ES2953297T3

ES2953297T3 - Unidad de cojinete para un sistema de guiñada de un aerogenerador

Info

Publication number: ES2953297T3
Application number: ES19765174T
Authority: ES
Inventors: Flemming Christensen; David Österberg
Original assignee: Vestas Wind Systems AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 2018-09-26
Filing date: 2019-09-02
Publication date: 2023-11-10
Anticipated expiration: 2039-09-02
Also published as: EP3857080A1; EP3857080B1; CN112703327B; EP3857080C0; CN112703327A; US20210293224A1; WO2020064068A1; US11603882B2

Abstract

Esta invención se refiere a una unidad de rodamiento (5) para un conjunto de rodamiento (23) de un sistema de orientación (27) de una turbina eólica (10). El aerogenerador (10) comprende una torre (12) y una góndola (14) conectadas por el sistema de guiñada (27). El sistema de guiñada (27) comprende un anillo de engranaje (24) que comprende una disposición dentada (33) configurada para interactuar con una rueda dentada de un motor para permitir la orientación de la góndola (14) con respecto a la torre (12). La unidad de rodamiento (5) comprende: un elemento de ajuste (11) dispuesto para fijarse de manera móvil al conjunto de rodamiento (23); un elemento de cuerpo (8) trasladable con respecto al elemento de ajuste (11); un elemento de soporte (7) en contacto con el elemento de cuerpo (8), comprendiendo el elemento de soporte (8) una superficie de soporte (71) para hacer contacto con una superficie (26, 28) del anillo de engranaje (24) durante el uso; y un medio de desviación (9) colocado entre el elemento de cuerpo (8) y el elemento de ajuste (11) para aplicar una fuerza de tensión a la unidad de soporte (5) para desviar el elemento de soporte (8) en contacto con la superficie (26). , 28) de la corona dentada (24) durante su uso. El elemento ajustador (11) está configurado para ajustar la fuerza de tensión aplicada a la unidad de rodamiento (5) controlando la traslación del elemento de cuerpo (8), y la unidad de rodamiento (5) está configurada de manera que las respectivas superficies (25, 21)) del elemento de ajuste (11) y el elemento de cuerpo 8 son visibles durante el uso. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Unidad de cojinete para un sistema de guiñada de un aerogenerador

Campo de la invención

Esta invención se refiere en general al campo de las unidades de cojinetes para aerogeneradores. En particular, se refiere a una unidad de cojinete para un sistema de guiñada de un aerogenerador.

Antecedentes

Los aerogeneradores conocidos en la técnica incluyen sistemas de guiñada que comprenden una corona dentada soportada por una pluralidad de unidades de cojinetes sujetas en una variedad de conjuntos de cojinetes. Las unidades de cojinetes están diseñadas para hacer contacto con la corona dentada para estabilizar el movimiento del sistema de guiñada, y se tensan tras la instalación para mantener el contacto necesario durante su uso. Las unidades de cojinetes se inspeccionan periódicamente para comprobar si están correctamente tensadas y/o necesitan ser sustituidas o reparadas, según sea necesario. Con el fin de acceder a las unidades de cojinetes durante una inspección, necesita ser desmontada al menos una parte del conjunto de cojinetes. Esto puede ser engorroso, laborioso y llevar mucho tiempo.

El documento WO2017/162250A1 describe un aerogenerador con un sistema de cojinete de guiñada y una unidad de cojinete con las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Es en este contexto que se ha ideado la invención.

Extracto de la invención

Según un primer aspecto de la invención, se proporciona una unidad de cojinete para un conjunto de cojinetes de un sistema de guiñada de un aerogenerador, el aerogenerador que comprende una torre y una góndola conectadas por el sistema de guiñada, en donde el sistema de guiñada comprende un corona dentada que comprende una disposición de engranajes dentados configurada para interactuar con una rueda dentada de un motor para permitir la orientación de la góndola con respecto a la torre, la unidad de cojinete que comprende: un elemento ajustador dispuesto para ser asegurado de manera móvil al conjunto de cojinetes; un elemento de cuerpo trasladable con relación al elemento ajustador; un elemento de cojinete en contacto con el elemento de cuerpo, el elemento de cojinete que comprende una superficie de cojinete para hacer contacto con una superficie de la corona dentada durante su uso; y, unos medios de desviación colocados entre el elemento de cuerpo y el elemento ajustador para aplicar una fuerza de tensión a la unidad de cojinete para desviar el elemento de cojinete en contacto con la superficie de la corona dentada durante su uso, en donde el elemento ajustador está configurado para ajustar la fuerza de tensión aplicada a la unidad de cojinete controlando la traslación del elemento de cuerpo, la unidad de cojinete que está configurada de manera que las superficies respectivas del elemento ajustador y el elemento de cuerpo sean visibles durante su uso.

Según la invención, los medios de desviación están configurados para aplicar una fuerza de tensión predeterminada a la unidad de cojinete cuando la unidad de cojinete está instalada en el conjunto de cojinetes antes de su uso, y en donde la unidad de cojinete está configurada de manera que las superficies respectivas del elemento ajustador y el elemento de cuerpo sean coplanarias cuando se aplica la fuerza de tensión predeterminada.

