ES2964317T3 - Amortiguador de impulsos para estructuras e instalaciones altas y delgadas - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere a un nuevo amortiguador de impulsos para reducir, en particular, eventos vibratorios extremos, en estructuras altas y estrechas, en particular en turbinas eólicas. El amortiguador de impulsos según la invención funciona según el principio de amortiguación de impactos y es especialmente adecuado para amortiguar la segunda frecuencia propia de una instalación, preferentemente de la torre de una turbina eólica. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Amortiguador de impulsos para estructuras e instalaciones altas y delgadas
La invención se refiere a un novedoso amortiguador de impulsos para reducir eventos de vibración particularmente extremos en estructuras altas y delgadas, particularmente turbinas eólicas. El amortiguador de impulsos según la invención funciona según el principio de amortiguación de impactos y es particularmente adecuado para amortiguar la segunda frecuencia natural de una instalación, preferentemente de la torre de una turbina eólica. El amortiguador de impulsos según la invención se caracteriza sobre todo porque está equipado tanto en el lado del amortiguador como en el lado de la instalación con elementos amortiguadores, preferentemente elásticos, de tope de amortiguación.
Los amortiguadores de tope o de impulsos son básicamente conocidos en el estado de la técnica. Cuando se producen vibraciones a través del sistema principal, por ejemplo una turbina eólica, la masa destinada a amortiguar golpea una pared de la instalación. Se produce un impulso de dirección opuesta a la dirección de movimiento de la instalación. Esto calma progresivamente el sistema principal.
En la patente US 9.657.717 B2 se describe por ejemplo una turbina eólica con un amortiguador de impulsos para amortiguar la primera frecuencia natural de la torre. El amortiguador de impulsos está alojado en la estructura superior de la torre e incluye una carcasa de amortiguador independiente, que se fija a esta estructura superior. La carcasa de amortiguador es cilíndrica y tiene un fondo plano. En el interior de la carcasa de amortiguador se encuentra una masa amortiguadora en forma de disco, que es espacialmente más pequeña que la carcasa circundante y que se puede mover mediante rodillos por el fondo de la carcasa. Cuando el sistema se mueve, los discos amortiguadores golpean a través de elementos amortiguadores el interior de la carcasa amortiguadora y reducen así las vibraciones de excitación. Como ya se ha mencionado, el sistema de amortiguación descrito está diseñado principalmente para actuar contra vibraciones de la 1a frecuencia natural de la torre, que ocurre en el cuarto al quinto superior de la torre o la estructura delgada.
Sin embargo, las vibraciones de la 2a frecuencia natural de la torre se producen en el medio o entre la mitad y dos tercios de la altura de la torre. Por lo tanto, la solución propuesta en la patente estadounidense sería menos adecuada o menos eficaz para este uso.
Por su diseño constructivo, el amortiguador de impulsos que aquí se presenta es ideal para amortiguar la 2a frecuencia natural de torres, particularmente torres de turbinas eólicas u otras estructuras o instalaciones altas y delgadas. El amortiguador de impulsos según la invención se puede usar o activar preferentemente cuando las instalaciones se ven afectadas por eventos de vibración particulares que pueden aparecer después de la desconexión en el modo de reposo.
