Instalación de energía eólica.

Instalación de energía eólica con un rotor montado de manera giratoria alrededor de un eje orientado aproximadamente en la dirección del viento y con al menos dos elementos de acoplamiento

(3, 4; 43, 44; 53, 54) con forma de anillo concéntricos entre sí para el acoplamiento con elementos de la instalación de energía eólica giratorios uno con relación al otro, de los que un elemento (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento del lado del rotor posee medios (8, 9, 10) para el acoplamiento con el rotor de la instalación eólica de energía o con un árbol de salida de un engranaje acoplado con él, con al menos un elemento con una características de giro libre dispuesto entre dos elementos (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo, que forma junto con ellos un mecanismo (27; 56; 63; 73) de giro libre y en el que se prevé concéntricamente con los dos elementos (3, 4; 43, 44; 53 , 54) de acoplamiento del mecanismo (27; 56; 63;73) de giro libre un elemento (2; 42; 52) de acoplamiento adicional con forma de anillo, caracterizado porque

a) los dos elementos (3, 4; 43, 44; 53, 54) del mecanismo (27; 56; 63; 73) de giro libre poseen al menos cada uno una superficie (6, 7) de acoplamiento plana para el acoplamiento con un elemento de máquina rotativo,

b) las dos superficies (6, 7) de acoplamiento del mecanismo (27; 56; 63; 73) de giro libre poseen cada uno taladros (8, 9, 10) dispuestos en forma de corona para roscar o introducir tornillos o espárragos de fijación,

c) además, al menos un elemento (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53, 54) de acoplamiento dispone de un canal de rodadura mecanizado para una hilera de cuerpos (13, 14, 15, 28, 29, 47) de rodadura, que ruedan sobre él,

d) en la zona de la ranura entre el elemento (2; 42; 52) con forma de anillo adicional y uno de los otros dos elementos (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo se prevé en las superficies (16, 17) envolventes de los correspondientes elementos (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo a modo de un cojinete radial al menos un canal de rodadura para una hilera de cuerpos (13) de rodadura, que ruedan sobre ellos, que junto con los elementos (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53, 54) de acoplamiento correspondientes forman un cojinete (41) giratorio.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/009224.

Solicitante: IMO HOLDING GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: IMOSTRASSE 1 91350 GREMSDORF ALEMANIA.

Inventor/es: FRANK,Hubertus.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > Detalles, partes constitutivas o accesorios no cubiertos... > F03D11/02 (Transmisión de la potencia, p. ej. utilizando álabes de aspiración huecos)
  • 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-2529491_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Instalación de energía eólica

El invento se refiere a una instalación de energía eólica con un rotor montado de manera giratoria alrededor de un eje orientado aproximadamente en la dirección del viento y con al menos dos elementos de acoplamiento con forma de anillo concéntricos entre sí para el acoplamiento con elementos de la instalación eólica de energía giratorios uno con relación al otro, de los que un elemento de acoplamiento del lado de la instalación eólica de energía del lado del rotor posee medios para el acoplamiento con el rotor de la instalación de energía eólica o con un árbol de salida de un engranaje acoplado con él, con al menos un elemento con una características de marcha libre dispuesto entre dos elementos de acoplamiento con forma de anillo, que forma junto con ellos un mecanismo de giro libre y en el que se prevé concéntricamente con los elementos de acoplamiento del mecanismo de giro libre un elemento de acoplamiento adicional con forma de anillo.

Las Instalaciones eóllcas de energía están expuestas en la mayoría de los casos a condiciones de viento muy Irregulares y experimentan con ello grandes variaciones de la carga, con las que se provoca una gran cantidad de cambios de carga en el rotor y en los componentes conectados detrás, en especial los engranajes y el generador. Estas cargas continuamente variables merman la vida útil de los elementos afectados.

