Conexión de árbol usando una banda.

Conexión (8) para conectar un primer árbol (4, 20) y un segundo árbol (9, 21), comprendiendo la conexión:

- un primer árbol

(4, 20) con una longitud en una dirección longitudinal;

- un segundo árbol (9, 21) con una longitud en la dirección longitudinal, pudiendo interconectarse el primer árbol y el segundo árbol conectando una parte de interconexión del primer árbol y una parte de interconexión del segundo árbol; y

- una banda (10, 25) que se coloca y adapta para bloquear el primer árbol con respecto al segundo árbol para transferir un momento entre los árboles primero (4, 20) y segundo (9, 21), colocándose y adaptándose la banda para bloquear el primer árbol con respecto al segundo árbol por fricción proporcionando presión a las partes de interconexión de los árboles primero y segundo cuando se interconectan las partes de interconexión,

caracterizada porque la presión se proporciona arrollando la banda alrededor de una superficie circunferencial externa que circunda las partes de interconexión del primer árbol y el segundo árbol, y porque la conexión comprende una pluralidad de arrollamientos de banda y porque la presión de la banda a las partes de interconexión se proporciona por la tensión en la banda.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DK2010/050116.

Solicitante: VESTAS WIND SYSTEMS A/S.

Nacionalidad solicitante: Dinamarca.

Dirección: Hedeager 42 8200 Aarhus N DINAMARCA.

Inventor/es: BUUS,THOMAS PAW, CHRISTIANSEN,NIELS-JACOB.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > F03D11/00 (Detalles, partes constitutivas o accesorios no cubiertos por, o con un interés distinto que, los otros grupos de esta subclase)

PDF original: ES-2543462_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Conexión de árbol usando una banda Campo de la invención La presente invención se refiere a una conexión de dos árboles, por ejemplo un árbol de accionamiento y un árbol accionado en una turbina eólica. En particular, la invención se refiere a una conexión que hace uso de una banda para bloquear los dos árboles a la vez.

Antecedentes de la invención Las turbinas eólicas se usan para capturar energía eólica y para transformar la energía en otra forma de energía. Con este fin, la mayor parte de turbinas eólicas incluyen un árbol que por un extremo está acoplado a las palas de la turbina eólica y por el extremo opuesto está conectado a una parte de turbina eólica accionada. Esta parte de turbina eólica accionada puede ser un árbol de entrada de una caja de engranajes o un árbol de entrada o elemento de transferencia de par motor de un generador de energía eléctrica.

En las turbinas eólicas modernas, el par motor que va a transferirse en una conexión entre un elemento de accionamiento y un elemento accionado es relativamente alto. El par motor puede situarse en el intervalo entre 500 y 15000 Kilonewton-metro.

Se han proporcionado diversas soluciones en turbinas eólicas con el fin de conectar el árbol y la parte accionada de una manera que pueda soportar el par motor elevado. Una solución es montar un denominado disco de contracción alrededor de un área de interconexión del árbol y la parte accionada y aplicar la presión necesaria para transferir las cargas en una conexión por fricción. Sin embargo, es difícil y requiere mucho tiempo conectar y bloquear los árboles entre sí por medio de discos de contracción, además los discos de contracción son relativamente caros.

El documento DE102004019424 da a conocer un dispositivo para ensamblar un disco de contracción (3) entre la conexión de dos árboles que comprende unidades de cilindro (9) unidas al disco. Cada unidad de cilindro consiste en un cilindro (10) y un vástago de pistón (11) que sobresale del cilindro y dotado de una rosca externa que se corresponde con la rosca interna (8) del orificio roscado (7) del anillo externo (4) . También se incluye una reivindicación independiente para un método para ensamblar un disco de contracción entre la conexión de dos árboles. Las características dadas a conocer comprenden que el vástago de pistón está dotado de una conexión de herramienta (21) en el extremo dirigido en sentido opuesto a la rosca externa. Todos los cilindros están conectados a una bomba de aceite a través de una línea de alimentación.

El documento US4616948 da a conocer que en el campo de la fijación de componentes a la vez de modo que sea posible transmitir potencia mecánica, se han usado chavetas y ranuras para chavetas; además, se han usado ahusamientos cónicos de interbloqueo que se accionan o bien mediante un anillo de tornillos o bien mediante inyección de aceite. El acoplamiento según el documento US4616948 comprende una cámara anular que aloja un pistón anular; la cámara y el pistón tienen ahusamientos coincidentes. Se bombea aceite al interior de un extremo de la cámara para mover el pistón axialmente en un sentido para provocar la expansión radial de la cámara para conectar dos componentes; se bombea aceite al interior del otro extremo de la cámara para mover el pistón en el sentido opuesto para desconectar dichos componentes. Los usos del acoplamiento son, por ejemplo, unir los extremos adyacentes de árboles coaxiales y actuar como casquillo de bloqueo para unir componentes dispuestos de manera concéntrica.

