Sistema de montaje de palas de turbinas eólicas.

Un sistema de montaje de palas de turbinas eólicas para su uso con palas de paso variable

(100) de turbina eólica que tienen las raíces de la pala con sección decreciente, caracterizado porque comprende:

un conjunto de cojinetes de alta capacidad (106) montado en una estructura de cono de punta (20) de la turbina eólica para cada pala (100) de la turbina eólica, estando configurado cada conjunto de cojinetes de alta capacidad con un manguito interno con sección decreciente abierto hacia fuera (105) para acoplarse coaxialmente a una sección de vástago con sección decreciente (104) de una pala de la turbina eólica asociada en un acoplamiento auto - bloqueante para la rotación alrededor de un eje X - X de la pala, perpendicular a un eje de rotación de soporte del cono de punta, facilitando de esta manera el montaje y desmontaje de las palas de la turbina eólica des la estructura de cono de punta (20) de la turbina eólica,

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2011/053890.

Solicitante: THE TIMKEN COMPANY.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 1835 Dueber Avenue S.W. Canton, OH 44706-0930 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: FOX,GERALD,P.

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)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > F03D1/00 (Motores de viento con el eje de rotación dispuesto sustancialmente paralelo al flujo de aire que entra al rotor (su control F03D 7/00))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > Control de los motores de viento (alimentación o... > F03D7/02 (teniendo los motores de viento el eje de rotación dispuesto sustancialmente paralelo al flujo de aire que entra al rotor)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > Motores de viento con el eje de rotación dispuesto... > F03D1/06 (Rotores)

PDF original: ES-2539159_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema de montaje de palas de turbinas eólicas Antecedentes de la invención La presente divulgación se refiere, en general, a sistemas de montaje de palas de paso variable de turbinas eólicas, y en particular a un sistema de montaje de palas de paso variable de turbinas eólicas que proporciona una gran capacidad de carga en un diámetro más pequeño, incorpora una sección decreciente auto -bloqueante en la raíz de la pala de la turbina eólica, y que está configurado para permitir la elevación y la conexión de una pala de paso variable de turbina eólica a una estructura de cono de punta de la turbina eólica usando un elevador situado a bordo, montado en la góndola de la turbina eólica, en lugar de una grúa externa.

Las turbinas eólicas de eje horizontal convencionales normalmente están construidas con dos o tres palas de turbina. Algunos diseños incorporan un mecanismo de control de paso en la estructura de cono de punta rotativo para que haga oscilar selectivamente cada pala de la turbina con un movimiento angular a lo largo de su eje radial (desde la raíz a la punta) de manera que la superficie de la pala de la turbina esté orientada de manera óptima para que se considere la dirección del viento para capturar energía o para mitigar la vibración de la máquina.

Para permitir esto, cada una de las palas de la turbina está unida a una raíz de pala por medio de puntales proyectantes como se ve en la figura 1, a una estructura de cono de punta que gira sobre un eje de soporte que es horizontal en algún grado. Este subconjunto del cono de punta, que tiene las palas de la turbina eólica unidas, forma la estructura de la turbina que también se conoce como conjunto de rotor, y que es montada posteriormente en una góndola de la turbina que aloja diversos componentes de la unidad de transmisión de potencia para convertir la energía de rotación de la estructura de la turbina en energía eléctrica. Esta estructura de la turbina capta energía del viento, y la transfiere al resto de la unidad de transmisión de energía y por último a un generador para convertirla en energía eléctrica.

Con el fin de facilitar la oscilación relativa entre cada pala de la turbina y la estructura de cono de punta, un cojinete de la raíz de la pala, que consiste por lo general en un cojinete de bolas de gran diámetro ya sea de fila sencilla o doble, está montado entre la raíz de cada pala de la turbina y una brida correspondiente en el cono de punta. El cojinete de la raíz de la pala está conectado normalmente a una brida del cono de punta usando pernos o tornillos de capuchón que se hacen pasar a través de un círculo de pernos de acoplamiento en la pista exterior del cojinete.

Tales conexiones se desvelan, por ejemplo, en los documentos DE 39 22 199 y JP2006152862.

Durante los procedimientos de montaje tradicionales de un conjunto de rotor de turbina eólica, en primer lugar se montan los cojinetes de la raíz de la pala sobre las bridas del cono de punta, a continuación son elevados hacia arriba de la torre hasta la góndola de la turbina eólica, junto con otros componentes premontados dentro de la estructura del cono de punta, usando una grúa externa. Una por una, cada pala es elevada en el aire, con los extremos de los puntales hacia arriba, siempre con al menos una grúa externa, en el que los puntales que se proyectan desde la raíz de la pala son cuidadosamente alineados, y fijados, a un círculo de pernos de acoplamiento mecanizado en la pista interior del cojinete de la raíz de la pala que se ha instalado previamente.

