ES2942148T3

ES2942148T3 - Cojinete para un tren de potencia de turbina eólica que tiene un soporte de elastómero

Info

Publication number: ES2942148T3
Application number: ES20171373T
Authority: ES
Inventors: Thomas Krauss
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2019-04-30
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2023-05-30
Anticipated expiration: 2040-04-24
Also published as: DK3739227T3; EP3739227B1; US11174895B2; EP3739227A1; US20200347880A1

Abstract

Un conjunto de cojinete para un tren de transmisión de una turbina eólica incluye al menos un eje que tiene una superficie exterior circunferencial y un cojinete asegurado circunferencialmente alrededor de la superficie exterior circunferencial del eje o ejes. Además, el conjunto de cojinete incluye un soporte de elastómero dispuesto en al menos una de las superficies interior o exterior del cojinete. El soporte de elastómero está construido, al menos en parte, de un material elastomérico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Cojinete para un tren de potencia de turbina eólica que tiene un soporte de elastómero

[0001] La presente divulgación se refiere en general a las turbinas eólicas, y más particularmente a los cojinetes de deslizamiento para un tren de potencia de turbina eólica que tiene un soporte de elastómero.

ANTECEDENTES

[0002] Generalmente, una turbina eólica incluye una torre, una góndola montada en la torre y un rotor acoplado a la góndola. El rotor incluye generalmente un buje giratorio y una pluralidad de palas de rotor acopladas al buje y que se extienden hacia el exterior del mismo. Cada pala del rotor puede estar espaciada alrededor del buje para facilitar la rotación del rotor y permitir la conversión de la energía cinética en energía mecánica utilizable, que a continuación puede transmitirse a un generador eléctrico dispuesto dentro de la góndola para la producción de energía eléctrica. Normalmente, se utiliza una caja de engranajes para accionar el generador eléctrico en respuesta a la rotación del rotor. Por ejemplo, la caja de engranajes puede estar configurada para convertir una entrada de baja velocidad y alto par proporcionada por el rotor en una salida de alta velocidad y bajo par que pueda accionar el generador eléctrico.

[0003] La caja de engranajes incluye generalmente una carcasa de engranajes que contiene una pluralidad de engranajes (por ejemplo, engranajes planetarios, de corona dentada y/o piñón central, así como engranajes no planetarios) conectados a través de uno o más portaplanetas ("planetary carriers’’)y cojinetes para convertir la entrada de par elevado y baja velocidad del eje del rotor en una salida de par reducido y alta velocidad para el generador. Además, cada uno de los engranajes gira alrededor de un eje dispuesto dentro de uno o más portaplanetas. Además, el tren de potencia incluye generalmente una pluralidad de cojinetes dispuestos con el eje del rotor, los ejes de los pasadores y/o el eje de alta velocidad del generador. Además, generalmente se proporciona lubricación entre los diversos cojinetes y los componentes giratorios.

[0004] Los cojinetes convencionales se fabrican normalmente conformando uno o más materiales en stock en una forma cilíndrica que puede montarse en un eje respectivo con un ajuste por interferencia, así como un conjunto atornillado.

