 200 sea menos propenso a fallar que si la interfaz roscada 220 se colocara en una zona de mayor concentración de tensión.

[0038] En otra realización, la interfaz roscada 220 puede dar lugar a una concentración de tensiones o a un aumento de las mismas. Sin embargo, la interfaz roscada 220 puede estar configurada de manera que tenga un factor de concentración de tensiones (Kt) inferior o igual a 4,0. En consecuencia, el Kt puede definir un aumento máximo aceptable de la tensión en la interfaz roscada 220. Por ejemplo, si la concentración de tensión localizada de un rodamiento de anillo giratorio de anillo partido sin interfaz roscada fuera de 5 mega pascales (MPa), entonces en una realización en la que la interfaz roscada 220 tiene un Kt de 4,0, la concentración de tensión resultante no puede superar los 10 MPa. Para limitar el aumento de las tensiones en la interfaz roscada 220, la pluralidad de roscas 222 puede formarse de manera que se eliminen las esquinas pronunciadas. Por ejemplo, como se muestra, la pluralidad de roscas 222 puede estar formada como roscas en forma de arco.

[0039] Refiriéndose ahora a las FIGS. 6, 7A y 7B, se ilustran vistas en sección transversal de una parte del rodamiento de anillo giratorio 200 según aspectos de la presente divulgación. Como se ha representado, en una realización, el rodamiento de anillo giratorio 200 puede estar formado como un rodamiento de contacto angular con una o más pistas de rodadura 212 que son pistas de rodadura asimétricas. En un rodamiento típico, una línea de contacto que conecta los centros de curvatura de las pistas de rodadura opuestas está generalmente orientada de forma paralela o perpendicular al eje de rotación. Como tal, la pista de rodadura tendrá típicamente una simetría horizontal o vertical respecto al centro de curvatura. Sin embargo, en una realización en la que el rodamiento de anillo giratorio 200 está configurado como un rodamiento de contacto angular (por ejemplo, un rodamiento con pistas de rodadura asimétricas), los centros de curvatura 226 de las pistas de rodadura opuestas 212 pueden colocarse en ángulos recíprocos a lo largo de un arco de 90° entre paralelo y perpendicular al eje de rotación (A). Debido a la colocación de los centros de curvatura 226 en los ángulos recíprocos, las pistas de rodadura 212 pueden carecer de simetría horizontal y/o vertical respecto a los centros de curvatura 226.

[0040] Siguiendo con las FIGS. 7A y 7B, en una realización, la pista interior 204 y/o la pista exterior 202 pueden definir una primera porción de una primera pista de rodadura 230 y una primera porción de una segunda pista de rodadura 232. El otro de la pista interior 204 o de la pista exterior 202 puede definir una segunda porción de la primera pista de rodadura 230 y una segunda porción de la segunda pista de rodadura 232. La segunda porción de la primera pista de rodadura 230 y la segunda porción de la segunda pista de rodadura 232 pueden estar definidas por las porciones primera y segunda 216, 218 de la pista interior o exterior 204, 202. En una realización, la primera pista de rodadura 230 y la segunda pista de rodadura 232 pueden formar pistas de rodadura paraleas dentro del rodamiento de anillo giratorio 200. Así, en al menos una realización, los elementos rodantes 206 pueden incluir una primera fila de elementos rodantes 234 y una segunda fila de elementos rodantes 236 colocados dentro de las respectivas primeras y segundas pistas de rodadura 230, 232.

[0041] En al menos una realización, las pistas de rodadura 212 del rodamiento de anillo giratorio 200 pueden estar endurecidas en su superficie. El endurecimiento superficial de las pistas de rodadura 212 puede hacer las pistas de rodadura más resistentes al desgaste y a la indentación. Las pistas de rodadura 212 pueden endurecerse mediante procesos conocidos de endurecimiento térmico o mecánico, como el calentamiento por inducción, el endurecimiento por láser, la nitruración, el granulado, el endurecimiento por vibración, el bruñido o el endurecimiento por haz de electrones. Debe apreciarse que la interfaz roscada 220 debe estar situada en una región del rodamiento de anillo giratorio 200 que no esté endurecida en su superficie.

