ES2951887T3 - Conjunto de generador-caja de engranajes para aerogenerador - Google Patents

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ES2951887T3 ES19816526T ES19816526T ES2951887T3 ES 2951887 T3 ES2951887 T3 ES 2951887T3 ES 19816526 T ES19816526 T ES 19816526T ES 19816526 T ES19816526 T ES 19816526T ES 2951887 T3 ES2951887 T3 ES 2951887T3
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Abstract

Un conjunto de generador-caja de cambios para una turbina eólica. Un conjunto de generador-caja de cambios (200) para una turbina eólica (100) que comprende un generador (240) que tiene un rotor de generador (245); una caja de cambios (220) que comprende un eje de salida (230); y un conjunto de conexión (300). El conjunto de conexión (300) comprende una superficie de apoyo del cubo (310), proporcionada en un extremo (235) del eje de salida (230) y una pluralidad de orificios para pernos del eje (315); un cubo (320) asociado con el rotor del generador (245) y que comprende un cuerpo (325) y una primera parte de conexión (340) que tiene una superficie de apoyo del eje (345) orientada hacia la superficie de apoyo del cubo (310) y al menos una superficie alargada ranura (360) que se extiende a través de la primera porción de conexión (340). El número de ranuras alargadas (360) es menor o igual al número de orificios para pernos del eje (315). Una pluralidad de sujetadores conectan fijamente el cubo (320) a la superficie de apoyo del cubo (310), extendiéndose cada sujetador a través de una respectiva ranura alargada (360) y un orificio para perno del eje (315). Ventajosamente, la disposición del componente del cubo con ranuras alargadas para acomodar sujetadores de fijación reduce la probabilidad de tener que maniobrar un engorroso eje de transmisión o rotor del generador hasta una posición exacta para su unión entre sí. Dado que las ranuras son alargadas, cuando el eje impulsor está dispuesto para hacer tope con la primera brida durante el montaje, es más probable que los orificios de los pernos del eje de la superficie de apoyo del cubo se alineen con las ranuras alargadas de la primera brida, y por tanto es más probable que Se puede establecer una conexión entre el eje de transmisión y el rotor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Conjunto de generador-caja de engranajes para aerogenerador
Campo de la invención
Esta invención se refiere a un conjunto de conexión para conectar de manera fija un eje de salida de una caja de engranajes de un aerogenerador a un generador del aerogenerador, y un método de conexión de un eje de salida de una caja de engranajes de un aerogenerador a un generador del aerogenerador. La invención se refiere además a un conjunto de generador-caja de engranajes ya un aerogenerador.
Antecedentes de la técnica
Un aspecto muy desafiante del ensamblaje de un aerogenerador radica en conectar la salida de la caja de engranajes a la entrada del generador del aerogenerador. El documento CN103375498 A describe un ejemplo de una conexión conocida entre la caja de engranajes y el generador de un aerogenerador.
Convencionalmente, el rotor de generador y la caja de engranajes se conectan al eje de salida de la caja de engranajes por medio de pernos. En el extremo exterior del eje de salida, generalmente se proporciona una pluralidad de orificios de pernos en alguna disposición. En tal configuración, un elemento de conexión del rotor del generador tiene un número y una disposición de orificios de pernos correspondientes. Para conectar el generador y el eje de salida de la caja de engranajes, el eje de salida se dispone para apoyarse en el elemento de conexión del generador. Entonces, el eje de salida y/o el rotor de generador necesitan ser movidos y/o girados de manera que los orificios de pernos de eje de salida y los orificios de pernos del rotor de generador estén perfectamente alineados. Solamente entonces los pernos se pueden alimentar a través de los orificios de pernos de eje de salida y el generador y fijarlos de manera segura. Para asegurar una conexión fija, un perno se debe pasar a través de cada orificio de perno del eje de salida y cada orificio de perno del generador.
Durante el ensamblaje del tren de potencia del aerogenerador, el rotor del generador y el eje de salida de la caja de engranajes a menudo se bloquean en una posición aleatoria y solamente se pueden mover o girar en un grado limitado. El peso de las piezas y los espacios estrechos en los que se instalan hacen incluso más difícil maniobrar con precisión. A menudo, solamente el eje de salida se puede girar un máximo de 4 grados en cualquier sentido, y se necesitan herramientas especiales para hacer esto posible. Como resultado, es muy difícil disponer el eje de salida en la posición correcta con respecto a los orificios de perno del generador para su unión.
Es en este contexto en el que se ha ideado la invención.
Compendio de la invención
Según un aspecto de la invención, se proporciona un conjunto de generador-caja de engranajes para un aerogenerador que comprende un generador que tiene un elemento de rotación en forma de rotor de generador; una caja de engranajes que comprende un eje de salida; y un conjunto de conexión. El conjunto de conexión comprende una superficie de apoyo de buje, proporcionada en un extremo del eje de salida y una pluralidad de orificios de pernos de eje; un buje asociado con el rotor de generador y que comprende un cuerpo y una primera parte de conexión que tiene una superficie de apoyo de eje que mira hacia la superficie de apoyo de buje y al menos una ranura alargada que se extiende a través de la primera parte de conexión. El número de ranuras alargadas es menor o igual que el número de orificios de pernos de eje. Una pluralidad de fijaciones conecta de manera fija el buje a la superficie de apoyo de buje, cada fijación que se extiende a través de una ranura alargada respectiva y un orificio de perno de eje.
0bsérvese que en esta discusión, las partes de conexión pueden ser rebordes circulares.
El buje que está dispuesto para unión fija al elemento de rotación y que tiene un primer reborde con ranuras alargadas reduce la probabilidad de tener que maniobrar un eje de accionamiento engorroso en una posición exacta para la unión a un elemento de rotación. Dado que las ranuras son alargadas, cuando el eje de accionamiento está dispuesto para apoyarse en el primer reborde durante el ensamblaje, es más probable que los orificios de pernos de eje de la superficie de apoyo de buje se alineen con las ranuras alargadas del primer reborde y, así, es más probable que se pueda hacer una conexión entre el eje de accionamiento y el elemento de rotación. Si el número de ranuras alargadas es menor que el número de orificios de pernos de eje, las ranuras se pueden hacer más grandes y es incluso más probable que los orificios de pernos de eje de la superficie de apoyo de buje se alineen con las ranuras alargadas del primer reborde y, por lo tanto, que se pueda hacer una conexión segura.
Entre cada dos ranuras adyacentes, hay una parte de puente que dependiendo de su anchura y posición de rotación con respecto a la superficie de apoyo de buje puede cubrir uno o más orificios de pernos de eje. Cuando hay múltiples ranuras, el número de partes de puente será igual al número de ranuras. Cuando la anchura de las partes de puente es de manera que nunca puedan cubrir más de un orificio de perno de eje y el número de orificios de perno de eje es un múltiplo del número de ranuras, solamente son posibles dos configuraciones de rotación. Una configuración en la que las partes de puente terminan exactamente entre medias de dos orificios de pernos de eje y todos los orificios de pernos de eje pueden recibir una fijación. Y una configuración en la que cada parte de puente, en parte o en su totalidad, bloquea un agujero de perno de eje. En esta última configuración, el número de orificios de pernos de eje que pueden recibir una fijación es igual al número de orificios de pernos de eje menos el número de ranuras. Si el número de ranuras no es un múltiplo del número de ranuras, el número de orificios de pernos de eje bloqueados estará entre medias de cero y el número total de ranuras.