Por lo tanto, la invención tiene por objeto un amortiguador de impulsos (10) para reducir las vibraciones, en particular la segunda frecuencia natural, de torres o estructuras/instalaciones altas y delgadas, preferentemente turbinas eólicas, que comprende sustancialmente:
(a) una masa amortiguadora (6) que se puede mover horizontalmente,
(b) una estructura de soporte (4) alineada horizontalmente sobre la cual la masa amortiguadora está montada de manera móvil, en el que la estructura de soporte está firmemente conectada a la torre o la estructura alta y delgada de la instalación, de modo que los movimientos de la instalación generados por las fuerzas de vibración puedan transferirse a la masa amortiguadora móvil que se puede mover sobre la estructura de soporte, con lo que cuando la masa amortiguadora móvil golpea elementos de la estructura de soporte o de la instalación, se genera un impulso contra la dirección del movimiento de la instalación y se amortigua la vibración que se produce, y
(c) elementos amortiguadores adicionales que se vuelven efectivos cuando la masa amortiguadora entra en contacto con la estructura de soporte o la instalación,
en el que (i) la masa amortiguadora (6) se puede mover libremente y desplazarse horizontalmente sobre la estructura de soporte (4) orientada horizontalmente a través de elementos de cojinete (5) en la parte inferior de la masa amortiguadora y está rodeada anularmente por un primer dispositivo de tope (3)(7) rotacionalmente simétrico fijado a su circunferencia lateral y es efectivo en dirección horizontal (lado del amortiguador), y
(ii) la estructura de soporte (4) está conectada firmemente a un segundo dispositivo de tope (3')(7') rotacionalmente simétrico que es efectivo en dirección horizontal y que encierra anularmente el primer dispositivo de tope opuesto (3)(7) y la masa amortiguadora (6) a una distancia definida en el estado de reposo.
El primer dispositivo de tope (3)(7) (del lado del amortiguador) comprende un primer disco de tope anular (3) fijo, rígido/duro, alineado horizontalmente, que, distribuidos sobre su circunferencia, tiene una pluralidad de primeros elementos amortiguadores (7), por ejemplo, elementos elastómeros que están firmemente conectados con él, o de forma alternativa tiene un único elemento amortiguador<(>7<)>sustancialmente continuo correspondiente.
El segundo dispositivo de tope (3')(7') del lado de la instalación (lado de la torre) comprende un segundo disco de tope anular (3') fijo, rígido/duro, alineado horizontalmente, que, distribuidos sobre su circunferencia, tiene una pluralidad de segundos elementos amortiguadores (7') por ejemplo, elementos elastómeros que están firmemente conectados con él, o de forma alternativa tiene un único elemento amortiguador (7') sustancialmente continuo correspondiente.
Los dos dispositivos de tope (3)(7) y (3')(7') están dispuestos entre sí de tal manera que en caso de cualquier movimiento horizontal o desviación de la masa amortiguadora a lo largo de la estructura de soporte (4), el disco de tope (3) fijado en él puede chocar con su borde lateral hacia fuera, con el borde lateral opuesto del disco de tope (3'), que discurre más hacia fuera circunferencialmente, en el que los elementos amortiguadores (7) y (7') se vuelven efectivos en el momento en que los discos (3)(3') chocan entre sí.
Los elementos amortiguadores (7) del primer dispositivo de tope en el lado del amortiguador están dispuestos entre el disco de tope (3), que se encuentra preferentemente arriba, y la masa amortiguadora (6) y están unidos respectivamente con estos componentes. Si el disco de tope (3) del lado del amortiguador entra en contacto con el disco de tope (3') del lado de la instalación en la estructura de soporte (4), los elementos amortiguadores (7), que están firmemente conectados a la masa amortiguadora (6), se activan, según el tipo usado, o se deforman elásticamente.
De manera análoga, los elementos amortiguadores (7') del segundo dispositivo de tope en el lado de la instalación están dispuestos entre el disco de tope anular (3'), que se encuentra preferentemente arriba, y la estructura de soporte (4) y están respectivamente conectados a estos componentes. Si el disco de tope (3') del lado de la instalación entra en contacto con el disco de tope (3) del lado del amortiguador en la masa amortiguadora (6), los elementos amortiguadores (7'), que están firmemente conectados a la estructura de soporte (4), se activan, según el tipo usado, o se deforman elásticamente. Esto crea una fuerza restauradora. Esto también crea una fuerza restauradora.
En un modo de realización de la invención, existen al menos tres, por ejemplo 3, 4, 6, 8, 10, 12, 20, 24, 30, 36 elementos amortiguadores (7) y (7') dispuestos de manera distribuida en la circunferencia de los respectivos discos de tope (3) y (3'), con los que están conectados. Los elementos amortiguadores están equipados preferentemente con propiedades de amortiguación iguales o similares, y su número y tamaño dependen del tamaño y de las propiedades deseadas del amortiguador de impulsos según la invención. Los elementos amortiguadores (7)(7') están dispuestos preferentemente de manera uniforme en la circunferencia del respectivo disco de tope, de modo que en todas las direcciones de vibración de la instalación o de la masa (6) se presenta o se consigue sustancialmente la misma rigidez y, por tanto, también sustancialmente la misma amortiguación.
