ES2968968T3 - Sistema de apoyo para un casquete de un cubo de rotor para un aerogenerador - Google Patents

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Abstract

La presente invención se refiere a un sistema de soporte para un rotor de un cubo de rotor para una turbina eólica, en particular a la conexión de un rotor con el cubo del rotor. La invención se basa en el objetivo de dotar al rotor de una turbina eólica de un sistema de soporte adecuado. El sistema de soporte debe ser resistente al corte y, por lo tanto, reducir la tensión sobre la hiladora. Un cubo de rotor de una turbina eólica incluye un rotor, estando conectado mecánicamente el cubo del rotor al rotor. La ruleta consta de al menos tres componentes giratorios. Según la invención está previsto un sistema de soporte, mediante el cual dos componentes de hilatura que no están directamente adyacentes son sostenidos por el cubo del rotor. Entre los dos componentes giratorios está dispuesto un tercer componente giratorio y conectado con ellos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de apoyo para un casquete de un cubo de rotor para un aerogenerador
La presente invención se refiere a un sistema de apoyo para un cubo de rotor para un aerogenerador, en especial a la conexión de un casquete al cubo de rotor.
Normalmente, un aerogenerador está compuesto por una torre y una góndola montada en la cabeza de la torre de modo que pueda girar alrededor del eje longitudinal de la torre. La góndola lleva el rotor con un cubo de rotor y al menos una pala de rotor, así como un generador, que convierte la energía extraída del viento por el rotor en energía eléctrica.
En el caso del así llamado casquete (spinner) se trata de un revestimiento del cubo de rotor. Para las palas de rotor previstas en el cubo de rotor, el casquete presenta, por cada pala de rotor, una abertura de pala de rotor, disponiéndose las aberturas de pala de rotor uniformemente en el perímetro del casquete. A través de las aberturas de pala de rotor se puede acceder respectivamente a una conexión de pala de rotor en el cubo de rotor. Además, el casquete está provisto de una abertura de eje central, en la que se produce la conexión del cubo de rotor al tren de transmisión. La abertura del eje está orientada hacia la góndola del aerogenerador.
La estabilidad del casquete tiene una importancia especial para los aerogeneradores y sus condiciones de funcionamiento. El sistema de apoyo del casquete consiste con frecuencia en distintos elementos de barra (perfiles en U; perfiles en L; tubos, etc.). Del mismo modo, a menudo el casquete está formado por tres o cuatro piezas, que están conectadas entre sí y con el sistema de apoyo.
El documento DE 102014200386 A1 describe un cubo y su revestimiento de un aerogenerador. El revestimiento está conectado al cubo y comprende tres placas de revestimiento dotadas respectivamente de tres piezas de conexión. Una de las piezas de conexión fija el cubo entre dos bridas de conexión de los cojinetes de las palas, y las otras dos piezas de conexión están conectadas a las otras dos placas de revestimiento. Tres soportes curvos están conectados con sus respectivos dos extremos al cubo y con su parte central a respectivamente dos placas de revestimiento adyacentes.
El documento US 2012/0134840 A1 muestra un conjunto de cubos de rotor con una carcasa de cubo con una pluralidad de segmentos de carcasa, en el que el cubo interior está compuesto por una pluralidad de segmentos de cubo. Adicionalmente, se ha dispuesto una pluralidad de elementos de apoyo en forma de viga entre el cubo interior y la carcasa del cubo. Los elementos de apoyo están conectados a los segmentos de la carcasa mediante nervios de fijación soldados y acoplados a los segmentos del cubo mediante elementos de fijación adecuados (por ejemplo, pernos, tornillos, espárragos, remaches y/o similares). Los elementos de apoyo pueden estar formados por un metal idóneo y/u otro material rígido y/o semirrígido adecuado.
En las publicaciones US 2013/0302175 A1 y US 2015/0354233 A1, se revelan plataformas para el personal de mantenimiento en un rotor de un aerogenerador. Las plataformas se han fijado al cubo del rotor y/o a una superficie interior de la carcasa del rotor mediante un sistema de fijación.