Preferiblemente, el conjunto de conexión comprende además una arandela y la arandela comprende una pluralidad de orificios de pernos de arandela. Las fijaciones pueden extenderse sucesivamente a través de los orificios de pernos de arandela, las ranuras alargadas y los orificios de pernos de eje. En contraste con la forma alargada de las ranuras, los orificios de pernos de arandela se pueden conformar para que coincidan con la forma y dimensión de los pernos, permitiendo por ello que una cabeza de un perno entre en contacto con la arandela alrededor de toda la circunferencia del orificio de perno de arandela. Tal arandela puede proporcionar una conexión más segura que cuando el perno se inserta directamente en la ranura alargada.
Con los propósitos de esta discusión, el término 'arandela' se debería interpretar como un elemento similar a una cuña que funciona como un elemento intermedio entre dos componentes para igualar la tensión de compresión entre esos dos componentes. Como tal, una arandela puede ser un pequeño anillo de material que se puede recibir sobre un único perno. Alternativamente, una arandela puede ser un anillo más grande, o una sección de anillo, que se penetra por varias aberturas, cada una de cuyas aberturas es adecuada para recibir un perno a través de la misma. El número de orificios de pernos de arandela puede ser igual al número de orificios de pernos de eje. Con tal arandela, y en configuraciones en donde ninguno de orificios de pernos de eje está bloqueado, todos los orificios de pernos de arandela pueden recibir un perno. En configuraciones donde uno o más orificios de pernos de eje están bloqueados, menos orificios de pernos pueden recibir un perno. Para un proceso de ensamblaje más estandarizado, se puede preferir usar siempre un número de pernos que sea igual al número de orificios de pernos de eje menos el número de ranuras. Cuando eso significa que más de uno de los orificios de pernos de eje completamente accesibles no se usan, los orificios de pernos de eje no usados se distribuyen preferiblemente simétricamente alrededor de la circunferencia de la arandela.
Alternativamente, el número de orificios de pernos de arandela puede ser igual al número de orificios de pernos de eje menos el número de ranuras alargadas. Dado que usar solamente este número de pernos es suficiente para asegurar una conexión segura del conjunto de conexión, no se perderán los orificios que faltan. Distribuyendo simétricamente los orificios que faltan alrededor de la circunferencia de la arandela, se asegura que los pernos usados también se distribuyan simétricamente. Esta arandela especial, de este modo, hace que sea muy fácil decidir qué orificios de pernos de eje usar para una conexión óptimamente segura.
En una realización preferida, el número de orificios de pernos de eje es igual a un múltiplo del número de ranuras alargadas. Esto permite la posibilidad de que tenga el mismo número de pernos que pasen a través de cada ranura alargada y, por lo tanto, puede asegurar el equilibrio simétrico del conjunto de conexión.
El número de fijaciones/pernos puede ser igual al número de orificios de pernos de eje. Esto solamente es posible en la situación en la que los orificios de pernos de eje de la superficie de apoyo de buje se alinean perfectamente con las ranuras alargadas del primer reborde cuando el eje de accionamiento está dispuesto para apoyarse en el buje durante el ensamblaje. Alternativamente, el número de pernos puede ser igual al número de orificios de pernos de eje menos el número de ranuras alargadas. Este es el escenario más probable en el que los orificios de pernos de eje de la superficie de apoyo de buje se desalinean con el primer reborde cuando el eje de accionamiento está dispuesto para apoyarse en el buje durante el ensamblaje. Ya sea que el número de pernos sea igual al número de orificios de pernos de eje o el número de orificios de pernos de eje menos el número de ranuras alargadas, el conjunto de conexión proporciona una conexión segura.
En una realización preferida, los orificios de pernos de eje se distribuyen alrededor de uno o más círculos concéntricos de la superficie de apoyo de buje. Esto permite una configuración simplificada del conjunto de conexión. Los orificios de pernos de eje se pueden distribuir sustancialmente uniformemente alrededor de uno o más círculos concéntricos de la superficie de apoyo de buje. Esto asegura un conjunto de conexión simétricamente equilibrado.
El primer reborde puede extenderse desde un extremo del eje del cuerpo, y el buje puede comprender un segundo reborde que se extiende desde un extremo del elemento de rotación del cuerpo para unir de manera fija el buje al elemento de rotación. Es preferible un segundo reborde dado que simplifica el proceso de unión de manera fija del buje al elemento de rotación. Una circunferencia del segundo reborde puede ser mayor que una circunferencia del primer reborde. Esto se debe a que es ventajoso para una conexión segura fijar el buje lo más cerca posible de un elemento de rotación de circunferencia exterior y una circunferencia exterior de la superficie de apoyo de buje y porque el elemento de rotación generalmente es mucho más grande que la superficie de apoyo de buje. El cuerpo puede tener una parte que tiene una forma sustancialmente troncocónica. Esto asegura que las cargas se equilibren simétricamente en todo el conjunto de conexión. En el contexto de una parte de cuerpo de forma troncocónica, un ángulo de pared de esa parte de cuerpo de forma troncocónica que es de alrededor de 45 grados proporciona un mejor acceso a través del buje, lo que es un beneficio en términos de acceso a componentes reparables tales como sensores. Se debería observar que otros ángulos serían aceptables, por ejemplo alrededor de 40 grados. Además, un ángulo mayor, por ejemplo de 60 grados o más, puede proporcionar ventajas adicionales en términos de acceso a componentes pasado el cuerpo. Con los propósitos de esta discusión, se considera que el ángulo expresado se toma desde la línea de la sección de la pared del cuerpo hasta el eje de rotación del rotor, que generalmente es horizontal.
El cuerpo puede comprender además una parte de componente auxiliar que proporciona una región de conexión a un componente auxiliar. La parte de componente auxiliar puede ser adyacente a la parte de cuerpo de forma troncocónica. Juntos, la parte de componente auxiliar y la parte de cuerpo de forma troncocónica se pueden situar entre el primer reborde y el segundo reborde.
La invención se extiende a un conjunto de generador-caja de engranajes de un aerogenerador que comprende: un generador que tiene un rotor de generador; una caja de engranajes que comprende un eje de salida; y el conjunto de conexión al que se hace referencia anteriormente; en donde la superficie de apoyo de buje del conjunto de conexión se proporciona en un extremo del eje de salida y el cuerpo del buje del conjunto de conexión está unido de manera fija al rotor de generador del generador.
La invención se extiende además a un aerogenerador que comprende el conjunto de generador-caja de engranajes al que se hizo referencia anteriormente.
