ES2957494T3 - Cojinetes de orientación para una turbina eólica - Google Patents

Abstract

Un sistema de cojinete de guiñada deslizante (20) para uso en una turbina eólica que comprende un primer conjunto de cojinete configurado para ser unido a una torre (2) de la turbina eólica, un segundo conjunto de cojinete configurado para ser unido a una góndola (4) de la turbina eólica, una sección a favor del viento del segundo conjunto de cojinete es diferente de una sección a favor del viento del segundo conjunto de cojinete. También se describen turbinas eólicas, específicamente turbinas eólicas de accionamiento directo, que comprenden cojinetes de orientación deslizantes. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Cojinetes de orientación para una turbina eólica

[0001]La presente divulgación se refiere a sistemas de orientación (yaw systems) paraturbinas eólicas, y en particular a cojinetes de orientación deslizantes (gliding yaw bearings)para turbinas eólicas y turbinas eólicas que comprenden dichos sistemas de orientación.

ANTECEDENTES

[0002]Las turbinas eólicas modernas se utilizan habitualmente para suministrar electricidad a la red eléctrica. Las turbinas eólicas de este tipo constan generalmente de una torre y un rotor dispuesto sobre la torre. El rotor, que suele constar de un buje y una pluralidad de palas, se pone en rotación bajo la influencia del viento sobre las palas. Dicha rotación genera un par que normalmente se transmite a través de un eje de rotor a un generador, ya sea directamente ("accionamiento directo") o mediante el uso de una caja de engranajes. De este modo, el generador produce electricidad que puede suministrarse a la red eléctrica.

[0003]La mayoría de las turbinas eólicas comprenden un sistema de orientación utilizado para orientar el rotor de la turbina eólica en la dirección predominante del viento.

[0004]El sistema de orientación normalmente realiza esta rotación de la góndola mediante un accionamiento de orientación (yawdrive)que incluye una pluralidad de motores (eléctricos o hidráulicos) con cajas de engranajes adecuadas para accionar engranajes (piñones) que engranan con un engranaje anular o corona dentada fijada a la góndola o a la torre de la turbina eólica. De este modo, la góndola, en la que está montado el rotor de la turbina eólica, puede girar alrededor del eje longitudinal de la torre alineándose con o alejándose de la dirección del viento. La conexión giratoria entre la torre de la turbina eólica y la góndola se denomina cojinete de orientación.

[0005]Normalmente, cuando el rotor está alineado con la dirección del viento, el sistema de orientación mantiene la posición mediante frenos (por ejemplo, pinzas de freno hidráulicas y/o electrofrenos de los motores de orientación). Cuando el rotor se desalinea de la dirección del viento durante el funcionamiento, el sistema de orientación hace girar la góndola para alcanzar una alineación adecuada con el viento. En circunstancias específicas, el sistema de orientación también puede utilizarse para orientar el rotor de la turbina eólica alejándose de la dirección del viento, por ejemplo, en determinadas condiciones de tormenta.

[0006]El cojinete de orientación puede ser de rodillos o deslizante. En general, los cojinetes de orientación de rodillos pueden incluir bolas o elementos rodantes dispuestos entre un anillo interior y un anillo exterior para reducir la fricción entre estos anillos. Como la fricción entre los anillos interior y exterior es muy baja, los sistemas de orientación con rodamientos de rodillos pueden requerir que los motores de orientación y los sistemas de frenado se activen constantemente para mantener la dirección de orientación. En consecuencia, los sistemas de frenado y los motores de orientación suelen estar sobredimensionados. Además, los rodamientos de rodillos son relativamente costosos en comparación con otros rodamientos, especialmente los rodamientos de rodillos de orientación de gran tamaño.

