MX2008014894A

MX2008014894A - Sistema de engranes para turbina eolica.

Info

Publication number: MX2008014894A
Application number: MX2008014894A
Authority: MX
Inventors: Jens Demetroeder
Original assignee: Vestas Wind Sys As
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2007-05-22
Publication date: 2009-02-10
Also published as: CA2650842A1; US8529397B2; BRPI0710350A2; EP2027400A1; ES2348818T3; AU2007253324B2; CA2650842C; WO2007135156A1; US20090221397A1; ATE474158T1; CN101449083A; EP2027400B1; CN101449083B; AU2007253324A1; DE602007007764D1

Abstract

Un sistema de engranes (1) que incluye un rodamiento principal (3), un engrane principal (5) y dos o más flechas de piñón (6). El rodamiento principal (3) soporta directamente un medio introductor de par (2) y define un eje de rotación (4). Cada una de las flechas de piñón (6) están dispuestas de modo que se engranen con el engrane principal (5) en la superficie exterior (7) del engrane principal (5) de tal forma que el par transmitido por el engrane principal (5) se divide en varias trayectorias paralelas de par que corresponden al número de flechas de piñón (6). Al menos el engrane principal (5) y al menos parte de su toma o engranado con las flechas de piñón (6) están dispuestos dentro de un perímetro definido por el rodamiento principal (3). El sistema de engranes (1) es compacto debido al arreglo del engrane principal (5) y a sus engranados con las flechas de piñón (6). Al mismo tiempo, su fabricación es sencilla y económica debido a que las flechas de piñón (6) se engranan con el engrane principal (5) en su superficie exterior (7).

Description

SISTEMA DE ENGRANES PARA TURBINA EÓLICA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un sistema de engranes que es relativamente compacto y cuyo proceso de fabricación es relativamente sencillo y económico. El sistema de engranes de la presente invención está muy bien adaptado para usarlo en una turbina, en particular, en una turbina eólica. La presente invención se refiere a además a una caja de engranes y a una turbina que tiene un sistema de engranes de este tipo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Cada vez hay una mayor demanda de turbinas eólicas que produzcan un creciente nivel de potencia. Lo cual también puede llevar a un aumento en el tamaño y el peso de la turbina eólica. No obstante, lo anterior constituye un problema en términos de la construcción y el mantenimiento de las turbinas eólicas. Por lo tanto, lo deseable es construir turbinas mayores, es decir, con un mayor nivel de potencia, sin que de este modo las dimensiones de la turbina aumenten en forma correspondiente. En el documento de patente O 02/14690 se describe una forma de lograr lo anterior, en la cual se presenta una unidad impulsora para turbina eólica, que incluye un buje de rotor y una unidad de transmisión por engranes de tipo planetario que incluye engranes planetario, satélites y anular, asi como un portasatélites . El engrane anular está asegurado en forma no giratoria en una estructura de soporte, por ejemplo, en la góndola de una turbina, y un rodamiento principal soporta en forma giratoria al buje del rotor y al portasatélites con respecto al engrane anular y a la estructura de soporte. Los engranes planetario o planeta, satélites y anular pueden ubicarse en un plano transversal (perpendicular al eje de rotación de las fuerzas de rotación) que también contiene al rodamiento principal. De esta manera, se obtiene una unidad impulsora compacta. Una desventaja de esta unidad impulsora es que su fabricación es relativamente difícil y costosa, en parte debido a la fabricación del engrane anular, que está adaptado para engranarse con los engranes satélite en su superficie interna, que es relativamente difícil y costoso de fabricar. Por otra parte, las técnicas existentes para producir este tipo de engranes anulares imponen una restricción a la posible elección de materiales de tal manera que, por lo general, será necesario elegir materiales más costosos. Otra desventaja es que las cargas transversales que actúan sobre el rodamiento principal flexionan al engrane anular y, de esta manera, alteran directamente el contacto de los engranes. Adicionalmente , las flexiones de la estructura de soporte de la unidad motriz también flexionan al engrane anular, el cual está sólidamente atornillado a la estructura de soporte. Lo cual también altera el contacto de los engranes. En el documento de patente O 2004/015267 se describe otro ejemplo de una unidad impulsora de la técnica anterior que presenta una unidad de engranes de turbina eólica que incluye un módulo de engranes de baja velocidad y una pluralidad de módulos de engranes de alta velocidad. El módulo de engranes de baja velocidad puede ponerse a funcionar en forma simultánea para transmitir el torque o par de torsión (en lo sucesivo, designado únicamente como "par") a cada uno de los módulos de engranes de alta velocidad.