[0005] Dichos cojinetes requieren una capacidad de deformación para contrarrestar la deformación que se produce debido a la deformación de las piezas que los rodean. En el caso de los cojinetes convencionales, se les añaden componentes adicionales para aumentar su flexibilidad. Más concretamente, los cojinetes convencionales incluyen almohadillas deslizantes, juntas de rotación, muelles de acero y/o diseños de geometría flexible para compensar la desalineación, los movimientos dinámicos y/o la deformación de los ejes giratorios frente a la estructura de la carcasa del cojinete. Sin esta flexibilidad, puede producirse una elevada carga en los bordes y el agarrotamiento de los cojinetes. Sin embargo, estos componentes aumentan la complejidad del diseño del cojinete. La solicitud de patente US 2016/0245390 A1 divulga un casquillo cilíndrico elástico para la absorción de las vibraciones de un cojinete de rueda o planetario. El casquillo incluye un cuerpo cilíndrico exterior y un cuerpo cilíndrico interior, ambos conectados entre sí por una capa elástica. La solicitud de patente US 2015/017000 A1 divulga un cojinete de deslizamiento compuesto que soporta un centro de rotor (de un generador) sobre un eje fijo. El cojinete de deslizamiento compuesto está formado por un cuerpo ensamblado de un anillo interior dispuesto sobre el eje fijo, almohadillas de cojinete dispuestas sobre superficies del anillo interior, y un anillo exterior, unido al centro del rotor mediante una brida. La solicitud de patente Ep 3460269 A1 divulga un cojinete de fluido para una turbina eólica. El cojinete de fluido incluye una carcasa de cojinete, una pluralidad de almohadillas de cojinete dentro de la carcasa de cojinete y distribuidas circunferencialmente alrededor de un eje longitudinal del cojinete de fluido, y una pluralidad de estructuras de soporte, teniendo cada estructura de soporte al menos una primera interfaz conectada a una almohadilla de cojinete respectiva de la pluralidad de almohadillas de cojinete y al menos una segunda interfaz conectada a un asiento respectivo proporcionado en la carcasa de cojinete. La solicitud de patente EP 2565475 A2 divulga un sistema de engranaje. El sistema de engranaje incluye un soporte, un engranaje que define un eje central y un pasador que se extiende a lo largo del eje central y acopla el engranaje al soporte. El sistema de engranaje incluye además un rodamiento de rodillos que rodea al pasador, el rodamiento de rodillos comprendiendo una pluralidad de elementos de rodillo, y un cojinete de deslizamiento ("journalbearing") que rodea al pasador. La solicitud de patente US 2005/276530 A1 divulga un conjunto de cojinetes que incluye un rodamiento de elementos rodantes. El rodamiento de elementos rodantes incluye una pista de rodadura interior y una pista de rodadura exterior. La pista de rodadura exterior tiene una superficie exterior de rodadura, mientras que una carcasa tiene una superficie interior de carcasa. La superficie interior de la carcasa y la superficie exterior de la pistade rodadura exterior pueden definir conjuntamente un espacio anular para alojar un soporte elástico compuesto. La solicitud de patente FR 2393974 A1 divulga un cojinete que incluye un elemento posterior sustancialmente rígido y un elemento frontal que recibe un miembro giratorio. El elemento frontal está fijado al elemento posterior y tiene una superficie opuesta al elemento posterior enfrentada al miembro giratorio. El elemento frontal incluye al menos un cuerpo de una sustancia elástica en al menos una parte del cual se dispersan multitud de fibras.

[0006] En consecuencia, un tren de potencia para una turbina eólica que tenga uno o varios cojinetes de deslizamiento que aborden las cuestiones mencionadas sería bien acogido en la técnica.

BREVE DESCRIPCIÓN

[0007] Los aspectos y ventajas de la invención se expondrán en parte en la siguiente descripción, o pueden resultar obvios a partir de la descripción, o pueden aprenderse mediante la práctica de la invención.

[0008] En un aspecto, la presente divulgación se dirige a un conjunto de cojinetes para un tren de potencia de una turbina eólica. El conjunto de cojinetes incluye al menos un eje con una superficie exterior circunferencial y un cojinete fijado circunferencialmente alrededor de la superficie exterior circunferencial del eje o ejes. El al menos un eje incluye al menos uno de un eje de pasador, un eje de baja velocidad o un eje de alta velocidad del tren de potencia. El cojinete incluye al menos uno de los siguientes: un cojinete de deslizamiento, un cojinete de empuje, un cojinete axial o un cojinete radial. Además, el conjunto de cojinete incluye un soporte de elastómero dispuesto en una superficie interior del cojinete. El soporte de elastómero está fijado a la superficie interior del cojinete e incluye una forma generalmente arqueada. El soporte de elastómero está construido, al menos en parte, de un material elastomérico. El soporte de elastómero está construido además, al menos en parte, de al menos un material de refuerzo y el soporte de elastómero incluye uno o más huecos.

[0009] En otra realización, el soporte de elastómero puede estar construido además, al menos en parte, de al menos un material de refuerzo. Por ejemplo, en una realización, el material o materiales de refuerzo pueden incluir un material de fibra y/o una malla metálica. En dichas realizaciones, el material de fibra puede incluir fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras metálicas, fibras poliméricas, fibras cerámicas, nanofibras o combinaciones de las mismas.

[0010] En una realización, uno o más filamentos del al menos un material de refuerzo están dispuestos en un ángulo con respecto a la superficie interior del cojinete. Por ejemplo, en una realización, el ángulo puede ser igual o superior a unos 90 grados con respecto a la superficie interior del cojinete. Alternativamente, el ángulo puede ser inferior a unos 90 grados con respecto a la superficie interior del cojinete.