[0007]Los cojinetes de orientación deslizantes o los cojinetes de orientación corredizos constituyen una alternativa a los cojinetes de orientación de rodillos, y se sabe que se utilizan en grandes turbinas eólicas porque son más baratos que los cojinetes de orientación de rodillos y pueden soportar cargas elevadas en sentido axial y radial. Los cojinetes de orientación deslizantes o deslizantes pueden incluir un engranaje anular o una corona dentada configurada para fijarse a la torre en la que el bastidor de la góndola puede apoyarse y deslizarse en su movimiento de orientación. Puede aplicarse lubricación, por ejemplo aceite o grasa, entre el engranaje anular y el armazón de la góndola para permitir que el armazón gire con respecto al engranaje anular. La lubricación reduce la fricción entre el engranaje anular y el armazón de la góndola y evita el desgaste del engranaje anular y/o del armazón. Además, se puede proporcionar una superficie deslizante o de deslizamiento entre el engranaje anular y el armazón para evitar un contacto directo entre ellos. El documento US 2011/254281 A1 divulga un generador de turbina eólica que soporta de forma giratoria una góndola instalada en la parte superior de una torre mediante un cojinete deslizante de orientación que se proporciona en al menos uno de los lados de una superficie circunferencial interior y un lado circunferencial exterior de la torre, y la longitud de la superficie lateral del miembro del cojinete deslizante está ajustada para que sea al menos el doble de la longitud en dirección horizontal del miembro deslizante.

[0008]CN 201 650589 U divulga un dispositivo de reducción de vibraciones y ruidos de un sistema de orientación de un generador eólico.

[0009]EP 2620644 A1 divulga una torre de un conjunto de turbina eólica con una porción de conexión dispuesta para interactuar con una góndola que comprende una primera brida exterior en una interfaz con la góndola que se extiende hacia el exterior de la torre.

[0010]Un ejemplo de cojinete de orientación deslizante se describe en US 7,458,776 . GB 2052006 A divulga un sistema de cojinete de orientación deslizante.

RESUMEN

[0011]En un aspecto, se proporciona un sistema de cojinete de orientación deslizante para su uso en una turbina eólica. El sistema de cojinete de orientación deslizante comprende una primera parte de cojinete configurado para ser fijada a una torre de la turbina eólica, y una segunda parte de cojinete configurado para ser fijada a una góndola de la turbina eólica. Una sección a barlovento (upwind)de la segunda parte de cojinete es diferente de una sección a sotavento (downwind)de la segunda parte de cojinete, y la sección a sotavento de la segunda parte de cojinete está configurada para soportar mayores cargas de flexión.

[0012]De acuerdo con este aspecto, se proporciona un cojinete de orientación deslizante que tiene en cuenta la distribución asimétrica de la masa en las turbinas eólicas, que provoca cargas de flexión predominante o constantemente en la misma dirección. En particular, en las turbinas eólicas de accionamiento directo, se tiene en cuenta dónde el rotor de la turbina eólica y el generador están situados con respecto a la torre y al sistema de orientación. Por lo tanto, las secciones a sotavento y a sotavento del cojinete de orientación están sometidas a cargas diferentes. El parte de cojinete fijado a la góndola girará con ésta cuando cambie el viento y se active el sistema de orientación. De este modo, se pueden definir secciones de la parte de cojinete fijada a la góndola que siempre están sometidas a cargas de flexión en la misma dirección. Las cargas en las secciones a barlovento y a sotavento serán diferentes, por lo que las secciones de la parte de cojinete fijadas a la góndola están adaptadas para cargas diferentes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0013]A continuación se describirán ejemplos no limitativos de la presente divulgación, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 ilustra una vista en perspectiva de una turbina eólica conocida;

La figura 2 ilustra una vista interior simplificada de una góndola de una turbina eólica según la figura 1;

Las figuras 3A y 3B ilustran esquemáticamente cómo pueden diferir las cargas en una turbina eólica de accionamiento directo en comparación con una turbina eólica que tiene una caja de engranajes;

La figura 4 ilustra esquemáticamente un sistema de orientación según un ejemplo;

Las figuras 5A y 5B ilustran esquemáticamente diferentes ejemplos de sistemas de orientación; y

La figura 6 ilustra esquemáticamente un parte de cojinete que puede formar parte de un cojinete orientación.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS EJEMPLOS

[0014]En estas figuras se han utilizado los mismos signos de referencia para designar los elementos coincidentes.

[0015]La figura 1 ilustra una vista en perspectiva de un ejemplo de turbina eólica 1. Tal como se muestra, la turbina eólica 1 incluye una torre 2 que se extiende desde una superficie de apoyo 3, una góndola 4 montada en la torre 2 y un rotor 5 acoplado a la góndola 4. El rotor 5 incluye un buje giratorio 6 y al menos una pala del rotor 7 acoplada al buje 6 y que se extiende hacia el exterior. Por ejemplo, en el ejemplo ilustrado, el rotor 5 incluye tres palas 7. Sin embargo, en una realización alternativa, el rotor 5 puede incluir más o menos de tres palas 7. Cada pala del rotor 7 puede estar espaciada en el buje 6 para facilitar la rotación del rotor 5 y permitir que la energía cinética se transfiera del viento a energía mecánica utilizable y, posteriormente, a energía eléctrica. Por ejemplo, el buje 6 puede estar acoplado de forma giratoria a un generador eléctrico 10 (figura 2) colocado dentro de la góndola 4 o formando parte de la góndola para permitir la producción de energía eléctrica.