Según un aspecto adicional de la invención, se proporciona un método de conexión de un eje de salida de una caja de engranajes de un aerogenerador a un generador del aerogenerador; el método que comprende los pasos de: proporcionar una superficie de apoyo de buje en un extremo del eje de salida, la superficie de apoyo de buje que comprende una pluralidad de orificios de pernos de eje; proporcionar un buje asociado con el rotor de generador y que comprende un cuerpo y un primer reborde que se extiende desde el cuerpo, el primer reborde que tiene una superficie de apoyo de eje para el apoyo de la superficie de apoyo de buje y una o más ranuras alargadas que se extienden a través del primer reborde, el número de ranuras alargadas que es menor o igual que el número de orificios de pernos de eje; disponer la superficie de apoyo de buje para apoyar la superficie de apoyo de eje; proporcionar una arandela que comprende una pluralidad de orificios de pernos de arandela; disponer la arandela adyacente al primer reborde; girar la arandela hasta que al menos una parte de los orificios de pernos de arandela se alinee con las ranuras alargadas y con los orificios de pernos de eje; proporcionar una pluralidad de fijaciones; insertar las fijaciones sucesivamente a través de los orificios de pernos de arandela, las ranuras alargadas y los orificios de pernos de eje; y fijar de manera segura las fijaciones.
En este método, el paso de insertar la pluralidad de fijaciones puede incluir identificar los orificios de pernos de eje que son completamente visibles a través de una o más ranuras alargadas para la inserción de fijaciones respectivas, en donde el paso de identificación se logra sin girar el rotor de generador con respecto a la superficie de apoyo de buje. Por lo tanto, todas las conexiones atornilladas necesarias en la superficie de apoyo de buje se pueden identificar a través de las ranuras alargadas, lo que significa que los orificios de pernos llegan a ser completamente visibles sin tener que girar físicamente los componentes pesados del rotor o del eje de la caja de engranajes.
Breve descripción de los dibujos
Ahora se describirán los aspectos anteriores y otros de la invención, a modo de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:
la Figura 1 es una vista esquemática de un aerogenerador que comprende una góndola y un rotor;
la Figura 2 es una vista esquemática de la góndola y el rotor de la Figura 1, la góndola que comprende un conjunto de generador-caja de engranajes;
la Figura 3 es una sección transversal de al menos parte del conjunto de generador-caja de engranajes de la Figura 2;
la Figura 4 es una vista esquemática de parte de un eje de salida del conjunto de generador-caja de engranajes de la Figura 2;
la Figura 5 es una vista en perspectiva de un buje del conjunto de generador-caja de engranajes de la Figura 2 de acuerdo con una realización de la invención;
la Figura 6 es una vista en perspectiva de un buje del conjunto de generador-caja de engranajes de la Figura 2 de acuerdo con una realización de la invención;
la Figura 7 es una vista en perspectiva de un buje y un eje de salida del conjunto de generador-caja de engranajes de la Figura 2 de acuerdo con una realización de la invención;
la Figura 8 es una vista frontal de un buje y un eje de salida del conjunto de generador-caja de engranajes de la Figura 2 de acuerdo con una realización de la invención;
la Figura 9 es una vista esquemática de una arandela que se puede usar como parte de un conjunto de conexión según la invención;
la Figura 10 es una vista en perspectiva de un conjunto de conexión para el conjunto de generador-caja de engranajes de la Figura 2 de acuerdo con una realización de la invención; y
la Figura 11 es una vista en perspectiva de una configuración alternativa del buje.
En los dibujos, características similares se denotan mediante signos de referencia similares.
Descripción detallada de realizaciones preferidas
Los aerogeneradores convierten la energía cinética del viento en energía eléctrica, usando un rotor grande con una serie de palas. Un Aerogenerador de Eje Horizontal (HAWT) típico comprende una torre, una góndola en la parte superior de la torre, un buje giratorio o 'rotor' montado en la góndola y una pluralidad de palas de rotor de aerogenerador acopladas al buje. Dependiendo de la dirección del viento, la góndola y las palas de rotor se hacen girar y se dirigen hacia una dirección óptima por un sistema de guiñada para girar la góndola y un sistema de paso para girar las palas. La góndola aloja muchos componentes funcionales del aerogenerador, incluyendo, por ejemplo, un conjunto de generador, caja de engranajes, tren de accionamiento y freno de rotor, así como un equipo convertidor para convertir la energía mecánica en el rotor en energía eléctrica para provisión a la red. La caja de engranajes eleva la velocidad de rotación del eje principal de baja velocidad y acciona un eje de salida de la caja de engranajes. El eje de salida de la caja de engranajes, a su vez, acciona el generador, que convierte la rotación del eje de salida de la caja de engranajes en electricidad. La electricidad generada por el generador se puede convertir entonces según se requiera antes de ser suministrada a un consumidor apropiado, por ejemplo, un sistema de distribución de red eléctrica. También se conocen los llamados aerogeneradores de “accionamiento directo” que no usan cajas de engranajes. En un aerogenerador de accionamiento directo, el generador se acciona directamente por un eje conectado al rotor.
Ahora se describirá una realización específica de la presente invención en la que se discutirán en detalle numerosas características con el fin de proporcionar una comprensión minuciosa del concepto inventivo que se define en las reivindicaciones. No obstante, será evidente para los expertos en la técnica que la invención se puede poner en práctica sin los detalles específicos y que en algunos casos, los métodos, técnicas y estructuras bien conocidos no se han descrito en detalle con el fin de no oscurecer la invención innecesariamente.
Con el fin de situar las realizaciones de la invención en un contexto adecuado, en primer lugar se hará referencia a la Figura 1, que ilustra un Aerogenerador de Eje Horizontal (HAWT) 100 típico en el que se puede implementar una realización de la invención. Se debería observar en este contexto que el aerogenerador 100 puede estar en tierra o alta mar. Además, aunque se hace referencia al aerogenerador en cuestión como que tiene un 'eje horizontal', se apreciará por los expertos en la técnica que, con propósitos prácticos, el eje generalmente está ligeramente inclinado para evitar el contacto entre las palas de rotor y la torre de aerogenerador en caso de fuertes vientos. La Figura 1 muestra un aerogenerador 100 que comprende una torre 120, un rotor 140 y una góndola 160. La góndola 160 está montada de manera giratoria en la torre 120 mediante un sistema de guiñada (no mostrado) para permitir que el rotor 140 guiñe hacia la dirección del viento. El rotor 140 está montado de manera giratoria en la góndola 160. El rotor 140 comprende un buje de rotor 145 y tres palas de rotor 150 acopladas al buje de rotor 145. La góndola 160 aloja muchos componentes funcionales del aerogenerador 100, incluyendo un tren de accionamiento, un equipo de generación de energía y un conjunto de freno de rotor, así como un equipo convertidor para convertir la energía mecánica del viento en energía eléctrica para la provisión de un sistema de distribución de red eléctrica. Como se muestra en las Figuras 2 y 3, la góndola 160 aloja un eje de rotor 170 que está conectado de manera fija al buje de rotor 145 en un extremo de rotor 175 del eje de rotor 170. La góndola 160 comprende además un conjunto de generador-caja de engranajes 200 que está conectado de manera fija al eje de rotor de baja velocidad 170 en un extremo de caja de engranajes 180 (opuesto al extremo de rotor 175) del eje de rotor 170. El conjunto de generador-caja de engranajes 200 comprende una caja de engranajes 220 y un generador 240. La caja de engranajes 220 está conectada de manera fija al extremo de caja de engranajes 180 del eje de rotor 170 y comprende un eje de salida 230 que se extiende a lo largo de un eje longitudinal L. La caja de engranajes 220 también comprende una etapa o etapas de engranajes 225 que aumenta la rotación relativamente lenta del eje de rotor de modo que el eje de salida 230 gire a una velocidad más alta que sea más apropiada para el generador 240. El eje de salida de alta velocidad 230 está conectado de manera fija al generador 240 en un extremo delantero 235 del eje de salida 230 (opuesto a los engranajes 225 de la caja de engranajes 220).
