Aparato y método de retirada de rodamiento de pala de turbina eólica.

Aparato de retirada de rodamiento de raíz de pala de turbina eólica, que comprende:

una pala de turbina eólica

(54) que comprende:

un cuerpo de pala (55), que tiene una parte de raíz de pala y una parte de punta de pala; y

una sección de soporte de pala (64) conectada a la parte de raíz de pala, en el que la sección de soporte de pala comprende:

puntos de unión (66) para montar una pluralidad de accionadores (62) entre la pala y el buje de rotor (50) de una turbina eólica al que está unida la pala; y

una estructura de soporte para reforzar la parte de raíz de pala en las proximidades de los puntos de unión (66) de tal manera que la pala puede estar suspendida por la pluralidad de accionadores (62) y la sección de soporte de pala, de un buje de rotor de turbina eólica,

comprendiendo además el aparato uno o más puntos de unión (60) provistos en el buje de rotor de turbina eólica (50), correspondiendo cada punto de unión (60) respectivo a un punto de unión (66) respectivo en la sección de soporte de pala (64); y

una pluralidad de accionadores (62) montados entre uno de los puntos de unión (60) en el buje y el punto de unión (66) correspondiente en la pala de turbina eólica, teniendo los accionadores (62) una posición accionada en la que la pala de turbina eólica está soportada en una posición separada del buje de rotor de turbina eólica,

caracterizado por que los puntos de unión (66) de la pala están ubicados en la superficie externa del cuerpo de pala (55) para crear un huelgo para facilitar la retirada del conjunto de rodamiento de raíz de pala.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2011/052517.

Solicitante: VESTAS WIND SYSTEMS A/S.

Nacionalidad solicitante: Dinamarca.

Dirección: Hedeager 42 8200 Aarhus N DINAMARCA.

Inventor/es: HANCOCK, MARK.

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 > Motores de viento con el eje de rotación dispuesto... > F03D1/06 (Rotores)

PDF original: ES-2550775_T3.pdf

 

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Ilustración 1 de Aparato y método de retirada de rodamiento de pala de turbina eólica.
Ilustración 2 de Aparato y método de retirada de rodamiento de pala de turbina eólica.
Ilustración 3 de Aparato y método de retirada de rodamiento de pala de turbina eólica.
Ilustración 4 de Aparato y método de retirada de rodamiento de pala de turbina eólica.
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Aparato y método de retirada de rodamiento de pala de turbina eólica.

Fragmento de la descripción:

Aparato y método de retirada de rodamiento de pala de turbina eólica Esta invención se refiere a turbinas eólicas y, en particular, a un aparato y a un método de retirada de rodamiento de pala de turbina eólica para facilitar el cambio del segmento de rodamiento de pala de una pala de turbina eólica.

La figura 1 ilustra una turbina eólica 1, que comprende una torre 2 en la que está montada una góndola 3. Al menos una pala de turbina 5 está montada en un buje 6 para formar un rotor 4. El buje 6 está conectado a la góndola 3 a través de un árbol de baja velocidad (no mostrado) que se extiende desde la parte frontal de la góndola. La turbina eólica ilustrada en la figura 1 puede ser un modelo de pequeño tamaño destinado para uso doméstico o para servicio ligero, o puede ser un modelo de gran tamaño, tal como los que son adecuados para su uso en la generación de electricidad a gran escala en un parque eólico. En este último caso, el diámetro del rotor puede ser de hasta 150 metros o más.

En la figura 2 se muestra en más detalle una pala de rotor, a la que se hará referencia a continuación. Las palas 5 comprenden un mástil reforzado 21 que discurre a lo largo de la longitud de la pala desde la raíz de pala 22 hasta la punta de pala 23. Las cubiertas de pala 24, compuestas por un material fibroso compuesto, están unidas al mástil y proporcionan una superficie de pala de forma aerodinámica, que hace que la pala experimente una fuerza de elevación según pasa el viento a lo largo de la superficie de la pala. La sección de raíz de pala de la pala 22 es normalmente de sección transversal circular y está dotada de un anillo de rodamiento de pala circular 25, compuesto por acero u otro material adecuado, para la unión a un anillo de rodamiento circular correspondiente en el buje 6.

