WO2006051125A1 - Elevador para aerogeneradores - Google Patents

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WO2006051125A1
WO2006051125A1 PCT/ES2004/070095 ES2004070095W WO2006051125A1 WO 2006051125 A1 WO2006051125 A1 WO 2006051125A1 ES 2004070095 W ES2004070095 W ES 2004070095W WO 2006051125 A1 WO2006051125 A1 WO 2006051125A1
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elevator
wind turbines
guides
tion
reivindica
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PCT/ES2004/070095
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French (fr)
Inventor
José Ángel CONCHELLO MORENO
Original Assignee
Mac Puar, S.A.
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B9/00—Kinds or types of lifts in, or associated with, buildings or other structures
    • B66B9/16—Mobile or transportable lifts specially adapted to be shifted from one part of a building or other structure to another part or to another building or structure
    • B66B9/187—Mobile or transportable lifts specially adapted to be shifted from one part of a building or other structure to another part or to another building or structure with a liftway specially adapted for temporary connection to a building or other structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/50—Maintenance or repair
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to an elevator for wind turbines.
  • the object of the present invention is to do ⁇ tar to wind towers of an elevator to facilitate the ascent to the top, keeping the stairs mencio ⁇ noughts.
  • the lifting system is configured by a freestanding ⁇ ture with the ladder as one of the elements integrated into the structure.
  • This ⁇ tion of the ladder, as an integral element of the self-supporting structure, is both for newly built towers and for existing ones to which the elevator is to be adapted.
  • Wind turbines or wind towers have great heights, between 40 and 100 meters.
  • the equipment to generate the electrical energy is in the upper part of the tower.
  • These towers must have at least one ladder for maintenance staff You can access the top where the equipment is located.
  • a lot of time is spent on climbing and descending the stairs.
  • the knees of the maintenance staff are damaged by frequent rises to such height.
  • the utility model ES1043689 referring to an elevator for wind generators makes use of the ladder as guides of the cabin and traction is produced by means of a rack and pinion mechanism.
  • the lifting system which is described later, is characterized by its self-supporting configuration.
  • the ladder is used as one of the elements integrated in said self-supporting configuration and that has the function of cabin guides.
  • This new configuration is easy to adapt in the towers already built and also of easy assembly and installation in the towers of new construction. It also meant a saving of material, and therefore in costs, by using the ladder itself as cabin guides.
  • the present invention consists of an elevator for wind turbines so that access to the top of the tower is easier.
  • Wind turbines are towers for the production of electrical energy from wind energy. These are generally trunk-conical towers with a height typically greater than 60 meters. In the upper part of the tower is the necessary equipment for the production of electrical energy (among other components: axes, multiplier, generator). These equipments and the rest of the installation need periodic maintenance.
  • the towers have at least one ladder so that maintenance personnel can access the top.
  • the tower also has an elevator. When this is the case, the situation may arise in which the elevator must be adapted to a tower that is already built or that instead the elevator is incorporated during the construction of the wind turbine.
  • the invention hereby advocates includes both situations as can be seen throughout the description.
  • the elevator is arranged in a closed circuit, without counterweight in guides, without elevator room and self-supporting configuration.
  • the ladder As a cabin guide the ladder is used. These guides direct exactly the vertical trajectory of the cabin. - A wedge guide is added internally to the cabin guides. By coining it, emergency braking can be carried out in the case of loosening or breaking of cables, for example.
  • the present invention characterizes the fact that the structure is self-supporting. This self-supporting structure is constituted by the ladder, which acts as a cabin guide, the wedge guide and the deflection pulley that is fixed to the wedge guide.
  • the way to fix the pulley as an element of the self-supporting structure can be for example by means of an "L" shaped plate to the wedge guide or to arms that link the wedge guide with the cabin guides, this as one of the possible solutions.
  • this design avoids additional beams that are located superiorly in the tower to support the pulley.
  • this elevator configuration is valid not only for newly built wind turbines but is also adaptable to existing towers.
  • this lift has an upper and lower hatch so that in the event of a breakdown, the cabin can be left.
  • the trap doors facilitate access from the cabin to the stairs.
  • the tension of the cables is ensured by a gravity tensioning mechanism: the bench, thanks to its hinged position, can be moved vertically, ensuring tension at all times. of the cables s.
  • Figure 1 shows a closed circuit arrangement of the elevator.
  • Figure 2 is a detail of the anchoring of the diverter pole to the wedge guide with an "L" plate.
  • Figure 3 shows the guidance of the cabin by the ladder through rolling stands.