El generador 240 está configurado para producir electricidad usando la energía de rotación del eje de salida 230. Con este fin, el generador 240 comprende un rotor de generador 245 al que el eje de salida 230 está conectado de manera fija y que gira a medida que gira el eje de salida 230, y un estator de generador 250 que comprende devanados asociados (no mostrados).
Para conectar de manera fija el eje de salida 230 de la caja de engranajes 220 al generador 240 de acuerdo con la invención, el conjunto de generador-caja de engranajes 200 comprende un conjunto de conexión 300. El conjunto de conexión 300 comprende una superficie de apoyo de buje 310, un buje 320 y una pluralidad de pernos (no mostrados), cada uno de los cuales se describirá ahora en detalle. En una realización, el conjunto de conexión 300 comprende un miembro intermedio o 'elemento de acoplamiento' en forma de arandela que asegura una conexión más segura para el conjunto de conexión 300.
Como se muestra en la Figura 4, la superficie de apoyo de buje 310 se proporciona en el extremo delantero 235 del eje de salida 230. La superficie de apoyo de buje 3 l0 puede ser integral con el eje de salida 230, unida de manera fija al eje de salida 230 o unida de manera extraíble al eje de salida 230 según se requiera. Expresado de otra forma, la superficie de apoyo de buje 310 se puede proporcionar en un componente diferente del eje de salida 230. Para una transferencia de par óptima entre el eje de salida 230 y el rotor de generador 245, se necesita una conexión estrecha de manera giratoria entre la superficie de apoyo de buje 310 y el eje de salida 230.
La superficie de apoyo de buje 310 comprende una pluralidad de orificios de pernos de eje 315. Los orificios de pernos de eje 315 están distribuidos alrededor de un círculo de la superficie de apoyo de buje 310 y están situados preferiblemente cerca de la circunferencia exterior de la superficie de apoyo de buje 310 para permitir el mayor número de pernos (no mostrados) y el conjunto de conexión 300 más seguro posible. Los orificios de pernos de eje 315 se distribuyen de manera sustancialmente uniforme alrededor del círculo de la superficie de apoyo de buje 310. Una disposición circular y simétrica es óptima para soportar cargas elevadas.
Se debería observar en este punto que el buje 320 puede apoyarse en la superficie de apoyo de buje 310 del eje de salida 230 directa o indirectamente, en que uno o más elementos intermedios se pueden incluir tales como la arandela antes mencionada. 0tro ejemplo es que se podrían incluir una o más cuñas de fricción. También, tales elementos intermedios pueden ser comunes a los pernos que fijan el eje 230 al buje, pero cada perno puede incluir su propio elemento intermedio respectivo (por ejemplo, pequeñas arandelas proporcionadas en cada perno).
Ahora se describirá el buje 320 con referencia a las Figuras 5, 6, 7 y 8. Las Figuras 5 y 8 muestran, cada una, un buje 320 en perspectiva, mientras que las Figuras 6 y 7 muestran, cada una, una sección transversal de un buje 320. Se apreciará que la vista del buje 310 en las Figuras 6, 7 y 8 es desde la dirección de vista opuesta a la de la Figura 5.
El buje 320 comprende un cuerpo 325 que se extiende a lo largo del eje longitudinal L. El buje 320 está dispuesto para unión fija a la superficie de apoyo de buje 310 del eje de salida 230. Con este fin, el buje 320 comprende una primera parte de conexión o 'reborde' 340 sustancialmente circular que se extiende desde un extremo de eje 326 del cuerpo 325. El primer reborde 340 se extiende sustancialmente en el plano perpendicular al eje longitudinal L. En Figuras 4 a 8, el primer reborde 340 se une al cuerpo 325 en un borde exterior del primer reborde 340. El primer reborde 340 también puede unirse al cuerpo 325 en un borde interior del primer reborde 340, aunque esto puede complicar el proceso de unión de manera fija del primer reborde 340 a la superficie de apoyo de buje 310 durante un ensamblaje del conjunto de conexión 300, porque el ángulo agudo con el cuerpo de buje 325 puede hacer que sea más difícil alcanzar y fijar los pernos.
Se debería observar en este punto que aunque el reborde 340 es un componente relativamente delgado en la dirección axial, como se ilustra en los dibujos, esto no se debería considerar limitativo. En su lugar, la función del reborde 340 se debería considerar de primera importancia. El reborde 340 funciona para permitir que el buje se conecte al eje de salida 230, de modo que esta funcionalidad se podría proporcionar por un reborde o 'parte de conexión' de dimensiones mucho más gruesas. Por lo tanto, el término 'reborde' usado en la presente memoria no se debería interpretar exclusivamente como que requiere una superficie o collar que se extiende radialmente relativamente delgado y debería cubrir otras configuraciones de la parte de conexión que permiten que el cuerpo de buje 325 se conecte a una superficie de apoyo de eje 310 mediante una serie de pernos, como se describirá.
El primer reborde 340 comprende una superficie de apoyo de eje 345 para apoyo de la superficie de apoyo de buje 310 del eje de salida 230. En una realización, el primer reborde 340 comprende una superficie de apoyo de arandela 350 (opuesta a la superficie de apoyo de eje 345) para apoyo de una arandela 380. El primer reborde 340 comprende además una pluralidad de ranuras alargadas 360 que se extienden o que penetran a través del primer reborde 340. Como se puede ver en las Figuras 5 a 8, las ranuras alargadas 360 están arqueadas alrededor de un círculo en el primer reborde 340. Es importante destacar que la disposición de las ranuras alargadas 360 del primer reborde 340 corresponde a la disposición de los orificios de pernos de eje 315 de la superficie de apoyo de buje 310 Es decir, se puede considerar que comparten el mismo 'diámetro de círculo de paso'.
La longitud de arco entre cualesquiera dos ranuras alargadas 360 del primer reborde 340 preferiblemente no es mayor que la longitud de arco entre cualesquiera dos orificios de pernos de eje 315 de la superficie de apoyo de buje 310, porque de otro modo el material del primer reborde 340 puede cubrir simultáneamente más de uno de los orificios de pernos de eje 315. Para una resistencia estructural óptima del reborde 340, puede ser beneficioso usar ranuras alargadas 360 con bordes redondeados 365. Mientras que el número de las ranuras alargadas 360 en el primer reborde 340 puede variar de buje 320 a buje 320, para asegurar un conjunto de conexión 300 equilibrado, todas las ranuras 360 en un buje 320 particular tienen preferiblemente la misma longitud Alternativamente, las ranuras 360 de dos o más longitudes diferentes se pueden disponer simétricamente alrededor de la circunferencia del reborde 340.