Preferiblemente, cuando la unidad de cojinete está instalada en el conjunto de cojinetes, la superficie del elemento de cuerpo está configurada para moverse hacia arriba o hacia abajo con relación a la superficie del elemento ajustador para indicar que ha disminuido la fuerza de tensión aplicada a la unidad de cojinete. Preferiblemente, las superficies respectivas comprenden superficies extremas del elemento ajustador y el elemento de cuerpo.

Preferiblemente, el elemento de cuerpo comprende un vástago y el elemento ajustador comprende un orificio abierto a través del cual se recibe de manera deslizante el vástago.

Preferiblemente, el vástago comprende unos medios de retención dispuestos para limitar la traslación del elemento de cuerpo lejos del elemento ajustador.

Preferiblemente, el elemento ajustador comprende una superficie interna para limitar la traslación del elemento de cuerpo hacia el elemento ajustador.

Preferiblemente, la superficie de cojinete está dispuesta para hacer contacto con una superficie inferior o una superficie superior de la corona dentada durante su uso.

Según un segundo aspecto de la invención, se proporciona un conjunto de cojinetes para un sistema de guiñada de un aerogenerador que comprende una unidad de cojinete según el primer aspecto de la invención. Preferiblemente, el conjunto de cojinetes es un conjunto de cojinetes deslizante, de bolas o de rodillos.

Según un tercer aspecto de la invención, se proporciona un sistema de guiñada para un aerogenerador que comprende un conjunto de cojinetes según el segundo aspecto de la invención.

Preferiblemente, el sistema de guiñada comprende una unidad de control configurada para determinar una traslación del elemento de cuerpo con respecto al elemento ajustador; y, al determinar que se ha trasladado el elemento de cuerpo, emitir una señal de control de mantenimiento.

Preferiblemente, si se determina que el elemento de cuerpo se ha alejado del elemento ajustador, la señal de control de mantenimiento se configura para indicar un deterioro del elemento de cojinete, y si se determina que el elemento de cuerpo se ha movido hacia el elemento ajustador, la señal de control de mantenimiento está configurada para indicar que los medios de desviación necesitan sustitución.

Según un cuarto aspecto de la invención, se proporciona un aerogenerador que comprende un sistema de guiñada según el tercer aspecto de la invención.

Breve descripción de los dibujos

Ahora se describirán los aspectos anteriores y otros de la invención, solamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

la Figura 1 es una vista esquemática de un aerogenerador para usar con la invención;

la Figura 2 muestra una vista de despiece de un sistema de guiñada del aerogenerador mostrado en la Figura 1; la Figura 3 es una vista ensamblada en sección transversal del sistema de guiñada mostrado en la Figura 2;

la Figura 4 es una vista en sección transversal de una unidad de cojinete según una realización de la invención para su uso en el sistema de guiñada mostrado en la Figura 2;

la Figura 5a es una vista en sección transversal de la unidad de cojinete de la Figura 4, instalada en el sistema de guiñada de la Figura 2, correctamente tensada;

la Figura 5b es una vista en sección transversal de la unidad de cojinete de la Figura 4, instalada en el sistema de guiñada de la Figura 2, tras el deterioro de una superficie de cojinete;

la Figura 5c es una vista en sección transversal de la unidad de cojinete de la Figura 4, instalada en el sistema de guiñada de la Figura 2, después de un fallo de los resortes de disco; y,

la Figura 6 es una vista en sección transversal de la unidad de cojinete de la Figura 4, instalada en un sistema de guiñada alternativo.

En los dibujos, características similares se denotan mediante signos de referencia similares.

Descripción específica

La siguiente descripción detallada se refiere a los dibujos que se acompañan que muestran, a modo de ilustración, detalles específicos y realizaciones en las que se puede poner en práctica la invención. Estas realizaciones se describen con suficiente detalle para permitir que los expertos en la técnica pongan en práctica la invención. Se pueden utilizar otras realizaciones y se pueden hacer cambios estructurales y lógicos sin apartarse del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones adjuntas. Además, las referencias en la siguiente descripción a “superior”, “inferior” y cualquier otro término que tenga una orientación implícita no se pretende que sean limitantes y se refieren solamente a la orientación de las características como se muestra en los dibujos que se acompañan. Para proporcionar contexto para la invención, la Figura 1 muestra un aerogenerador, generalmente designado como 10, que comprende una torre 12. La torre 12 soporta una góndola 14, en la que está montado un rotor 16. El rotor 16 está acoplado operativamente a un generador alojado dentro de la góndola 14. Además del generador, la góndola 14 aloja otros componentes diversos requeridos para convertir la energía eólica en energía eléctrica, junto con otros diversos componentes necesarios para operar, controlar y optimizar el rendimiento del aerogenerador 10. El rotor 16 comprende una pluralidad de palas de rotor 18 que se extienden radialmente desde un buje central 20. En este ejemplo, el rotor 16 comprende tres palas de rotor 18, aunque será evidente para los expertos en la técnica que son posibles otras configuraciones. El aerogenerador 10 comprende además un sistema de guiñada (no mostrado), colocado entre la torre 12 y la góndola 14. El sistema de guiñada funciona para hacer girar la góndola 14 con relación a la torre 12 en un movimiento de guiñada para orientar el rotor 16 según la dirección del viento.