Representación de la invención
La invención se plantea el objetivo de dotar al rotor de un aerogenerador de un sistema de apoyo adecuado. El sistema de apoyo debe ser intrínsecamente resistente al cizallamiento y reducir así la solicitación a la que está sometido el casquete.
La tarea se resuelve con las características de la reivindicación 1, describiendo las reivindicaciones dependientes otras formas de realización.
La solución según la invención se refiere a la conexión de un casquete a un cubo de rotor y a un sistema de apoyo para el casquete. Un cubo de rotor de un aerogenerador comprende un rotor, en el que el cubo de rotor está conectado mecánicamente al rotor. El casquete está compuesto por al menos tres componentes de casquete. De acuerdo con la invención, se prevé un sistema de apoyo mediante el cual respectivamente dos componentes de casquete no directamente adyacentes se apoyan en el cubo de rotor. Un tercer componente de casquete está dispuesto entre los dos componentes de casquete y conectado a ellos.
El sistema de apoyo comprende elementos de apoyo delanteros, situados a barlovento en un lado anterior del cubo de rotor, y elementos de apoyo traseros, situados a sotavento, dispuestos entre el cubo de rotor y el rotor. Los elementos de apoyo traseros están dispuestos en un lado del cubo de rotor orientado hacia la góndola, que presenta una abertura para el eje central, y los elementos de apoyo delanteros están dispuestos en el lado del cubo de rotor opuesto a la abertura para el eje central.
El elemento de apoyo delantero comprende un elemento de barra y una pieza de chapa metálica. Se pueden disponer uno o varios elementos de apoyo delanteros. La pieza de chapa metálica es una placa de soporte con la forma de un trapecio isósceles, en la que dos paredes laterales de la pieza de chapa metálica están acodadas en un ángulo de 90°. Las paredes laterales son más largas que los lados del trapecio, por lo que sobresalen de una pared superior de la placa de soporte. Una pared inferior se ha dispuesto frente a la pared superior de la placa de soporte y está inclinada hacia la placa de soporte. En una variante de realización, el ángulo entre la placa de soporte y la pared inferior es de 139°.
En otra forma de realización, los elementos de apoyo delanteros presentan en sus paredes laterales alargadas unas aberturas, en las que se dispone un elemento de barra tubular o en forma de varilla. El elemento de barra se conecta con los componentes del casquete través de escuadras de fijación. Los elementos de apoyo delanteros se fijan con la pared inferior en el cubo de rotor.
En otra variante de realización, respectivamente un elemento de conexión conecta respectivamente dos elementos de apoyo delanteros de forma desmontable entre sí, conectando respectivamente un elemento de barra de un elemento de apoyo delantero al primer extremo del elemento de conexión y el elemento de barra del segundo elemento de apoyo delantero al segundo extremo del elemento de conexión. Los soportes de fijación de los elementos de barra de los elementos de apoyo delanteros están conectados a los soportes de fijación dispuestos en los extremos de los elementos de conexión, y a los componentes del casquete.
En otra forma de realización, el elemento de apoyo trasero consiste en una lámina metálica alargada acodada por un lado corto en 90°. En el centro de la chapa se ha dispuesto al menos un alma longitudinal. El lado corto acodado está conectado al cubo de rotor y el extremo del elemento de apoyo trasero opuesto al lado acodado está conectado a los componentes del casquete.
La conexión del sistema de apoyo a los componentes del casquete se puede llevar a cabo en las bridas de los componentes del casquete. No se tienen que transmitir grandes momentos de flexión. La fabricación de los componentes del casquete se simplifica considerablemente, ya que no se precisan elementos de reflectores planos ni casquillos roscados.
Gracias a la división de los componentes del casquete, las dimensiones de los componentes del casquete se pueden diseñar de manera que las anchuras de transporte puedan ser inferiores a 3 m o que la capacidad de almacenamiento se pueda aumentar considerablemente.