Esto se muestra en más detalle en las figuras 3 y 4 a las que se hará referencia a continuación. En la figura 3, el buje se ve en alzado desde la parte frontal. Se muestran tres palas de turbina eólica 5 unidas al buje mediante el conjunto de rodamiento de raíz de pala 25. En la figura 4 se muestra el anillo de rodamiento circular correspondiente en el buje 6 en una vista en alzado lateral. En la práctica, el conjunto de rodamiento de raíz de pala 25 comprende uno o más anillos de rodamiento de pala, al menos uno de los cuales está acoplado al anillo de rodamiento circular de buje 26 mediante elementos de sujeción tales como pernos retenidos en orificios para pernos 27.

En turbinas eólicas de mayor escala, las palas pueden aproximarse a los 100 m de longitud y pesan hasta varias decenas de toneladas. Por tanto, el peso de la pala está soportado en su totalidad por el conjunto de rodamiento de raíz de pala 25, el anillo de rodamiento circular correspondiente 26 en el buje 6 y los medios de sujeción. Aunque estos elementos están construidos para soportar una gran cantidad de carga operativa y de deformación, ocasionalmente es necesario liberar la conexión entre la pala 5 y el buje 6 para su mantenimiento y reparación. En particular, a menudo puede ser necesario sustituir el conjunto de rodamiento de raíz de pala 25 por una nueva pieza.

Debido al peso de las palas y a la ubicación de las palas en la parte superior de la alta torre de turbina eólica situada en ubicaciones expuestas al viento, la conexión y desconexión de las palas del buje puede ser un proceso problemático. Puede usarse una grúa para soportar la pala, mientras que un ingeniero que trabaja en el buje libera los elementos de sujeción entre el conjunto de rodamiento de raíz de pala 25 y el anillo de rodamiento circular en el buje 6. Sin embargo, las grúas son caras y lleva mucho tiempo usarlas. Adicionalmente, existe el problema de que, una vez separada del buje de turbina eólica 6, una pala 5 es susceptible de verse zarandeada por el viento y, si está en uso con una grúa, puede hacerse vibrar.

El documento WO2009128708A2 sugiere para el cambio de una pala de turbina eólica dos yugos, estando uno montado en el lado interior de la raíz de pala y estando el otro montado en el buje. Los yugos se conectan mediante un dispositivo de izado. Sin embargo, el documento WO2009128708A2 no proporciona ninguna mejora sustancial para el mantenimiento del rodamiento de raíz de pala.

Por tanto, se aprecia que existe la necesidad de un mecanismo mejorado para liberar la pala del buje de pala de modo que puedan llevarse a cabo trabajos de mantenimiento en el conjunto de rodamiento de raíz de pala 25, o el buje 6 y pernos de conexión.

Sumario de la invención La invención se define en las reivindicaciones independientes a las que se hará referencia a continuación. Se exponen características ventajosas en las reivindicaciones dependientes.

La invención proporciona un aparato de soporte de buje de pala de turbina eólica según la reivindicación 1.

Por tanto, la sustitución del rodamiento de raíz de pala puede llevarse a cabo de modo más seguro y sencillo, ya que la pala puede permanecer montada en el buje mientras se repara o sustituye el conjunto de rodamiento de raíz de pala. Como resultado, el proceso no requiere de una grúa grande para portar la pala, lo que conduce a costes reducidos y una programación más fácil de las operaciones de reparación. La pluralidad de accionadores permite que se trabaje sobre palas pesadas, así como que se proporcione estabilidad de la pala cuando se separa del buje.