La Figura 2 es una vista de despiece de una realización del sistema de guiñada, que generalmente se designa por 27. El sistema de guiñada 27 comprende una estructura principal 22, en la que se ensamblan todos los elementos mecánicos y eléctricos de la góndola 14. Al menos un motor (no mostrado) está montado en la estructura principal 22 y está configurado para accionar el movimiento de guiñada de la góndola 14. Esta realización del sistema de guiñada 27 comprende dos aberturas 4 dispuestas para recibir los motores respectivos.

El sistema de guiñada 27 comprende además una corona dentada, generalmente designada por 24, configurada para ser asegurada de manera fija a la parte superior de la torre 12. La superficie radial externa de la corona dentada 24 define una disposición de engranajes dentados 33 para interactuar con una rueda dentada asegurada a al menos un motor para permitir el movimiento de guiñada de la estructura principal 22 con respecto a la corona dentada 24. La corona dentada 24 comprende además una superficie de cojinete circunferencial superior 26 (de aquí en adelante, “la superficie superior 26”), sobre la cual descansa la estructura principal 22 y se desliza cuando se somete al movimiento de guiñada, una superficie de cojinete circunferencial inferior 28 (de aquí en adelante, “la superficie inferior 28”) y una superficie de cojinete radial interno 31 (de aquí en adelante, “la superficie interna 31”), que se extiende verticalmente entre la superficies superior e inferior 26, 28.

Una pluralidad de placas deslizantes, generalmente designadas por 29, está situada entre la estructura principal 22 y la corona dentada 24 en una disposición radial. Las placas deslizantes 29 están fijas con relación a la estructura principal 22 y proporcionan superficies suaves, casi sin fricción, que permiten que la estructura principal 22 se deslice sobre la superficie superior 26 durante el movimiento de guiñada. Las placas deslizantes 29 incluyen, cada una, una placa deslizante horizontal 30 y una placa deslizante radial 32. Las placas deslizantes horizontales 30, sobre las que se ejercen fuerzas axiales durante el movimiento de guiñada de la estructura principal 22, se colocan entre la estructura principal 22 y la superficie superior 26 de la corona dentada 24. Mientras que las placas deslizantes radiales 32, sobre las que se ejercen fuerzas radiales durante el movimiento de guiñada de la estructura principal 22, se colocan entre los conjuntos de cojinetes 23 respectivos, dispuestos para ser fijados a la estructura principal 22 en una disposición radial, y la superficie interna 31 de la corona dentada 24. En la realización mostrada en la Figura 2, ocho conjuntos de cojinetes 23 están dispuestos radialmente alrededor de la corona dentada 24. En una realización preferida, es pretende que el material de las placas deslizantes 30, 32 sea un polímero, por ejemplo PET o PA.

La Figura 3 es una vista en sección transversal del sistema de guiñada 27 cuando está ensamblado. En esta figura, solamente dos conjuntos de cojinetes 23 son visibles en sección transversal, y se muestran situados en lados opuestos de la corona dentada 24. Del mismo modo, solamente dos placas deslizantes horizontales 30, colocadas entre la estructura principal 22 y la superficie superior 26 de la corona dentada 24, y solamente dos placas deslizantes verticales 32, colocadas entre los respectivos conjuntos de cojinetes 23 y la superficie interna 31 de la corona dentada 24, son visibles, y también se muestran en lados opuestos de la corona dentada 24. Cada conjunto de cojinetes 23 tiene una primera parte 1 generalmente vertical y una segunda parte 2 horizontal, asegurada a, y que se extienden radialmente hacia fuera de, la primera parte 1. Cuando se ensambla el sistema de guiñada 27, las primeras partes 1 se fijan a la estructura principal 22 por medio de tornillos 35 y se sitúan alrededor de la superficie interna 31 de la corona dentada 24, adyacente a las placas deslizantes radiales 32. Las segundas partes 2 se extienden por debajo de la corona dentada 24, generalmente paralela a la superficie inferior 28 de la corona dentada 24. Cada segunda parte 2 está dispuesta para llevar una pluralidad de unidades de cojinetes 5 que actúan para impartir una fuerza en la superficie inferior 28 de la corona dentada 24 para estabilizar el movimiento de guiñada de la estructura principal 22. Preferiblemente, la segunda parte 2 de cada conjunto de cojinetes 23 sostiene entre cuatro y seis unidades de cojinetes 5.