  • Figure 4 shows the planar position of the wedge guide with respect to the cabin guides.
  • Figure 1 shows the arrangement of the main components of the elevator.
  • the elevator needs some guides (1) of cabin so that the cabin (4) follows an exact trajectory in its vertical displacement.
  • the cabin guides (1) are the ladder itself.
  • the vertical movement of the cabin (4) along the ladder (1) is carried out in this example by means of runners (11), as shown in Figure 3.
  • this guide (2) is also located internally to the cabin guides (1).
  • this guide (2) is shorter than the cabin guides (1).
  • the wedge guide (2) allows emergency braking by wedging in the case, for example, of cable breakage (8).
  • the deflection pulley (3) is fixed on the wedge guide (2).
  • the deflection pulley (3) has been fixed with a plate (10) in "L” to the guide (2) through some arms (9) that connect the wedge guide (2) with the guides ( 1) cabin to give greater stability to the assembly, as can be seen in Figure 2.
  • This union or support of the arms (9) with the ladder (1) can be sliding vertically, by means of a joint with flanges instead of screws for example, in such a way that the vertical reaction supported by the pulley is transmitted to the foundation through the wedge guide, freeing the ladder from these vertical reactions.
  • Figure 1 also shows how the bench (6) of the machine (5) is positioned inferiorly.
  • This system does not carry a counterweight in guides as already indicated.
  • the tension of the cables (8) is ensured because the bed (6) is hinged. It is a gravity tensioning mechanism.
  • the tension in the cables (8) for example by varying the weight in the cabin (4), the bed (6) moves vertically thanks to this hinged mechanism (12), to adjust the tension in them (8).
  • the self-supporting configuration that characterizes this elevator is constituted by the cabin guides (1), wedge guide (2) and deflection pulley (3).
  • the wind turbine tower is not subjected, due to the incorporation of an elevator, to additional significant efforts other than those initially calculated during the design of the tower.
  • Vertical forces are transmitted directly through the guide (2) to the foundation (7).
  • the guidance of the cabin (4) by the ladder (1) may be different from that seen by rolling stands (11). In this case they can be designed so that the guides are of the typical "T" profile.
  • the position of the bypass pulley (2) at the top can be parallel to the plane of the cabin guides (1) or oblique.

Abstract

La presente invención se refiere a un elevador para aerogeneradores para poder acceder a la parte superior de las torres y realizar su mantenimiento mecánico. Caracteriza la presente invención el hecho de que el sistema de elevación está configurado por una estructura autoportante con la escalera como uno de los elementos integrados en dicha estructura.

Description

ELEVADOR PARA AEROGENERADORES
DESCRIPCIÓN
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un elevador para aerogeneradores .
Para poder acceder a la parte superior de las elevadas torres de los aerogeneradores y realizar su mantenimiento, éstas deben contar al menos con una esca¬ lera.
El objeto de la presente invención es la de do¬ tar a las torres eólicas de un elevador para facilitar el ascenso a la parte superior, conservando las mencio¬ nadas escaleras.
Caracteriza la presente invención el hecho de que el sistema de elevación está configurado por una es¬ tructura autoportante con la escalera como uno de los elementos integrados en dicha estructura. Esta aplica¬ ción de la escalera, como elemento integrante de la es- tructura autoportante, es tanto para las torres de nueva construcción como para las ya existentes a las que se quiere adaptar el elevador.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los aerogeneradores o torres eólicas tienen grandes alturas, entre 40 y 100 metros. El equipo para generar la energía eléctrica se encuentra en la parte superior de la torre. Estas torres deben contar al menos con una escalera para que el personal de mantenimiento pueda acceder a la parte superior donde se encuentran los equipos. Ahora bien, debido a la gran altura de las torres se invierte bastante tiempo en subir y bajar las mismas por la escalera. Además, las rodillas del perso- nal de mantenimiento se dañan por las frecuentes subidas a tanta altura.
Por tanto, es habitual dotar a las torres de elevadores, tanto a los aerogeneradores ya existentes como a los de nueva construcción. Uno de los primeros problemas que se plantean a la hora de instalar el sis¬ tema de elevación es el reducido espacio disponible en el interior de la torre eólica.
El modelo de Utilidad ES1043689 referente a un elevador para generadores eólicos hace uso de la escale¬ ra como guias de la cabina y la tracción se produce me¬ diante un mecanismo de piñón y cremallera.