En las Figuras 7 y 8, la superficie de apoyo de buje 310 del eje de salida 230 se muestra apoyándose en la superficie de apoyo de eje 345 del primer reborde 340. El primer reborde 340 y la superficie de apoyo de buje 310 están dispuestos concéntricamente. En esta realización, el número de ranuras alargadas 360 en el primer reborde 340 es menor que el número de orificios de pernos de eje 315 en el eje y la longitud de la ranura es lo suficientemente grande para permitir siempre el acceso total a al menos dos de los orificios de pernos de eje 315, independientemente de la orientación relativa del primer reborde 340 con respecto a la superficie de apoyo de buje 310. Además, el número de orificios de pernos de eje 315 es un múltiplo del número de ranuras alargadas 360, asegurando que se pueda insertar el mismo número de pernos a través de cada ranura alargada 360 para una conexión equilibrada.
En la orientación relativa óptima 'perfectamente alineada' mostrada en la Figura 8, exactamente tres orificios de pernos de eje 315 son completamente accesibles en cada una de las ranuras alargadas 360. En esta configuración, el número de pernos (no mostrados) que se pueden insertar en cada ranura alargada 360 es igual al número de orificios de pernos de eje 315 dividido por el número de ranuras alargadas 360.
Si el buje 320 de la Figura 8 se gira un ángulo pequeño, las ranuras alargadas 360 y los orificios de pernos de eje 315 estarán “desalineados”: es decir, algunos de los orificios de pernos de eje 315 están parcial o totalmente bloqueados por el primer reborde 340 de manera que un perno (no mostrado) no se pueda alimentar a través de una ranura alargada 360 y cada uno de estos orificios de pernos de eje 315. Cuando están desalineados de esta forma, el número de pernos (no mostrados) que se pueden instalar es igual al número de orificios de pernos de eje 315 menos el número de ranuras alargadas 360. Expresado de otra forma, el número de pernos que se pueden insertar en cada ranura alargada 360 es igual a la cantidad total de pernos disponibles dividida por el número de ranuras alargadas 360.
Al disminuir el número de ranuras alargadas 360 del primer reborde 340 y, de este modo, también la cantidad total de material de reborde entre las ranuras alargadas 360, se bloquean menos orificios de pernos de eje 315 por el primer reborde 340 cuando el primer reborde está dispuesto para apoyarse en la superficie de apoyo de buje 310. No obstante, un primer reborde 340 con menos ranuras alargadas 360, pero más largas, también puede ser más frágil.
El buje 320 también está dispuesto para unión fija al rotor de generador 245 del generador 240. Con este fin, el buje 320 comprende una segunda parte de conexión o 'reborde' 370 sustancialmente circular (visto mejor en las Figuras 7 y 8) que se extiende desde un extremo de generador 327 (opuesto al extremo de eje 326) del cuerpo 325. Como el primer reborde 340, el segundo reborde 370 se extiende sustancialmente en el plano perpendicular al eje longitudinal L. Es decir, el primer 340 y segundo 345 rebordes se extienden en paralelo. En las Figuras 4 a 8, el segundo reborde 370 se une al cuerpo 325 en un borde interior del segundo reborde 370. El segundo reborde 370 también puede unirse al cuerpo 325 en un borde exterior del segundo reborde 370, aunque esto puede complicar el proceso de unión de manera fija del segundo reborde 370 al generador 240 durante el ensamblaje del conjunto de conexión 300, porque el ángulo agudo con el cuerpo de buje 325 puede hacer más difícil alcanzar y fijar los pernos. Se prevé que una configuración práctica será para que el buje 320 sea un componente que esté separado del rotor de generador 245, por lo que la realización ilustrada se muestra como que incluye un segundo reborde 370. No obstante, se debería observar que este no necesita ser el caso y que el buje 320 puede ser un componente integral de la estructura de soporte del rotor de generador 245. En cualquier caso, el buje 320 se puede considerar que está 'asociado' con el rotor de generador 245.
El segundo reborde 370 está unido de manera fija al generador 240 por medio de pernos de generador (no mostrados). Con este fin, el segundo reborde 370 comprende orificios de pernos de reborde 375, como se muestra en la Figura 7, y el rotor de generador 245 comprende orificios de pernos de estator (no mostrados). Los orificios de pernos de estator están situados cerca de la circunferencia exterior del rotor de generador 245 para hacer uso del mayor número de pernos de generador (no mostrados) y para asegurar la conexión más fuerte posible.
El buje 320 está dispuesto de manera que la circunferencia del segundo reborde 370 sea mayor que la circunferencia del primer reborde 340 en la medida que el eje y la superficie de apoyo de buje 310 son más pequeños que el generador 240 y el rotor de generador 245. El primer 340 y segundo 345 rebordes están dispuestos sustancialmente de manera concéntrica para el equilibrio y para trasladar las fuerzas de rotación de manera más eficiente. El cuerpo 325 del buje 320 se extiende entre el primer reborde 340 y el segundo reborde 370 y, como tal, el cuerpo del buje 320 es un cuerpo 325 sustancialmente troncocónico. El cuerpo 325 puede ser sólido, como en las Figuras 8 y 7, o puede estar dotado con aberturas adecuadas que permitan el acceso a través del cuerpo, tales como aberturas circulares 330, como en la Figura 5 o una estructura en forma de rejilla 335, como en la Figura 6. Se debería observar que en la realización ilustrada, la sección de pared del cuerpo troncocónico define un ángulo de alrededor de 45 grados con el eje mayor del generador (es decir, el eje de rotación L), que generalmente es horizontal. Esto es beneficioso dado que ayuda en los trabajos de mantenimiento a obtener acceso a través del cuerpo 325, por ejemplo, para acceder a componentes o sensores que pueden necesitar ajuste o extracción. Un ángulo de 45 grados es solo un ejemplo, y así se debería apreciar que son aceptables otros ángulos, ya sean menores o mayores que 45 grados. Por ejemplo, un ángulo de 40 grados aún puede proporcionar un acceso útil y un ángulo de 60 grados puede proporcionar un acceso mejorado.
Alternativamente, el buje 320 no comprende un segundo reborde 370 y el buje 320 se une de manera fija al generador 240 directamente a través del cuerpo 325 del buje 325. En otra realización, el buje 320 puede ser integral con el generador 240.
La arandela 380 se describirá ahora con referencia a la Figura 9. 0bsérvese que también se puede hacer referencia a la arandela como elemento intermedio, elemento o elemento de arandela. No obstante, el término 'arandela' se usará aquí por simplicidad.
Dado que cada ranura alargada 360 del primer reborde 340 es más grande que cada orificio de perno de eje 315 del eje, puede ser beneficioso usar una arandela 380 para proporcionar una conexión más segura para el conjunto de conexión 300. La arandela 380 puede ser un disco 385 sustancialmente circular y puede tener una abertura 390 sustancialmente circular: es decir, la arandela 380 puede ser sustancialmente anular con el fin de reducir el peso y la cantidad de material usado.
En esta realización, la arandela 380 comprende orificios de pernos de arandela 395 distribuidos alrededor de un círculo de la arandela 380. Los orificios de pernos de arandela 395 tienen preferiblemente el mismo tamaño que los orificios de pernos de eje 315 y coinciden con el diámetro de los pernos que se usan. Es importante destacar que la disposición de muchos de los orificios de pernos de arandela 395 corresponde a la disposición de los respectivos orificios de pernos de eje 315 de la superficie de apoyo de buje 310 y las ranuras alargadas 360 del primer reborde 340. Como tal, un perno se puede poner a través de un orificio de arandela, una ranura alargada y un orificio de perno de eje, proporcionando por ello la sujeción y la fricción requeridas para un ajuste estrecho en el conjunto de conexión 300.