Los puntos de unión están ubicados en la superficie externa del cuerpo de pala, de modo que los accionadores

pueden unirse y retirarse fácilmente cuando se desee, y de modo que pueda usarse la separación de los accionadores alrededor de la periferia de la pala para crear un huelgo que facilite la retirada del conjunto de rodamiento de raíz de pala. Los puntos de unión pueden soportar los accionadores formando un ángulo con relación a la superficie de la pala con el fin de aumentar el huelgo.

En una realización, la estructura de soporte es una brida anular conectada al extremo del cuerpo de pala en la parte de raíz de pala, y la sección de soporte de pala tiene una pluralidad de conectores para realizar una conexión segura, liberable a un conjunto de rodamiento de raíz de pala. La brida proporciona una parte de anclaje robusta para soportar el peso del cuerpo de pala.

En una realización, la estructura de soporte comprende un elemento de marco que comprende una pluralidad de radios de refuerzo conectados dentro de la circunferencia interna del cuerpo de pala en la parte de raíz de pala. Esto proporciona soporte interno para los puntos de unión de accionador que pueden estar ubicados en el exterior de la superficie de la pala. Los radios de refuerzo pueden terminar en un buje central reforzado para soporte adicional.

Al menos uno o más de los radios de refuerzo pueden conectarse a la superficie interior del cuerpo de pala de manera interna a la ubicación en la que están situadas las abrazaderas de punto de unión. De esta manera, la carga aplicada sobre la pala por el accionador puede transmitirse de manera más eficaz a la estructura de soporte y puede evitarse el daño a la pala. Teniendo esto en cuenta, el al menos uno o más de los radios de refuerzo pueden conectarse mediante un elemento de sujeción a una abrazadera de punto de unión.

La sección de soporte de pala también puede comprender una riostra de refuerzo que tiene uno o más brazos de acoplamiento radiales para proporcionar un punto de unión de cable.

En una realización, los puntos de unión están ubicados hacia un lado de la sección de soporte de pala de tal manera que el otro lado de la sección de soporte de pala está sustancialmente libre de puntos de unión. Esto permite que el conjunto de rodamiento de raíz... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Aparato de retirada de rodamiento de raíz de pala de turbina eólica, que comprende:

una pala de turbina eólica (54) que comprende:

un cuerpo de pala (55) , que tiene una parte de raíz de pala y una parte de punta de pala; y una sección de soporte de pala (64) conectada a la parte de raíz de pala, en el que la sección de soporte de pala comprende:

puntos de unión (66) para montar una pluralidad de accionadores (62) entre la pala y el buje de rotor (50) de una turbina eólica al que está unida la pala; y una estructura de soporte para reforzar la parte de raíz de pala en las proximidades de los puntos de unión 10 (66) de tal manera que la pala puede estar suspendida por la pluralidad de accionadores (62) y la sección de soporte de pala, de un buje de rotor de turbina eólica, comprendiendo además el aparato uno o más puntos de unión (60) provistos en el buje de rotor de turbina eólica (50) , correspondiendo cada punto de unión (60) respectivo a un punto de unión (66) respectivo en la sección de soporte de pala (64) ; y una pluralidad de accionadores (62) montados entre uno de los puntos de unión (60) en el buje y el punto de unión (66) correspondiente en la pala de turbina eólica, teniendo los accionadores (62) una posición accionada en la que la pala de turbina eólica está soportada en una posición separada del buje de rotor de turbina eólica, caracterizado por que los puntos de unión (66) de la pala están ubicados en la superficie externa del cuerpo 20 de pala (55) para crear un huelgo para facilitar la retirada del conjunto de rodamiento de raíz de pala.

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que la estructura de soporte es una brida anular conectada al extremo del cuerpo de pala (55) en la parte de raíz de pala, y en el que la sección de soporte de pala (64) tiene una pluralidad de conectores para realizar una conexión segura y liberable a un conjunto de rodamiento de raíz de pala (58) .