[0016]La figura 2 ilustra una vista interior simplificada de un ejemplo de la góndola 4 de la turbina eólica 1 de la figura 1. Como se muestra, el generador 10 puede estar dispuesto dentro de la góndola 4. En general, el generador 10 puede estar acoplado al rotor 5 de la turbina eólica 1 para generar potencia eléctrica a partir de la energía de rotación generada por el rotor 5. Por ejemplo, el rotor 5 puede incluir un eje rotor principal 8 acoplado al buje 5 para girar con él. El generador 10 puede estar acoplado al eje del rotor 8 de modo que la rotación del eje del rotor 8 impulse el generador 10. Por ejemplo, en la realización ilustrada, el generador 10 incluye un eje del generador 11 acoplado rotativamente al eje del rotor 8 a través de una caja de engranajes 9.

[0017]Debe apreciarse que el eje del rotor 8, la caja de engranajes 9 y el generador 10 pueden estar generalmente soportados dentro de la góndola 4 por una bancada o un bastidor de soporte 12 colocado en lo alto de la torre de la turbina eólica 2.

[0018]La góndola 4 está acoplada de forma giratoria a la torre 2 a través de un sistema de orientación 20. El sistema de orientación comprende un cojinete de orientación (no visible en la figura 2) que tiene dos componentes de cojinete configurados para girar uno con respecto al otro. La torre 2 está acoplada a uno de los componentes del cojinete y la bancada o bastidor de soporte 12 de la góndola 4 está acoplado al otro componente del cojinete. El sistema de orientación 20 comprende un engranaje anular 21 y una pluralidad de accionamientos de orientación 22 con un motor 23, una caja de engranajes 24 y un piñón 25 para engranar con el engranaje anular para girar uno de los componentes de cojinete con respecto al otro.

[0019]El sistema de orientación 20 puede utilizarse para orientar la góndola 4 y el rotor 5 para alinearlos con la dirección del viento predominante durante el funcionamiento. En circunstancias específicas, por ejemplo en condiciones de tormenta, el sistema de orientación puede utilizarse para girar la góndola 4 alejándose de la dirección del viento.

[0020]Las figuras 3A y 3B ilustran esquemáticamente cómo pueden diferir las cargas en una turbina eólica de accionamiento directo en comparación con una turbina eólica que tiene una caja de engranajes. En ambas figuras 3A y 3B, se muestra una turbina eólica con un rotor en un lado barlovento de la torre.

[0021]Las turbinas eólicas a barlovento tienen el rotor orientado hacia el viento en el lado frontal de la torre. La ventaja básica de los diseños barlovento es que se evita la sombra del viento detrás de la torre. La gran mayoría de las turbinas eólicas tienen este diseño. Las máquinas a sotavento tienen el rotor situado en el lado de sotavento de la torre. Tienen la ventaja teórica de que pueden construirse sin un mecanismo de orientación, si el rotor y la góndola tienen un diseño adecuado que haga que la góndola siga al viento de forma pasiva.

[0022]En la figura 3A se da a conocer una turbina eólica 100 que se asemeja a la turbina eólica 1 de las figuras 1 y 2. El rotor de una turbina eólica comprende un buje 6 y una pluralidad de palas 7. Un eje del rotor conectado al buje 6 forma un "eje de baja velocidad" de una caja de engranajes 9. Un eje de salida o "eje de alta velocidad" de la caja de engranajes 9 está configurado para accionar un generador 10. Tanto la caja de engranajes 9 como el generador 10 están alojados dentro de una góndola 4. La góndola 4 está montada de forma giratoria en la torre 20 mediante un sistema de cojinete de orientación 20.