[0042] Como se representa particularmente en la FIG. 7B, la colocación de los centros de curvatura 226 de las pistas de rodadura opuestas 212 puede definir un ángulo de contacto de diseño (0) para las pistas de rodadura 212. El empleo del ángulo de contacto de diseño (0) de un rodamiento de contacto angular puede aumentar la capacidad de la corona de orientación 200 para soportar una carga axial y radial combinada. El ángulo de contacto de diseño (0) se establece mediante la geometría de las pistas de rodadura 212. Debe apreciarse que la capacidad del rodamiento de anillo giratorio 200 puede maximizarse cuando los elementos rodantes 206 están en contacto con las pistas de rodadura 212 a lo largo del ángulo de contacto de diseño (0). Además, debe apreciarse que los elementos rodantes 206 que entran en contacto con las pistas de rodadura 212 en ángulos distintos al ángulo de contacto de diseño (0) pueden reducir la capacidad del rodamiento de anillo giratorio 200 para soportar una carga axial o radial, como un momento de flexión.

[0043] Refiriéndose aún a las FIGS. 7A y 7B, los elementos rodantes 206 pueden establecer un área de contacto, o una elipse de contacto 238, en una región donde el elemento rodante 206 entra en contacto con la pista de rodadura 212. Un eje de contacto (CA) puede ser trazado a través del centro del elemento rodante 206 y entre áreas de contacto opuestas 238. El eje de contacto (CA) puede definir un ángulo de contacto (01) con respecto a un plano paralelo o perpendicular al eje de rotación (A). Debido a las holguras, o inclinaciones, entre los componentes del rodamiento de anillo giratorio 200, el ángulo de contacto (01) bajo carga puede ser diferente del ángulo de contacto de diseño (0). Debe apreciarse que el establecimiento del ángulo de contacto (01) que es diferente del ángulo de contacto de diseño (0) puede reducir la capacidad de carga del rodamiento de anillo giratorio 200.

[0044] Para restringir el establecimiento de ángulos de contacto (01), que se desvían del ángulo de contacto de diseño (0), el rodamiento de anillo giratorio 200 puede, en una realización, estar sometido a una precarga predeterminada. Como se muestra en las FIGS. 6, 7A y 7B, la interfaz roscada 220 puede facilitar el establecimiento de la precarga predeterminada para la corona de orientación 200. Además, en una realización, el avance de una de las primeras o segundas porciones 216, 218 hacia la otra a lo largo de la interfaz roscada 220 puede reducir una separación (S) a lo largo de una interfaz de precarga 240. Esta reducción de la separación (S) puede dar lugar al establecimiento de una tensión de contacto entre los elementos rodantes 206 y las pistas de rodadura 212. Por ejemplo, la tensión de contacto puede ser menor o igual a 2,5 GPa o puede ser menor o igual a 2 GPa. La tensión de contacto también puede ser, por ejemplo, mayor o igual a 1,5 GPa o mayor o igual a 1,75 GPa. La tensión de contacto puede considerarse como la magnitud de la precarga predeterminada. Así, la aplicación de la precarga y el establecimiento del ángulo de contacto (01) pueden definir una rigidez de rodamiento deseada.

[0045] La magnitud de la precarga predeterminada puede establecerse mediante la separación (S). Por ejemplo, en una realización en la que la separación puede eliminarse poniendo en contacto las porciones primera y segunda 216, 218 a lo largo de la interfaz de precarga 240, la precarga predeterminada puede ser una precarga máxima y la rigidez del rodamiento puede ser una rigidez máxima. Alternativamente, en una realización, en la que se mantiene la separación (S), la precarga predeterminada puede ser un valor inferior a la precarga máxima-predeterminada, de manera que la rigidez del rodamiento puede reducirse. En una realización, como se muestra en la FIG. 7B, esta reducción de la precarga predeterminada y de la correspondiente rigidez del rodamiento puede lograrse mediante la inclusión de un espaciador 242 colocado entre las porciones primera y segunda 216, 218 de al menos una de las pistas exteriores o interiores 202, 204. En tales realizaciones, el espaciador 242 puede establecer un límite mecánico entre las porciones primera y segunda 216, 218 a lo largo de la interfaz de precarga 240.