El módulo de engranes de baja velocidad puede ser un engrane maestro o un engrane anular. Cuando como el engrane de baja velocidad se utiliza un engrane anular, el rodamiento principal del rotor puede estar ubicado en el diámetro exterior del engrane anular, proporcionando asi una unidad de engranes compacta, como se describe en WO 02/14690. No obstante, lo anterior no es factible si como engrane de baja velocidad se utiliza un engrane maestro y es necesario, por lo tanto, equilibrar la necesidad de una unidad de engranes compacta con la necesidad de una unidad de engranes cuyo proceso de fabricación sea sencillo y económico. Lo cual es una desventaja. Otro ejemplo más de un sistema convencional de engranes planetarios se describe en los documentos WO 02/14690 o DE 103 18 94. En el sistema de engranes expuesto en estos documentos de referencia, cada uno de los engranes planetarios tiene una toma o engranado de dos dientes, uno hacia el engrane anular y el otro hacia el planeta. Las fuerzas sobre el diente en estos dos contactos tienen direcciones opuestas. Lo anterior genera cargas de flexión alternantes en el engrane planetario con cada revolución. Lo cual es una desventaja, debido a que reduce la capacidad de los engranes planetarios.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN De este modo, un objeto de la invención es presentar un sistema de engranes que sea relativamente compacto y cuyo proceso de fabricación sea sencillo y económico . Un objeto más de la invención es presentar un sistema de engranes al que sea posible darle servicio mientras está colocado en una turbina y hacerlo en forma sencilla, segura y eficiente. Otro objeto más de la invención es presentar una caja de engranes que sea relativamente compacta y cuyo proceso de fabricación sea sencillo y económico. Otro objeto más de la invención es presentar una caja de engranes a la que sea posible darle servicio mientras está colocada en una turbina y hacerlo en forma sencilla, segura y eficiente. Otro objeto más de la invención es presentar una turbina, en particular, una turbina eólica, que tiene una caja de engranes que es relativamente compacta y cuyo proceso de fabricación es sencillo y económico. Otro objeto más de la invención es presentar una turbina, en particular, una turbina eólica, que tiene una caja de engranes, en la que es posible darle servicio a la caja de engranes sin quitarla de la turbina y hacerlo en forma sencilla, segura y eficiente. De conformidad con un primer aspecto de la invención, tanto los objetos anteriores como otros objetos de la invención se satisfacen al presentar un sistema de engranes que incluye: un rodamiento principal que soporta directamente un medio introductor de par y que define un eje de rotación; un engrane principal y - dos o más flechas de piñón, cada una está dispuesta para que se acople con el engrane principal en la superficie exterior de dicho engrane principal de tal forma que el par transmitido por el engrane principal se divida en varias trayectorias de par paralelas, el número de trayectorias corresponde al número de flechas de piñón y donde cada flecha de piñón está soportada por una estructura de soporte del piñón ; donde, al menos el engrane principal y parte de su toma o engranado con las flechas de piñón están dispuestos dentro de un perímetro definido por el rodamiento principal. El medio introductor de par forma parte del sistema de engranes por medio del cual al sistema se introduce el par, ya sea en forma directa o a través de un buje conector, una flecha o un tubo. Que, por ejemplo, puede ser o incluir un rotor. El par puede suministrarse utilizando cualquier tipo adecuado de medio generador de par, como puede ser, una Catarina, un tambor, un sistema de engranes externo (abierto) o un conjunto de aspas impulsadas por una corriente de fluido, como por ejemplo, corrientes de viento o agua. El medio introductor de par está soportado directamente por el rodamiento principal. De este modo, el medio introductor de par gira en el rodamiento principal, introduciendo asi el par en el sistema de engranes y definiendo, de esta manera, un eje de rotación. El engrane principal y las dos o más flechas de piñón están adaptados para acoplarse en la superficie exterior del engrane principal. Lo anterior es lo inverso de la situación en la cual el engrane principal es un engrane anular, es decir, un engrane que está adaptado para engranarse con una o más flechas de piñón en la superficie interior del engrane. Lo cual es una ventaja debido a que la fabricación de una rueda dentada que está adaptada para engranarse en su superficie exterior es mucho más fácil y económica que la de una rueda dentada que está adaptada para engranarse a través de una superficie interior. Por otra parte, las técnicas para fabricar estas ruedas dentadas reducen significativamente los requisitos de los materiales utilizados, por ejemplo, en términos de resistencia y/o durabilidad y, en consecuencia, pueden utilizar materiales menos costosos y de esta manera reducir todavía más los 52-554 costos de fabricación. Las dos o más flechas de piñón están dispuestas para engranarse con el engrane principal en una forma tal que el par transmitido por el engrane principal se divide en varias trayectorias paralelas de par. El número de trayectorias paralelas de par corresponde al número de flechas de piñón. De este modo, el