[0023]Aunque pueden alojarse otros componentes en la góndola, la caja de engranajes 9 y el generador 10 suelen ser los componentes más pesados. El rotor 5 con el buje 6 y las palas 7 constituye un componente pesado adicional. El centro de gravedad CG resultante se indica esquemáticamente en la figura 3A. El centro de gravedad puede estar situado en el lado barlovento del eje central de la torre 2. De este modo, la torre 2 está sometida a una carga de flexión (momento de flexión debido a la masa MM) como resultado de la distribución del peso del rotor y la góndola. El momento de flexión debido a la masa se considera en esta figura como un momento negativo.

[0024]En funcionamiento, bajo cargas de viento, puede surgir un momento adicional Mw debido al viento. Este momento debido a las cargas del viento no es constante. Dependiendo de la magnitud del momento (positivo) MW en comparación con el momento negativo MM, en ocasiones la torre (y el sistema de orientación) pueden estar sometidos a cargas de flexión positivas, es decir, MW - MM > 0.

[0025]Por lo tanto, en ocasiones, la torre y el sistema de orientación experimentarán un momento de flexión en sentido negativo, y en otras, experimentarán un momento de flexión en sentido positivo.

[0026]La figura 3B ilustra esquemáticamente una turbina eólica 200 de accionamiento directo. A diferencia de la turbina eólica 100, el rotor 5 acciona directamente un rotor del generador 10. El generador 10 puede estar situado delante de la góndola 4, es decir, en el lado barlovento de la góndola 4, y parcial o totalmente delante de ella. El momento de flexión resultante MM puede ser mayor que el momento de flexión MM de la figura 3A. Por lo tanto, aunque se produzcan grandes momentos de flexión positivos durante el funcionamiento debido a las cargas del viento Mw, el momento resultante seguirá siendo negativo. Como resultado, en las turbinas eólicas de accionamiento directo, la torre 2 y el sistema de orientación 20 pueden estar sometidos constantemente a una carga de flexión negativa.

[0027]La figura 4 ilustra esquemáticamente un sistema de orientación según un ejemplo. La figura 4 ilustra un sistema de cojinete de orientación para su uso en una turbina eólica que comprende una primera parte de cojinete 50 configurada para ser fijada a una torre 2 de la turbina eólica, y una segunda parte de cojinete 40 configurada para ser fijada a una góndola 4 de la turbina eólica. Una sección a barlovento 40A de la segunda parte de cojinete es diferente de una sección a sotavento 40B de la segunda parte de cojinete. Aunque el cojinete o cojinetes de orientación deslizante aquí ilustrados son específicamente adecuados para turbinas eólicas de accionamiento directo, también pueden utilizarse en turbinas eólicas que tengan una caja de engranajes.

[0028]Concretamente, en este ejemplo, el segundo parte de cojinete puede estar configurado para poder soportar mayores cargas de flexión en el lado a sotavento de la góndola.

[0029]La segunda parte de cojinete 40 puede estar fijada a un bastidor de góndola 44 o a una bancada. En el ejemplo particular de la figura 4, el rotor y el generador de una turbina eólica pueden estar dispuestos en un lado barlovento de la torre 2. En la sección a barlovento 40A, el bastidor de la góndola 40 tendrá tendencia a empujar hacia abajo debido a la masa del generador y del rotor de la turbina eólica en el lado de barlovento. En la sección a sotavento, el armazón de la góndola tendrá tendencia a tirar hacia arriba por la misma razón.

[0030]La segunda parte de cojinete 40 puede comprender una pluralidad de cojinetes de deslizamiento de la góndola. 47, 49. La primera parte de cojinete 50 puede comprender una pluralidad de almohadillas deslizantes (gliding pads)de torre 53. Las almohadillas de deslizamiento de la góndola y de la torre 47, 49, 53 forman un conjunto deslizante para que la góndola pueda deslizarse o deslizarse sobre la torre cuando los accionamientos de orientación actúan sobre el engranaje anular. Se puede proporcionar lubricante entre la primera y la segunda parte de cojinete.

[0031]En este ejemplo específico, la primera parte de cojinete comprende un disco anular 50 con almohadillas deslizantes de torre 53. Las almohadillas deslizantes de torre 53 pueden estar fijadas a una superficie superior del disco 50. Las almohadillas pueden, por ejemplo, estar atornilladas a la superficie superior del disco 50.