Sumario de la invención Puede considerarse un objetivo de la presente invención proporcionar una conexión mejorada para conectar un primer árbol y un segundo árbol. Además puede considerarse un objetivo de la invención proporcionar una solución que pueda resistir pares motores elevados relativos y posiblemente también momentos de flexión proporcionados entre un primer árbol y un segundo árbol, siendo todavía relativamente económica y posiblemente también sencilla y eficaz de usar. En particular, puede considerarse un objetivo de la presente invención proporcionar una conexión mejorada que sea adecuada para conectar un elemento de accionamiento y un elemento accionado en una turbina eólica.

Preferiblemente, la invención palia, mitiga o elimina una o varias de las desventajas anteriores u otras de manera individual o en cualquier combinación.

Por consiguiente se proporciona, en un primer aspecto, una conexión para conectar un primer árbol y un segundo árbol, comprendiendo la conexión:

- un primer árbol con una longitud en una dirección longitudinal;

- un segundo árbol con una longitud en la dirección longitudinal, pudiendo interconectarse el primer árbol y el segundo árbol conectando una parte de interconexión del primer árbol y una parte de interconexión del segundo árbol; y

- una banda que se coloca y adapta para bloquear el primer árbol con respecto al segundo árbol transfiriendo un momento entre los árboles primero y segundo por fricción proporcionando presión a las partes de interconexión de los árboles primero y segundo cuando se interconectan las partes de interconexión, y en la que la presión se proporciona arrollando la banda alrededor de una superficie circunferencial externa que circunda las partes de interconexión del primer árbol y el segundo árbol.

Se proporciona una conexión de árbol mejorada y la mejora o ventaja puede consistir en que la conexión descrita puede resistir el par motor proporcionado entre un elemento de accionamiento, tal como un buje o un árbol, y un elemento accionado, tal como un elemento de entrada de una caja de engranajes o un generador en la turbina eólica, siendo todavía relativamente compacta, económica y también sencilla y eficaz de usar.

En comparación con una solución de disco de contracción de la técnica anterior, la mejora o ventaja puede consistir en que la conexión descrita puede obtener presiones iguales o similares a las que pueden obtenerse mediante el uso de un disco de contracción, mediante los arrollamientos de la banda alrededor de toda la circunferencia de los elementos de árbol. Ventajas adicionales con relación a la solución de disco de contracción o una solución similar radican en el peso reducido, porque sólo existe una necesidad limitada de apretar pernos en comparación con el número relativamente elevado de pernos de tensión usados en un disco de contracción típico. Además, conseguir una banda es más sencillo en ubicaciones remotas que conseguir la solución más elaborada del disco de contracción.

La solución de la presente invención puede denominarse elemento de contracción por arrollamiento de banda.

Una mejora o ventaja adicional puede consistir en que la conexión descrita no requiere cambios o sólo requiere cambios mínimos en el diseño de árbol de los sistemas existentes que usan una solución de disco de contracción para establecer la conexión.

En un diseño sencillo particular adecuado para la conexión de los extremos de árbol, al menos uno de los árboles primero y segundo es hueco, permitiendo así la interconexión insertando uno de los árboles en la parte hueca del otro árbol, tal como un manguito o collar. Es una ventaja de las realizaciones de la presente invención que puede no ser necesario utilizar partes de interconexión formadas de manera elaborada. No obstante, con relación a realizaciones de la presente invención también pueden usarse partes de interconexión formadas de manera elaborada.

En una realización, la banda se arrolla alrededor de una superficie circunferencial externa que circunda las partes de interconexión de los árboles. Esto puede ser ventajoso puesto que puede... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Conexión (8) para conectar un primer árbol (4, 20) y un segundo árbol (9, 21) , comprendiendo la conexión:

- un primer árbol (4, 20) con una longitud en una dirección longitudinal;

- un segundo árbol (9, 21) con una longitud en la dirección longitudinal, pudiendo interconectarse el primer 5 árbol y el segundo árbol conectando una parte de interconexión del primer árbol y una parte de interconexión del segundo árbol; y -una banda (10, 25) que se coloca y adapta para bloquear el primer árbol con respecto al segundo árbol para transferir un momento entre los árboles primero (4, 20) y segundo (9, 21) , colocándose y adaptándose la banda para bloquear el primer árbol con respecto al segundo árbol por fricción proporcionando presión a las partes de interconexión de los árboles primero y segundo cuando se interconectan las partes de interconexión, caracterizada porque la presión se proporciona arrollando la banda alrededor de una superficie circunferencial externa que circunda las partes de interconexión del primer árbol y el segundo árbol, y porque la conexión comprende una pluralidad de arrollamientos de banda y porque la presión de la banda a las partes de interconexión se proporciona por la tensión en la banda.