par que es introducido al sistema por el medio introductor de par viaja a través del sistema por las trayectorias paralelas de par definidas por las flechas de piñón. De esta manera, la carga se reparte entre las flechas de piñón. Por otra parte, las flechas de piñón pueden estar colocadas en un arreglo uniformemente distribuido con respecto a un plano ubicado prácticamente en forma transversal a las direcciones longitudinales definidas por las flechas de piñón. De manera alternativa, las flechas de piñón pueden estar dispuestas en forma asimétrica con respecto a dicho plano. Además, las flechas de piñón pueden estar agrupadas y estos grupos de flechas de piñón pueden estar dispuestas en un arreglo con distribución uniforme o asimétrica con respecto a dicho plano. Cada una de las flechas de piñón está soportada por una estructura de soporte del piñón. En este contexto, debe considerarse que la expresión 52-554 "estructura de soporte del piñón" se refiere a un elemento que soporta una o más flechas de piñón. Que pueden estar en forma de una jaula o caja de piñones, un alojamiento de engranes, un armazón de engranes o un portador de engranes. Una ventaja del sistema de engranes de la invención es que las flechas de piñón no tiene que tener un engranado de dos dientes como es el caso en el sistema de engranes descrito en WO 02/14690 o en DE 103 18 945, descrito en lo anterior. Se evita de esta manera el problema relacionado con las fuerzas del diente que tienen direcciones opuestas, al tiempo que la capacidad de cada una de las flechas de piñón aumenta en forma considerable. Asi, el sistema de engranes de la presente invención permite el uso eficiente del material, lo cual es una ventaja en lo que se refiere tanto a la confiabilidad como a la eficiencia en los costos. Al menos el engrane principal y parte de su toma o engranado con las flechas de piñón están dispuestos dentro de un perímetro definido por el rodamiento principal. De este modo, el engrane principal y al menos una parte de su engranado, de preferencia, todos sus engranados, con las flechas de piñón están dispuestos y conformados en una forma muy compacta. En 52-554 consecuencia, se ha presentado un sistema de engranes muy compacto. Al mismo tiempo, la fabricación del sistema de engranes es sencilla y económica, como se describió en lo anterior. Lo cual es muy ventajoso. Los rodamientos utilizados en el sistema de engranes de la invención pueden ser de cualquier tipo de rodamientos adecuados, entre los que se incluyen: rodamientos de rodillos, rodamientos de bolas, rodamientos de manguito, rodamientos de una sola hilera, rodamientos de múltiples lineas y/o cualesquiera otros tipos de rodamientos adecuados. Adicionalmente, pueden utilizarse uno o más de los tipos de rodamientos ya mencionados. Por otra parte, cada uno de los rodamientos puede disponerse en un anillo giratorio exterior o en un anillo giratorio interior, dependiendo del arreglo del rodamiento en cuestión . De manera similar, los engranes utilizados en el sistema de engranes de la invención pueden ser cualquier tipo adecuado de engrane, entre los que se incluyen: engranes helicoidales, engranes cilindricos rectos, engranes bihelicoidales, engranes de dientes angulares y/o cualesquiera otros tipos de engranes adecuados. Adicionalmente, uno o más de los tipos mencionados de engranes pueden utilizarse en varias 52-554 conexiones de engranes del sistema de engranes. El sistema de engranes además puede incluir por lo menos dos estructuras de soporte de piñón independientes, cada flecha de piñón está soportada por una de estas estructuras de soporte de piñón. De conformidad con esta modalidad, las estructuras de soporte de piñón pueden moverse relativamente entre si en cierto grado, ofreciendo asi un grado adicional de libertad para asegurar una distribución de carga al menos esencialmente uniforme entre las trayectorias de par definidas por las flechas de piñón. Debe entenderse que las estructuras de soporte del piñón no pueden moverse entre si en forma totalmente independiente. De este modo, la distribución angular de la estructura de soporte del piñón con respecto al eje de rotación definido por el rodamiento principal de preferencia está por lo menos prácticamente fija, en tanto que las estructuras de soporte del piñón pueden moverse, en cierto grado, unas con respecto a las otras en una dirección a lo largo del eje de rotación o en una dirección radial perpendicular al eje de rotación. En una modalidad, el número de estructuras de soporte del piñón es igual al número de flechas de piñón, es decir, cada flecha de piñón está soportada por una estructura de soporte del piñón que 52-554 sólo soporta a esa flecha de piñón. De manera alternativa, una o más estructuras de soporte del piñón pueden soportar dos o más flechas de piñón. Alternativamente, todas las flechas de piñón pueden estar soportadas por una estructura común de soporte del piñón. El engrane principal puede desacoplarse rotativamente del medio introductor de par. En este caso, el engrane principal no gira junto con el medio introductor de par y puede estar al menos prácticamente estacionario. De manera alternativa, el engrane principal puede estar adaptado para efectuar movimientos giratorios, aunque estos movimientos giratorios serán independientes de los movimientos giratorios efectuados por el medio introductor de par.