[0032]El disco anular 50 incluye una superficie de deslizamiento axial superior, una superficie de deslizamiento axial inferior y una superficie de deslizamiento radial. La segunda parte de cojinete puede incluir pinzas que encierran parcialmente la segunda parte de cojinete. La segunda parte de cojinete también puede incluir una superficie de deslizamiento axial superior, una superficie de deslizamiento axial inferior y una superficie de deslizamiento radial. La superficie de deslizamiento axial superior de la primera parte de cojinete en uso puede estar orientada hacia la superficie de deslizamiento axial superior de la segunda parte de cojinete. Del mismo modo, las superficies de deslizamiento axial inferior y las superficies de deslizamiento radial pueden estar enfrentadas respectivamente.

[0033]La segunda parte de cojinete 40 puede comprender una pluralidad de pinzas 45, 46. Las pinzas pueden estar formados por soportes con una sección transversal sustancialmente en forma de L que pueden fijarse al bastidor 44 de la góndola. Pueden fijarse utilizando, por ejemplo, tornillos. También pueden utilizarse otras formas distintas a la forma de L, por ejemplo, soportes con una sección transversal en forma de C, y cualquier otra forma para abarcar o limitar parcialmente el movimiento del disco 50.

[0034]En este ejemplo específico, las pinzas 45, 46 comprenden almohadillas deslizantes inferiores 49 configuradas para entrar en contacto con una parte inferior del disco 50. Las pinzas 46 pueden comprender almohadillas deslizantes radiales 47 configuradas para entrar en contacto con una superficie radial del disco. En este ejemplo concreto, las almohadillas de deslizamiento radial 47 fijadas a las pinzas establecen contacto con una superficie radial interior del disco anular 50.

[0035]En algunos ejemplos, las almohadillas deslizantes radiales pueden tener forma de cuña.

[0036]El número y la configuración de las pinzas 46 pueden ser diferentes en una sección sotavento que las pinzas 45 en la sección barlovento. Debido a las cargas descritas anteriormente, las pinzas 46 pueden estar sometidas a cargas más elevadas que las pinzas 45 en la sección barlovento. Las pinzas 46 pueden tener una sección transversal mayor que las pinzas 45. Además, o como alternativa, el número de pinzas en la sección a sotavento puede ser mayor que en la sección a barlovento. La densidad de pinzas, es decir, el número de pinzas por unidad de longitud a lo largo del perímetro de la torre puede ser mayor en la sección a sotavento.

[0037]Adicionalmente o alternativamente, el material de las pinzas 45 puede ser diferente del material de las pinzas 46. Por ejemplo, pueden ser de un grado superior, que tengan, por ejemplo, una resistencia a la tracción y un límite elástico mayores.

[0038]Adicionalmente o alternativamente, las pinzas 45 del lado barlovento pueden comprender un mecanismo para aumentar la fricción entre la primera parte de cojinete y la segunda parte de cojinete. En particular, las almohadillas inferiores 49 de las pinzas 45 pueden ser empujadas hacia el disco anular 50. El mecanismo 43 puede incluir, por ejemplo, un muelle 44 que empuje la almohadilla inferior 49 en contacto con la parte inferior del disco anular 50 para aumentar la fricción. Adicionalmente o alternativamente, puede utilizarse un mecanismo neumático o hidráuli aumentar la fricción. En la sección barlovento, debido a las cargas descritas anteriormente, la fricción en un lado inferior del disco anular puede ser relativamente baja.

[0039]Los mismos mecanismos de aumento de la fricción, o similares, pueden incluirse en el lado a sotavento con respecto a la almohadilla superior. Debido a los momentos de flexión debidos a la masa, tanto en el lado superior a sotavento como en el lado inferior a barlovento, hay tendencia a que las primera y segunda partes de cojinetes se separen. Los mecanismos de aumento de la fricción descritos anteriormente pueden ser útiles. El fenómeno para el lado superior a sotavento, y el lado inferior a barlovento es cierto para un rotor de turbina eólica a barlovento. Sería al revés para los rotores de una turbina eólica a sotavento.

[0040]En algunos ejemplos, un número de almohadillas de deslizamiento de la góndola puede ser mayor en la sección a sotavento de la segunda parte de cojinete que en la sección a barlovento de la segunda parte de cojinete. En algunos ejemplos, un material de las almohadillas de deslizamiento de la góndola es diferente en la sección a sotavento de la segunda parte de cojinete que en la sección a barlovento de la segunda parte de cojinete. Por ejemplo, el material de las almohadillas de deslizamiento de la góndola en la sección de sotavento puede ser de un grado superior, es decir, tener una mayor fuerza o resistencia que las almohadillas de deslizamiento de la góndola en la sección de barlovento.

