Instalación de energía eólica con guiado de cable de góndola retorcible.

Instalación de energía eólica con una torre (10) y una góndola (11) que está dispuesta sobre la torre (10) de formapivotable en la dirección acimutal,

una multiplicidad de cables (21, 22) que se guían de forma retorcible por un bucle(20) de la torre (10) a la góndola (11), en la que los cables (21, 22) se mantienen espaciados unos de otros en el bucle(20) mediante soportes fijos en rotación y sueltos, y los soportes presentan respectivamente receptáculos (34) para lafijación de los cables (21, 22) con una distancia circunferencial predeterminada,

caracterizada porque

los soportes comprenden un anillo de guiado (32) inferior fijo en rotación y un anillo de guiado (31) superior sueltoalineado, y un guiado de bucle (3) está formada de manera que el bucle está subdividido mediante el anillo de guiado(32) inferior fijo en rotación en una zona curvada no retorcida y una zona de retorcimiento estirada.

Instalación de energía eólica con guiado de cable de góndola retorcible La invención se refiere a una instalación de energía eólica con una torre y una góndola que está dispuesta sobre la torre de forma pivotable. Desde ella va una multiplicidad de cables a la torre, a saber en forma de un bucle. Gracias al 5 retorcimiento los cables permiten la pivotación de la góndola en la dirección acimutal.

En las instalaciones de energía eólica del tipo constructivo imperante con eje de rotor horizontal es necesaria una orientación respecto al viento. Esto sucede de manera que la góndola se pivota respecto a la torre fija en la dirección acimutal para conseguir así un seguimiento respecto a la dirección principal del viento. Durante la explotación se recorren en este caso diferentes direcciones acimutales en sucesión distribuida al azar conforme a la distribución estocástica de direcciones del viento. Con frecuencia la góndola realiza en este caso más de una vuelta completa relativamente respecto a la torre. Esto plantea elevados requisitos en los dispositivos eléctricos de transferencia entre la torre y la góndola.

Se ha intentado usar transmisores rotativos según el principio de anillos deslizantes (DE 20116756 U1) . Ofrecen la ventaja de una capacidad de giro teóricamente ilimitada, pero esta ventaja se anula en la práctica debido al desgaste no insignificante. Se añade que los anillos deslizantes con elevadas intensidades de corriente, tal como se presentan típicamente en los cables de potencia, son sensibles frente a ensuciamientos y aumentos de la resistencia producidos de este modo. En conjunto por ello no ha dado buen resultado para una explotación continua fiable.

Para evitar estas desventajas se recurre al mismo cable como transmisor, en tanto que se guía en un bucle suspendido de la torre a la góndola. Gracias al bucle se produce una buena capacidad de retorcimiento del cable, aunque no una rotabilidad ilimitada. En la práctica se ha demostrado que es suficiente un diseño con una rotabilidad de la góndola de dos o tres vueltas en cada dirección. Si durante la explotación no se produce una destorcido del cable por sí mismo debido a los vientos cambiantes, entonces se puede llevar a cabo un destorcido por separado mediante la pivotación de la góndola al alcanzarse un ángulo de rotación máximo.

Se ha impuesto ampliamente la segunda variante mencionada con el bucle. Pero se ha demostrado que, en caso de instalaciones de energía eólica de alta potencia con una multiplicidad de cables, existe precisamente la dificultad de que los cables individuales se froten entre sí durante el retorcimiento y por consiguiente se desgasten en exceso. De este modo se origina el problema de un deterioro de los cables, por lo que se puede producir un daño de la instalación de energía eólica, por ejemplo, por cortocircuito.

Para evitar tales deterioros se conoce prever espaciadores en forma de estrella para los cables (WO 00/36724 A2) . En ellos están tendidos los cables y por consiguiente están fijados en su posición relativa. Para permitir un retorcimiento del ramal de cables, se forma un bucle que con su extremo superior está sujeto en la góndola y en el otro extremo en la torre. Además, están previstos espaciadores intercalados que están fijados respectivamente a la torre a través de un manillar pivotable y guían el ramal de cables de forma móvil parcialmente. Los manillares requieren mucho espacio constructivo y son costosos.