En otro modo de realización de la invención, los discos de tope (3) y (3') tienen cada uno sólo un único elemento amortiguador (7) (7') sustancialmente continuo, de modo que también se puede conseguir una amortiguación uniforme en todas las direcciones.
Según la invención, los elementos amortiguadores (7) y (7') pueden ser de diferentes tipos: se pueden usar, por ejemplo, elementos elásticos, elementos hidráulicos, elementos elastómeros o elementos de fricción.
En un modo de realización preferido de la invención, dichos elementos amortiguadores son elementos elastómeros deformables, preferentemente redondos o cónicos, que también pueden estar configurados como elementos estratificados.
Si los elementos amortiguadores (7)/7') son elementos elastómeros deformables, hay que tener en cuenta que la deformación de estos elementos elásticos debido al movimiento de la masa amortiguadora de impulsos (6) da como resultado un desarrollo de calor significativo y posiblemente indeseable. Por este motivo, puede ser ventajoso usar un número mayor de elementos amortiguadores elásticos más pequeños, en lugar de un número menor de individuales más grandes, ya que éstos tienen una superficie total mayor y contribuyen así a una mejor disipación del calor.
Si esta energía térmica generada puede despreciarse o disiparse mediante otras medidas técnicas, también es posible diseñar los elementos amortiguadores elásticos individuales (7) y (7') mediante un único elemento elástico sustancialmente continuo, que está firmemente conectado con el respectivo disco de tope anular (3)(3').
En el caso más simple, la estructura de soporte (4) es o tiene una placa montada horizontalmente en la torre/edificio y está firmemente conectada a la torre o edificio directa o indirectamente a través de soportes o ménsulas (2).
La masa amortiguadora (6) se carga sobre la estructura de soporte (4) a través de los elementos de cojinete (5). Según la invención, los elementos de cojinete pueden ser cojinetes de fricción/capas de deslizamiento o también elementos de cizallamiento de elastómero. Cuando se superan las fuerzas de fricción de la capa de deslizamiento/cojinete de deslizamiento (5) la masa amortiguadora (6) puede moverse sobre la estructura de soporte (4) de acuerdo con las fuerzas de vibración actuantes. La fricción de los cojinetes (5) se puede seleccionar de modo que la masa amortiguadora (6) sólo pueda empezar a moverse cuando se aplica una determinada fuerza. Durante el funcionamiento normal de la instalación, normalmente se desea que no se inicie ningún movimiento significativo de la masa amortiguadora (6) y, por lo tanto, que no se inicie ninguna amortiguación. Los elementos de fricción y deslizamiento tienen un coeficiente de fricción que está diseñado de acuerdo con las propiedades y condiciones de funcionamiento de la instalación para que pueda producirse una disipación de energía suficiente a través de la fricción de la instalación vibratoria. Se debe garantizar que por cada ciclo de vibración se disipe una determinada cantidad de energía. Esta energía disipada se compone del trabajo de fricción sobre el cojinete (5) y del trabajo de amortiguación dentro de los elementos amortiguadores (7)(7') de los dispositivos de tope (3)(7) y (3')(7'). Si se aumenta el coeficiente de fricción sobre el cojinete (5), se debe disipar menos energía sobre los elementos amortiguadores (7)(7'). Como resultado, en el caso de elementos elásticos se puede usar un elastómero con menor amortiguación, lo que tiene ventajas con respecto al sobrecalentamiento y al comportamiento de rigidez de (7) por encima de la temperatura, ya que los elastómeros con alta amortiguación cambian significativamente sus propiedades con la temperatura.