La Figura 4 es una vista en sección transversal de una realización de una unidad de cojinete 5 de acuerdo con la invención antes de su instalación dentro de un conjunto de cojinetes 23. La unidad de cojinete 5 tiene forma generalmente cilíndrica y comprende una serie de componentes dispuestos concéntricamente que incluyen un elemento de cojinete 7, en forma de bloque cilíndrico, que comprende una superficie de cojinete 71 para hacer contacto con la superficie inferior 28 de la corona dentada 24 durante su uso. La unidad de cojinete 5 comprende además un elemento de cuerpo 8 generalmente cilíndrico. Según la orientación de la unidad de cojinete 5 como se muestra en la Figura 4, el elemento de cojinete 7 hace contacto con una superficie superior 87 del elemento de cuerpo 8 de manera que la superficie de cojinete 71 y la superficie superior 87 estén en una alineación paralela. El elemento de cuerpo 8 se asienta centralmente dentro de la unidad de cojinete 5 y comprende una parte superior 81, que define la superficie superior 87 del elemento de cuerpo 8, una parte central 82 y un vástago inferior 83. La parte superior 81 está conectada a la parte central 82 en una disposición concéntrica, que a su vez está conectada al vástago 83. El diámetro de la parte central 82 es menor que el diámetro de la parte superior 81 para definir una primera superficie anular 92 en una superficie inferior de la parte superior 81. De manera similar, el diámetro del vástago 83 es menor que el diámetro de la parte central 82 para definir una superficie de contacto anular 93 en una superficie inferior de la parte central 82.

La unidad de cojinete 5 comprende además un elemento ajustador 11 de forma anular situado en el extremo opuesto al elemento de cojinete 7. El elemento ajustador 11 incluye una rosca de tornillo externa 13, situada en su superficie radial externa para asegurar la unidad de cojinete 5 en el conjunto de cojinetes 23, junto con un orificio abierto 15 situado centralmente configurado para recibir de manera deslizante el vástago 83. El elemento ajustador 11 comprende además una superficie de extremo 25, que incluye al menos dos zócalos de herramientas 17 para recibir una herramienta de ajuste (no mostrada en las figuras), y una superficie interna 94, que comprende una segunda superficie anular 91.

La unidad de cojinete 5 comprende además unos medios de desviación colocados entre el elemento ajustador 11 y la parte superior 81 del elemento de cuerpo 8. En esta realización de la unidad de cojinete 5, los medios de desviación comprenden una pila de resortes de disco anular 9 (de aquí en adelante, “la pila de resortes 9”) colocada alrededor de la parte central 82 del elemento de cuerpo 8 entre el elemento ajustador 11 y su parte superior 81. En la orientación de la unidad de cojinete como se muestra en la Figura 4, los extremos superior e inferior de la pila de resortes 9 se apoyan en la primera y segunda superficies anulares 92, 91 respectivamente para ejercer una fuerza de tensión en la unidad de cojinete 5, empujando al elemento de cuerpo 8, y así al elemento de cojinete 7, lejos del elemento ajustador 11 en un movimiento de traslación.

El vástago 83 del elemento de cuerpo 8 incluye unos medios de retención dispuestos para limitar la traslación del elemento de cuerpo 8 hacia arriba con relación al elemento ajustador 11. Es decir, los medios de retención limitan la traslación del elemento de cuerpo 8 lejos del elemento ajustador 11. En una realización preferida, los medios de retención son una arandela de retención 19 situada alrededor de la superficie radial externa del vástago 83 del elemento de cuerpo 8 y está configurada para hacer tope con la superficie de extremo 25 del elemento ajustador 11 para limitar la extensión a la que el elemento de cuerpo 8 puede trasladarse lejos del elemento ajustador 11. A la inversa, la superficie de contacto anular 93 está configurada para hacer tope con la superficie interna 94 del elemento ajustador 11 para limitar la medida en que el elemento de cuerpo 8 puede trasladarse hacia abajo con relación al elemento ajustador 11. Es decir, la superficie de contacto anular 93 del elemento de cuerpo 8 y la superficie interna 94 del elemento ajustador 11 funcionan para limitar la traslación del elemento de cuerpo 8 hacia el elemento ajustador 11.

La Figura 5a es una ampliación del detalle 'A' mostrado en la Figura 3, y muestra la unidad de cojinete 5 instalada dentro del conjunto de cojinetes 23. La segunda parte 2 de cada conjunto de cojinetes 23 incluye una serie de orificios cilindricos 84 para recibir una unidad de cojinete 5 respectivo. Cada orificio 84 comprende una rosca de tornillo interna (no mostrada), que forma una conexión de rosca de tornillo ajustable con la rosca de tornillo externa 13 de la unidad de cojinete 5 para sujetar la unidad de cojinete 5 dentro del conjunto de cojinetes 23.

La conexión de rosca de tornillo ajustable permite que el elemento ajustador 11 se mueva con relación al elemento de cuerpo 8 dentro del orificio 84 girando el elemento ajustador 11 alrededor de un eje longitudinal de la unidad de cojinete 5. Con el fin de ajustar la fuerza impartida por la superficie de cojinete 71 en la superficie inferior 28 de la corona dentada 24, el elemento ajustador 11 se puede girar en el sentido de las agujas del reloj o contrario a las agujas del reloj dentro del orificio 84. Girar el elemento ajustador 11 en el sentido de las agujas del reloj hace que se mueva hacia arriba con relación al elemento de cuerpo 8, dado que el movimiento hacia arriba del elemento de cuerpo 8 se evita por la superficie de cojinete 71 que está en contacto con la superficie inferior 28. Esto tiene el efecto de comprimir la pila de resortes 9, lo que hace que se imparta una mayor fuerza de tensión sobre la unidad de cojinete 5, aumentando por ello la fuerza impartida por la superficie de cojinete 71 sobre la superficie inferior 28 de la corona dentada 24. Mientras que girar el elemento ajustador 11 en sentido contrario a las agujas del reloj tiene el efecto opuesto. Es decir, el elemento ajustador 11 se mueve hacia abajo con relación al elemento de cuerpo 8, descomprimiendo la pila de resortes 9. Esto disminuye la fuerza de tensión aplicada a la unidad de cojinete 5 y, en consecuencia, la fuerza impartida por la superficie de cojinete 71 sobre la superficie inferior 28.