El número de orificios de pernos de arandela 395 en la arandela 380 es preferiblemente igual al número de orificios de pernos de eje 315 o al número de orificios de pernos de eje 315 menos el número de ranuras alargadas 360. Cuando el número de orificios de pernos de arandela 395 es igual al número de orificios de pernos de eje 315, la disposición de los orificios de pernos de arandela 395 de la arandela 380 corresponde a la disposición de los orificios de pernos de eje 315 de la superficie de apoyo de buje 310.
Cuando el número de orificios de pernos de arandela 395 es igual al número de orificios de pernos de eje 315 menos el número de ranuras alargadas 360, la disposición de los orificios de pernos de arandela 395 de la arandela 380 corresponde a la disposición de los orificios de pernos de eje 315 de la superficie de apoyo de buje 310, excepto que falta cada orificio de perno de arandela 395 de orden n, donde n es el número de orificios de pernos de eje 315 dividido por el número de ranuras alargadas 360. Como tal, las fuerzas de conexión siempre se distribuyen uniformemente alrededor de la arandela 380.
Debido a que la arandela 380 es una pieza suelta, se puede girar libremente hasta que los orificios de pernos de arandela 395 estén alineados con los orificios de pernos de eje 315 que son visibles a través de las ranuras alargadas 360. La arandela 380 permite una fácil conexión del eje de salida 230 y el generador 240, dado que solamente la arandela 380 necesita girar para formar una unión y no el eje de salida 230 o el rotor de generador 245 y dado que la arandela 380 es mucho más fácil de maniobrar que el eje de salida 230 o el rotor de generador 245. La Figura 10 muestra una arandela 380 que se apoya en la superficie de apoyo de arandela 350 del primer reborde 340 y la superficie de apoyo de eje 345 del primer reborde 340 que se apoya en la superficie de apoyo de buje 310 del eje de salida 230. El primer reborde 340, la superficie de apoyo de buje 310 y la arandela 380 están todos dispuestos sustancialmente de manera concéntrica. A esta arandela 380 le falta uno de cada tres orificios de pernos de arandela 395. Aunque no es visible porque está intercalado entre el buje 320 y la superficie de apoyo de buje 310 del eje de salida de caja de engranajes 230, el primer reborde 340 tiene un número de ranuras alargadas 360 que es igual al número de orificios de pernos de arandela 395 “que faltan” en la arandela 380, y la superficie de apoyo de buje 310 tiene un número de orificios de pernos de eje 315 que es igual al número de orificios de pernos de arandela 395 más el número de ranuras alargadas 360.
Dado que la longitud de arco entre cualesquiera dos ranuras alargadas 360 adyacentes del primer reborde 340 es menor que la longitud de arco entre cualesquiera dos orificios de pernos de eje 315 adyacentes de la superficie de apoyo de buje 310, un número de orificios de pernos de eje 315 que es igual al número de ranuras alargadas 360 se puede bloquear por el primer reborde 340 siempre que el eje de salida 230 y el primer reborde 340 estén dispuestos para apoyarse.
Disponiendo la arandela 380 de modo que los orificios de pernos de arandela 395 se alineen con los orificios de pernos de eje 315 no bloqueados e insertando los pernos sucesivamente a través de los orificios de pernos de arandela 395 de la arandela 380, a través del primer reborde 340 y a través de los orificios de pernos de eje 315 no bloqueados en la superficie de apoyo de buje 310, se logra una conexión fija entre el buje 320 y la superficie de apoyo de buje 310. En esta configuración, el punto en el círculo de la arandela 380 donde no está presente ningún orificio de perno de arandela 395 se alinea con el punto entre las ranuras alargadas 360 en el primer reborde 340. A pesar de no usar todos los orificios de pernos de eje 315 para la conexión, tal disposición es muy segura. Esta conexión segura se logra sin requerir una alineación perfecta del buje 320 y el eje de salida 230. Tal alineación perfecta casi siempre es muy poco probable dado que maniobrar el eje de salida 230 o el rotor de generador 245 es muy difícil.
Si bien puede ser posible que las ranuras alargadas 360 y los orificios de pernos de eje se alineen perfectamente, no necesita ser usado un número de pernos que es igual al número de orificios de pernos de eje para asegurar una conexión segura. De hecho, esta es la razón por la cual una arandela que tiene un número de orificios de pernos de arandela igual al número de orificios de pernos de eje menos el número de alargados siempre se puede usar de acuerdo con la invención.
Alternativamente, se puede usar una arandela 380 que tenga un número y una disposición espacial de orificios de pernos de arandela 395 que correspondan a los de los orificios de pernos de eje 315 de la superficie de apoyo de buje 310. No obstante, los orificios de pernos de arandela 395 que están bloqueados por el material de reborde entre dos ranuras alargadas 360 no se pueden usar para insertar pernos (no mostrados).
Una realización ejemplar del conjunto de conexión 300 incluye una superficie de apoyo de buje 310 con veintiún orificios de pernos de eje 315, un primer reborde 340 con tres ranuras alargadas 360 y una arandela 380 o bien con veintiuno o bien con dieciocho orificios de pernos de arandela 395. Incluso cuando las ranuras alargadas 360 y los orificios de pernos de eje 315 están desalineadas, se pueden usar dieciocho pernos, que aseguran una conexión muy segura entre el eje de salida 230 y el generador 240.
Ahora, se describirá un método para ensamblar el conjunto de conexión 300 anterior y para conectar el eje de salida 230 al generador 240.
El método comprende un paso de proporcionar la superficie de apoyo de buje 310 en el extremo del eje de salida 230. Esto puede incluir formar integralmente la superficie de apoyo de buje 310 fuera del eje de salida 230, uniendo de manera fija un componente que define la superficie de apoyo de buje 310 al eje de salida 230 o uniendo de manera extraíble la superficie de apoyo de buje 310 al eje de salida 230.
Luego, el método comprende los pasos de proporcionar el buje 320 y unir de manera fija el buje 320 al generador 240. Esto puede incluir unir de manera fija el segundo reborde 370 del buje 320 al generador 240 o conectar directamente el cuerpo 325 del buje 320 al generador 240. Alternativamente, el buje 320 se puede conectar al generador 240 antes de que se proporcione la superficie de apoyo de buje 310, o el buje 320 se forma integralmente fuera del generador 240 y no necesita ser unido.
Entonces, la superficie de apoyo de buje 310 del eje de salida 230 se dispone para apoyarse en la superficie de apoyo de eje 345 del buje 320. En esta posición, la superficie de apoyo de buje 310 y el primer reborde 340 están dispuestos tan concéntricamente como sea posible. En este punto, lo más probable es que las ranuras alargadas 360 y los orificios de pernos de eje 315 estén desalineados de manera que un número de orificios de pernos de eje 315 igual al número de ranuras alargadas 360 estén bloqueados por el primer reborde 340. A continuación, el método incluye un paso de proporcionar la arandela 380 y un paso de disponerla adyacente al primer reborde 340. La arandela 380 está dispuesta para apoyarse en la superficie de apoyo de arandela 350 del buje 320 donde se puede girar fácilmente.