Hay desventajas aparentes cuando se utilizan diseños convencionales de este tipo de los sistemas de montaje de palas de turbina eólica. La primera es que se debe llevar al sitio una gran grúa externa costosa de usar para levantar la pala de la turbina hasta la altura del cono de punta para facilitar un montaje cuidadoso. En segundo lugar, con el fin de que coincida con el diámetro del círculo de pernos de la pista interior del cojinete de la raíz de la pala, el diámetro de la pala de la turbina en la raíz a menudo debe ser incrementado más allá de lo que de otro modo sería necesario en base exclusivamente a los requisitos de carga de la misma pala de la turbina eólica. Esto resulta en que la pala de la turbina se haga cada vez más grande en diámetro y más cara de lo que tendría que ser necesariamente.

En consecuencia, sería ventajoso proporcionar un sistema de montaje de una pala de paso variable de turbina eólica para su uso en palas de paso variable de turbina eólica, que está configurado para facilitar el montaje y el desmontaje de la pala de la turbina desde un montaje del cono de punta, y que incorpora un cojinete de alta capacidad configurado para acomodar las raíces de las palas de la turbinas eólicas de diámetro reducido que están dimensionadas de acuerdo con las cargas previstas.

Breve sumario de la invención Establecido brevemente, la presente divulgación proporciona un sistema de montaje de palas de turbina eólica para ser utilizado con palas de paso variable de turbina eólica que tienen pies de pala de diámetro reducido con sección decreciente. Para cada pala de la turbina eólica, el sistema de montaje incorpora un cojinete de alta capacidad configurado para acoplarse a una sección con sección decreciente auto -bloqueante de una raíz de pala de turbina

eólica asociado para facilitar el montaje y desmontaje de las palas de la turbina eólica desde un montaje del cono de punta.

En una realización, los cojinetes de alta capacidad en el sistema de montaje de palas de turbina eólica incluyen cada uno un manguito interno con sección decreciente que se abre hacia fuera adaptado para recibir la sección con sección decreciente coincidente de la raíz de la pala de la turbina eólica asociada en un acoplamiento auto -bloqueante cuando se eleva la pala de la turbina eólica hacia arriba en la torre. El cojinete de alta capacidad acopla efectivamente la pala de la turbina eólica a un conjunto de engranajes de giro y de piñón dentro del cono de punta de la turbina eólica por medio de lo cual se realizan los ajustes de control de paso alrededor del eje de la pala. El manguito interno con sección decreciente a su vez está acoplado rotativamente por medio de un montaje de cojinetes a un cartucho de cojinete asegurado a la estructura del cono de punta de la turbina, lo que permite el movimiento de rotación del manguito interno con sección decreciente y de la raíz de la pala de la turbina eólica alrededor de un eje de rotación de la pala de la turbina eólica en respuesta a los ajustes de paso de la pala accionados por la rotación del engranaje de giro.

Para facilitar el montaje y desmontaje, una o más espigas de elevación pasan a través del engranaje de giro del cono de punta y al interior de la raíz de la pala de la turbina eólica para asegurar la pala de la turbina eólica en posición dentro del manguito interno con sección decreciente. Cada espiga de elevación está adaptada en un extremo expuesto para recibir cables de elevación, lo que permite la elevación y el descenso de las palas de la turbina eólica en su posición dentro del manguito interno con sección decreciente del cojinete de alta capacidad sin la retirada del conjunto de cono de punta de la góndola de la turbina eólica.

Las características anteriores, y las ventajas establecidas en la presente divulgación, así como realizaciones actualmente preferidas se harán más evidentes a partir de la lectura de la descripción que sigue en conexión con los dibujos que se acompañan.

Breve descripción de las diversas vistas de los dibujos En los dibujos que se acompañan que forman parte de la memoria descriptiva:

la figura 1 es una vista en perspectiva de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema de montaje de palas de turbinas eólicas para su uso con palas de paso variable (100) de turbina eólica que tienen las raíces de la pala con sección decreciente, caracterizado porque comprende:

un conjunto de cojinetes de alta capacidad (106) montado en una estructura de cono de punta (20) de la turbina eólica para cada pala (100) de la turbina eólica, estando configurado cada conjunto de cojinetes de alta capacidad con un manguito interno con sección decreciente abierto hacia fuera (105) para acoplarse coaxialmente a una sección de vástago con sección decreciente (104) de una pala de la turbina eólica asociada en un acoplamiento auto -bloqueante para la rotación alrededor de un eje X -X de la pala, perpendicular a un eje de rotación de soporte del cono de punta, facilitando de esta manera el montaje y desmontaje de las palas de la turbina eólica des la estructura de cono de punta (20) de la turbina eólica, 2. El sistema de montaje de palas de turbina eólica de la reivindicación 1, en el que cada conjunto de cojinetes de alta capacidad (106) incluye un conjunto de elementos de rodadura (112A, 112B) dispuestos dentro de pistas interior y exterior (114, 116) entre el manguito interno con sección decreciente (105) y un cartucho de cojinetes de soporte (110) acoplado a la citada estructura de cono de punta (20) , habilitando el citado conjunto de elementos de rodadura al citado manguito interno con sección decreciente (105) y a una sección del vástago con sección decreciente acoplado sección decreciente (104) de una pala de la turbina eólica (100) para que rote alrededor del eje X -X de la pala para el control del paso de la pala;

3. El sistema de montaje de palas de turbina eólica de la reivindicación 2, en el que un ajuste de la precarga sobre el citado conjunto de elementos de rodadura (112A, 112B) es seleccionado por un espaciador anular (118) dis20 puesto entre el citado manguito interno con sección decreciente (105) y una pista interior (116A, 116B ) .