Realización de la invención
La invención se explica a la vista de un ejemplo de realización. A este respecto se muestra en la
Figura 1 una representación esquemática de un cubo de rotor con un rotor y un sistema de apoyo según la invención;
Figura 2 una representación esquemática de un cubo de rotor con varios elementos de apoyo delanteros (sólo un elemento de apoyo visible) y varios elementos de apoyo traseros;
Figura 3 un elemento de apoyo delantero;
Figura 4 una chapa de apoyo del elemento de apoyo delantero;
Figura 5 un elemento de apoyo delantero con el casquete;
Figura 6 un elemento de conexión entre los elementos de apoyo delanteros;
Figura 7 un puntal de apoyo trasero y
Figura 8 dos elementos de apoyo traseros y el casquete.
En la figura 1 se puede ver una representación esquemática de un cubo de rotor RN de un aerogenerador con un casquete 1 y un sistema de apoyo 2 según la invención. El lado mostrado en la figura 1 es el lado trasero 12 del cubo del rotor RN, que está orientado hacia la góndola y muestra una abertura de eje central 5 en el lado de sotavento. El lado del cubo de rotor RN y del casquete 1, que se define como lado delantero 11, también en el lado de barlovento, está situado frente a la abertura de eje central 5. El sistema de apoyo consta de tres elementos de apoyo delanteros idénticos 2A y tres elementos de conexión 4 en el lado delantero 11 del casquete 1 y de seis elementos de apoyo traseros 2B en el lado trasero 12 del casquete 1. En este ejemplo de realización, el casquete 1 está dividida en más de tres componentes de casquete 13, ventajosamente en seis a nueve componentes de casquete 13. Sin embargo, también se pueden disponer más de nueve componentes de casquete 13. El sistema de apoyo 2 es intrínsecamente resistente al cizallamiento y, por lo tanto, se reduce la solicitación a la que está sometido el casquete 1.
La figura 2 muestra una representación esquemática del cubo de rotor RN con la disposición de un elemento de apoyo delantero 2A y varios puntales de apoyo traseros 2B sin casquete. Por regla general, tres elementos de apoyo delanteros 2A están conectados al cubo de rotor RN. Estos tres elementos de apoyo delanteros 2A están unidos entre sí de forma desmontable por medio de elementos de conexión 4 en forma de tubo o de barra. Uno de estos elementos de conexión 4 se muestra con más detalle en la figura 6.
La figura 3 muestra un elemento de apoyo delantero 2A, que está conectado al cubo de rotor RN. El sistema de apoyo 2 se conecta al cubo de rotor RN, por ejemplo, mediante atornillado en los bebederos previstos para ello o en las interfaces con el eje del rotor/rodamiento de la pala. El elemento de apoyo delantero 2A consta de una chapa de apoyo soporte 20 plegada por tres lados y de un elemento de barra 3. La chapa de soporte 20 tiene básicamente la forma de un trapecio isósceles con un fondo 22, dos paredes laterales 23, una pared inferior 21 y una pared superior 24. La pared inferior 21 está unida al cubo de rotor RN. Las dos paredes laterales 23 de la chapa de soporte 20 están dobladas en una dirección en un ángulo de 90° con respecto al fondo 22, por lo que el elemento de apoyo delantero 2A es, por sí mismo, suficientemente estable. Las paredes laterales 23 sobresalen de la pared superior 24 y se convierten respectivamente en un receptáculo en forma de lengüeta 25 para el elemento de barra 3. A su vez, los receptáculos en forma de lengüeta 25 están biselados de manera que sean paralelos entre sí y puedan recibir el elemento de barra 3 en las aberturas 26 previstas a tal efecto. Adicionalmente, el elemento de barra 3 está firmemente unido a la pared superior 24. El ángulo entre la pared inferior 21 y el fondo 22 del elemento de apoyo delantero 2A es de al menos 90°. El elemento de barra 3 está provisto por sus extremos de escuadras de fijación 31, en las que se fijan los componentes de casquete 13.
La figura 4 muestra de nuevo la chapa de soporte 20 del elemento de apoyo delantero 2A con el fondo 22, las dos paredes laterales 23, la pared inferior 21 y la pared superior 24 sin el elemento de barra 3.