[0046] Refiriéndose a la FIG. 8, se ilustra un diagrama de flujo de una realización de un procedimiento 300 para ensamblar un rodamiento de anillo giratorio con una precarga predeterminada. El procedimiento 300 puede implementarse utilizando, por ejemplo, el rodamiento de anillo giratorio 200 comentado anteriormente con referencia a las FIGS. 3-7B. La FIG. 8 muestra las etapas realizadas en un orden particular para fines de ilustración y discusión. Los expertos en la materia que utilicen la información aquí expuesta comprenderán que las distintas etapas del procedimiento 300 o de cualquiera de los otros procedimientos aquí expuestos pueden adaptarse, modificarse, reordenarse, realizarse simultáneamente o modificarse de diversas maneras sin apartarse del ámbito de la presente divulgación.

[0047] Como se muestra en (302), el procedimiento 300 incluye proporcionar una pista exterior del rodamiento de anillo giratorio. Como se muestra en (304), el procedimiento 300 incluye disponer una pista interior del rodamiento de anillo giratorio radialmente hacia dentro de la pista exterior. Al menos una de la pista exterior o de la pista interior está dividida en una primera porción y una segunda porción separada. Como se muestra en (306), el procedimiento 300 incluye la colocación de una pluralidad de elementos rodantes dentro de una o más pistas de rodadura definidas por al menos una de la pista interior y/o la pista exterior. Como se muestra en (308), el procedimiento 300 incluye el acoplamiento de la primera y segunda porción de al menos una de la pista exterior o de la pista interior enlazando una interfaz roscada entre la primera y segunda porción para proporcionar la precarga predeterminada al rodamiento de anillo giratorio.

[0048] En otras realizaciones, el procedimiento 300 puede también, de acuerdo con la presente divulgación, incluir la garantía de que la precarga predeterminada está dentro de un límite de diseño especificado para el rodamiento de anillo giratorio realizando una prueba de par en el rodamiento de anillo giratorio ensamblado. En otra realización, el procedimiento 300 puede incluir también rotar al menos una de la primera porción o de la segunda porción con respecto a la otra para hacer avanzar al menos una de la primera porción o de la segunda porción a lo largo de la interfaz roscada y reducir una separación entre la primera y la segunda porción. En una realización adicional, rotar al menos una de la primera porción o de la segunda porción con respecto a la otra puede incluir rotar la primera porción o la segunda porción al menos 45° pero menos o igual a 1440°. En una realización adicional, rotar al menos una de la primera porción o de la segunda porción con respecto a la otra puede incluir enlazar un engranaje dentado de al menos una de la primera porción o de la segunda porción con un piñón de accionamiento para aplicar un par radial al mismo.

[0049] En otras realizaciones, el procedimiento 300 puede incluir también el establecimiento de un primer y segundo ángulo de contacto, respectivamente, para la primera y la segunda fila de elementos rodantes. En otra realización, el procedimiento 300 puede incluir también el establecimiento de una tensión de contacto entre la primera y la segunda fila de elementos rodantes y la una o más pistas de rodadura de menos o igual a 2 GPa.

[0050] Esta descripción escrita utiliza ejemplos para divulgar la invención, incluyendo el mejor modo, y también para permitir a cualquier persona experta en la materia practicar la invención, incluyendo la fabricación y el uso de cualquier dispositivo o sistema y la realización de cualquier procedimiento incorporado. El alcance de la invención está definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una turbina eólica (100) que comprende un rodamiento de anillo giratorio (200) que es un rodamiento de pitch (134) o un rodamiento de orientación (140), el rodamiento de anillo giratorio (200) comprende:

una pista exterior (202);

una pista interior (204) giratoria con respecto a la pista exterior (202), estando al menos una de la pista exterior (202) o la pista interior (204) dividida en una primera porción (216) y una segunda porción separada (218); y

una pluralidad de elementos rodantes (206) dispuestos entre una o varias pistas de rodadura (212) definidas por la pista interior (204) y exterior (204),

en la que la primera (216) y la segunda porción (218) de al menos una de la pista exterior (202) o de la pista interior (204) se acoplan entre sí a través de una interfaz roscada (220) entre ellas para establecer una precarga predeterminada para el rodamiento de anillo giratorio (200),

en la que la interfaz roscada (220) está situada en una región de menor tensión de la pista exterior o interior que tiene una concentración de tensiones inferior al 95% de una tensión máxima de la pista respectiva (202, 204).

2. La turbina eólica (100) de la reivindicación 1, en la que la una o más pistas de rodadura (212) son pistas de rodadura asimétricas.