Del documento FR 2 64 753 A1 se desprende una instalación de energía eólica conforme con el género indicado. Este documento se refiere a la configuración de un acoplamiento rotativo entre el rotor de la instalación de energía eólica, por un lado, y un engranaje dispuesto delante del generador, por otro. Para ello se prevé un mecanismo de giro libre. Este se configura de tal modo, que el generador pueda arrancar en primer lugar por medio de un motor, sin accionar la rueda de aspas. Cuando esta arranca en un giro en vacío debida a la fuerza del aire y tiende a adelantar al generador conectado a continuación, se conecta el mecanismo de giro libre a un estado rígido a giro y acopla con ello el generado con la rueda de aspas. El árbol accionado del engranaje del generador atraviesa para ello en la realización del sistema hacia delante el cubo de la rueda de aspas en el interior de un tubo de soporte y de alojamiento. El mecanismo de giro libre es aquí totalmente Inaccesible y sólo puede ser inspeccionado o reparado después del desmontaje de la rueda de aspas o al menos de su carenado delantero. Además, debido al desplazamiento axial del mecanismo de giro libre con relación al tubo soporte y con ello al apoyo de la rueda de aspas son posibles oscilaciones de flexión entre la rueda de aspas y el tubo soporte en la zona del mecanismo de giro libre, que representan un esfuerzo mecánico considerable para el mecanismo de giro libre allí previsto.

Ya se intentó disponer entre el cubo de la rueda de aspas y los elementos situados a continuación un acoplamiento elástico, que admitiera un determinado ángulo de giro relativo entre los dos elementos acoplados entre sí. Si se alcanza este ángulo de giro relativo máximo, se transmiten, sin embargo, otras oscilaciones del número de revoluciones a los elementos dispuestos a continuación, de manera, que la amortiguación así obtenida es muy limitada. Además, en este caso se producen en el interior de un engranaje aceleraciones y deceleraciones considerables. Esto representa para el engranaje una carga variable, que se manifiesta en especial en la raíz y en la zona de los flancos de los dientes de los engranajes afectados. Estas cargas variables Influyen, sin embargo, en la vida útil del dentado y de otros componentes de una manera considerablemente más desfavorables que las cargas pulsatorias.

De los inconvenientes del estado de la técnica descrito resulta, que el problema originario del invento es perfeccionar una instalación de energía eólica conforme con el género indicado de tal modo, que se Incremente la vida útil de los componentes del rotor, del engranaje y/o del generador.

La solución de este problema es posible por el hecho de que los dos elementos de acoplamiento con forma de anillo del mecanismo de giro libre poseen cada uno al menos una superficie de acoplamiento plana para el acoplamiento con un elemento de máquina rotativo, poseyendo las dos superficies de acoplamiento del mecanismo de giro libre vahos taladros dispuestos en forma de corona para el roscado o el paso de tornillos o de espárragos de fijación, disponiendo, además, al menos un elemento de acoplamiento de un canal mecanizado en él para una serle de cuerpos de rodadura, que ruedan sobre él y estando previsto en la zona de la ranura entre el elemento de acoplamiento con forma de anillo adicional y uno de los otros dos elementos de acoplamiento con forma de anillo en las superficies envolventes de los elementos de acoplamiento con forma de anillo afectados, a modo de un cojinete radial, al menos un canal de rodadura para una serle de cuerpos de rodadura, que rueden sobre él y que forman con los correspondientes elementos de acoplamiento un cojinete giratorio.

El mecanismo de giro libre se configura en este caso de tal modo, que transforme un par de giro generado por la rueda de aspas, respectivamente las aspas del rotor en el cubo de la rueda de aspas un acoplamiento de rotación en el sentido de rotación usual, es decir, que transmite este par de giro de accionamiento provocado por el viento a los componentes dispuestos a continuación - con preferencia el engranaje y/o el generador - pero que en el caso de la falta de un par de giro y/o Incluso en el caso de un par de giro de frenado pase por el contrario al funcionamiento con giro libre, no siendo retardados por la rueda de aspas los componentes dispuestos a continuación, sino que, debido a su Inercia de masa, puedan mantener ampliamente su número de revoluciones, respectivamente su número de revoluciones pueda decrecer con mayor lentitud, que por ejemplo por una rueda de aspas frenada por un viento contrario. Si vuelve a aumentar la velocidad del viento y se acelera con ello nuevamente la rueda de aspas, el mecanismo de giro libre pasa nuevamente con un número de revoluciones sincronizado al acoplamiento de rotación y la