[0011] En otras realizaciones, uno o más filamentos del al menos un material de refuerzo pueden disponerse alejados de una línea central del cojinete.

[0012] Según la invención, el cojinete puede ser un cojinete de deslizamiento y el eje o ejes son un eje de pasador, un eje de baja velocidad o un eje de alta velocidad del tren de potencia.

[0013] En otro aspecto, la presente divulgación se dirige a un procedimiento para fabricar el conjunto de cojinete para un tren de potencia de una turbina eólica según la invención. El procedimiento incluye la formación de un cuerpo de cojinete de un material de soporte. El cuerpo de cojinete tiene una superficie interior y una superficie exterior separadas por un espesor. El procedimiento también incluye formar al menos un soporte de elastómero de un material elastomérico. El material elastomérico está reforzado mediante al menos un material de refuerzo y el soporte de elastómero incluye uno o más huecos. El procedimiento también incluye proporcionar el al menos un soporte de elastómero adyacente a la superficie interior del cojinete. También debe entenderse que el conjunto de engranajes puede incluir además cualquiera de las características adicionales descritas en el presente documento.

[0014] En una realización, la formación del (de los) soporte(s) de elastómero del material elastomérico puede incluir la conformación del material de refuerzo con forma de arqueada y la incrustación del material de refuerzo en el material elastomérico mediante un proceso de moldeo. También debe entenderse que el procedimiento puede incluir además cualquiera de las etapas y/o características adicionales aquí descritas.

[0015] Estas y otras características, aspectos y ventajas de la presente invención se comprenderán mejor con referencia a la siguiente descripción y a las reivindicaciones adjuntas. Los dibujos adjuntos, que se incorporan y forman parte de esta especificación, ilustran realizaciones de la invención y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0016] Una divulgación completa y habilitante de la presente invención, incluyendo el mejor modo de la misma, dirigida a un experto en la técnica, 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 interior detallada de una góndola de una turbina eólica según la presente divulgación; La FIG. 3 ilustra una vista lateral de una realización de un eje rotor de una turbina eólica según la presente divulgación, ilustrando en particular una pluralidad de cojinetes en contacto con el eje principal;

La FIG. 4 ilustra una vista en sección transversal de una realización de un eje rotor de una turbina eólica según la presente divulgación, ilustrando en particular una pluralidad de cojinetes en contacto con el eje principal;

La FIG. 5 ilustra una vista en perspectiva de una realización de un segmento de cojinete para un tren de potencia de una turbina eólica según la presente divulgación;

La FIG. 6 ilustra una vista en sección transversal de una realización de un conjunto de engranajes de una turbina eólica según la presente divulgación;

La FIG. 7 ilustra una vista en perspectiva de una realización de un conjunto de engranajes de una caja de engranajes de una turbina eólica según la presente divulgación;

La FIG. 8 ilustra una vista lateral en sección transversal de una realización de un conjunto de engranajes de una caja de engranajes de una turbina eólica según la presente divulgación;

La FIG. 9 ilustra una vista frontal de una realización de un cojinete para un conjunto de engranajes de una caja de engranajes de una turbina eólica según la presente divulgación, ilustrando en particular un soporte de elastómero dispuesto adyacente a una superficie interior del cojinete;

La FIG. 10 ilustra una vista parcial detallada del cojinete ilustrado en la FIG. 9;

La FIG. 11A ilustra una vista frontal parcial de una realización de un soporte de cojinete/elastómero a temperatura ambiente sin carga según la presente divulgación;

La FIG. 11B ilustra una vista frontal parcial de una realización de un soporte de cojinete/elastómero a temperatura elevada sin carga según la presente divulgación, ilustrando en particular cómo el soporte de cojinete/elastómero se ha expandido por el aumento de las temperaturas;

La FIG. 11C ilustra una vista frontal parcial de una realización de un soporte de cojinete/elastómero de temperatura elevada con carga según la presente divulgación;

La FIG. 11D ilustra una vista frontal parcial de otra realización de un soporte de cojinete/elastómero a temperatura ambiente sin carga; y

La FIG. 12 ilustra un diagrama de flujo de una realización de un procedimiento de fabricación de un cojinete de deslizamiento para una turbina eólica según la presente divulgación.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

[0017] A continuación 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 pueden realizarse diversas modificaciones y variaciones en la presente invención sin apartarse del alcance o el espíritu de la misma. Por ejemplo, las características ilustradas o descritas como parte de una realización pueden utilizarse con otra realización para obtener una realización aún mayor. Así pues, se pretende que la presente invención abarque las modificaciones y variaciones que entren dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas.