Con el fin de asegurar que la superficie de cojinete 71 imparta la fuerza de estabilización necesaria sobre la superficie inferior 28 de la corona dentada 24, la tensión de la unidad de cojinete 5 se debe ajustar correctamente tras la instalación en el conjunto de cojinetes 23 antes de su uso.

En las unidades de cojinetes conocidas, unos medios de desviación están configurados para proporcionar una fuerza de tensión correcta o predeterminada cuando un elemento ajustador se gira hacia atrás una cantidad predeterminada desde su posición más alta. Es decir, el elemento ajustador se gira en el sentido de las agujas del reloj hasta su posición más alta, comprimiendo en exceso los medios de desviación, y luego se gira en sentido contrario a las agujas del reloj lejos de la posición más alta en la cantidad predeterminada, que podría ser media vuelta, por ejemplo. Es en esta posición que se sabe que la unidad de cojinete se ajusta a la fuerza de tensión correcta. No obstante, las unidades de cojinetes conocidas están alojadas completamente dentro de su conjunto de cojinetes, lo que significa que solamente se puede acceder al elemento ajustador quitando parte del conjunto de cojinetes. Esto hace el proceso de acceso y ajuste del elemento ajustador engorroso y lleva mucho tiempo.

La unidad de cojinete 5 de esta invención está configurada de manera que el elemento ajustador 11 y el vástago 83 sean visibles y accesibles desde debajo del conjunto de cojinetes 23 cuando la unidad de cojinete 5 está instalada en el conjunto de cojinetes 23. Esta disposición permite ajustes sencillos del elemento ajustador 11, a diferencia de las unidades de cojinetes conocidas.

La pila de resortes 9 está configurada para aplicar la fuerza de tensión correcta o predeterminada a la unidad de cojinete 5 cuando el elemento ajustador 11 se gira hasta que su superficie extrema 25 es sustancialmente coplanaria con la superficie extrema 21 del vástago 83, como se muestra en la Figura 5a. Es decir, la alineación de las superficies extremas 21, 25 proporciona una indicación visual de que la unidad de cojinete 5 está tensada correctamente para proporcionar la fuerza de estabilización necesaria sobre la superficie inferior 28 de la corona dentada 24 antes de su uso.

A lo largo de su vida útil, la unidad de cojinete 5 puede dejar de proporcionar la fuerza de estabilización necesaria. Esto podría ser porque se ha deteriorado el elemento de cojinete 7 y/o se ha roto la pila de resortes 9. Como resultado, cada unidad de cojinete 5 tiene que ser monitorizada para determinar si el elemento ajustador 11 necesita ser ajustado o no, para tener en cuenta el deterioro de la superficie de cojinete 71, o si la pila de resortes 9 necesita sustitución. En ambos casos, el tipo de fallo se puede diagnosticar, sin quitar la unidad de cojinete 5 del conjunto de cojinetes 23, inspeccionando la posición de las superficies extremas 21,25 una con respecto a otra.

La Figura 5b es una vista en sección transversal de una unidad de cojinete 5 en la que se ha deteriorado el elemento de cojinete 7. Como se señaló anteriormente, la pila de resortes 9 funciona para empujar a la superficie de cojinete 71 en contacto con la superficie inferior 28 de la corona dentada 24. Así, a medida que el elemento de cojinete 7 se deteriora, la pila de resortes 9 hace que los elementos de cojinete y cuerpo 7, 8 se trasladen hacia arriba con respecto al elemento ajustador 11. Esta traslación, debido al deterioro del elemento de cojinete 7, se indica por la superficie extrema 21 del vástago 83 que se ha movido de su posición original, alineada con la superficie extrema 25 del elemento ajustador 11 en una disposición coplanaria, a estar situada en un plano por encima de la superficie extrema 25 del elemento ajustador 11. Típicamente, el elemento de cojinete 7 se deteriora a una tasa de alrededor de 0,1 mm por año cuando el aerogenerador 10 se opera en condiciones normales de trabajo. No obstante, debido a las pruebas durante la puesta en marcha del aerogenerador 10 y mientras que se asientan los diversos componentes del sistema de guiñada 27, la tasa de deterioro inicial del elemento de cojinete 7 puede ser mayor que 0,1 mm por año. La traslación del elemento de cuerpo 8 lejos del elemento ajustador 11 tiene el efecto de expandir la pila de resortes 9 lo que, a su vez, reduce la fuerza de tensión aplicada a la unidad de cojinete 5, junto con la fuerza de estabilización sobre la superficie inferior 28 de la corona dentada 24. Con el fin de restablecer la fuerza de tensión correcta en la unidad de cojinete 5, el elemento ajustador 11 se gira en el sentido de las agujas del reloj, moviéndolo hacia arriba dentro del orificio 84, hasta que su superficie extrema 25 y la superficie extrema 21 del vástago 83 estén alineadas una vez más. Durante la vida útil de la unidad de cojinete 5, la distancia en la que el elemento ajustador 11 se mueve hacia arriba dentro del orificio 84 para compensar el deterioro del elemento de cojinete 7 podría ser de hasta 3 mm.