Una de las formas de aprovechar espacios para instalar un elevador o un ascensor, en cualquier cons¬ trucción que asi lo requiera, es realizar una configura¬ ción sin cuarto de máquinas. Un ejemplo de este modo de realización es la Patente EP01396459 que pertenece al mismo solicitante de la presente invención. En esta Pa¬ tente, se describe un ascensor eléctrico con cabina y contrapeso guiados. La máquina se sitúa en la parte su¬ perior apoyada sobre una bancada. A su vez la bancada se fija en la parte superior de las guias de contrapeso y por unos medios auxiliares se une a su vez con las guias de cabina.
Cabe indicar que el uso de trampillas para aban¬ donar el elevador en caso de av'eria son sobradamente co- nocidas . Es habitual colocar una trampilla en la parte superior y otra en la parte inferior de la cabina.
Con la presente invención se pretende dotar a las torres eólicas de una elevador de fácil instalación, económico y con un buen aprovechamiento del espacio in¬ terior disponible.
El sistema de elevación, que posteriormente se describe, se caracteriza por su configuración autopor- tante. En él, se hace uso de la escalera como uno de los elementos integrados en dicha configuración autoportante y que tiene la función de guias de cabina.
Esta nueva configuración es de fácil adaptación en las torres ya construidas y también de fácil montaje e instalación en las torres de nueva construcción. Supo¬ ne además un ahorro de material, y por tanto en costes, al utilizar la propia escalera como guias de cabina.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención consiste en un elevador pa¬ ra aerogeneradores para que el acceso a la parte superior de la torre sea más fácil.
Los aerogeneradores son torres para la producción de energía eléctrica a partir de la energía del viento. Se trata de torres en general troncocónicas con una altu¬ ra típicamente superior a los 60 metros. En la parte su- perior de la torre se encuentra el equipo necesario para la producción de energía eléctrica (entre otros componen¬ tes: unos ejes, multiplicadora, generador) . Estos equipos y el resto de la instalación necesitan de un mantenimien¬ to periódico. Las torres cuentan al menos con una escalera para que el personal de mantenimiento pueda acceder a la parte superior. Como ya se ha indicado anteriormente puede re¬ sultar interesante que la torre cuente además con un ele- vador. Cuando éste es el caso, se puede dar la situación en que haya que adaptar el elevador a una torre que ya está construida o que por el contrario el elevador se in¬ corpore durante la construcción del aerogenerador.
La invención que aqui se propugna recoge ambas situaciones como se podrá ver a lo largo de la descrip¬ ción.
El diseño del elevador con sus componentes prin- cipales es como sigue:
- El elevador está dispuesto en circuito cerrado, sin contrapeso en guias, sin cuarto de ascenso¬ res y configuración autoportante.
- Se dispone de una bancada de máquina situada en la parte inferior de la torre que mediante un mecanismo abisagrado asegura que los cables es¬ tén siempre tensos gracias al peso de un motor reductor y una masa adicional caso de ser nece¬ sario . - Una polea desviadora se sitúa en la parte supe¬ rior del sistema de elevación.
- Como guias de cabina se utiliza la escalera. Estas guias dirigen exactamente la trayectoria vertical de la cabina. - Una guia de acuñamiento se añade interiormente a las guias de cabina. Por acuñamiento de la misma se puede llevar a cabo un frenado de emergencia en el caso de aflojamiento o rotura de cables, por ejemplo. Caracteriza la presente invención el hecho de que la estructura es autoportante. Esta estructura autopor- tante se constituye por la escalera, que actúa como guia de cabina, la guia de acuñamiento y la polea desviadora que va fijada a la guia de acuñamiento.
La forma de fijar la polea como elemento de la estructura autoportante puede ser por ejemplo mediante una placa en forma de "L" a la guia de acuñamiento o a unos brazos que enlazasen la guia de acuñamiento con las guias de cabina, esto como alguna de las posibles solu¬ ciones .
En cualquier caso, con esta configuración la to- rre no está sometida a más esfuerzos de relevancia por la instalación del elevador de los inicialmente calculados en su diseño ya que la estructura autoportante trasmite los esfuerzos verticales directamente a la cimentación.
Además con este diseño se evitan vigas adiciona¬ les que situadas superiormente en la torre sustentaran a la polea.
Se reducen también los costes al usar la escalera como guias de cabina. Esto debido a que dadas las dimen¬ siones de la torre y las calidades exigidas a las guias, unas guias adicionales aumentarían considerablemente los costes.