Además, se conoce retorcer el ramal de cables mediante un dispositivo de retorcimiento, una placa espaciadora superior que está conectada de forma fija con la góndola y una placa espaciadora inferior que está conectada de forma fija con la torre (JP 2008-298051 A) . Entre la placa espaciadora superior y la inferior está dispuesta una columna flexible alrededor de la que están dispuestos los cables del ramal de cables. Durante un retorcimiento de los cables éstos se enrollan alrededor de la columna. Además, la placa espaciadora inferior está dispuesta en un dispositivo deslizante que permite un movimiento perpendicular a la dirección de retorcimiento. El montaje de la placa espaciadora superior y la inferior junto con la columna en el ramal de cables es costoso y requiere cambios estructurales en la góndola.

La invención tiene el objetivo de mejorar una instalación de energía eólica del tipo mencionado al inicio para crear una transferencia por cables mejorada entre la torre y la góndola que sea menos costosa.

La solución según la invención se encuentra en las características de la reivindicación independiente. Ampliaciones ventajosas son objeto de las reivindicaciones dependientes.

En una instalación de energía eólica con una torre y una góndola que está dispuesta sobre la torre de forma pivotable en la dirección acimutal, así como una multiplicidad de cables que se guían de forma retorcible por un bucle de la torre a la góndola, manteniéndose los cables espaciados unos de otros en el bucle mediante soportes fijos en rotación y

sueltos, y presentando los soportes respectivamente receptáculos para la fijación de los cables con una distancia circunferencial predeterminada, está previsto según la invención que los soportes comprendan un anillo de guiado inferior fijo en rotación y un anillo de guiado superior suelto alineado, y que un guiado de bucle esté formada de manera que el bucle esté subdividido mediante el anillo de guiado inferior fijo en rotación en una zona curvada no retorcida y una zona de retorcimiento estirada.

El núcleo de la invención es la idea de controlar los cables individuales no sólo respecto a su longitud relativa entre sí mediante los soportes, sino también controlar como un todo el tipo de movilidad, permitida por el guiado de bucle, del ramal de cables, y así crear una separación funcional entre retorcimiento y acortamiento (compensación de longitud) . Se basa en el conocimiento de que durante la pivotación de la góndola sólo se acorta la zona retorcida del cable, y 5 debido a la deformación helicoidal de los cables individuales. Pero en el caso de bucles convencionales el retorcimiento se extiende también a la zona curvada del bucle, de modo que también participa la zona curvada en el acortamiento. Esta zona está expuesta por consiguiente a una doble solicitación, es decir, retorcimiento y acortamiento. En esta zona se aumenta por consiguiente el desgaste. Aquí comienza la invención. Prevé parar el retorcimiento que parte de la góndola mediante el anillo de guiado inferior dispuesto de forma fija en rotación y por consiguiente proteger la zona 10 curvada del bucle situada alejada de la góndola frente a retorcimiento. Entonces se realiza una clara separación funcional entre la zona estirada y la curvada del bucle: la zona estirada se retuerce y se puede acortar en este caso, mientras que la zona curvada sólo actúa como compensación de longitud a favor de la zona estirada. Es decir, el bucle sólo necesita, gracias a la invención, absorber la solicitación que se produce de su funcionamiento como compensación de longitud, pero no más la solicitación debida al retorcimiento. De esta manera se puede impedir de forma sencilla pero efectiva la doble solicitación que aumenta el desgaste de la zona curvada del bucle.

La invención consigue por consiguiente una enorme reducción del desgaste de los cables precisamente en la zona curvada crítica del bucle. Ésta no estaba protegida frente a retorcimiento en la construcción según el estado de la técnica, sino que participaba de manera incontrolada.

A continuación se explican algunos términos utilizados.

Bajo alineado se entiende que los anillos de guiado se sitúan en una línea. Esto no exige coaxialidad sino que debe bastar si el centro de la superficie circunscrita por el anillo de guiado suelto se sitúa en el interior de la superficie circunscrita por el anillo de guiado fijo.