La figura 5 muestra el elemento de apoyo frontal 2A y el casquete 1. El casquete 1 está dividido en segmentos que forman los componentes de casquete 13. La figura 3 muestra además que se han dispuesto dos componentes de casquete 13, estando conectado el componente de casquete derecho 13a a la escuadra de fijación derecha 31 del elemento de apoyo delantero 2A y el componente de casquete izquierdo 13b a la escuadra de fijación izquierda 31 del elemento de apoyo delantero 2A. Entre el elemento de casquete derecho 13a y el elemento de casquete izquierdo 13b se inserta otro elemento de casquete 13. Este elemento de casquete 13 se conecta a los otros dos componentes 13a y 13b. La conexión puede consistir, por ejemplo, en un tornillo o en una abrazadera. El elemento de apoyo delantero 2A se conecta a los componentes de casquete 13, por ejemplo, con la ayuda de casquillos roscados laminados o sujetando los componentes de casquete 13 con una placa metálica separada no representada aquí. Para ello, los casquillos roscados deben colocarse durante la fabricación de los componentes o se deben prever superficies planas para la sujeción. Las cargas son absorbidas por el sistema de apoyo 2.
La figura 6 muestra un elemento de conexión 4. El elemento de conexión 4 consiste en un tubo o una varilla. En ambos extremos, el tubo o la varilla están conectados a una escuadra de fijación 41.Las escuadras de fijación 41 sirven para la fijación en los componentes de casquete 13. Además, una escuadra de fijación 41 del elemento de conexión 4 se conecta respectivamente de forma desmontable a respectivamente una escuadra de fijación 31 del elemento de barra 3 de un elemento de apoyo delantero 2A, por lo que respectivamente dos elementos de apoyo delanteros 2A están conectados entre sí a través de un elemento de conexión 4.
En la figura 7 se muestra un elemento de apoyo trasero 2B. El elemento de apoyo trasero 2B, a diferencia del elemento de apoyo delantero 2A, está formado únicamente por una chapa alargada doblada en 90° en uno de los dos lados cortos 28 con al menos un alma longitudinal central 27 para la estabilización. En la figura 7 se ilustran dos almas centrales paralelas 27. El lado corto acodado 28 presenta perforaciones 29 a través de las cuales se atornilla el elemento de apoyo trasero 2B en el cubo de rotor RN. El extremo opuesto del elemento de apoyo trasero 2B se conecta a los componentes de rotor 13.
La figura 8 muestra dos elementos de apoyo traseros 2B y el casquete 1. Los elementos de apoyo traseros 2B están inclinados el uno con respecto al otro en un ángulo superior a 90°. La figura 8 muestra además que aquí se han dispuesto tres componentes de casquete 13, estando conectado un componente de casquete derecho 13a al elemento de apoyo trasero derecho 2B y un componente de casquete izquierdo 13b al elemento de apoyo trasero izquierdo 2B. Otro componente de casquete 13c se inserta entre el componente de casquete derecho 13a y el componente de casquete izquierdo 13b, realizándose la conexión al componente de casquete derecho 13a y al componente de casquete izquierdo 13b por medio de atornillado o por medio de una abrazadera.
Dado que en el caso del sistema de apoyo 2 descrito en detalle en lo que antecede se trata de ejemplos de realización, éstos pueden ser modificados en gran medida de la manera habitual por el experto en la materia sin salir del alcance de la invención. En particular, incluso las realizaciones específicas del sistema de apoyo 2 pueden seguir una forma distinta a la que aquí se describe. Del mismo modo, el sistema de apoyo 2 se puede configurar de manera diferente si fuera necesario por razones de espacio o de diseño. Por otra parte, el uso de los artículos indefinidos "un" o "una" no excluye la posibilidad de que las características relevantes también puedan estar presentes más de una vez.