Por ejemplo, el engrane principal puede girar a una velocidad diferente, preferentemente menor, que el medio introductor de par, o incluso, en dirección opuesta a la del medio introductor de par. Lo anterior reduce la deformación en las conexiones de engranes en comparación con aquella situación en la cual el engrane principal está al menos prácticamente estacionario. Por otra parte, de conformidad con esta modalidad y en el caso de que las flechas de piñón estén soportadas por una estructura común de soporte 52-554 del piñón, esta estructura común de soporte del piñón está adaptada, preferentemente, para girar junto con el medio introductor de par. En una variante adicional de la modalidad arriba descrita, el engrane principal está prácticamente estacionario durante la operación normal. La flecha de la estructura que soporta al engrane principal puede, en esta variante, estar conectada con un dispositivo limitador de par, por ejemplo, un embrague de fricción, que permite que el engrane principal gire junto con el medio introductor de par en caso de que el par en el engrane principal exceda al ajuste predefinido en el limitador de par. Lo cual puede, por ejemplo, proteger eficazmente al sistema de engranes contra cambios en las cargas externas, como por ejemplo, las ráfagas de viento en una turbina eólica. De manera alternativa, el engrane principal puede estar rotativamente inmovilizado en el medio introductor de par, de modo que el engrane principal está asi adaptado para girar junto con el medio introductor de par. En este caso, la o las estructuras de soporte del piñón están, de preferencia, rotativamente desacopladas del medio introductor de par y éstas pueden estar al menos prácticamente 52-554 estacionarias o pueden estar adaptadas para efectuar movimientos giratorios que son independientes de los movimientos giratorios efectuados por el medio introductor de par, en forma semejante a la situación arriba descrita. En el caso de que el medio de soporte del piñón esté al menos prácticamente estacionario con respecto a una estructura de soporte mayor, como por ejemplo, la góndola de una turbina eólica, se tendrá un acceso fácil a todas las flechas de piñón, por ejemplo, desde el exterior de un alojamiento que encierra al sistema de engranes. Lo cual facilita la lubricación de los contactos de los engranes y de los rodamientos del sistema de engranes. Adicionalmente, este arreglo permite el fácil acceso para darle servicio a todas las flechas de piñón. De esta manera, las flechas de piñón pueden, por ejemplo, ser sustituidas sin tener que quitar todo el sistema de engranes de la instalación donde esté colocado, por ejemplo, en una turbina eólica. Lo anterior reduce en forma considerable los costos de mantenimiento, en particular, en el caso donde la instalación está ubicada en un sitio que no es de fácil acceso, como por ejemplo, una granja eólica marina. Cada una de las flechas de piñón puede estar 52-554 adaptada para engranarse, directa o indirectamente, con una rueda dentada conectada con una flecha impulsora común, esta flecha impulsora común está dispuesta al menos en forma prácticamente concéntrica al eje de rotación del rodamiento principal. En este contexto, la expresión "engranarse indirectamente" debe interpretarse en forma tal que la conexión entre la flecha de piñón pertinente y la rueda dentada se establezca a través de uno o más componentes de engrane adicionales, como por ejemplo, ruedas dentadas adicionales y/o flechas de piñón adicionales. De conformidad con esta modalidad, el par que viaja por el sistema a través de las trayectorias paralelas de par es, finalmente, transferido a la flecha impulsora común. De este modo, el sistema de engranes puede ser o formar parte de un arreglo de engranes epiciclico de tres vías. En forma alternativa, las flechas de piñón pueden formar conexiones de transmisión de par, directa o indirectamente, hacia dos o más flechas impulsoras, estas dos o más flechas impulsoras están dispuestas al menos en forma prácticamente paralelas entre si y con el eje de rotación del rodamiento principal. De conformidad con esta modalidad, el par que viaja a través del sistema es transferido hacia 52-554 las dos o más flechas impulsoras y repartido entre éstas. Asi, el par de salida del sistema deja al sistema a través de varias flechas impulsoras paralelas. Cada una de estas flechas impulsoras, pueden, por ejemplo, estar unidas a un generador. Alternativamente, las flechas impulsoras paralelas pueden estar conectadas con otra etapa de engranes adicional . Cada una de las flechas de piñón puede estar conectada, directa o indirectamente, a una flecha impulsora individual. En