Luego, el método incluye un paso de rotación de la arandela 380 hasta que al menos una parte de los orificios de pernos de arandela 395 se alinee con las ranuras alargadas 360 y con el orificio de perno de eje, es decir, hasta que al menos un número de orificios de pernos de arandela 315 que iguale el número total de orificios de pernos de eje 315 menos el número de ranuras alargadas 360 se alineen con los orificios de pernos de eje 315 desbloqueados. El método luego incluye un paso de proporcionar los pernos (no mostrados), un paso de insertar los pernos sucesivamente a través de los orificios de pernos de arandela 395, las ranuras alargadas 360 y los orificios de pernos de eje 315; y un paso de fijación de manera segura de los pernos.
Si, como generalmente será el caso, las ranuras alargadas 360 y los orificios de pernos de eje 315 no están perfectamente alineados, se usa un número de pernos (no mostrados) que es igual al número total de orificios de pernos de eje 315 menos el número de ranuras alargadas 360. Si, coincidentemente, las ranuras alargadas 360 y los orificios de pernos de eje 315 están perfectamente alineados, se usa o bien el mismo número de pernos que el número de orificios de pernos de eje 315 o bien un número de pernos que es igual al número total de orificios de pernos de eje 315 menos el número de ranuras alargadas 360. Ambas opciones aseguran una conexión segura entre el eje de salida 230 y la superficie de apoyo de buje 310.
Se apreciará por los expertos en la técnica que la invención se ha descrito a modo de ejemplo solamente, y que se puede adoptar una variedad de planteamientos alternativos.
Por ejemplo, en una realización, el primer reborde tiene solamente una ranura alargada 360 que se extiende completamente alrededor del primer reborde 340 en un círculo. Esta realización puede ser menos preferible, aunque técnicamente posible, dado que un primer reborde 340 solamente con una ranura 360 es más difícil de manejar. En otra realización, los orificios de pernos de eje 315, las ranuras alargadas 360 y la arandela 380 se distribuyen alrededor de dos o más círculos concéntricos, permitiendo de este modo una conexión más segura.
En las realizaciones anteriores, el término 'perno' se ha usado para referirse a las fijaciones roscadas mecánicas que se usan para conectar el buje al eje. No obstante, se debería observar que dentro de la presente invención se podrían usar otras fijaciones mecánicas adecuadas, por ejemplo, tornillos, varillas o espárragos roscados. Además, se podría usar una mezcla de diferentes fijaciones. Se prefieren las fijaciones roscadas debido al requisito de aplicar una fuerza de compresión entre el cuerpo de buje 325 y los componentes a los que se une. No obstante, se pueden usar fijaciones no roscadas, tales como pasadores, en combinación con fijaciones roscadas.
En otra realización, el número de ranuras alargadas 360 en el primer reborde 340 es igual al número de orificios de pernos de eje 315 en el eje de salida. Dado que las ranuras alargadas 360 son alargadas, esta disposición permite una ligera desalineación del eje de salida 230 y el buje durante el ensamblaje. Los orificios de pernos de eje 315 no tienen que alinearse exactamente en el centro de las ranuras alargadas 360. No obstante, si el material de reborde bloquea total o parcialmente los orificios de pernos de eje 315, el eje de salida de caja de engranajes 230 (y/o el rotor de generador 345) tendrá que ser girado un pequeño ángulo con el fin de desbloquear los orificios de pernos de eje 315. Aunque, esta puede no ser una realización ideal en términos de alinear automáticamente las ranuras alargadas 360 y los orificios de pernos de eje 315, asegura que todos los orificios de pernos de eje 315 se puedan usar realmente y se obtenga una conexión incluso más segura.
Se observa que, aunque la invención se describe con referencia a un eje de salida de un aerogenerador que está conectado a la parte de rotor de un generador de aerogenerador, la invención no se limita a esta aplicación específica. El conjunto de conexión 300 también puede ser adecuado para conectar de manera fija otros ejes de accionamiento a elementos giratorios. En cualquier situación en la que sea difícil alinear de manera giratoria un eje de accionamiento con un segundo elemento de rotación, las ventajas de este conjunto de conexión 300 serán evidentes.
En las realizaciones ilustradas, el buje 320 incluye un cuerpo 325 troncocónico que se extiende entre un primer reborde de conexión 340 y un segundo reborde de conexión 370. No obstante, se prevén otras configuraciones. Una de estas configuraciones alternativas se muestra en la Figura 11, en la que las partes en común con los dibujos anteriores están etiquetadas con los mismos números de referencia.
En esta realización, el buje 320 incluye un primer reborde de conexión 340, un segundo reborde de conexión 370 y un cuerpo 325 que se extiende entre el primer y segundo rebordes de conexión. De la misma forma, el primer reborde 340 se penetra por ranuras alargadas 360 para unión a una superficie de apoyo de buje 310 (no mostrada en la Fig. 11) que está asociada con el eje de salida de caja de engranajes.
El cuerpo 325 tiene un parte 325a que es troncocónica y que se ensancha radialmente hacia fuera desde el primer reborde 340 cuando se extiende hacia el segundo reborde 370. No obstante, en esta realización, se observará que la parte troncocónica 325a no se fusiona con el segundo reborde 370 como era el caso con las realizaciones anteriores. En su lugar, el cuerpo incluye una parte 325b adicional que tiene un diámetro constante, en esta realización, y se extiende en la dirección axial entre el borde exterior de manera radial de la sección troncocónica 325a y el segundo reborde 370. 0bsérvese que la parte de diámetro constante 325b tiene un diámetro que es más grande que la parte troncocónica 325a y, así, define un par de superficies/rebordes de conexión 398 circulares que se enfrentan axialmente opuestas. La parte de diámetro constante 325b puede proporcionar una función auxiliar. Por ejemplo, la superficie radialmente exterior de la parte de diámetro constante 325b puede proporcionar una superficie de fricción o una superficie de sujeción para una disposición de freno de generador. En la realización ilustrada, uno de los rebordes 398 está dotado con una serie de orificios 400 (de los cuales solamente se muestran dos, por claridad) que pueden acoplarse con fijaciones mecánicas adecuadas para asegurar un disco de freno al cuerpo 325, por ejemplo. Son posibles otras configuraciones. Por lo tanto, la parte de diámetro constante 325b se puede considerar que es una parte de componente auxiliar del cuerpo 325, dado que permite el enganche, el acoplamiento o la fijación de un componente auxiliar al cuerpo 325.
Estas y otras variaciones son posibles sin apartarse del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

REIVINDICACI0NES
1. Un conjunto de generador-caja de engranajes (200) para un aerogenerador (100) que comprende
un generador (240) que tiene un rotor de generador (245);
una caja de engranajes (220) que comprende un eje de salida (230); y
un conjunto de conexión (300), el conjunto de conexión (300) que comprende:
una superficie de apoyo de buje (310), proporcionada en un extremo (235) del eje de salida (230) y que comprende una pluralidad de orificios de pernos de eje (315);
un buje (320) asociado con el rotor de generador (245) y que comprende un cuerpo (325) y una primera parte de conexión (340) que tiene una superficie de apoyo de eje (345) que se enfrenta hacia la superficie de apoyo de buje (310) y al menos una ranura alargada (360) que se extiende a través de la primera parte de conexión (340), el número de ranuras alargadas (360) que es menor o igual que el número de orificios de pernos de eje (315); y una pluralidad de fijaciones que conectan de manera fija el buje (320) a la superficie de apoyo de buje (310), cada fijación que se extiende a través de una ranura alargada (360) respectiva y un orificio de perno de eje (315).