Además de los cojinetes de fricción o de deslizamiento mencionados, en otro modo de realización de la invención también se pueden usar resortes de cizallamiento de elastómero, que posibilitan un movimiento horizontal sin fricción de la masa amortiguadora (6). Si la rigidez de cizallamiento del resorte cortante de elastómero es baja, el amortiguador de tope funciona incluso con una excitación externa muy pequeña. Los resortes de cizallamiento de elastómero generan un componente restaurador, que se puede usar para ajustar la frecuencia natural de la masa amortiguadora para que funcione como un amortiguador con o sin función de tope. Esto permite aumentar significativamente el rendimiento del amortiguador. Sin embargo, en este caso la frecuencia natural de la unidad absorbente debe adaptarse a la frecuencia natural del sistema principal. Con la función de tope, la rigidez de cizallamiento del resorte de cizallamiento de elastómero y la rigidez de la unidad de resorte-amortiguador (7)(7') deben coordinarse con la excitación del sistema principal de modo que la masa siempre golpee en contrafase a la vibración del sistema principal. Esta configuración tiene la ventaja de un buen rendimiento.
El amortiguador de tope o de impulsos (10) según la invención está destinado a instalarse en la zona central o media de la altura de la estructura de manera que se puede influir en la 2a frecuencia natural de la estructura y no en la 1a frecuencia natural que se presenta en la zona superior o en lo alto de la estructura. La estructura es preferentemente una torre de una turbina eólica.
Para ello, la estructura de soporte (4) con el propio amortiguador de impulsos está conectada firmemente con la pared de la torre (1) a la altura correspondiente del 40-80 %, preferentemente del 50-70 %, en particular del 55-60 % de la o altura de la torre o de la estructura. En el caso de una turbina eólica, esto ocurre preferentemente en una brida de torre (2), que conecta entre sí los distintos segmentos de torre.
El funcionamiento de un dispositivo de amortiguación según la invención con una disposición de cojinete de fricción/deslizamiento es el siguiente:
En el caso de ligeras vibraciones, que se producen por los movimientos de la instalación y, en el caso de una turbina eólica, por los movimientos de la torre, la masa amortiguadora (6) no se mueve con respecto a la estructura de soporte (4) si las fuerzas de fricción son mayores que las fuerzas de vibración.
En la parte inferior de la masa amortiguadora (6) están fijados revestimientos de fricción-deslizamiento (5). Estos revestimientos de fricción-deslizamiento (5) descansan sobre la estructura de soporte (4). En caso de pequeñas vibraciones del sistema principal (por ejemplo, turbina eólica), no hay movimiento relativo entre los revestimientos de fricción-deslizamiento (5) y la estructura de soporte (4).
Si las vibraciones del sistema principal aumentan, esto también da como resultado una mayor fuerza de aceleración sobre la masa amortiguadora (6). Si esta fuerza de aceleración es mayor que la fuerza de fricción entre los revestimientos de fricción-deslizamiento (5) y la estructura de soporte (4), se produce un movimiento relativo entre la masa amortiguadora (6) y la estructura de soporte (4).
Esta relación se puede capturar con la siguiente ecuación:
H * g
X H = (2<*>7r<*>f H ) A2
XH ^Amplitud de vibración del sistema principal, a partir de la cual se produce el movimiento relativo entre la masa amortiguadora (6) y la placa base (4) (el sistema comienza a funcionar)
|j ^V a lo r de fricción (coeficiente de fricción) entre los revestimientos de fricción-deslizamiento (5) y la estructura de soporte
g ^aceleración de la gravedad
fH ^ Frecuencia de vibración del sistema principal (frecuencia de resonancia del sistema principal)
La dirección del movimiento de la masa amortiguadora (6) es, en este caso, opuesta al movimiento del sistema principal (si el sistema principal oscila hacia la izquierda, la masa amortiguadora se mueve hacia la derecha y viceversa).
Se puede ver que con un p (revestimiento de deslizamiento) más pequeño, la masa amortiguadora comienza a moverse desde el sistema principal (comienza a actuar antes) con una amplitud de vibración más pequeña. Si se elige p grande (revestimiento de fricción), el sistema sólo comienza a funcionar en amplitudes grandes. Esto permite adaptar el amortiguador a la aplicación respectiva. Esto también puede ahorrar costes, ya que el amortiguador de impulsos no se mueve cuando la instalación experimenta vibraciones suaves y, por lo tanto, no sufre desgaste.