2. Conexión (8) según la reivindicación 1, en la que al menos uno de los árboles primero (4, 20) y segundo (9, 21) es hueco.

3. Conexión (8) según la reivindicación 2, en la que la banda (10, 25) se arrolla alrededor de una superficie circunferencial externa (27) que circunda las partes de interconexión del árbol hueco.

4. Conexión (8) según la reivindicación 1, en la que arrollamientos individuales adyacentes de la pluralidad de arrollamientos (26) se solapan al menos en parte.

5. Conexión (8) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la banda comprende además unos medios de bloqueo para fijar la banda a la superficie circunferencial externa (27) que circunda las partes de interconexión del primer árbol y el segundo árbol.

6. Conexión (8) según cualquiera de la reivindicación 1, 4 o 5, en la que se proporciona una tensión variable

(30) a los arrollamientos individuales de la pluralidad de arrollamientos (26) .

7. Conexión (8) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que se proporciona una primera tensión a una primera pluralidad de arrollamientos y se proporciona al menos una segunda tensión reducida a al menos una segunda pluralidad de arrollamientos, estando colocada la primera pluralidad de arrollamientos más cerca de la superficie circunferencial externa que la al menos segunda pluralidad de arrollamientos.

8. Conexión (8) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que se arrollan dos o más bandas alrededor de la superficie circunferencial externa (27) que circunda las partes de interconexión del primer árbol (4, 20) y el segundo árbol (9, 21) .

9. Conexión (8) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores para la conexión de un árbol de accionamiento (4) a una caja de engranajes (9, 7) .

10. Turbina eólica (1) que comprende una conexión (8) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

11. Herramienta (60) adaptada para llevar una banda y unos medios de sujeción para sujetar la banda con una

fuerza contraria durante el arrollamiento de la banda, estando adaptada la herramienta para llevar la banda 40 durante el arrollamiento de la banda sobre una conexión según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

12. Herramienta (60) según la reivindicación 11, que comprende además una sección de calentamiento (64) para calentar la banda (25) antes de arrollar la banda alrededor de las partes de interconexión.

13. Método para conectar un primer árbol y un segundo árbol, comprendiendo la conexión:

- un primer árbol (4, 20) con una longitud en una dirección longitudinal;

-un segundo árbol (9, 21) con una longitud en la dirección longitudinal, pudiendo interconectarse el primer árbol y el segundo árbol conectando una parte de interconexión del primer árbol y una parte de interconexión del segundo árbol; y -una banda (10, 25) ;

en el que el método comprende:

- interconectar (71) las partes de interconexión del primer árbol (4, 20) y el segundo árbol (9, 21)

- colocar (72) la banda alrededor de una superficie circunferencial externa (27) que circunda las partes de interconexión del primer árbol y el segundo árbol; caracterizado porque el método comprende además -arrollar (73) la banda alrededor de la superficie circunferencial externa que circunda las partes de interconexión del primer árbol y el segundo árbol para bloquear el primer árbol con respecto al segundo árbol para transferir un momento entre los árboles primero y segundo y para bloquear el primer árbol con respecto al segundo árbol por fricción proporcionando presión del arrollamiento de banda a las partes de interconexión de los árboles primero y segundo, en el que el arrollamiento de la banda es tal que la banda comprende una pluralidad de arrollamientos (26) y en el que la banda se arrolla con una tensión (30) y se arrolla (73) de modo que arrollamientos individuales adyacentes de la pluralidad de arrollamientos se solapan al menos en parte.

14. Método según la reivindicación 13, que comprende además fijar la banda (10, 25) a la superficie circunferencial externa que circunda las partes de interconexión del primer árbol y el segundo árbol aplicando unos medios de bloqueo a la banda.

15. Conexión según cualquiera de la reivindicación 13 o 14, en la que se proporciona una tensión variable a los arrollamientos individuales de la pluralidad de arrollamientos (26) .

16. Método según cualquiera de las reivindicaciones 13-15, en el que se calienta la banda (10, 25) durante el arrollamiento alrededor de las partes de interconexión

17. Método según cualquiera de las reivindicaciones 13-16, en el que una herramienta lleva la banda y en el

que la herramienta comprende unos medios de sujeción para sujetar la banda con una fuerza contraria durante el arrollamiento de la banda para proporcionar tensión (30) a los arrollamientos de banda.

18. Método según cualquiera de las reivindicaciones 13-17 para conectar un árbol de accionamiento (4) a una caja de engranajes (9, 7) , en el que la rotación de las partes de interconexión durante el arrollamiento de la banda se realiza accionando la caja de engranajes.

19. Método según cualquiera de las reivindicaciones 13-18 para conectar un árbol de accionamiento (4) a un elemento accionado (9) , en el que la rotación de las partes de interconexión durante el arrollamiento de la banda (10, 25) se realiza accionando el segundo árbol (9) mediante una unidad de accionamiento.