3. La turbina eólica (100) de las reivindicaciones 1-2, en la que la pluralidad de elementos rodantes (206) comprende además una primera fila de elementos rodantes (234) y una segunda fila de elementos rodantes (236).

4. La turbina eólica (100) de la reivindicación 2, en la que la pluralidad de elementos rodantes (206) comprende además una primera fila de elementos rodantes (234) y una segunda fila de elementos rodantes (236), definiendo la primera (234) y la segunda fila de elementos rodantes (236) un primer y segundo ángulo de contacto, respectivamente, estando el primer y segundo ángulo de contacto establecidos por un ángulo de contacto de diseño (0) de la una o más pistas de rodadura asimétricas (212), en la que una magnitud de la precarga predeterminada se establece mediante una separación (S) entre la primera (216) y la segunda porción (218) de al menos una de la pista exterior (202) o de la pista interior (204) a lo largo de una interfaz de precarga (240), y en la que la magnitud de la precarga predeterminada define una rigidez de rodamiento.

5. La turbina eólica (100) de la reivindicación 4, en la que la precarga predeterminada es una precarga máximapredeterminada cuando se elimina la separación (S) debido a que la primera (216) y segunda porción (218) de al menos una de la pista exterior (202) o de la pista interior (204) están en contacto a lo largo de la interfaz de precarga (240).

6. La turbina eólica (100) de la reivindicación 4, que comprende además:

un espaciador (242) colocado entre la primera (216) y la segunda porción (218) de al menos una de la pista exterior (202) o de la pista interior (204) para establecer un límite mecánico entre la primera (216) y la segunda porción (218) a lo largo de la interfaz de precarga (240).

7. La turbina eólica (100) de las reivindicaciones 1-6, en la que la interfaz roscada (220) está definida por una pluralidad de roscas (222), en la que la pluralidad de roscas (222) comprende una pluralidad de roscas arqueadas.

8. La turbina eólica (100) de las reivindicaciones 1-7, en la que la interfaz roscada (220) comprende un factor de concentración de tensiones inferior o igual a 4,0.

9. Un procedimiento (300) para ensamblar un rodamiento de anillo giratorio con una precarga predeterminada, siendo el rodamiento de anillo giratorio un rodamiento de pitch (134) o un rodamiento de orientación (140) de una turbina eólica, el procedimiento (300) comprendiendo:

proporcionar (302) una pista exterior de rodamiento de anillo giratorio;

disponer (304) una pista interior de rodamiento de anillo giratorio radialmente hacia el interior de la pista exterior, estando al menos una de la pista exterior o la pista interior dividida en una primera porción y una segunda porción separada;

colocar (306) una pluralidad de elementos rodantes dentro de una o más pistas de rodadura definidas por la pista interior y la pista exterior; y,

acoplar (308) la primera y segunda porción de al menos una de la pista exterior o de la pista interior enlazando una interfaz roscada entre la primera y segunda porción para proporcionar la precarga predeterminada al rodamiento de anillo giratorio,

en la que la interfaz roscada (220) está situada en una región de menor tensión de la pista exterior (202) o interior (204) que tiene una concentración de tensión inferior al 95% de una tensión máxima de la pista respectiva (202, 204).

10. El procedimiento (300) de la reivindicación 9, que comprende además asegurar que la precarga predeterminada está dentro de un límite de diseño especificado para el rodamiento de anillo giratorio, realizando una prueba de par en el rodamiento de anillo giratorio ensamblado.

11. El procedimiento (300) de las reivindicaciones 9-10, en el que acoplar la primera y segunda porción de al menos una de la pista exterior o de la pista interior enlazando una interfaz roscada entre la primera y segunda porción comprende además rotar al menos una de la primera o segunda porción con respecto a la otra para hacer avanzar al menos una de la primera o segunda porción a lo largo de la interfaz roscada con el fin de reducir una separación entre la primera y segunda porción.

12. El procedimiento (300) de la reivindicación 11, en el que rotar al menos una de la primera porción o de la segunda porción con respecto a la otra comprende además rotar la primera porción o de la segunda porción a un ángulo de al menos 45° pero inferior o igual a 1440°.

13. El procedimiento (300) de las reivindicaciones 11-12, en el que rotar al menos una de la primera porción o de la segunda porción con respecto a la otra comprende además enlazar un engranaje dentado de al menos una de la primera porción o de la segunda porción con un piñón de accionamiento para aplicar un par radial al mismo.