3. Aparato según la reivindicación 2, en el que la sección de soporte de pala (64) comprende una riostra de refuerzo (70) , ubicada dentro de la circunferencia de la brida anular.

4. Aparato según la reivindicación 3, en el que la riostra de refuerzo (70) comprende un punto de unión de cable.

5. Aparato según la reivindicación 1, en el que la sección de soporte de pala (64) comprende una pluralidad de 30 abrazaderas de punto de unión (66) ubicadas en la superficie del cuerpo de pala.

6. Aparato según la reivindicación 5, en el que la estructura de soporte comprende un elemento de marco que comprende una pluralidad de radios de refuerzo (86) conectados dentro de la circunferencia interna del cuerpo de pala (55) en la parte de raíz de pala.

7. Aparato según cualquier reivindicación anterior, en el que un lado de la sección de soporte de pala (64) se 35 deja sustancialmente libre de puntos de unión (66) .

8. Aparato según la reivindicación 7, en el que todos los puntos de unión (66) están ubicados dentro de un arco de 180 grados alrededor de la circunferencia de la sección de soporte de pala (64) .

9. Aparato según la reivindicación 7, en el que todos los puntos de unión (66) están ubicados dentro de un arco de 200 grados alrededor de la circunferencia de la sección de soporte de pala (64) .

10. Aparato según cualquier reivindicación anterior, en el que la sección de soporte de pala (64) comprende tres puntos de unión (66) .

11. Aparato según la reivindicación 4, en el que la riostra de refuerzo (70) está situada dentro de la sección de soporte de pala (64) de tal manera que cuando se une un cable al punto de unión de cable, la pala adopta un ángulo inclinado con respecto a la torre (2) , facilitando la conexión del conjunto de rodamiento de raíz de 45 pala (58) al buje de turbina eólica (50) .

12. Aparato de soporte de buje de pala de turbina eólica según la reivindicación 1, en el que los accionadores (62) son arietes hidráulicos o neumáticos.

13. Método de sustitución de un conjunto de rodamiento de raíz de pala (58) en una turbina eólica, en el que al menos una pala de turbina eólica (54) está conectada a un buje de rotor de turbina eólica (50) mediante un 9

conjunto de rodamiento de raíz de pala (58) , teniendo la pala de turbina eólica una sección de soporte de pala (64) ubicada en la parte de raíz de pala de la pala que comprende puntos de unión (66) para montar una pluralidad de accionadores (62) entre la pala y el buje de rotor de la turbina eólica al que está unida la pala, y en el que un lado de la sección de soporte de pala (64) se deja sustancialmente libre de puntos de unión (66) , y los puntos de unión (66) de la pala están ubicados en la superficie externa del cuerpo de pala (55) , comprendiendo el método:

unir una pluralidad de accionadores (62) entre los puntos de unión (60, 66) respectivos en el buje de rotor de turbina eólica (50) , y en la sección de soporte de pala (64) ;

liberar la conexión entre el buje de rotor de turbina eólica (50) y el rodamiento de raíz de pala de turbina eólica (58) ;

activar el uno o más accionadores (62) para separar el rodamiento de raíz de pala de turbina eólica (58) del buje de turbina eólica (50) ;

y retirar el conjunto de rodamiento de raíz de pala (58) mientras que la pala (54) está suspendida del buje 15 (50) en el uno o más accionadores, a través del lado de la sección de soporte de pala (64) que se deja sustancialmente libre de puntos de unión (66) .

14. Método según la reivindicación 13, que comprende poner la pala de turbina eólica (54) en contacto con el buje de rotor de turbina eólica (50) de tal manera que la pala puede ser conectada al buje de rotor de turbina eólica usando un cable unido a una estructura de soporte de refuerzo provista para la pala de turbina eólica.

15. Turbina eólica que comprende el aparato de soporte de buje de pala de turbina eólica según las reivindicaciones 1 a 12.