[0041]En este ejemplo, el disco anular puede comprender dientes de engranaje 21 en una superficie radial del disco

[0042]En un aspecto de la presente divulgación, se proporciona una turbina eólica de accionamiento directo que comprende una torre 2, una góndola 4 montada de forma giratoria en la torre 2 y un sistema de cojinete de orientación deslizante 20 según cualquiera de los ejemplos divulgados en el presente documento. El aerogenerador de accionamiento directo 200 puede comprender además un rotor de turbina eólica y un generador conectado operativamente con el rotor de turbina eólica, en el que el rotor de turbina eólica y el generador están dispuestos en un lado barlovento de la torre.

[0043]En un aspecto de la presente divulgación, una turbina eólica de accionamiento directo que tiene una torre, una góndola montada de forma giratoria en la torre mediante un cojinete de orientación deslizante, un rotor de turbina eólica y un generador conectado de forma operativa con el rotor de la turbina eólica. El generador y el rotor de la turbina eólica están dispuestos en un primer lado de la góndola, y el cojinete de orientación deslizante comprende una primera parte de cojinete acoplada a la torre y que comprende una pluralidad de almohadillas de la torre, y una segunda parte de cojinete acoplada a la góndola y que comprende una pluralidad de almohadillas de deslizamiento de la góndola, en la que la segunda parte de cojinete está configurado para poder soportar cargas más elevadas en un segundo lado de la góndola.

[0044]En algunos ejemplos, un número y/o un tipo de almohadillas de deslizamiento de la góndola son diferentes en el primer lado de la góndola, que en un segundo lado.

[0045]El número de almohadillas de deslizamiento de la góndola puede variarse variando el número de pinzas en el primer y segundo lado de la góndola, como se ha mostrado en los ejemplos anteriores. Adicional o alternativamente, también pueden variarse los segmentos angulares cubiertos por las pinzas individuales.

[0046]En algunos ejemplos, la primera parte de cojinete puede incluir un disco que comprenda las almohadillas de deslizamiento de la góndola. En estos ejemplos, la segunda parte de cojinete comprende una pluralidad de pinzas que incluyen las almohadillas de deslizamiento de la góndola. Las pinzas pueden comprender almohadillas deslizantes inferiores configuradas para entrar en contacto con una parte inferior del disco.

[0047]En ejemplos alternativos, la primera parte de cojinete fijada a la torre puede incluir pinzas, y la segunda parte de cojinete puede incluir un disco anular parcialmente englobado por las pinzas.

[0048]Las almohadillas mostradas en cualquiera de los ejemplos aquí divulgados pueden estar conectadas a la primera parte del cojinete (unida o a la torre) o a la segunda parte del cojinete (unida a la góndola), o algunas a la primera parte del cojinete y otras a la segunda parte del cojinete.

[0049]En otros ejemplos, las pinzas fijadas a la góndola pueden llevar almohadillas deslizantes tanto inferiores como superiores. En tales ejemplos, las almohadillas de deslizamiento superior e inferior pueden variar, es decir, ambas pueden tener una configuración asimétrica. Su número, tamaño y materiales pueden variar a lo largo de una circunferencia de la torre.

[0050]Las figuras 5A y 5B ilustran esquemáticamente diferentes ejemplos de sistemas de orientación 20.

[0051]El sistema de orientación puede comprender un engranaje anular 21 acoplado a la torre 2 y una pluralidad de accionamientos de orientación 22 acoplados al bastidor 44 de la góndola. Los accionamientos de orientación 22 comprenden un motor y un piñón 25 para engranar con el engranaje anular 21. La rotación del piñón puede hacer girar el piñón con respecto al engranaje anular 21. En este ejemplo, el engranaje anular 21 está acoplado a la primera parte de cojinete. Por lo tanto, la primera parte de cojinete puede girar con respecto a la segunda parte de cojinete.

[0052]En el ejemplo de la figura 5A, los accionamientos de orientación 22 están dispuestos en una parte interior de la torre. El engranaje anular 21 también está dispuesto en un interior de la torre.