[0018] En general, la presente divulgación se dirige a un conjunto de tren de potencia que incluye uno o más cojinetes de deslizamiento con un soporte de elastómero tal que la flexión necesaria puede obtenerse mediante las propiedades específicas del material de elastómero. El diferente coeficiente de dilatación térmica del elastómero en comparación con el material del cojinete (por ejemplo, el acero) puede compensarse además integrando estructuras reforzadas en el interior del elastómero proporcionando espacio libre para la dilatación térmica del elastómero.

[0019] Así, la presente divulgación proporciona muchas ventajas no presentes en la materia anterior. Por ejemplo, el material elastómero proporciona la flexibilidad necesaria sin piezas adicionales para compensar las flexiones de las piezas circundantes. En consecuencia, los cojinetes de deslizamiento de la presente divulgación son menos complejos y menos costosos en comparación con los cojinetes de deslizamiento convencionales.

[0020] Refiriéndonos ahora a los dibujos, la FIG. 1 ilustra una vista en perspectiva de una realización de una turbina eólica 10 según la presente divulgación. Como se muestra, la turbina eólica 10 incluye una torre 12 que se extiende desde una superficie de apoyo 14, una góndola 16 montada en la torre 12 y un rotor 18 acoplado a la góndola 16. El rotor 18 incluye un buje giratorio 20 y al menos una pala 22 acoplada al buje 20 y que se extiende hacia el exterior. Por ejemplo, en la realización ilustrada, el rotor 18 incluye tres palas 22. Sin embargo, en una realización alternativa, el rotor 18 puede incluir más o menos de tres palas 22. Cada pala 22 del rotor puede estar espaciada alrededor del buje 20 para facilitar la rotación del rotor 18 y permitir que la energía cinética se transfiera del viento a energía mecánica utilizable y, posteriormente, a energía eléctrica. Por ejemplo, el buje 20 puede acoplarse de forma giratoria a un generador eléctrico 24 (FIG. 2) situado dentro de la góndola 16 para permitir la producción de energía eléctrica.

[0021] Refiriéndose ahora a la FIG. 2, se ilustra una vista interna simplificada de una góndola 16 de la turbina eólica 10 según la construcción convencional. Como se muestra, el generador 24 puede estar dispuesto dentro de la góndola 16. En general, el generador 24 puede estar acoplado al rotor 18 de la turbina eólica 10 para producir potencia eléctrica a partir de la energía de rotación generada por el rotor 18. Por ejemplo, como se muestra en la realización ilustrada, el rotor 18 puede incluir un eje de rotor 32 acoplado al buje 20 para girar con él. El eje del rotor 32 puede, a su vez, estar acoplado giratoriamente a un conjunto de tren de potencia que incluye el generador 24 y un conjunto de caja de engranajes 30. Más concretamente, el eje 32 del rotor puede, a su vez, estar acoplado de forma giratoria a un eje 34 del generador 24 a través del conjunto de caja de engranajes 30.

[0022] Como se entiende generalmente, el eje del rotor 32 puede proporcionar una entrada de par elevado y baja velocidad al conjunto de engranajes 30 en respuesta a la rotación de las palas del rotor 22 y el buje 20. A continuación, el conjunto de engranajes 30 puede estar configurado para convertir la entrada de par elevado y baja velocidad en una salida de par reducido y alta velocidad para accionar el eje del generador 34 y, por lo tanto, el generador 24. En otras realizaciones, el eje del rotor 32 puede eliminarse y el buje giratorio 20 puede configurarse para hacer girar los engranajes del conjunto de caja de engranajes 30, en lugar de requerir un eje del rotor 32 separado.

[0023] En referencia a las FIGS. 3 y 4, se ilustran una vista lateral y una vista en sección transversal de una realización del eje del rotor 32 según la presente divulgación. Más concretamente, como se muestra, el eje del rotor 32 se soporta típicamente mediante una pluralidad de cojinetes, por ejemplo, al menos un primer cojinete 31 y un segundo cojinete 33. Además, como se muestra, el primer y segundo cojinetes 31, 33 pueden estar contenidos con la primera y segunda carcasas de cojinetes 35, 37, respectivamente. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 4, se ilustra una vista en sección transversal del eje del rotor 32 de la FIG. 3 a lo largo de la línea 4-4 a través de la primera carcasa de cojinete 35. Así, como se muestra, el primer cojinete 31 puede estar formado por una pluralidad de segmentos de cojinete arqueados 57 dispuestos juntos en forma de anillo para coincidir sustancialmente con la superficie exterior circunferencial del eje 32 del rotor. Más concretamente, como se muestra en la FIG. 5, se ilustra una vista en perspectiva de uno de los segmentos de cojinete 57 según la presente divulgación, cuyos detalles se comentan a continuación.