La Figura 5c es una vista en sección transversal de una unidad de cojinete 5 en la que ha fallado la pila de resortes 9, lo que, típicamente, es el resultado de la rotura de uno o más de los resortes de disco anular. En el caso de tal fallo, la pila de resortes 9 ya no es capaz de proporcionar la fuerza de tensión requerida a la unidad de cojinete 5. Como resultado, la superficie de cojinete 71 se mueve lejos de la superficie inferior 28 de la corona dentada 24, y los elementos de cojinete y cuerpo 7, 8 se trasladan hacia abajo con respecto al elemento ajustador 11, como se indica por la superficie extrema 21 del vástago 83 que se ha movido desde su posición original hasta ser situados en un plano por debajo de la superficie extrema 25 del elemento ajustador 11.

En ambos casos mostrados en la Figura 5b y 5c, el movimiento relativo de las superficies respectivas del elemento ajustador 11 y el elemento de cuerpo 8 proporciona una indicación visual de que ha disminuido la fuerza de tensión aplicada por la unidad de cojinete 5 y que se requiere una acción correctiva.

Como se señaló anteriormente, las unidades de cojinetes conocidas se alojan completamente en el conjunto de cojinetes. Por consiguiente, al menos parte del conjunto de cojinetes se debe desmontar con el fin de inspeccionar una unidad de cojinete para determinar si ha disminuido o no la fuerza de tensión aplicada a la unidad de cojinete. Esto requiere mucha mano de obra, particularmente cuando se tienen que inspeccionar múltiples unidades de cojinetes.

Un beneficio de la unidad de cojinete 5 de la presente invención es que mejora aún más los diseños de unidades de cojinetes conocidos proporcionando unos medios para determinar si la fuerza de tensión aplicada a la unidad de cojinete 5 es correcta y, si no lo es, qué acción correctiva se requiere, in situ (es decir, mientras que está instalada en el conjunto de cojinetes 23). Como tal, el personal de servicio puede determinar fácilmente si necesita ajustarse o no la unidad de cojinete 5, o si ha fallado un componente dentro de la unidad de cojinete 5, sin tener que desmontar ningún aspecto del sistema de guiñada 27.

Como se señaló anteriormente, las posiciones relativas de las superficies extremas 25, 21 del elemento ajustador 11 y el vástago 83 proporcionan una indicación visual de que ha disminuido la fuerza de tensión aplicada por la unidad de cojinete 5. Las posiciones relativas de las superficies extremas 25, 21 se pueden evaluar a simple vista o determinar con más precisión usando una herramienta de medición especializada (no mostrada en las figuras). La herramienta de medición comprende un instrumento de medición que usa, por ejemplo, un medidor de distancia láser para medir un desplazamiento entre las superficies extremas 25, 21. En una realización de ejemplo, la herramienta de medición podría formar parte de la herramienta de ajuste.

En un aspecto de la invención, el sistema de guiñada 27 comprende una unidad de control (no mostrada en las figuras) que es operable para monitorizar las posiciones relativas de las superficies extremas 25, 21 y emitir una señal de control de mantenimiento en caso de que las superficies extremas 25, 21 se muevan desde su disposición coplanaria hasta llegar a estar desalineadas. Con este fin, la unidad de control se acopla operativamente a uno o más sensores configurados para determinar las posiciones relativas de las superficies extremas 25, 21. Los sensores pueden ser contactos mecánicos o electromagnéticos o sensores de proximidad, o pueden formar parte de un sistema de medición de luz o láser. Tras determinar que las superficies extremas 25, 21 están alineadas, la unidad de control es operable para emitir una señal que confirma que la unidad de cojinete 5 está pretensada correctamente. Alternativamente o además de esto, la herramienta de ajuste también puede ser operable para proporcionar una indicación de que la unidad de cojinete 5 está pretensada correctamente. Tras determinar que las superficies extremas 25, 21 están desalineadas, la unidad de control emite la señal de control de mantenimiento, que se refiere a la información con respecto a la ubicación y la condición de mantenimiento de la unidad de cojinete 5 dentro del conjunto de cojinetes 23. Con este fin, la señal de control de mantenimiento contiene información que se refiere a si la unidad de cojinetes 5 necesita o no ajuste o si la pila de resortes 9 ha fallado y requiere sustitución. Si la unidad de control determina que el elemento de cuerpo 8 se ha movido hacia arriba con relación al elemento ajustador 11, la señal de control de mantenimiento está configurada para indicar un deterioro de la superficie de cojinete 71. Mientras que, si se determina que el elemento de cuerpo 8 se ha movido hacia abajo con relación al elemento ajustador 11, la señal de control de mantenimiento está configurada para indicar que la pila de resortes 9 necesita sustitución. La unidad de control incluye un transmisor configurado para transmitir la señal de control de mantenimiento de manera inalámbrica o mediante una conexión cableada a un servidor remoto. Alternativamente, la señal de control de mantenimiento se transmite directamente a un dispositivo externo (por ejemplo, un teléfono inteligente, un ordenador personal, etc.) que pertenece al personal de servicio.