rueda de aspas arrastra nuevamente los componentes acoplados, es decir el engranaje y/o el generador y suministra por lo tanto energía. Con ello se consigue una considerable reducción de las amplitudes de la carga y con ello un alargamiento de la vida útil de los componentes en rotación con una configuración constructiva por lo demás sin variación. Un elemento de acoplamiento con forma de anillo adicional de los dos primeros elementos de acoplamiento concéntricos es, en calidad de tercer elemento de acoplamiento, giratorio con relación a los otros dos y por esta razón puede ser utilizado para crear un apoyo en un chasis fijo del generador eóllco, en especial de su góndola; este se llamará en lo que sigue elemento de acoplamiento del lado del chasis. Con ello se sustenta el árbol del rotor exactamente en el correspondiente punto axial en el que se halla el mecanismo de giro libre, de manera, que en este punto del árbol del rotor no se puede formar, Incluso en el caso de variaciones de la instalación, un seno de oscilación del árbol del rotor, sino siempre un nodo de oscilación. El mecanismo de giro libre acoplado en este punto es protegido de manera óptima contra daños, Incluso en el caso de oscilaciones de la Instalación de energía eólica, lo que es ventajoso para una vida útil máxima de los correspondientes componentes. Los dos elementos de acoplamiento con forma de anillo del mecanismo de giro libre poseen cada uno al menos una superficie plana para el acoplamiento con un elemento de máquina rotativo, sirviendo estas superficies... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Instalación de energía eólica con un rotor montado de manera giratoria alrededor de un eje orientado aproximadamente en la dirección del viento y con al menos dos elementos de acoplamiento (3, 4; 43, 44; 53, 54) con forma de anillo concéntricos entre sí para el acoplamiento con elementos de la Instalación de energía eólica giratorios uno con relación al otro, de los que un elemento (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento del lado del rotor posee medios (8, 9, 1) para el acoplamiento con el rotor de la instalación eólica de energía o con un árbol de salida de un engranaje acoplado con él, con al menos un elemento con una características de giro libre dispuesto entre dos elementos (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo, que forma junto con ellos un mecanismo (27; 56; 63; 73) de giro libre y en el que se prevé concéntricamente con los dos elementos (3, 4; 43, 44; 53,54) de acoplamiento del mecanismo (27; 56; 63;73) de giro libre un elemento (2; 42; 52) de acoplamiento adicional con forma de anillo, caracterizado porque

a) los dos elementos (3, 4; 43, 44; 53, 54) del mecanismo (27; 56; 63; 73) de giro libre poseen al menos cada uno una superficie (6, 7) de acoplamiento plana para el acoplamiento con un elemento de máquina rotativo,

b) las dos superficies (6, 7) de acoplamiento del mecanismo (27; 56; 63; 73) de giro libre poseen cada uno taladros (8, 9, 1) dispuestos en forma de corona para roscar o introducir tornillos o espárragos de fijación,

c) además, al menos un elemento (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53, 54) de acoplamiento dispone de un canal de rodadura mecanizado para una hilera de cuerpos (13, 14, 15, 28, 29, 47) de rodadura, que ruedan sobre él,

d) en la zona de la ranura entre el elemento (2; 42; 52) con forma de anillo adicional y uno de los otros dos elementos (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo se prevé en las superficies (16, 17) envolventes de los correspondientes elementos (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo a modo de un cojinete radial al menos un canal de rodadura para una hilera de cuerpos (13) de rodadura, que ruedan sobre ellos, que junto con los elementos (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53, 54) de acoplamiento correspondientes forman un cojinete (41) giratorio.

2. Instalación de energía eólica según la reivindicación 1, caracterizada porque un elemento de acoplamiento con forma de anillo del lado del generador del mecanismo (27; 56; 63; 73) de giro libre posee medios con forma de varios taladros (8, 9, 1) dispuestos en forma de corona para el acoplamiento con un generador o con un engranaje o elemento de engranaje antepuesto a este.

3. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el mecanismo (27; 56; 63; 73) de giro libre posee cuerpos o rodillos (36; 5; 7) de aprisionamiento, que según el sentido de giro entre los dos elementos (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamientos con forma de anillo del mecanismo (27; 56; 63; 73) de giro libre se agarrotan o se separan e de ellos.

4. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque al menos uno de los dos elementos (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento del mecanismo (27; 56; 63; 73) de giro libre posee superficies (85) de ataque, que se extienden oblicuas de tal modo, que la ranura (12; 55; 68; 78) limitada por ellas se estreche con relación al otro elemento (3, 4; 43, 44;53, 54) de acoplamiento con forma de anillo del mecanismo (27; 56; 63; 73) de giro libre en el mismo sentido de giro, estando configuradas con preferencia las superficies (85) como segmentos (34; 64; 74), que están alineados uno al lado de otro y eventualmente adyacentes en el sentido del contorno del correspondiente elemento (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo.