Lista de referencias
RN Cubo del rotor
1 Casquete
11 Lado delantero (barlovento) del cubo de rotor RN y del casquete 1 12 Lado trasero (sotavento) del cubo de rotor RN y del casquete 1
13 Componente de rotor
13a Componente de casquete derecho
13b Componente de casquete izquierdo
2 Sistema de apoyo
2A Elemento de apoyo delantero
20 Chapa de apoyo
21 Pared inferior
22 Fondo
23 Paredes laterales
24 Pared superior
25 Receptáculo en forma de lengüeta
26 Aberturas
2B Puntal de apoyo trasero
27 Alma del puntal de apoyo trasero 2B
28 Lado corto acodado del elemento de apoyo trasero 2B
29 Perforaciones
3 Elemento de barra
31 Escuadra de fijación en el elemento de barra 3
4 Elemento de conexión
41 Escuadra de fijación en el elemento de conexión 4
5 Abertura de eje central

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Sistema de apoyo (2) para una casquete (1) de un cubo de rotor (RN) para un aerogenerador, que comprende el casquete (1), en el que el cubo de rotor (RN) está conectado mecánicamente al casquete (1), en el que el casquete (I) consta de al menos tres componentes de casquete (13), el sistema de apoyo (2) apoya dos componentes de casquete (13a, 13b) no directamente adyacentes del cubo de rotor y en el que un tercer componente de casquete (13), que es respectivamente el tercer componente, está dispuesto entre los dos componentes de casquete (13a, 13b) y se conecta a ellos, disponiéndose por el lado de barlovento los elementos de apoyo delanteros (2A) en un lado delantero ( I I ) entre el cubo de rotor (RN) y el casquete (1) y por el lado de sotavento los elementos de apoyo traseros (2B) en un lado del cubo de rotor (RN) que está orientado hacia la góndola y que presenta una abertura de eje central (5), entre el cubo de rotor (RN) y el casquete (1) y constando el elemento de apoyo delantero (2A) de un elemento de barra (3) y una pieza de chapa, teniendo la chapa de apoyo (20) la forma de un trapecio isósceles,
estando dos paredes laterales (23) de la pieza de chapa acodadas en un ángulo de 90° y siendo las paredes laterales (23) más largas que los lados del trapecio, por lo que sobresalen de una pared superior (24) de la chapa de apoyo (20),
y acodándose una pared inferior (21), que está dispuesta frente a la pared superior (24) de la chapa de apoyo (20), con respecto a la chapa de apoyo (20).
2. Sistema de apoyo (2) según la reivindicación 1, caracterizado por que el ángulo entre la chapa de apoyo (20) y la pared inferior (21) está comprendido entre los 110° y los 150°.
3. Sistema de apoyo (2) según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado por que
el elemento de apoyo delantero (2A) presenta en sus paredes laterales alargadas (23) unas aberturas (26), en las que se dispone un elemento de barra (3), estando el elemento de barra (3) conectado a los componentes de casquete (13) a través de escuadras de fijación (31).
4. Sistema de apoyo (2) según la reivindicación 1 o 2
caracterizado por que
el elemento de apoyo delantero (2A) se fija con la pared inferior (21) en el cubo de rotor (RN).
5. Sistema de apoyo (2) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que
un elemento de conexión (4) conecta respectivamente entre sí, de forma desmontable, dos elementos de apoyo delanteros (2A), de manera que un elemento de barra (3) de un elemento de apoyo delantero (2A) esté conectado a un primer extremo del elemento de conexión (4) y el elemento de barra (3) del segundo elemento de apoyo delantero (2A) esté conectado a un segundo extremo del elemento de conexión (4).
6. Sistema de apoyo (2) según la reivindicación 5, caracterizado por que las escuadras de fijación (31) de los elementos de barra (3) de los elementos de apoyo delanteros (2A) están conectadas a escuadras de fijación (41) dispuestas en los extremos de los elementos de conexión (4), y conectadas a los componentes de casquete (13).
7. Sistema de apoyo (2) según la reivindicación 1, caracterizado por que el puntal de apoyo trasero (2B) consiste en una chapa placa alargada acodada en un lado corto (28) en 90°, disponiéndose al menos un alma del lado longitudinal (27) en el centro de la chapa, conectándose el lado corto acodado (28) al cubo de rotor (RN) y el extremo del elemento de apoyo trasero (2B) opuesto al lado acodado (28) a los componentes de casquete (13).
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