[0024] Refiriéndose ahora a la FIG. 6, se ilustra una vista en sección transversal de un conjunto de engranajes 30 para convertir la baja velocidad del eje del rotor 32 en una salida de alta velocidad y bajo par para el generador 24 según la presente divulgación. Como se muestra, el conjunto de caja de engranajes 30 incluye un conjunto de engranajes 36 alojado dentro de una carcasa de caja de engranajes 38. Más concretamente, el conjunto de engranaje 36 incluye una pluralidad de engranajes (por ejemplo, engranajes planetarios, de corona dentada, de piñón central, helicoidales y/o rectos) y cojinetes 39 para convertir la entrada de baja velocidad y alto par del eje 32 del rotor en una salida de alta velocidad y bajo par para el generador 24. Por ejemplo, como se muestra, el eje de entrada 32 puede proporcionar una carga de entrada al conjunto de engranajes 36 y el conjunto de engranajes 36 puede proporcionar una carga de salida al generador 24 (FIG. 2) como es generalmente conocido en la técnica. De este modo, durante operación, la carga de entrada a una velocidad de rotación de entrada se transmite a través del conjunto de engranajes 36 y se proporciona como carga de salida a una velocidad de rotación de salida al generador 24.

[0025] Además, como se muestra en las FIGS. 6 y 7, el conjunto de engranaje 36 puede incluir un primer portaplanetas 40 y un segundo portaplanetas 42 que acoplen operativamente una pluralidad de engranajes. Además, como se muestra, el conjunto de engranaje 36 puede incluir, al menos, una corona dentada 41, uno o más engranajes planetarios 44, un engranaje de piñón central 46, uno o más primeros ejes de piñón 43 y uno o más segundos ejes de piñón 45. Por ejemplo, en varias realizaciones, el conjunto de engranajes 36 puede incluir uno, dos, tres, cuatro, cinco, seis, siete, ocho o más engranajes planetarios 44. Además, como se muestra particularmente en la FIG. 6, cada uno de los engranajes (como los engranajes planetarios 44) puede incluir una pluralidad de dientes 51. En tales realizaciones, los dientes 51 pueden estar dimensionados y conformados para engranarse entre sí de manera que los distintos engranajes 41, 44, 46 se engranen entre sí. Por ejemplo, la corona dentada 41 y el piñón central 46 pueden engranar cada uno con el engranaje planetario 44. Además, debe entenderse que los engranajes 41, 44, 46 descritos en el presente documento pueden incluir cualquier tipo adecuado de engranaje, incluidos, entre otros, engranajes rectos, engranajes frontales, engranajes helicoidales, engranajes helicoidales dobles o similares.

[0026] En algunas realizaciones, uno o ambos portaplanetas 40, 42 pueden ser estacionarios. En estas realizaciones, el eje de entrada 32 puede estar acoplado a la corona dentada 41, y las cargas de entrada sobre el eje de entrada 32 pueden transmitirse a través de la corona dentada 41 a los engranajes planetarios 44. De este modo, la corona dentada 41 puede accionar el conjunto de engranajes 36. En otras realizaciones, la corona dentada 41 puede ser estacionaria. En estas realizaciones, el eje de entrada 32 puede estar acoplado a los portaplanetas 40, 42, y las cargas de entrada en el eje de entrada 32 pueden transmitirse a través de los portaplanetas 40, 42 a los engranajes planetarios 44. De este modo, los portaplanetas 40, 42 pueden accionar el conjunto de engranajes 36. De este modo, los portaplanetas 40, 42 pueden accionar el conjunto de engranajes 36. En otras realizaciones, cualquier otro componente adecuado, como el engranaje planetario 44 o el piñón central 46, puede accionar el conjunto de engranaje 36.