este caso, el número de flechas de piñón es igual al número de flechas impulsoras. El engrane principal puede estar montado de tal forma que pueda aceptar que la carga se reparta al menos en forma prácticamente constante entre las flechas de piñón y/o que la carga se distribuya al menos en forma prácticamente constante a lo largo del ancho de la cara de cada una de las flechas de piñón. Una forma posible de lograr esto es permitir que el engrane principal encuentre libremente su posición radial y angular hasta que las fuerzas de todos las tomas o engranados entre el engrane principal y las flechas de los piñones estén al menos prácticamente en equilibrio. Lo cual puede conseguirse, por ejemplo, al diseñar la estructura que soporta al engrane principal 52-554 en forma tal que sea rígida con respecto a la torsión, pero que al mismo tiempo pueda flexionarse en una dirección radial y/o angular. Otra forma de realizar lo anterior es colocando un acoplamiento entre la estructura que soporta al engrane principal y el engrane principal propiamente dicho, por ejemplo, una junta de cardán. El engrane principal y las flechas de piñón pueden ser o formar parte de una primera etapa de engranes, el sistema de engranes incluye además una segunda etapa de engranes que está conectada con la primera etapa de engranes. De conformidad con esta modalidad, el sistema de engranes incluye dos o más etapas de engranes. La conexión entre la primera etapa de engranes y la segunda etapa de engranes puede establecerse por medio de un engrane anular. De manera alternativa, la conexión entre la primera etapa de engranes y la segunda etapa de engranes puede establecerse utilizando cualquier otro medio adecuado, como por ejemplo, una o más ruedas dentadas adaptadas para engranarse en la superficie exterior. En forma alternativa, el sistema de engranes puede incluir únicamente una etapa de engranes que está directamente unida a uno o más generadores. En una modalidad preferida, el medio 52-554 introductor de par puede ser o incluir un rotor. De este modo, el sistema de engranes es preferentemente adecuado para utilizarlo en un aparato generador de potencia, como por ejemplo, una turbina, es decir, el sistema de engranes es, de preferencia, un sistema de engranes que aumenta la velocidad. De conformidad con una modalidad, el rodamiento principal, el engrane principal y al menos parte de los engranados entre el engrane principal y las flechas de piñón pueden estar dispuestos prácticamente en al menos el mismo plano transversal. De conformidad con esta modalidad, el rodamiento principal contiene al engrane principal y al menos una parte de los engranados entre el engrane principal y las flechas de piñón. De esta manera, se presenta un sistema de engranes muy compacto. Adicionalmente , este arreglo del engrane que se engrana en forma relativa con el rodamiento principal reduce el impacto de las cargas inclinadas en la distribución de cargas en los contactos de los engranes. De esta manera, esta modalidad representa un sistema de engranes muy confiable y competitivo que se ve mínimamente perjudicado por su entorno. Lo cual es muy ventajoso. De conformidad con un segundo aspecto de la invención, estos y otros objetos se satisfacen al 52-554 proporcionar una caja de engranes que incluye un sistema de engranes de conformidad con un primer aspecto de la invención. La caja de engranes puede incluir una o más etapas de engranes como se describió en lo anterior. De conformidad con un tercer aspecto de la invención, estos y otros objetos se satisfacen al proporcionar una turbina que incluye un rotor impulsado por una corriente de fluido, una caja de engranes de conformidad con el segundo aspecto de la invención, y un generador. La turbina puede incluir sólo un generador o puede incluir dos o más generadores, tal y como se describió anteriormente. La turbina es, de preferencia, una turbina eólica, aunque en forma alternativa, puede ser una turbina impulsada con agua.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención será descrita a continuación de manera detallada con referencia a los dibujos anexos, en los cuales: La figura 1 es una vista en sección transversal de parte de un sistema de engranes de conformidad con una primera modalidad de la invención. La figura 2 es una vista en sección transversal de parte de un sistema de engranes de conformidad con una segunda modalidad de la invención. La figura 3 es una vista en sección transversal de parte de un sistema de engranes de conformidad con una tercera modalidad de la invención. La figura 4 es una vista en sección transversal de parte de un sistema de engranes de conformidad con una cuarta modalidad