En el caso de que se trate de un elevador para una torre ya construida, para poder instalar el elevador es necesario desplazar la escalera de su posición inicial a otra posición más cercana a la pared. La escalera ini¬ cialmente está sujeta a la pared interior de la torre por unos anclajes que se siguen aprovechando cuando se insta- fi ¬ la el ascensor. En un principio la escalera se encuentra a una distancia de la pared adecuada como para que el personal de mantenimiento, al ascender a la parte supe¬ rior de la torre, pueda descansar apoyando la espalda co- ntra la pared. Al instalar el ascensor, con la configura¬ ción que se describe, es necesario cambiar esta disposi¬ ción y acercar la escalera a la pared. En este caso ade¬ más, por sencillez y economía es habitual que el guiado de la cabina por la escalera sea a través de rodaderas.
Si el elevador se instala simultáneamente a la construcción del aerogenerador es evidente que los cam¬ bios anteriores referentes a la posición de la escalera no se realizan ya que se coloca directamente en su posi- ción final. Adicionalmente se puede considerar un guiado distinto al de las rodaderas.
Por tanto, esta configuración del elevador es vᬠlida no solo para aerogeneradores de nueva construcción sino que también es adaptable a las torres ya existentes.
Al acercar la escalera a la pared, es posible en¬ trar y salir de la cabina por cualquiera de los tres la¬ dos restantes, pudiendo configurar la cabina con una, dos o tres puertas.
Adicionalmente, este elevador tiene una trampilla superior y otra inferior para que en caso de avería del mismo, se pueda abandonar la cabina. Las trampillas faci- litan el acceso desde la cabina a la escalera.
Por último, como se ha indicado la tensión de los cables se asegura por un mecanismo tensor por gravedad: la bancada gracias a que está abisagrada puede desplazar- se verticalmente asegurando en todo instante la tensión de l o s cable s .
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Se complementa la presente memoria descriptiva, con un juego de planos, ilustrativos del ejemplo prefe¬ rente y nunca limitativos de la invención.
La Figura 1 muestra una disposición en circuito cerrado del elevador.
La Figura 2 es un detalle del anclaje de la po¬ lea desviadora a la guia de acuñamiento con una placa en "L" .
La Figura 3 muestra el guiado de la cabina por la escalera a través de rodaderas.
La Figura 4 muestra la posición en planta de la guia de acuñamiento respecto a las guias de cabina.
EXPOSICIÓN DETALLADA DE DIVERSOS MODOS DE REALIZACIÓN
La Figura 1 muestra la disposición de los compo- nentes principales del elevador.
Se trata de una disposición en circuito cerrado sin contrapeso en guias. Con la disposición que se des¬ cribe se ahorra el cuarto de ascensores, aprovechando de manera más eficiente el espacio disponible en el inter¬ ior de la torre del aerogenerador y en especial en la parte superior.
El elevador necesita unas guias (1) de cabina para que la cabina (4) siga una trayectoria exacta en su desplazamiento vertical. Como se observa en la Figura 1, las guias de cabina (1) son la propia escalera. El des¬ plazamiento vertical de la cabina (4) a lo largo de la escalera (1) se realiza en este ejemplo a través de ro- daderas (11), como se observa en la Figura 3.
Además situada interiormente a las guias (1) de cabina, está la guia (2) de acuñamiento. En este ejem¬ plo, esta guia (2) es de menor longitud que las gui- as (1) de cabina. La guia de acuñamiento (2) permite un frenado de emergencia por acuñamiento en el caso, por ejemplo, de rotura de cables (8) .
Sobre la guia de acuñamiento (2) va fijada la polea de desvio (3) . En este ejemplo la polea (3) de desvio se ha fijado con un placa (10) en "L" a la guia (2) a través de unos brazos (9) que conectan la guia (2) de acuñamiento con las guias (1) de cabina para dar mayor estabilidad al conjunto, como se puede obser- var en la Figura 2. Esta unión o apoyo de los brazos (9) con la escalera (1) puede ser deslizante en sentido ver¬ tical, mediante una unión con bridas en lugar de torni¬ llos por ejemplo, de tal manera que las reacción verti¬ cal que soporta la polea se transmite hacia la cimenta- ción a través de la guia de acuñamiento, liberando a la escalera de estas reacciones verticales.
En la Figura 1 también se observa cómo la banca¬ da (6) de la máquina (5) está colocada inferiormente. Este sistema no lleva contrapeso en guias como ya se ha señalado. La tensión de los cables (8) se asegura porque la bancada (6) está abisagrada. Se trata de un mecanismo tensor por gravedad. Al variar la tensión en los ca¬ bles (8), por ejemplo al variar el peso en la cabi- na (4), la bancada (6) se desplaza verticalmente gracias a este mecanismo (12) abisagrado, para ajustar la ten¬ sión en los mismos (8) .