Además, la carga de tope cuando los discos de tope (3)(3') entran en contacto se puede reducir mediante un mayor coeficiente de fricción, ya que esto frena la masa amortiguadora (6) hasta el tope y, por tanto, reduce la energía que se transfiere desde los elementos amortiguadores (7)(7'). Mediante la correspondiente coordinación y ajuste del coeficiente de fricción mediante la elección de los materiales apropiados se puede modificar, es decir, reducir, específicamente la carga de tope en el amortiguador de impulsos según la invención.
En un ejemplo de cálculo con una masa amortiguadora de 5 t, la carga de tope se puede reducir en un 20 % aumentando el coeficiente de fricción de p = 0,05 (revestimiento deslizante) a p = 0,45 (revestimiento de fricción).
Dado que, según la invención, los elementos amortiguadores están conectados entre sí tanto en el lado del amortiguador (7) como en el lado de la instalación (7'), la carga de tope se distribuye uniformemente entre todos los elementos conectados, a diferencia de las soluciones del estado de la técnica.
Si la amplitud de vibración del sistema principal es lo suficientemente grande, los discos de tope (3)(3') chocan entre sí. Esto crea un impulso contra la dirección del movimiento del sistema principal, lo que minimiza su vibración.
Los elementos amortiguadores (7')(7) están diseñados de tal manera que su comportamiento es sustancialmente el mismo en todas las direcciones horizontales. Esta unidad se puede construir en las siguientes configuraciones:
• solo resortes
• solo amortiguadores
• resorte y amortiguador individuales conectados en paralelo
• resorte y amortiguador individuales conectados en serie
• consiste en un elastómero que, en una primera aproximación, se comporta en paralelo como una disposición de resorte y amortiguador.
Como ya se ha mencionado, según la invención los elementos amortiguadores (7) están dispuestos preferentemente de forma simétrica en rotación y conectan la masa amortiguadora (6) con el disco tope (3) en el lado de la masa. Los elementos amortiguadores (7') también están dispuestos de forma simétrica en rotación y conectan la estructura de soporte (4) con el disco de tope (3') en el lado de la instalación. Esto minimiza eficazmente el ruido transmitido por la estructura procedente del impacto en la masa amortiguadora (6) y la torre (1), lo que da como resultado una contaminación acústica significativamente reducida durante el funcionamiento del amortiguador. Teniendo en cuenta las restricciones de ruido actualmente muy estrictas para las turbinas eólicas, esto representa una clara ventaja sobre el estado de la técnica.
Para reducir aún más la contaminación acústica, los elementos amortiguadores (7) están configurados preferentemente de forma blanda, de modo que al golpear se produce una gran deformación (deformación máxima en el intervalo de /-150 mm; deformación operativa en el intervalo de /- 40 a 100 mm). Esto minimiza el primer pico de carga de tope, lo que también reduce significativamente la contaminación acústica. El evento de tope está, por así decirlo, amortiguado.
Los elementos amortiguadores blandos de los dispositivos de tope en ambos lados también reducen significativamente la carga de choque tanto en la estructura del lado de la instalación como en la del lado del amortiguador, ya que al golpear solo se frenan bruscamente los discos de tope anulares rígidos (3)(3'). Sin embargo, la carga sobre los componentes detrás es menor porque los elementos de tope se deforman y, por lo tanto, reducen la aceleración de los componentes restantes.
Gracias a la configuración descrita se puede prescindir de una carcasa de amortiguador, a diferencia de sistemas comparables del estado de la técnica. Dado que no se requiere carcasa de amortiguador, también existe una ventaja de costes. Más bien, la limitación de trayectoria está integrada en la estructura de soporte requerida.