5. Instalación de energía eólica según la reivindicación 4, caracterizada porque las superficies (85) de ataque están dispuestas en elementos (74) distanciadores, que se hallan siempre entre cuerpos o rodillos (36; 5; 7) de aprisionamiento adyacentes y/o porque las superficies (85) de ataque están dispuestas en uno o en varios segmento(s) (66) a modo de jaula o de cinta, que mantienen los cuerpos o los rodillos (36; 5; 7) de aprisionamiento adyacentes con una separación mutua.

6. Instalación de energía eólica según la reivindicación 5, caracterizada porque los cuerpos o los rodillos (36; 5; 7) de aprisionamiento se configuran como cuerpos de rodadura, que ruedan en un canal de rodadura de dos elementos (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo, siendo conducidos los elementos (34; 64; 74) distanciadores provistos cada uno de una superficie (85) de ataque y/o los segmentos (66) con forma de jaula o de cinta, que poseen las superficies (85) de ataque, en una cavidad (67; 77) con preferencia con forma de garganta de un canal (69; 79) de rodadura.

7. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el mecanismo (27; 56, 63; 73) de giro libre se construye de manera, que pueda ser conectado eléctricamente, teniendo lugar la conmutación entre el estado de unión cinemática de rotación y el estado de giro libre en función de un sentido relativo de giro entre los dos elementos (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo.

8. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en la ranura (11; 12; 55; 68; 78) entre los dos elementos (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo del mecanismo de giro libre se dispone al menos una hilera de cuerpos (13, 14, 15, 28, 29; 47) de rodadura con preferencia con forma de bola, en especial se dispone a ambos lados del/de los elemento(s) (27; 56; 63; 73) de giro libre una hilera de cuerpos (13, 14, 15,18, 29;47) de rodadura rodantes.

9. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque concéntricamente con los dos elementos (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento con forma d anillo del mecanismo (27; 56; 63;73) de giro libre se prevé un elemento (2; 42; 52) de acoplamiento con forma de anillo adicional en el lado del chasis de la casa de máquinas de la instalación de energía eólica, estando previsto con preferencia en la zona de la ranura entre el elemento

(2; 42; 52) de acoplamiento del lado del chasis y uno de los otros dos elemento (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento en

cada uno de estos dos elementos (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53, 54) al menos un canal de rodadura para una hilera de cuerpos (13, 14, 15, 28, 29, 47) de rodadura, que ruedan sobre él, que junto con los elementos (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53, 54) de acoplamiento correspondientes forman un rodamiento (41) y se configuran con preferencia como rodillos.

1. Instalación de energía eólica según la reivindicación 9, caracterizada porque un elemento (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53,

54) de acoplamiento con forma de anillo del rodamiento (41) posee un collar (18) corrido, que sobresale en la dirección

radial y que es rodeado a distancia por la garganta (19) del otro elemento (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo del rodamiento (41).

11. Instalación de energía eólica según la reivindicación 1, caracterizada porque el collar (18) corrido posee en uno de los dos elementos (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo del rodamiento (41) una sección

transversal aproximadamente rectangular, rodando con preferencia una hilera de cuerpos (13, 14, 15) de rodadura en las tres superficies anulares libres del collar (18) corrido.

12. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque entre dos elementos (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo, en especial entre los dos elementos (2, 3; 42, 43; 52, 53) del rodamiento se dispone un freno, con preferencia conectable.

13. Instalación de energía eólica según la reivindicación 12, caracterizada porque en un elemento (2, 3, 4; 42, 43, 44;

52, 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo, en especial en un elemento (2,3; 42; 43; 52, 53) de acoplamiento del rodamiento (41) se prevé un collar (59) corrido, que sobresale con preferencia en la dirección radial, cuyos flancos se prestan para el asiento de zapatas (61, 62) de freno, estando previsto con preferencia un par de zapatas (61, 62) de freno enfrentadas mutuamente en la dirección axial, que rodean el collar (59) corrido por ambos lados y eventualmente 25 se pueden aproximar mutuamente en la dirección axial o que se pueden aproximar hidráulicamente, para accionar el freno.