La configuración autoportante que caracteriza a este elevador, se constituye por las guias de cabi¬ na (1), guia de acuñamiento (2) y polea de desvio (3) . Con esta configuración la torre del aerogenerador no se ve sometida, por el hecho de incorporar un elevador, a esfuerzos importantes adicionales distintos a los calcu- lados inicialmente durante el diseño de la torre. Los esfuerzos verticales se trasmiten directamente a través de la guia (2) a la cimentación (7) .
Unas trampillas en la cabina (4) permiten aban- donarla en el caso de averia. Se tiene una trampilla en la parte superior de la cabina (4) y otra en la parte inferior de la misma. La escalera es fácilmente accesi¬ ble desde de las trampillas.
Existe también la posibilidad de utilizar una base de replanteo. Es decir una chapa que se fija a la cimentación (7) y donde las guias (1, 2) van fijadas en unas determinadas posiciones marcadas ΛΛa priori". Esto puede facilitar el montaje ya que es más sencillo tomar medidas y por tanto de calibrar el sistema.
Cabe señalar también que para el caso de eleva¬ dores que se instalan simultáneamente a la construcción de la torre, el guiado de la cabina (4) por la escale- ra (1) puede ser distinto al visto por rodaderas (11) . En este caso se pueden diseñar para que las guias sean del tipico perfil en "T".
Por último, la posición de la polea de des- vio (2) en la parte superior puede ser paralela al plano de las guias de cabina (1) o bien oblicua.
No alteran la esencialidad de esta invención va¬ riaciones en materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos componentes, descritos de manera no limi¬ tativa, bastando ésta para proceder a su reproducción por un experto.

Claims

REIVINDICACIONES
Ia.- Elevador para aerogeneradores de los que trabajan en circuito cerrado sin contrapeso en guias, no tienen cuarto de ascensores y sitúan la polea desviadora en la parte superior y la bancada de máquina en la parte infe¬ rior caracterizado por presentar una configuración auto- portante formada por:
- una escalera a modo de guia de cabina (1) , - una guia de acuñamiento (2) y
- una polea de desvio (3) de forma que la polea de desvio (3) está fijada al menos a la guia de acuñamiento (2), donde las guias (1, 2) se apoyan y descansan sobre la cimentación (7) y se estabi- lizan a la torre mediante unos anclajes distribuidos a lo largo de las guias (1) , disponiendo adicionalmente de un mecanismo tensor de los cables por gravedad formado por la bancada (6) del motor abisagrada (12) sobre la que descansa el motor (5) reductor y en caso de ser ne- cesarlo un peso adicional.
2a.- Elevador para aerogeneradores según la reivindica¬ ción Ia caracterizado porque el guiado de la cabina es por rodaderas (11) .
3a.- Elevador para aerogeneradores según la reivindica¬ ción Ia caracterizado porque el guiado de la cabina es por perfil en "T".
4a.- Elevador para aerogeneradores según la reivindica¬ ción Ia caracterizado porque la polea de desvio (3) se fija a la guia de acuñamiento (2) mediante una placa en
"L" .
5a.- Elevador para aerogeneradores según la reivindica- ción Ia caracterizado porque la guia de acuñamiento (2) y las guias de cabina (1) se enlazan por unos brazos (9) en sus extremos superiores.
6a.- Elevador para aerogeneradores según la reivindica¬ ción 5a caracterizado porque la polea de desvio (3) se fija a los brazos (9) que enlazan las guias de cabi¬ na (1) con la de acuñamiento (2) .
7a.- Elevador para aerogeneradores según la reivindica¬ ción Ia caracterizado porque la fijación de las gui¬ as (1, 2) a la cimentación (7) es a través de una base de replanteo.
8a.- Elevador para aerogeneradores según la reivindica¬ ción Ia caracterizado porque la cabina (4) tiene una trampilla en la parte superior y otra en la parte infe¬ rior.
9a.- Elevador para aerogeneradores según la reivindica¬ ción Ia caracterizado porque la polea de desvio (3) se sitúa en un plano paralelo al de las guias de cabi¬ na (1) .
10.- Elevador para aerogeneradores según la reivindica¬ ción Ia caracterizado porque la polea de desvio (2) se sitúa en un plano oblicuo al de las guias de cabina (1) .
11.- Elevador para aerogeneradores según la reivindica- ción 5a caracterizado porque el apoyo entre los brazos (9) y las guias de cabina (1) permite el deslizamiento en sentido vertical en la unión.
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