[0027] Siguiendo con la FIG. 6, el piñón central 46 define un eje central 49 y, por lo tanto, gira en torno a dicho eje central 49. La corona dentada 41 puede rodear, al menos parcialmente, al piñón central 46, y situarse a lo largo del eje central 49. Además, la corona dentada 41 puede (si es giratoria) girar en torno al eje central 49. Cada uno de los engranajes planetarios 44 puede estar situado entre el piñón central 46 y la corona dentada 41, y puede engranar tanto con el piñón central 46 como con la corona dentada 41. Por ejemplo, los dientes de los engranajes pueden engranarse entre sí, como se ha comentado anteriormente. Además, cada uno de los engranajes planetarios 44 puede definir un eje planetario central 48, como se muestra. Así, cada engranaje planetario 44 puede girar alrededor de su eje planetario central 48. Además, los engranajes planetarios 44 y sus ejes planetarios centrales 48 pueden girar alrededor del eje central 49.

[0028] El conjunto de la caja de engranajes 30 también puede incluir un sistema de lubricación u otros medios para hacer circular el aceite a través de los componentes de la caja de engranajes. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 6, el conjunto de engranajes 30 puede incluir una pluralidad de conductos de aceite 47 configurados para transferir aceite a través de ellos. Como se entiende en general, el aceite puede utilizarse para reducir la fricción entre los componentes móviles del conjunto de engranajes 30 y también puede utilizarse para proporcionar refrigeración a dichos componentes, disminuyendo así el desgaste de los componentes y otras pérdidas dentro del conjunto de engranajes 30 y aumentando su vida útil. Además, el aceite puede contener propiedades que eviten la corrosión de los componentes internos de la caja de engranajes.

[0029] Las FIGS. 7 y 8 muestran vistas parciales y detalladas del conjunto de engranaje 36 según la presente divulgación. Por ejemplo, la FIG. 7 ilustra una vista parcial, en perspectiva, del conjunto de engranaje 36, con una parte de uno de los engranajes planetarios 44 retirada para ilustrar los componentes internos del mismo. La FIG. 8 ilustra una vista parcial lateral del conjunto de engranaje 36. Más concretamente, como se muestra, el conjunto de engranaje 36 incluye, al menos, el eje de pasador 43, un cojinete 50 montado circunferencialmente en el eje de pasador 43, por ejemplo, a través de una superficie exterior circunferencial 53 del eje de pasador 43, y el engranaje planetario 44 montado circunferencialmente en el cojinete 50.

[0030] Por consiguiente, en ciertas realizaciones, los cojinetes 31, 33, 50 del conjunto de tren de potencia aquí descrito pueden corresponder a cojinetes de deslizamiento, cojinetes de empuje, cojinetes axiales y/o cojinetes radiales. Por consiguiente, en ciertas realizaciones, los cojinetes 31, 33, 50 pueden colocarse (por ejemplo, deslizándolos, asegurándolos, montándolos o imprimiéndolos) o añadirse de otro modo al eje del rotor 32, al eje de alta velocidad 34 y/o a los diversos ejes de pasador 43, 45. En otra realización, los cojinetes 31, 33, 50 pueden estar construidos de un metal o aleación de metales, incluyendo, por ejemplo, una aleación de cobre (por ejemplo, bronce) y/o polieteretercetona (PEEK). De este modo, los cojinetes 31, 33, 50 pueden proporcionar unas características de desgaste mejoradas bajo carga (especialmente en el arranque y la parada, cuando una película de aceite puede ser insuficiente para separar las superficies giratorias de las no giratorias).

[0031] Haciendo referencia en particular a las FIGS. 5 y 8-11D, los cojinetes 31, 33, 50 pueden incluir además un soporte de elastómero 52 fijado al menos a una de las superficies interiores 54 o exteriores 55 de los cojinetes 31, 33, 50. Más concretamente, como se muestra en particular en la FIG. 8, el soporte de elastómero 52 puede estar fijado a la superficie interior 54 de los cojinetes 31, 33, 50. Además, como se muestra, el soporte de elastómero 52 tiene una forma generalmente arqueada. En otras realizaciones, el soporte de elastómero 52 puede estar construido, al menos en parte, de un material elastomérico, como caucho o silicona, a fin de proporcionar flexibilidad a los cojinetes 31, 33, 50.

[0032] Haciendo referencia en particular a las FIGS. 5 y 9-11D, el soporte de elastómero 52 está construido además, al menos en parte, de al menos un material de refuerzo 56. Como tal, el material o materiales de refuerzo 56 están configurados para contrarrestar la expansión lineal del soporte de elastómero 52 cuando aumenta la temperatura. Así, el deseo de expansión del soporte de elastómero 52 se convertirá en deformación.