Los beneficios de este aspecto de la invención son que la unidad de control determina automáticamente las condiciones de tensión y mantenimiento de cada unidad de cojinete 5 in situ. Como tal, las señales de control de mantenimiento solamente se transmiten al personal de servicio cuando una unidad de cojinete 5 necesita sustitución o ajuste. Esto reduce la necesidad de inspecciones periódicas en el lugar del sistema de guiñada 27 por el personal de servicio, lo que puede llevar mucho tiempo, ser costoso y laborioso. Además, si el personal de servicio es consciente de la condición de mantenimiento de las unidades de cojinetes 5 de antemano, ello asegura que las visitas de mantenimiento llevadas a cabo por el personal de servicio sean eficientes ya que ellos ya serán conscientes de la ubicación y el tipo de reparación y/o ajuste requerido.

Como se señaló anteriormente, la superficie de cojinete 71 de la unidad de cojinete 5 está dispuesta para hacer contacto con la superficie inferior 28 de la corona dentada 24. No obstante, en otra realización, múltiples unidades de cojinetes 5 se disponen para hacer contacto con la superficie superior 26 de la corona dentada 24, sustituyendo las placas deslizantes horizontales 30. La Figura 6 muestra una única unidad de cojinete 5 como parte de un conjunto de cojinetes de bolas 95, que comprende un anillo de cojinete externo 96 y un anillo de cojinete interno dentado 24, cumpliendo la función de la corona dentada 24 del ejemplo anterior. Una bola 97 del conjunto de cojinetes de bolas 95 está marcada. Como las placas deslizantes horizontales 30, la superficie de cojinete 71 de la unidad de cojinete 5 hace contacto con la superficie superior 26 de la corona dentada 24. Incluso aunque esta aplicación de ejemplo de la unidad de cojinete 5 se muestra con respecto al conjunto de cojinetes de bolas 95, se apreciará que la unidad de cojinete 5 también podría sustituir la placa deslizante horizontal 30 del conjunto de cojinetes deslizantes 23 descrito anteriormente. La unidad de cojinete 5 se asegura dentro de un orificio 84 de la estructura principal 22, proporcionando una conexión entre la estructura principal 22 y la corona dentada 24, y funciona de la misma forma que la unidad de cojinete 5 que contacta con la superficie inferior 28 de la corona dentada 24. Es decir, las superficies extremas 21, 25 del vástago 83 y el elemento ajustador 11 son visibles cuando el conjunto de cojinetes 5 está asegurado a la estructura principal 22 para indicar cuándo la unidad de cojinete 5 está tensada correctamente y si ha disminuido la fuerza de tensión aplicada a la unidad de cojinete 5.

Se apreciará por los expertos en la técnica que la invención se ha descrito solamente a modo de ejemplo, y que se pueden adoptar una variedad de enfoques alternativos sin apartarse del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, se ha descrito que la pila de resortes 9 está configurada para aplicar una fuerza de tensión predeterminada a la unidad de cojinete 5 antes de su uso, y que las superficies respectivas del elemento ajustador 11 y el elemento de cuerpo 8 son coplanarias cuando se aplica la fuerza de tensión predeterminada y llegan a estar desalineadas cuando disminuye la fuerza de tensión. En la realización de la invención descrita anteriormente, las superficies respectivas del elemento ajustador 11 y el elemento de cuerpo 8 comprenden las superficies extremas 25, 21 del elemento ajustador 11 y el elemento de cuerpo 8. No obstante, será evidente para el lector experto que las superficies respectivas del elemento ajustador 11 y el elemento de cuerpo 8 podrían comprender superficies alternativas a las superficies extremas 25, 21 siempre que las superficies alternativas sean visibles durante su uso y sean capaces de indicar una traslación del elemento de cuerpo 8 con respecto al elemento ajustador 11.

También será evidente para el experto en la técnica que la unidad de cojinete 5 descrita en la presente memoria es adecuada para su uso con diferentes realizaciones del sistema de guiñada 27, tal como una realización en la que la corona dentada 24 está conectada de manera giratoria a la góndola 14, o bien directa o bien indirectamente, en lugar de estar firmemente asegurada a la parte superior de la torre 12, y en que los motores, configurados para accionar el movimiento de guiñada de la góndola 14, se mantienen estacionarios con respecto a la torre 12.