de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La figura 1 es una vista en sección transversal de parte de un sistema de engranes 1 de conformidad con una primera modalidad de la invención. El sistema de engranes 1 incluye un componente giratorio 2 que está directamente soportado por un rodamiento principal 3 y que está adaptado para girar alrededor de un primer eje de rotación 4. El componente giratorio 2 está rotativamente acoplado a un rotor, es decir, gira junto con el rotor. El sistema de engranes 1 incluye además un engrane principal 5 que está rotativamente desacoplado del componente giratorio 2, es decir, no gira junto con el componente giratorio 2 alrededor del primer eje de rotación 4. El engrane principal 5 está adaptado para engranarse con varias flechas de piñón 6 en una superficie externa 7 del engrane principal 5. En la figura 1 sólo se muestra una flecha de piñón 6, 52-554 sin embargo, se entenderá que al menos estarán presentes dos flechas de piñón 6. Las flechas de piñón 6 están soportadas por una estructura de soporte del piñón en forma de una caja de piñones 8 que está adaptada para girar junto con el componente giratorio 2 alrededor del primer eje de rotación 4. En la modalidad de la figura 1, la caja de piñones 8 forma parte integral del componente giratorio 2. De esta manera, las flechas de piñón 6 también giran junto con el componente giratorio 2 alrededor del primer eje de rotación 4. Debido a que el engrane principal 3 no gira junto con el componente giratorio 2 y a que el engrane principal 3 y las flechas de piñón 6 se engranan, se logra que cada una de las flechas de piñón 6 gire alrededor del eje de rotación 9 de cada flecha de piñón individual. Cada una de las flechas de piñón 6 cuenta con una segunda rueda dentada 10 que gira junto con la flecha de piñón 6 alrededor del eje de rotación 9. Cada una de las segundas ruedas dentadas 10 está adaptada para engranarse con una rueda planetaria 11. La rotación de las segundas ruedas dentadas 10 y el engranado entre las segundas ruedas dentadas 10 y la rueda planetaria 11 provoca que la rueda planetaria 11 efectúe un movimiento giratorio alrededor del primer 52-554 eje de rotación 4. Es claro que en el sistema de engranes 1 mostrado en la figura 1, el engrane principal 5 y sus engranados con las flechas de piñón 6 están ubicados dentro de un perímetro definido por el rodamiento principal 3 y que el rodamiento principal 3, el engrane principal 5 y sus engranados con las flechas de piñón 6 están ubicados en el mismo plano transversal. De esta manera, se presenta un sistema de engranes 1 muy compacto. Además, puesto que el engrane principal 5 está adaptado para engranarse con las flechas de piñón 6 por medio de la superficie exterior 7, el engrane principal 5 puede fabricarse con mucha mayor facilidad y economía de lo que sería el caso si se utilizase un engrane anular. Lo anterior se ha descrito arriba. Por otra parte, el par de torsión, que es suministrado por el rotor, viaja a través del sistema de engranes 1 por las trayectorias paralelas e independientes de par definidas por las flechas de piñón 6. De esta manera, la carga se reparte entre estas trayectorias paralelas de par. Lo cual es ventajoso debido a que la carga aplicada a cada uno de los componentes se reduce y, de esta manera, se reduce el desgaste de los componentes. Es posible desacoplar rotativamente las 52-554 flechas de piñón 6 y las segundas ruedas dentadas 10. De este modo, el armado del sistema de engranes 1 puede realizarse de la siguiente manera. Debido a que el engrane principal 5 está rotativamente fijo, las flechas de piñón 6 necesitan estar montadas con respecto al engrane principal 5 de tal forma que los dientes de cada una de las flechas de piñón 6 se engranan en forma adecuada. Una vez que lo anterior se ha logrado, las segundas ruedas dentadas 10 pueden hacerse girar para conseguir el engranado adecuado entre los dientes de las segundas ruedas dentadas 10 y los dientes de la rueda planetaria 11. Después de lo cual, las flechas de piñón 6 y sus respectivas segundas ruedas dentadas 10 están rotativamente inmovilizadas con la finalidad de que giren juntas durante la operación normal del sistema de engranes 1. La figura 2 es una vista en sección transversal de parte de un sistema de engranes 1 de conformidad con una segunda modalidad de la invención. De manera semejante al sistema de engranes de la figura 1, el sistema de engranes 1 de la figura 2 incluye un componente giratorio 2 mismo que está directamente soportado por un rodamiento principal 3 y que está adaptado para girar junto con un rotor alrededor de un primer eje de rotación 4. El sistema de