La forma de la masa amortiguadora (6) del amortiguador de impulsos según la invención se puede elegir libremente, siempre que sea rotacionalmente simétrica. Dado que ahora la forma de la masa amortiguadora se puede seleccionar libremente, ahora se puede integrar mucho más fácilmente en el limitado espacio de instalación dentro de la turbina eólica. Preferentemente se elige una forma redonda para la masa amortiguadora (6).
Cuando se usan una pluralidad de elementos amortiguadores (7)(7') separados, se reduce la carga por elemento. Esta es una ventaja, por ejemplo, en comparación con el sistema descrito en el documento US 9.657.717 B2, en el que toda la carga de tope debe ser absorbida por un único punto del elemento amortiguador. Sin embargo, en el amortiguador de impulsos según la invención con una pluralidad de elementos amortiguadores individuales, la carga de tope se distribuye entre su número. Por el contrario, en la solución del documento US 9.657.717 B2, por ejemplo, no se divide la carga de tope entre varios elementos, ya que el tope siempre se produce sólo en un lugar y, por lo tanto, carga un único elemento amortiguador en la circunferencia.
Las figuras se describen brevemente a continuación:
La figura 1 muestra una vista lateral esquemática del diseño del amortiguador de impulsos (10) según la invención:
La masa amortiguadora redonda (6) se apoya sobre una estructura de soporte (4) en forma de placa alineada horizontalmente con la ayuda de, normalmente, una pluralidad de elementos de cojinete (5), que están conectados con la pared de torre (1) mediante ménsulas de soporte (2).
En este modo de realización, los elementos de cojinete son cojinetes de fricción o cojinetes de deslizamiento con un coeficiente de fricción que corresponde a los requisitos deseados. La masa amortiguadora puede así moverse libremente en todas direcciones según los valores de fricción de los cojinetes (5) sobre la placa, siempre que se produzcan las fuerzas necesarias, generadas por el movimiento de la instalación. Por tanto, la masa (6) se puede mover libremente en sentido horizontal.
La masa (6) tiene en su perímetro lateral un primer dispositivo de tope (3) (7) anular y con simetría de rotación del amortiguador de impulsos, que está formado sustancialmente por elementos amortiguadores elásticos (7) y elementos de tope (3) duros e inelásticos. En este modo de realización, los elementos amortiguadores (7) están representados por una pluralidad de elementos elastómeros que están montados distribuidos uniformemente alrededor de la masa.
El dispositivo de tope (3)(7) está conectado a la masa mediante una ménsula.
En el ejemplo de modo de realización mostrado, la masa (6) tiene lateralmente una escotadura circunferencial que sirve como ménsula. En esta escotadura, preferentemente, elementos elastómeros (7) cilíndricos o cónicos están montados firmemente con su extremo dirigido hacia fuera a la parte superior e inferior de la escotadura. Los elementos elastómeros (7) están conectados fijamente con el extremo hacia dentro con el disco de tope (3), también circunferencial, que por tanto está dispuesto centralmente en la escotadura o ménsula. Sin embargo, el diseño también puede diferir del descrito específicamente en el presente documento, siempre que se siga cumpliendo la funcionalidad.
El disco de tope (3) sobresale del borde de la escotadura. En lugar de la escotadura en la masa amortiguadora (6) también puede estar prevista una ménsula circunferencial diseñada correspondientemente para el dispositivo de tope (3)(7).
En este caso concreto, el dispositivo de tope (3)(7) comprende elementos elastómeros cilíndricos, preferentemente simétricamente opuestos y separados entre sí por el disco de tope (3) al que están firmemente conectados. La masa ahora puede moverse horizontalmente en todas las direcciones dependiendo de las fuerzas que actúan hasta que el disco de tope (3) haga tope con el disco de tope opuesto (3').
El amortiguador de impulsos según la invención tiene además un segundo dispositivo de tope (3')(7') anular y con simetría de rotación. Un disco de tope anular (3') está conectado a la estructura de soporte (4) y a través de las ménsulas de soporte (2) a la instalación a amortiguar, en este caso la pared (1) de una torre.