[0053]La figura 5B ilustra esquemáticamente un sistema de orientación 20 con accionamientos de orientación externas 22 con un piñón 25 que engrana con un engranaje anular 21 acoplado a la torre 2. La primera parte de cojinete comprende una placa de guía que incluye el engranaje anular 21 y está acoplada a la torre 2. Los accionamientos de orientación 22 son exteriores en este ejemplo, en el sentido de que están fuera de un perímetro de la torre 2.

[0054]En algunos de estos ejemplos, la placa deslizante puede estar formada integralmente con al menos uno de los engranajes anulares 21 o la torre 2. En algunos ejemplos, la placa deslizante puede estar formada por varias piezas o segmentos.

[0055]En algunos ejemplos, el bastidor de la góndola 44 puede comprender una pluralidad de orificios de montaje 28 para alojar los engranajes de orientación 22. En algunos ejemplos, el engranaje anular 21 puede estar conectado, por ejemplo soldado o sujeto, a la placa deslizante. El engranaje anular 21 y la placa deslizante pueden formar una parte integral.

[0056]En todos los ejemplos aquí divulgados, el cojinete de orientación deslizante comprende tres superficies generales cubiertas con múltiples almohadillas deslizantes. Estas almohadillas deslizantes entran en contacto deslizante con un disco de acero, que está equipado con dientes de engranaje para formar un disco deslizante/borde de engranaje. Los dientes pueden estar situados en la cara cilíndrica interior o exterior del disco, mientras que la disposición de las almohadillas deslizantes y su número y ubicación exactos varían mucho entre los diseños existentes.

[0057]Las almohadillas de cualquiera de estos ejemplos pueden estar fabricadas con plásticos poliméricos como el plástico polioximetileno (POM), el tereftalato de polietileno (PET) o la poliamida (PA).

[0058]La figura 6 ilustra esquemáticamente un conjunto de cojinete que puede formar parte de un cojinete de orientación. El conjunto de cojinete puede fijarse a una góndola y, en particular, a una bancada o a un bastidor de la góndola.

[0059]El conjunto de cojinete puede incluir una pluralidad de orificios de montaje 28 en una brida dispuesta fuera de un diámetro de la torre. Como se ha mostrado anteriormente, en estos orificios pueden montarse los accionamientos de orientación. En este ejemplo, el conjunto de cojinete tiene un número diferente de almohadillas de deslizamiento de la góndola 53 en un lado que en el otro. Además, en algunos ejemplos, el material de las almohadillas también puede ser diferente en los lados opuestos (delantero o trasero, a barlovento o a sotavento).

[0060]En otro aspecto de la presente divulgación, se proporciona una turbina eólica de accionamiento directo que tiene una torre, una góndola montada de forma giratoria en la torre mediante un cojinete de orientación deslizante, un rotor de turbina eólica y un generador conectado de forma operativa con el rotor de la turbina eólica. El generador y el rotor de la turbina eólica están dispuestos en un lado barlovento de la góndola, y el cojinete de orientación deslizante comprende un disco con un engranaje anular acoplado a la torre y comprende una pluralidad de almohadillas deslizantes y una pluralidad de pinzas unidas a la góndola, en el que las pinzas encierran parcialmente el disco con el engranaje anular, y en el que una disposición de las pinzas es diferente en el lado barlovento de la góndola que en el lado sotavento de la góndola.

[0061]Los sistemas de orientación según todos los ejemplos aquí ilustrados incluyen cojinetes de deslizamiento y, en particular, todos incluyen cojinetes de deslizamiento inferiores, cojinetes de deslizamiento superiores y cojinetes de deslizamiento radiales. En algunos ejemplos que incluyen almohadillas de deslizamiento, se pueden no utilizar almohadillas de deslizamiento radiales, y se pueden utilizar sólo almohadillas de deslizamiento superiores e inferiores. En algunos ejemplos, las almohadillas de deslizamiento superior e inferior pueden estar hechas de materiales diferentes porque pueden estar sometidas a cargas diferentes. En particular, puede utilizarse un primer material para las almohadillas de deslizamiento superiores en el lado sotavento y para las almohadillas de deslizamiento inferiores en el lado barlovento, y un segundo material para las almohadillas de deslizamiento inferiores en el lado sotavento y para las almohadillas de deslizamiento superiores en el lado barlovento.