[0033] Por ejemplo, en una realización, el material o materiales de refuerzo 56 pueden incluir un material de fibra y/o una malla metálica que tenga una pluralidad de filamentos 58 dispuestas juntas dentro del soporte de elastómero 52. En tales realizaciones, el material de fibra puede incluir fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras metálicas, fibras poliméricas, fibras cerámicas, nanofibras o combinaciones de las mismas.

[0034] Refiriéndose en particular a la FIG. 11A, en una realización, uno o más de los filamentos 58 del material de refuerzo 56 pueden estar dispuestos en un ángulo 60 con respecto a una superficie interior del cojinete respectivo 31, 33, 50. Por ejemplo, como se muestra, el ángulo 60 puede ser igual a unos 90 grados con respecto a la superficie interior 54 del cojinete respectivo 31, 33, 50. Por ejemplo, como se muestra, el ángulo 60 puede ser igual a unos 90 grados con respecto a la superficie interior 54 del cojinete respectivo 31, 33, 50. Alternativamente, como se muestra en la FIG. 11D, el ángulo 60 puede ser inferior a unos 90 grados con respecto a la superficie interior 54 del cojinete respectivo 31, 33, 50.

[0035] En otras realizaciones, uno o más de los filamentos 58 del material de refuerzo 56 pueden disponerse lejos de una línea central del cojinete 31,33, 50 respectivo. Al disponer los filamentos 58 lejos de la línea central del material restante, el movimiento lateral del material doblará el filamento o filamentos 58 y evitará que el cojinete respectivo 31, 33, 50 sufra esfuerzos de compresión. Por lo tanto, en tales casos, el(los) filamento(s) 58 descentrado(s) está(n) configurado(s) para actuar como una cadena o cuerda.

[0036] En referencia a las FIGS. 9-11D, el soporte de elastómero 52 incluye además uno o más huecos 62 o uno o más orificios pasantes. Dado que, por lo general, el material elastómero es incompresible, los huecos/agujeros 62 proporcionan espacio libre para que el material elastomérico se extienda y/o no aumente de grosor en una dirección lateral y/o radial. De lo contrario, el material tendría que comprimirse contra el módulo de volumen del material.

[0037] Por lo tanto, como se muestra en las FIGS. 11A-11D, se ilustran vistas frontales parciales del cojinete 31, 33, 50 y del soporte de elastómero 52 en diferentes configuraciones. Como se muestra en la FIG. 11A, se ilustra una vista frontal parcial de una realización de un cojinete/soporte de elastómero 52 a temperatura ambiente sin carga. En la FIG. 11D se ilustra una vista frontal parcial de otra variante de un soporte de cojinete/elastómero 52 para temperatura ambiente sin carga. Como se muestra en la FIG. 11B, se ilustra una vista parcial, frontal, de una realización de un cojinete/soporte de elastómero 52 a temperatura elevada sin carga, ilustrando particularmente cómo el cojinete/soporte de elastómero 52 se ha expandido por el aumento de las temperaturas. Como se muestra en la FIG. 11C, se ilustra una vista frontal parcial de una realización de un cojinete/soporte de elastómero 52 de temperatura elevada con carga (como indican las flechas 64). Más concretamente, como se muestra, uno o más de los huecos 62 dentro del soporte de elastómero 52 se desvían debido a las temperaturas elevadas y a la carga. Además, como se muestra, uno o más de los filamentos 58 también se desvían debido a las elevadas temperaturas y a la carga.

[0038] Refiriéndose ahora a la FIG. 12, se ilustra un diagrama de flujo de una realización de un procedimiento 100 para fabricar un cojinete para una turbina eólica según la presente divulgación. En general, el procedimiento 100 aquí descrito se aplica generalmente al funcionamiento de la turbina eólica 10 descrita anteriormente. Sin embargo, debe apreciarse que el procedimiento 100 divulgado puede implementarse utilizando cualquier otra turbina eólica adecuada. Además, la FIG. 12 muestra las etapas realizadas en un orden determinado con fines ilustrativos y de discusión. Los expertos en la materia que utilicen la información aquí expuesta comprenderán que varias etapas de cualquiera de los procedimientos aquí expuestos pueden adaptarse, omitirse, reorganizarse o ampliarse de diversas maneras sin apartarse del ámbito de la presente divulgación.