2. El conjunto de generador-caja de engranajes (200) de la reivindicación 1, en donde la primera parte de conexión (340) tiene una pluralidad de ranuras alargadas (360) que se extienden a través de la misma, en donde cada fijación se extiende a través de una ranura alargada (360) y un orificio de perno de eje (315).
3. El conjunto de generador-caja de engranajes (200) de cualquier reivindicación anterior, en donde los orificios de pernos de eje (315) están distribuidos alrededor de uno o más círculos concéntricos de la superficie de apoyo de buje (310).
4. El conjunto de generador-caja de engranajes (200) de la reivindicación 3, en donde los orificios de pernos de eje (315) se distribuyen sustancialmente de manera uniforme alrededor de uno o más círculos concéntricos de la superficie de apoyo de buje (310).
5. El conjunto de generador-caja de engranajes (200) de cualquier reivindicación anterior, en donde la primera parte de conexión (340) se extiende desde un extremo de eje (326) del cuerpo (325), y el buje (320) comprende una segunda parte de conexión (370) que se extiende desde un extremo de elemento de rotación (237) del cuerpo (325) para unir de manera fija el buje (320) al rotor de generador (245).
6. El conjunto de generador-caja de engranajes (200) de la reivindicación 5, en donde una circunferencia de la segunda parte de conexión (370) es mayor que la circunferencia de la primera parte de conexión (340) y el cuerpo (325) tiene una parte (325a) que tiene una forma sustancialmente troncocónica.
7. El conjunto de generador-caja de engranajes (200) de la reivindicación 6, en donde la parte troncocónica del cuerpo tiene un ángulo de pared que define un ángulo de al menos 40°.
8. El conjunto de generador-caja de engranajes (200) de la reivindicación 6 o 7, en donde el cuerpo (325) comprende además una parte de componente auxiliar (325b) que proporciona una región de conexión a un componente auxiliar.
9. El conjunto de generador-caja de engranajes (200) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el cuerpo (325) incluye una o más aberturas de acceso (330; 335), preferiblemente en donde la una o más aberturas de acceso (330; 335) son orificios circulares o tienen forma de rejilla.
10. El conjunto de generador-caja de engranajes (200) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde una o más arandelas se acoplan entre la superficie de apoyo de buje (310) y la primera parte de conexión (340).
11. Un aerogenerador (100) que comprende el conjunto de generador-caja de engranajes (200) de cualquier reivindicación anterior.
12. Un método de conexión de un eje de salida (230) de una caja de engranajes (220) de un aerogenerador (100) a un generador (240) del aerogenerador (100); el método que comprende los pasos de:
proporcionar una superficie de apoyo de buje (310) en un extremo del eje de salida (230), la superficie de apoyo de buje (310) que comprende una pluralidad de orificios de pernos de eje (315);
proporcionar un buje (320) asociado con un rotor de generador (245) del generador (240), el buje (320) que comprende un cuerpo (325) y un primer reborde (340) que se extiende desde el cuerpo (325), el primer reborde (340) que tiene una superficie de apoyo de eje (345) para el apoyo de la superficie de apoyo de buje (310) y una o más ranuras alargadas (360) que se extienden a través del primer reborde (340), el número de ranuras alargadas (360) que es menor o igual que el número de orificios de pernos de eje (315);
disponer la superficie de apoyo de buje (310) para apoyarse en la superficie de apoyo de eje (345); proporcionar una pluralidad de fijaciones;
insertar las fijaciones sucesivamente a través de las ranuras alargadas (360) y los orificios de pernos de eje (315); y fijar de manera segura las fijaciones.
13. Un método de conexión de un eje de salida (230) de una caja de engranajes (220) de un aerogenerador (100) a un generador (240) del aerogenerador (100) según la reivindicación 12, el método que comprende además los pasos de, antes de insertar las fijaciones:
proporcionar una arandela (380) que comprende una pluralidad de orificios de pernos de arandela (395), disponer la arandela (380) adyacente al primer reborde (340),
girar la arandela (380) hasta que al menos una parte de los orificios de pernos de arandela (395) se alinee con las ranuras alargadas (360) y con los orificios de pernos de eje (315), y luego:
insertar las fijaciones sucesivamente a través de los orificios de pernos de arandela (395), las ranuras alargadas (360) y los orificios de pernos de eje (315).
14. Un método de conexión de un eje de salida (230) de una caja de engranajes (220) de un aerogenerador (100) a un generador (240) del aerogenerador (100) según las reivindicaciones 12 o 13, por el cual el paso de insertar la pluralidad de fijaciones incluye el paso de identificar los orificios de pernos de eje (315) que son completamente visibles a través de la una o más ranuras alargadas (360) para la inserción de las fijaciones respectivas, en donde el paso de identificación se logra sin girar el rotor de generador (245) con respecto a la superficie de apoyo de buje (310).
15. Un método de conexión de un eje de salida (230) de una caja de engranajes (220) de un aerogenerador (100) a un generador (240) del aerogenerador (100) según las reivindicaciones 12 a 14, que incluye además el paso de dotar a cada una de la pluralidad de fijaciones con una arandela respectiva antes de insertar dichas fijaciones.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4374483A1 (en) * 2021-07-20 2024-05-29 Vestas Wind Systems A/S Powertrain assembly for a wind turbine
DE102021213859A1 (de) * 2021-12-07 2022-12-29 Zf Friedrichshafen Ag Antriebsanordnung mit Schwingungsentkopplung

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007014861C5 (de) * 2007-03-26 2024-06-20 Siemens Gamesa Renewable Energy Service Gmbh Verbindung von Bauteilen einer Windenergieanlage
WO2010069325A1 (en) * 2008-12-17 2010-06-24 Vestas Wind Systems A/S Connection with connection devices for wind turbine
US8376708B2 (en) 2009-06-30 2013-02-19 General Electric Company Drivetrain system for a wind turbine generator and method of assembling the same
BRPI1000014A2 (pt) * 2010-02-03 2018-02-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd dispositivo e método de rotação de rotor
ES2384140B1 (es) * 2010-02-04 2013-05-16 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Freno mecánico para aerogenerador.
KR20110139127A (ko) 2010-06-21 2011-12-28 엔비전 에너지 (덴마크) 에이피에스 풍력터빈 및 풍력터빈용 축
US9097239B2 (en) 2010-08-18 2015-08-04 Ebo Group, Inc. Wind turbine torque limiting clutch system
CN102207119B (zh) * 2011-03-16 2013-04-10 哈尔滨工业大学 一种双螺母同轴联接机构
US8338980B2 (en) 2011-10-25 2012-12-25 General Electric Company Wind turbine with single-stage compact drive train
CN103375498B (zh) * 2012-04-16 2015-12-02 周登荣 风电发电机用摩擦式联轴器、风电发电装置、风塔及其建筑物
CA2912193C (en) * 2013-09-26 2021-11-16 Aerotorque Corporation Wind turbine coupling to mitigate torque reversals

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