Fijo en rotación es un anillo de guiado que no modifica su orientación angular en una pivotación. Bajo suelto se entiende por otro lado que el anillo de guiado modifica correspondientemente su orientación angular en la pivotación (esto puede ser, pero no debe, un giro completo) .

Bajo bucle se entiende un guiado del cable entre la torre y la góndola, a partir de una zona curvada (que con frecuencia forma un semicírculo) y una zona estirada que se extiende esencialmente de forma recta en la dirección de la orientación del bucle. La orientación de un bucle está determinada en este caso por la dirección hacia la que se sitúa el lado abierto de la zona curvada.

Un contrabucle es una sección de cables que discurre en forma de bucle y está orientada opuesta al bucle que discurre... [Seguir leyendo]

1. Instalación de energía eólica con una torre (10) y una góndola (11) que está dispuesta sobre la torre (10) de forma pivotable en la dirección acimutal, una multiplicidad de cables (21, 22) que se guían de forma retorcible por un bucle (20) de la torre (10) a la góndola (11) , en la que los cables (21, 22) se mantienen espaciados unos de otros en el bucle (20) mediante soportes fijos en rotación y sueltos, y los soportes presentan respectivamente receptáculos (34) para la fijación de los cables (21, 22) con una distancia circunferencial predeterminada,

caracterizada porque los soportes comprenden un anillo de guiado (32) inferior fijo en rotación y un anillo de guiado (31) superior suelto alineado, y un guiado de bucle (3) está formada de manera que el bucle está subdividido mediante el anillo de guiado (32) inferior fijo en rotación en una zona curvada no retorcida y una zona de retorcimiento estirada.

2. Instalación de energía eólica según la reivindicación 1, caracterizada porque está previsto un dispositivo de compensación de longitud (4) que mueve el anillo de guiado (32) inferior con respecto al anillo de guiado (31) inferior según el ángulo de retorcimiento.

3. Instalación de energía eólica según la reivindicación 2, caracterizada porque el dispositivo de compensación de 15 longitud (4) coopera con un desvío (35) que forma un contrabucle (30) y compensa la fuerza de la gravedad del ramal

(23) suspendido de los cables.

4. Instalación de energía eólica según la reivindicación 2 ó 3, caracterizada porque el dispositivo de compensación de longitud (4) presenta un contrapeso (44) que está configurado para la compensación de una fuerza de la gravedad del ramal (23) suspendido.

5. Instalación de energía eólica según la reivindicación 2, caracterizada porque un dispositivo de control (45) determina una solicitación de los cables (21, 22) provocada por el retorcimiento y acciona un actuador (46) así para acortar el bucle (20) .

6. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque está previsto un rodamiento (43) bilateral para el anillo de guiado (32) que permite preferentemente una inclinación alrededor de un eje horizontal.

7. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque está previsto al menos un anillo de guiado (37) central adicional que preferiblemente está sueldo.

8. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los receptáculos (34) para los cables están dispuestos preferentemente de forma equidistante en una superficie lateral de los anillos de guiado (31, 32) .

9. Instalación de energía eólica según la reivindicación 8, caracterizada porque los receptáculos (34) están dispuestos a ambos lados en una superficie lateral interior y exterior.

10. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el anillo de guiado (31) suelto presenta un diámetro menor que el anillo de guiado (32) fijo.

11. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el anillo de guiado (31, 32) presenta una circunferencia que es mayor en el factor 1, 4 a 2, 8 y preferentemente 1, 7 a 2, 2 que el grosor adicionado de los cables (21, 22) .

12. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque está previsto un descargador de tracción (5) flexible en la góndola (11) para los cables (21, 22) suspendidos en la torre (10) .

13. Instalación de energía eólica según la reivindicación 12, caracterizada porque el descargador de tracción (5) es una pieza de malla (51) que envuelve el cable y que presenta un dispositivo de suspensión (52) en su extremo superior.