[0039] Como se muestra en (102), el procedimiento 100 incluye la formación de un cuerpo de cojinete 50 de un material de soporte. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 6, el cuerpo de cojinete 50 tiene una superficie interior 54 y una superficie exterior 56 separadas por un espesor 66. Como se muestra en (104), el procedimiento 100 incluye formar al menos un soporte de elastómero 52 de un material elastomérico. Como se ha mencionado, el material elastomérico también está reforzado mediante al menos un material de refuerzo 56. Así, en ciertas realizaciones, el soporte de elastómero 52 puede formarse moldeando el material de refuerzo 56 en forma de arco e incrustando el material de refuerzo 56 en el material elastomérico mediante un proceso de moldeo, por ejemplo, como el moldeo por inyección. Como se muestra en (106), el procedimiento 100 incluye proporcionar el/los soporte(s) de elastómero 52 adyacente(s) a la superficie interior 54 del cojinete 31, 33, 50 para contrarrestar la deformación que se produce debido a la deformación de las piezas que rodean al cojinete 31, 33, 50.

[0040] Esta descripción escrita utiliza ejemplos para divulgar la invención, incluyendo el mejor modo, y también para permitir a cualquier persona experta en la materia poner en práctica la invención, incluyendo la fabricación y el uso de cualquier dispositivo o sistema y la realización de cualquier procedimiento incorporado. El alcance de la protección se define en las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

i. Un conjunto de cojinete para un tren de potencia de una turbina eólica (10), el conjunto de cojinete comprendiendo:

al menos un eje (32) que comprende una superficie exterior circunferencial, el al menos un eje (32) comprendiendo al menos uno de un eje de pasador, un eje de baja velocidad o un eje de alta velocidad del tren de potencia;

un cojinete (31, 33, 50) fijado circunferencialmente alrededor de la superficie exterior circunferencial del al menos un eje (32), el cojinete (31, 33, 50) comprendiendo al menos uno de los siguientes: un cojinete de deslizamiento, un cojinete de empuje, un cojinete axial o un cojinete radial; y,

un soporte de elastómero (52) dispuesto sobre una superficie interior (54) del cojinete (31, 33, 50), en el que el soporte de elastómero (52) está fijado a la superficie interior (54) del cojinete (31,33, 50) y comprende una forma generalmente arqueada, estando el soporte de elastómero (52) construido, al menos en parte, de un material elastomérico, caracterizado porque

el soporte de elastómero (52) está además construido, al menos en parte, con al menos un material de refuerzo (56) y el soporte de elastómero (52) comprende uno o más huecos (62).
2. El conjunto de cojinete de la reivindicación 1, en el que el al menos un material de refuerzo (56) comprende al menos uno de un material de fibra o una malla metálica.
3. El conjunto de cojinete de la reivindicación 2, en el que el material de fibra comprende al menos una de fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras metálicas, fibras poliméricas, fibras cerámicas, nanofibras o combinaciones de las mismas.
4. El conjunto de cojinete de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que uno o más filamentos del al menos un material de refuerzo (56) están dispuestos en ángulo con respecto a la superficie interior (54) del cojinete (31, 33, 50).
5. El conjunto de cojinete de la reivindicación 4, en el que el ángulo es igual o superior a unos 90 grados con respecto a la superficie interior (54) del cojinete (31, 33, 50).
6. El conjunto de cojinete de la reivindicación 4, en el que el ángulo es inferior a unos 90 grados con respecto a la superficie interior del cojinete (31, 33, 50).
7. El conjunto de cojinete de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que uno o más filamentos del al menos un material de refuerzo están dispuestos alejados de una línea central del cojinete (31, 33, 50).
8. Un procedimiento para fabricar un conjunto de cojinetes según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, el procedimiento comprendiendo:

formar (102) un cuerpo de cojinete (50) de un material de soporte, el cuerpo de cojinete (50) comprendiendo una superficie interior (54) y una superficie exterior (56) separadas por un espesor (66); y,

formar (104) al menos un soporte de elastómero (52) de un material elastomérico, el material elastomérico reforzado mediante al menos un material de refuerzo (56), el soporte de elastómero (52) comprendiendo uno o más huecos (62); y,

proporcionar (106) el al menos un soporte de elastómero (52) adyacente a la superficie interior (54) del cojinete (31, 33, 50).
9. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que la formar (104) el al menos un soporte de elastómero (52) del material elastomérico comprende además:

conformar el material de refuerzo (56) con forma arqueada; y,

incrustar el material de refuerzo (56) en el material elastomérico mediante un proceso de moldeo.