[0062]Esta descripción escrita utiliza ejemplos para divulgar la invención, incluyendo las realizaciones preferidas, y también para permitir a cualquier experto en la materia poner en práctica la invención, incluyendo la fabricación y el uso de cualquier dispositivo o sistema y la realización de cualquier método incorporado. El alcance patentable de la invención está definido por las reivindicaciones, y puede incluir otros ejemplos que se les ocurran a los expertos en la materia. Se pretende que tales otros ejemplos estén dentro del alcance de las reivindicaciones si tienen elementos estructurales que no difieran del lenguaje literal de las reivindicaciones. Los aspectos de las diversas realizaciones descritas pueden ser mezclados y combinados por un experto en la materia para construir realizaciones y técnicas adicionales de acuerdo con los principios de esta solicitud. Si en una reivindicación se colocan entre paréntesis signos de referencia relacionados con dibujos, es únicamente para intentar aumentar la inteligibilidad de la reivindicación, y no se interpretará que limitan el alcance de la reivindicación.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de cojinete de orientación (20) para su uso en una turbina eólica que comprende:

una primera parte de cojinete (50) configurada para ser fijada a una torre de la turbina eólica; y una segunda parte de cojinete (40) configurada para ser fijada a una góndola de la turbina eólica; en la que una sección a barlovento (40A) de la segunda parte de cojinete (40) es diferente de una sección a sotavento (40B) de la segunda parte de cojinete (40)

Caracterizada porque la sección sotavento (40B) de la segunda parte de cojinete está configurada para soportar cargas de flexión más elevadas.

2. El sistema de cojinete de orientación de góndola según la reivindicación 1, en el que la segunda parte de rodamiento (40) comprende una pluralidad de almohadillas de deslizamiento de góndola (47, 49).

3. El sistema de cojinete de orientación deslizante según la reivindicación 2, en el que un número de almohadillas de deslizamiento de la góndola (47, 49) es mayor en la sección a sotavento (40B) de la segunda parte de cojinete que en la sección a barlovento (40A) de la segunda parte de cojinete.

4. El sistema de cojinetes de orientación de la góndola según las reivindicaciones 2 o 3, en el que un material de los cojinetes de deslizamiento de la góndola (47, 49) es diferente en la sección a sotavento (40B) de la segunda parte de cojinete que en la sección a barlovento (40A) de la segunda parte de cojinete.

5. El sistema de cojinete de orientación por deslizamiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 - 4, en el que la primera parte de cojinete comprende un disco anular con almohadillas de deslizamiento en torre (53), y en el que el disco anular (50) comprende dientes de engranaje (21) en una superficie radial del disco.

6. El sistema de cojinete de orientación por deslizamiento según la reivindicación 5, en el que las almohadillas de la torre de deslizamiento (53) están fijadas a una superficie superior del disco (50).

7. El sistema de cojinete de orientación según cualquiera de las reivindicaciones 1 - 6, en el que la segunda parte de cojinete (50) comprende una pluralidad de pinzas (45, 46).

8. El sistema de cojinete de orientación de planeo según la reivindicación 7, en el que un número de pinzas (45, 46) y/o un tamaño de las pinzas (45, 46) es diferente en la sección de barlovento que en la sección de sotavento.

9. El sistema de cojinete de orientación deslizante según la reivindicación 7 u 8, en el que las pinzas (45, 46) comprenden almohadillas deslizantes inferiores (49) configuradas para entrar en contacto con una parte inferior del disco (50).

10. El sistema de cojinete de orientación deslizante según cualquiera de las reivindicaciones 7 - 9, en el que las pinzas (45, 46) comprenden almohadillas deslizantes radiales (47) configuradas para entrar en contacto con una superficie radial del disco.

11. El sistema de cojinete de orientación según la reivindicación 10, en el que las almohadillas radiales de deslizamiento (47) tienen forma de cuña.

12. El sistema de cojinete de orientación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 - 11, en el que las pinzas (45) del lado de barlovento (40A) comprenden un mecanismo (43) para aumentar la fricción entre la primera parte de cojinete (50) y la segunda parte de cojinete (40).

13. Una turbina eólica (1; 200) que comprende una torre (2), una góndola (4) montada de forma giratoria en la torre (2), y un sistema de cojinete de orientación (20) según cualquiera de las reivindicaciones 1 - 12.

14. La turbina eólica según la reivindicación 13, en la que la turbina eólica es una turbina eólica de accionamiento directo (200).