Además, el lector experto comprenderá que la unidad de cojinete 5, como se define en las reivindicaciones adjuntas, no está limitada para su uso en los conjuntos de cojinetes 23, 95 descritos en la presente memoria y que también se podría usar en otros tipos de conjuntos de cojinetes usados en sistemas de guiñada tales como, por ejemplo, conjuntos de cojinetes de rodillos.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una unidad de cojinete (5) para un conjunto de cojinetes (23) de un sistema de guiñada (27) de un aerogenerador (10), el aerogenerador (10) que comprende una torre (12) y una góndola (14) conectados por el sistema de guiñada (27), en donde el sistema de guiñada (27) comprende una corona dentada (24) que comprende una disposición de engranajes dentados (33) configurada para interactuar con una rueda dentada de un motor para permitir la orientación de la góndola (14) con respecto a la torre (12), la unidad de cojinete (5) que comprende:

un elemento ajustador (11) dispuesto para ser asegurado de manera móvil al conjunto de cojinetes (23);

un elemento de cuerpo (8) trasladable con relación al elemento ajustador (11);

un elemento de cojinete (7) en contacto con el elemento de cuerpo (8), el elemento de cojinete (7) que comprende una superficie de cojinete (71) para hacer contacto con una superficie (26, 28) de la corona dentada (24) durante su uso; y,

unos medios de desviación (9) colocados entre el elemento de cuerpo (8) y el elemento ajustador (11) para aplicar una fuerza de tensión a la unidad de cojinete (5) para desviar el elemento de cojinete (7) en contacto con la superficie (26, 28) de la corona dentada (24) durante su uso, en donde el elemento ajustador (11) está configurado para ajustar la fuerza de tensión aplicada a la unidad de cojinete (5) controlando la traslación del elemento de cuerpo (8),

la unidad de cojinete (5) que está configurada de manera que las superficies (25, 21) respectivas del elemento ajustador (11) y el elemento de cuerpo (8) sean visibles durante su uso,

caracterizado por que

los medios de desviación (9) están configurados para aplicar una fuerza de tensión predeterminada a la unidad de cojinete (5) cuando la unidad de cojinete (5) está instalada en el conjunto de cojinetes (23) antes de su uso, y en donde la unidad de cojinete (5) está configurada de manera que las superficies (25, 21) respectivas del elemento ajustador (11) y el elemento de cuerpo (8) sean coplanarias cuando se aplica la fuerza de tensión predeterminada.

2. Una unidad de cojinete (5) según la reivindicación 1, en donde cuando la unidad de cojinete (5) está instalada en el conjunto de cojinetes (23) la superficie (21) del elemento de cuerpo (8) está configurada para moverse hacia arriba o hacia abajo con relación a la superficie (25) del elemento ajustador (11) para indicar que ha disminuido la fuerza de tensión aplicada a la unidad de cojinete (5).

3. Una unidad de cojinete (5) según cualquier reivindicación anterior, en donde las superficies (25, 21) respectivas comprenden las superficies extremas del elemento ajustador (11) y el elemento de cuerpo (8).

4. Una unidad de cojinete (5) según cualquier reivindicación anterior, en donde el elemento de cuerpo (8) comprende un vástago (83) y el elemento ajustador (11) comprende un orificio abierto (15) a través del cual se recibe de manera deslizante el vástago (83).

5. Una unidad de cojinete (5) según la reivindicación 4, en donde el vástago (83) comprende unos medios de retención (19) dispuestos para limitar la traslación del elemento de cuerpo (8) lejos del elemento ajustador (11).

6. Una unidad de cojinete (5) según cualquier reivindicación anterior, en donde el elemento ajustador (11) comprende una superficie interna (94) para limitar la traslación del elemento de cuerpo (8) hacia el elemento ajustador (11).

7. Una unidad de cojinete (5) según cualquier reivindicación anterior, en donde la superficie de cojinete (71) está dispuesta para hacer contacto con una superficie inferior (28) o una superficie superior (26) de la corona dentada (24) durante su uso.

8. Un conjunto de cojinetes (23) para un sistema de guiñada (27) de un aerogenerador (10), el conjunto de cojinetes (23) que comprende una unidad de cojinetes (5) según cualquier reivindicación anterior.

9. Un sistema de guiñada (27) para un aerogenerador (10), el sistema de guiñada (27) que comprende un conjunto de cojinetes (23) según la reivindicación 8.

10. Un sistema de guiñada (27) según la reivindicación 9, que comprende además una unidad de control configurada para:

determinar una traslación del elemento de cuerpo (8) con respecto al elemento ajustador (11); y,

al determinar que se ha trasladado el elemento de cuerpo (8), emitir una señal de control de mantenimiento.

11. Un sistema de guiñada (27) según la reivindicación 10, en donde si se determina que el elemento de cuerpo (8) se ha movido lejos del elemento ajustador (11), la señal de control de mantenimiento está configurada para indicar un deterioro del elemento de cojinete. ( 7) , y si se determina que el elemento de cuerpo (8) se ha movido hacia el elemento ajustador (11), la señal de control de mantenimiento está configurada para indicar que los medios de desviación (9) necesitan sustitución.

12. Un aerogenerador (10) que comprende un sistema de guiñada (27) según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11.