4. El sistema de montaje de palas de turbina eólica de la reivindicación 2, en el que la citada sección de vástago con sección decreciente (104) de la citada pala (100) de la turbina eólica está acoplada axialmente a un engranaje de giro (108) , estando configurado el citado engranaje de giro (108) para ser accionado de forma rotativa alrededor del citado eje X -X de la pala para permitir el ajuste del paso de la citada pala (100) de la turbina eóli

ca.

5. El sistema de montaje de palas de turbina eólica de la reivindicación 2, en el que el citado conjunto de elementos de rodadura (112A, 112B) está dispuesto en una pluralidad de filas espaciadas axialmente.

6. El sistema de montaje de palas de turbina eólica de la reivindicación 5, en el que el citado conjunto de elemen

tos de rodadura (112A, 112B) incluye al menos dos filas de rodillos con sección decreciente dispuestos en una 30 configuración de montaje indirecto.

7. El sistema de montaje de palas de turbina eólica de la reivindicación 6, en el que el citado conjunto de elementos de rodadura (112A, 112B) incluye al menos dos filas de rodillos con sección decreciente dispuestos en una configuración de montaje directo.

8. El sistema de montaje de palas de turbina eólica de la reivindicación 1, que incluye además una espiga de ele

vación (122) acoplada axialmente a un extremo axial de la sección de vástago con sección decreciente (104) de la pala (100) de la turbina eólica, estando adaptada la citada espiga de elevación para acoplarse de forma desmontable a un cable de elevación para facilitar el acoplamiento y desacoplamiento de la citada sección de vástago con sección decreciente (104) desde el citado manguito interno con sección decreciente (105) del citado conjunto de cojinetes (106) .

9. El sistema de montaje de palas de turbina eólica de la reivindicación 1, en el que el citado manguito interno con sección decreciente (105) y el citado conjunto de cojinetes (106) son transportados en rotación alrededor de un eje de rotación de soporte por la estructura de cono de punta 20.

10. El sistema de montaje de palas de turbina eólica de la reivindicación 1, en el que el citado manguito interno con sección decreciente (105) incluye al menos un pasaje dirigido axialmente (124) que se extiende desde una su45 perficie de extremo de base a un canal circunferencial (126) sobre la citada superficie interior con sección decreciente, estando configurado el citado pasaje dirigido axialmente para recibir un flujo de fluido hidráulico desde el citado extremo de base para la entrega a una interfaz entre la citada superficie interior con sección decreciente y una sección de vástago con sección decreciente (104) de una pala de turbina eólica instalada (100) asentada en el mismo para facilitar la liberación del citado cono auto -bloqueante durante el desacoplamiento de la ci

tada pala de turbina eólica del citado manguito interno con sección decreciente (105) .

11. El sistema de montaje de palas de turbina eólica de la reivindicación 1, en el que el citado manguito interno con sección decreciente (105) y la citada sección de vástago con sección decreciente (104) de la citada pala de turbina eólica tiene un cono de bloqueo con una relación de pendiente de 1:12.

12. Un procedimiento para la instalación de una pala de paso variable (100) de una turbina eólica a una estructura de cono de punta de paso ajustable (20) , caracterizado por:

proporcionar, a cada pala de paso variable de la turbina eólica asociada con la citada estructura de cono de punta (20) , un conjunto de cojinetes de alta capacidad (106) , estando configurado cada conjunto de cojinetes de alta capacidad con un manguito interno con sección decreciente (105) de apertura hacia el exterior para acoplar coaxialmente una sección de vástago con sección decreciente (104) de una pala de la turbina eólica asociada en un acoplamiento auto -bloqueante para la rotación alrededor de un eje X -X de la pala perpendicular a un eje de rotación de soporte del cono de punta, asentar la citada sección de vástago con sección decreciente (104) de la citada pala de paso variable (100) de la turbina eólica coaxialmente dentro del citado manguito interno con sección decreciente (105) del citado conjunto de cojinetes de alta capacidad (106) ; y tirar de la citada sección de vástago con sección decreciente (104) para que realice un acoplamiento de bloqueo con el citado manguito interno con sección decreciente (105) .

13. El procedimiento de instalación de la reivindicación 12, que incluye además la etapa de asegurar la citada pala (100) de la turbina eólica en el citado acoplamiento de bloqueo con el citado manguito interno con sección decreciente (105) del citado conjunto de cojinetes de alta capacidad (106) con una pluralidad de pernos dirigidos axialmente.