El disco de tope anular (3') está alineado horizontalmente con respecto a la estructura de soporte (4) y está dispuesto con respecto al disco de tope (3) de la parte de masa (6) de tal manera que los bordes laterales de los discos (3') y (3) se enfrentan entre sí. El anillo de tope (3') está conectado en su extremo superior por su parte inferior con elementos elastómeros (7'), preferentemente cilíndricos o cónicos, que corresponden preferentemente en número y disposición a los elementos elastómeros (7) opuestos en la masa amortiguadora (6). Los elementos elastómeros (7') están firmemente conectados en su extremo inferior a la estructura de soporte (4). Cuando el amortiguador de impulsos está en reposo, los discos (3')(3) tienen una distancia definida, cuyo valor depende del tamaño del amortiguador y de sus propiedades de amortiguación deseadas. Al aplicar fuerza, los discos (3') y (3) chocan entre sí en sus bordes laterales debido al movimiento de la masa (6) sobre la superficie horizontal de la placa de soporte (4). El espacio de movimiento entre los elementos de tope (3) y (3') se puede seleccionar según las condiciones deseadas, pero en el caso de una turbina eólica es de aproximadamente 5 mm-200 mm, preferentemente 20 mm-100 mm.
La figura 2 muestra la vista superior correspondiente del amortiguador de impulsos según la invención según la figura 1.
La figura 3 muestra un esquema de una turbina eólica con torre, góndola y rotor.
También se muestra esquemáticamente el amortiguador de impulsos (10) según la invención. El marco rectangular indica el rango de la posible posición del amortiguador de impulsos según la invención en relación con la altura de la torre en la que se encuentra la 2a frecuencia natural de la instalación se puede amortiguar eficazmente.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Amortiguador de impulsos adecuado para amortiguar vibraciones que se producen en instalaciones con torres o en otras estructuras altas y delgadas, en el que el amortiguador de impulsos está montado dentro de la torre o de la estructura alta y delgada y comprende:
(a) una masa amortiguadora que se puede mover horizontalmente,
(b) una estructura de soporte alineada horizontalmente para la masa amortiguadora, que está firmemente unida a la torre o a la estructura alta y delgada de la instalación, de modo que los movimientos de la instalación generados por las fuerzas de vibración actuantes se puedan transferir a la masa amortiguadora que se puede mover sobre la estructura de soporte, con lo que cuando la masa amortiguadora móvil golpea sobre elementos de la estructura de soporte o de la instalación genera un impulso contra la dirección de movimiento de la instalación y la vibración que se produce se amortigua, y
(c) elementos amortiguadores adicionales que se vuelven efectivos cuando la masa amortiguadora entra en contacto con la estructura de soporte o la instalación, en el que
(i) la masa amortiguadora (6) se puede mover libre horizontalmente sobre la estructura de soporte (4) alineada horizontalmente a través de elementos de cojinete (5) en la parte inferior de la masa amortiguadora y tiene forma de anillo y está rodeada por un primer dispositivo de tope (3)(7) con simetría de rotación, que está unido a su circunferencia lateral y es efectivo en la dirección horizontal, ycaracterizado por que
(ii) la estructura de soporte (4) está conectada a un segundo dispositivo de tope (3')(7') rotacionalmente simétrico que es efectivo en dirección horizontal y que encierra anularmente el primer dispositivo de tope opuesto (3)(7) y la masa amortiguadora (6) a una distancia definida en el estado de reposo,
en el que el primer dispositivo de tope (3)(7) comprende un primer disco de tope anular (3) orientado horizontalmente, inflexible, que, distribuido sobre su circunferencia, tiene una pluralidad de primeros elementos amortiguadores individuales (7) firmemente conectados al mismo o solo un primer elemento amortiguador (7) anular sustancialmente continuo a lo largo de la circunferencia del disco de tope (3),
y el segundo dispositivo de tope (3')(7') comprende un segundo disco de tope anular (3') orientado horizontalmente, inflexible, que, distribuido sobre su circunferencia, tiene una pluralidad de segundos elementos amortiguadores individuales (7') firmemente conectados al mismo o solo un segundo elemento amortiguador (7) anular sustancialmente continuo a lo largo de la circunferencia del disco de tope (3'),
y los dos dispositivos de tope (3)(7) y (3')(7') están dispuestos entre sí de tal manera que, en caso de cualquier movimiento horizontal o desviación de la masa amortiguadora (6) a lo largo de la estructura de soporte (4), el disco de tope (3) fijado a ella con su borde lateral que mira hacia fuera puede golpear el borde lateral opuesto del disco de tope circunferencial (3') con deformación o activación simultánea de la pluralidad de o los únicos elementos amortiguadores (7) y (7').