engranes 1 incluye además un engrane principal 5 adaptado 52-554 para engranarse con varias flechas de piñón 6 en la superficie externa 7 del engrane principal 5. En la figura 2 sólo se muestra una flecha de piñón 6, sin embargo, como se explicó anteriormente con referencia a la figura 1, se entenderá que al menos estarán presentes dos flechas de piñón 6. Las flechas de piñón 6 están soportadas por una caja de piñones 8. En el sistema de engranes 1, mostrado en la figura 2, el engrane principal 5 gira junto con el componente giratorio 2 alrededor del primer eje de rotación 4, al tiempo que la caja de piñones 8 está rotativamente desacoplada del componente giratorio 2. En la modalidad de la figura 2, la caja de piñones 8 está al menos prácticamente estacionaria. No obstante, podrían idearse otros arreglos en los cuales la caja de piñones 8 gire a una velocidad de rotación diferente a la velocidad de rotación del componente giratorio 2. Lo anterior ya se ha descrito arriba. Cuando el componente giratorio 2 y, de este modo, el engrane principal 5, gira alrededor del primer eje de rotación 4 y debido al engranado entre el engrane principal 5 y las flechas de piñón 6, se provocará que cada una de las flechas de piñón 6 realice un movimiento giratorio alrededor del eje de rotación 9 de cada flecha de piñón individual.

Cada una de las flechas de piñón 6 está provista de una segunda rueda dentada 10. Cuando una flecha de piñón 6 gira alrededor del eje de rotación 9 correspondiente, gira también la correspondiente segunda rueda dentada 10. Cada una de las segundas ruedas dentadas 10 está adaptada para engranarse con una rueda planetaria 11. En consecuencia, conforme las segundas ruedas dentadas 10 giran alrededor de sus respectivos ejes de rotación 9, se provocará que la rueda planetaria 11 efectúe un movimiento giratorio alrededor del primer eje de rotación 4. De este modo, el sistema de engranes 1 de la figura 2 es muy semejante al sistema de engranes de la figura 1. No obstante, en este caso el engrane principal 5 gira junto con el componente giratorio 2, en tanto que la caja de piñones 8 se mantiene prácticamente estacionaria. En la modalidad de la figura 2, también es posible desacoplar las flechas de piñón 6 y las segundas ruedas dentadas 10, como se describió en lo anterior. De este modo, el armado del sistema de engranes 1 puede realizarse de la siguiente manera. Debido a que la caja de piñones 8 está rotativamente fija, el engrane principal 5 debe estar montado con respecto a las flechas de piñón 6 de tal forma que los dientes del engrane principal 5 y los dientes de cada una de las flechas de piñón 6 se engranen en forma adecuada. Lo cual se logra al hacer girar las flechas de piñón 6 alrededor de sus respectivos ejes de rotación 9 durante el montaje del engrane principal 5. Una vez hecho lo anterior, las segundas ruedas dentadas 10 pueden hacerse girar para conseguir el engranado adecuado entre los dientes de las segundas ruedas dentadas 10 y los dientes de la rueda planetaria 11. Después de lo cual, las flechas de piñón 6 y sus respectivas segundas ruedas dentadas 10 están rotativamente inmovilizadas con la finalidad de que giren juntas durante la operación normal del sistema de engranes 1. La figura 3 es una vista en sección transversal de parte de un sistema de engranes 1 de conformidad con una tercera modalidad de la invención. El sistema de engranes 1 de la figura 3 es muy semejante al sistema de engranes de la figura 2 y, por lo tanto, la operación del sistema de engranes 1 no se describirá aquí en forma adicional. De este modo, el sistema de engranes 1 de la figura 3 difiere del sistema de engranes de la figura 2 únicamente en que las segundas ruedas dentadas 10 y la rueda planetaria 11 se engranan a través de la superficie interna 12 de la rueda planetaria 11. Asi, la rueda planetaria 11 tiene la forma de un engrane anular. La figura 4 es una vista en sección transversal de parte de un sistema de engranes 1 de conformidad con una cuarta modalidad de la invención. El sistema de engranes 1 de la figura 4 es muy semejante al sistema de engranes de la figura 1 y, por lo tanto, la operación del sistema de engranes 1 no se describirá aqui en forma adicional. De este modo, el sistema de engranes 1 de la figura 4 difiere del sistema de engranes de la figura 1 únicamente en que el rodamiento principal 3 está sostenido en un anillo exterior del sistema de engranes 1, en tanto que un anillo interno del sistema de engranes 1 gira durante la operación. Los sistemas de engranes 1 mostrados en las figuras 1 a 4 son todos adecuados para utilizarlos en una turbina, como por ejemplo, en una turbina eólica. Los sistemas de engranes 1 pueden constituir la totalidad del sistema de engranes de una turbina de este tipo. En forma alternativa, los sistema de engranes 1 pueden formar una primera etapa de engranes y la rueda planetaria 11 formará en este caso la conexión con la segunda etapa de engranes del sistema de engranes . 52-554

Claims

REIVINDICACIONES : 1. Un sistema de engranes que incluye: un rodamiento principal que soporta directamente un medio introductor de par y que define un eje de rotación; un engrane principal y dos o más flechas de piñón, cada una está dispuesta para que se acople con el engrane principal en la superficie exterior de dicho engrane principal de tal forma que el par transmitido por el engrane principal se divida en varias trayectorias de par paralelas, el número de trayectorias corresponde al número de flechas de piñón y donde cada flecha de piñón está soportada por una estructura de soporte del piñón; donde al menos el engrane principal y al menos parte de sus engranado con las flechas de piñón están dispuestos dentro de un perímetro definido por el rodamiento principal y, donde, cada una de las flechas de piñón está provista de una segunda rueda dentada, cada una de las segundas ruedas dentadas está adaptada para engranarse con una rueda planetaria. 2. Un sistema de engranes según la reivindicación 1, que además incluye al menos dos estructuras independientes de soporte del piñón, cada flecha de piñón está soportada por una de estas estructuras 52-554 de soporte del piñón. 3. Un sistema de engranes según las reivindicaciones 1 o 2, donde el engrane principal está rotativamente desacoplado del medio introductor de par. 4. Un sistema de engranes según las reivindicaciones 1 o 2, donde el engrane principal está rotativamente inmovilizado en el medio introductor de par, el engrane principal está asi adaptado para girar junto con el medio introductor de par. 5. Un sistema de engranes según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde cada una de las flechas de piñón está adaptada para engranarse, directa o indirectamente, con una rueda dentada conectada con una flecha impulsora común, esta flecha impulsora común está dispuesta al menos en forma prácticamente concéntrica con el eje de rotación del rodamiento principal. 6. Un sistema de engranes según la reivindicación 5, donde el sistema de engranes es o forma parte de un arreglo de engranes epiciclico de tres vias. 7. Un sistema de engranes según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde las flechas de piñón forman conexiones de transmisión de par, directa o indirectamente, hacia dos o más flechas impulsoras, estas dos o más flechas impulsoras están dispuestas al menos en forma prácticamente paralelas entre si y con el eje de 52-554 rotación del rodamiento principal. 8. Un sistema de engranes según la reivindicación 7, donde cada una de las flechas de piñón está conectada, directa o indirectamente, con una flecha impulsora individual. 9. Un sistema de engranes según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el engrane principal está montado en tal forma que es capaz de aceptar una distribución de carga prácticamente uniforme a lo largo del ancho de la cara de cada una de las flechas de piñón. 10. Un sistema de engranes según la reivindicación 9, donde el engrane principal está montado en tal forma que es capaz de flexionarse en una dirección radial y/o en una dirección angular. 11. Un sistema de engranes según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el engrane principal y las flechas de piñón son o forman parte de una primera etapa de engranes, el sistema de engranes incluye además una segunda etapa de engranes que está conectada con la primera etapa de engranes. 12. Un sistema de engranes según la reivindicación 11, donde la conexión entre la primera etapa de engranes y la segunda etapa de engranes se establece por medio de un engrane anular. 13. Un sistema de engranes según cualquiera de 52-554 las reivindicaciones precedentes, donde el medio introductor de par es o incluye un rotor. 14. Un sistema de engranes según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el rodamiento principal, el engrane principal y al menos parte de los engranados entre el engrane principal y las flechas de piñón están dispuestos prácticamente en al menos el mismo plano transversal. 15. Una caja de engranes que incluye un sistema de engranes según cualquiera de las reivindicaciones precedentes . 16. Una turbina que incluye: un rotor impulsado por una corriente de fluido, una caja de engranes según la reivindicación 15, y un generador. 17. Una turbina según la reivindicación 16, donde la turbina es una turbina eólica. 52-554