2. Amortiguador de impulsos según la reivindicación 1,caracterizado por quelos elementos de soporte (5) entre la masa amortiguadora (6) y la estructura de soporte (4) son elementos de fricción o deslizamiento.
3. Amortiguador de impulsos según la reivindicación 2,caracterizado por quelos elementos de fricción y deslizamiento (5) tienen un coeficiente de fricción que está diseñado de acuerdo con las propiedades y condiciones de funcionamiento de la instalación para que se produzca una disipación de energía suficiente mediante la fricción de la instalación vibratoria.
4. Amortiguador de impulsos según la reivindicación 3,caracterizado por queel coeficiente de fricción de los elementos de deslizamiento (5) se selecciona de modo que la masa amortiguadora (6) sólo comience a moverse con amplitudes de oscilación mayores, pero permanezca estacionaria en el funcionamiento normal.
5. Amortiguador de impulsos según la reivindicación 1,caracterizado por quelos elementos de cojinete (5) entre la masa amortiguadora (6) y la estructura de soporte (4) son elementos de cizallamiento elásticos sin fricción.
6. Amortiguador de impulsos según cualquiera de las reivindicaciones 1-5,caracterizado por quelos elementos amortiguadores (7) o el único elemento amortiguador (7) están conectados por un lado con la masa amortiguadora (6) y por otro lado con el disco de tope (3).
7. Amortiguador de impulsos según cualquiera de las reivindicaciones 1-6,caracterizado por quelos elementos amortiguadores (7') o el único elemento amortiguador (7') están conectados por un lado a la estructura de soporte (4) y por otro lado con el disco de tope (3').
8. Amortiguador de impulsos según cualquiera de las reivindicaciones 1-7,caracterizado por quelos elementos amortiguadores (7)(7') son elementos de resorte, elementos elastómeros, elementos de fricción o elementos hidráulicos.
9. Amortiguador de impulsos según cualquiera de las reivindicaciones 1-8,caracterizado por queel primer dispositivo de tope (3)(7) tiene al menos tres elementos amortiguadores (7) individuales y el segundo dispositivo de tope (3')(7') tiene al menos tres elementos amortiguadores (7'), cada uno de los cuales está distribuido en la circunferencia del respectivo disco de tope anular (3)(3'), de modo que esté presente la misma rigidez y amortiguación en todas las direcciones posibles de vibración de la masa (6), en el que los elementos amortiguadores tienen sustancialmente las mismas propiedades de amortiguación.
10. Amortiguador de impulsos según la reivindicación 9,caracterizado por quelos elementos amortiguadores (7) están dispuestos cada uno frente a los elementos amortiguadores (7').
11. Amortiguador de impulsos según la reivindicación 9 o 10,caracterizado por quelos elementos amortiguadores (7)(7') son elementos elastómeros deformables, cilíndricos o cónicos.
12. Uso de un amortiguador de impulsos según cualquiera de las reivindicaciones 1-11 para amortiguar las vibraciones de la 2a frecuencia natural de la instalación a amortiguar o de la estructura alta y delgada.
13. Torre o edificio alto y delgado que comprende un amortiguador de impulsos según cualquiera de las reivindicaciones 1-11.
14. Turbina eólica que comprende una torre, una góndola y un sistema de palas de rotor con accionamiento,caracterizado por queun amortiguador de impulsos según cualquiera de las reivindicaciones 1-11 está montado en la torre, en el que el amortiguador de impulsos está montado al 40-80 % de la altura de la torre.
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