Sistema de accionamiento para una central eólica.

Sistema de accionamiento para una central eólica, con

- una unidad de engranaje

(1) que comprende al menos una etapa de rueda planetaria (11, 12), que presenta una rueda hueca (114, 124), varias ruedas planetarias (113, 123), un soporte de piñón (112, 122) y una rueda principal (111, 121),

- un primer árbol asociado a la unidad de engranaje (1), que presenta una brida de acoplamiento (14) que puede unirse a un árbol de máquina de trabajo o rotor y está montado a través del soporte de piñón (112),

- una unidad de motor o generador (2), unida a la unidad de engranaje (1),

- un segundo árbol (16) configurado como árbol hueco, asociado a la unidad de engranaje (1) y que, con su segmento extremo en el lado del engranaje, rodea concéntricamente un segmento extremo en el lado del motor o generador de un árbol de rueda principal (162) y allí está unido al mismo de forma solidaria en rotación,

- un rotor (22) de la unidad de motor o generador (2) unido al árbol hueco de rotor (23) de forma solidaria en rotación,

- un árbol enchufable (233) unido de forma solidaria en rotación al árbol hueco de rotor (23) que, con su segmento extremo en el lado del engranaje, está rodeado concéntricamente por el segundo árbol (16) de la unidad de engranaje (1) y allí está unido de forma solidaria en rotación al mismo,

- una pieza de conexión de caja de engranaje (152) dispuesta entre la unidad de engranaje (1) y la unidad de motor o generador (2), que rodea concéntricamente el segundo árbol (16) de la unidad de engranaje (1) y forma un asiento de cojinete para una disposición de cojinete (161), asociada al segundo árbol (16) y mediante la cual también está montado el árbol de rueda principal (162),

- dos tapas de caja dispuestas en cada caso en un lado frontal del motor o generador, que forman unos asientos de cojinete para un primer (231) y un segundo cojinete (232) del árbol hueco de rotor (23).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11182708.

Solicitante: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: WITTELSBACHERPLATZ 2 80333 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: KLEIN-HITPASS, ARNO, Reimers,Jan-Dirk , DINTER,RALF MARTIN DR, BÖING,ALFONS, DRABER,JÜRGEN, KRETSCHMANN,FRANK, SCHÖBERL,FRIEDRICH, ZEICHFÜSSL,ROLAND.

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;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > TRANSMISIONES > Transmisiones de engranajes para transmitir un movimiento... > F16H1/28 (con engranajes con movimiento orbital)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > Detalles, partes constitutivas o accesorios no cubiertos... > F03D11/04 (Estructuras de montaje)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos... > Dispositivos para manipular energía mecánica estructuralmente... > H02K7/18 (Asociación estructural de generadores eléctricos con motores de arrastre, p. ej. turbinas)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > TRANSMISIONES > Partes constitutivas generales de las transmisiones... > F16H57/02 (Cajas de engranajes; Montaje de las transmisiones en el interior de aquéllas)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos... > Dispositivos para manipular energía mecánica estructuralmente... > H02K7/116 (con engranajes)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES... > TRANSMISIONES > Partes constitutivas generales de las transmisiones... > F16H57/021 (Estructuras para el soporte de ejes, p.ej. tabiques, alojamientos de cojinetes, paredes o tapas del armazón con rodamientos)

PDF original: ES-2525159_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema de accionamiento para una central eólica Un ramal de accionamiento de grandes máquinas para centrales eólicas o molinos comprende habitualmente componentes de sistema como elementos de enlace a red, motores o generadores, acoplamientos, transmisiones y árboles de impulsión. En el lado de la red están previstos a menudo unos convertidores. Con frecuencia están previstos frenos en forma de frenos mecánicos en árboles de funcionamiento rápido entre el engranaje y el motor o generador, ya que allí los momentos de frenado son menores a causa de la multiplicación.

De la antigua solicitud de patente europea con el número de registro de solicitud 11172108.0 se conoce un sistema de accionamiento, que presenta una unidad de engranaje que comprende una etapa de rueda planetaria. Con ello la etapa de rueda planetaria presenta una rueda hueca, varias ruedas planetarias, un soporte de piñón y una rueda principal. Asimismo está previsto un primer árbol asociado a la unidad de engranaje, que presenta una brida de acoplamiento que puede unirse a un árbol de máquina de trabajo o rotor y está montado a través del soporte de piñón. La unidad de engranaje y una unidad de motor o generador, unida a un segundo árbol de la unidad de engranaje, están rodeadas por una caja de engranaje. Aparte de esto la unidad de motor o generador comprende un rotor unido de forma solidaria en rotación a un árbol hueco de rotor. Entre el árbol hueco de rotor y el segundo árbol de la unidad de engranaje está dispuesta conforme a la invención una unión abridada desmontable, eléctricamente aislante, cuyo extremo en el lado del engranaje está unido a un árbol hueco de engranaje. Entre la unidad de engranaje y la unidad de motor o generador está dispuesta una pieza de conexión de caja de transmisión, que rodea concéntricamente un segmento extremo del árbol hueco de engranaje en el lado del engranaje y forma un asiento de cojinete para una disposición de cojinete, asociada al segundo árbol de la unidad de engranaje.

En la antigua solicitud de patente europea con el número de registro de solicitud 11002782.8 se describe un sistema de accionamiento para una central eólica, que presenta una unidad de engranaje que comprende al menos una etapa de rueda planetaria. Con ello la etapa de rueda planetaria presenta una rueda hueca, varias ruedas planetarias, un soporte de piñón y una rueda principal. Asimismo está previsto un primer árbol asociado a la unidad de engranaje, que presenta una brida de acoplamiento que puede unirse a un árbol de máquina de trabajo o rotor y está montado a través del soporte de piñón. La unidad de engranaje y una unidad de motor o generador, unida a un segundo árbol de la unidad de engranaje, están rodeadas por una caja de engranaje, que presenta una suspensión cardánica simétrica periféricamente o parcialmente simétrica para unirse a un elemento estructural portante de la central eólica.

El documento EP 1 045 139 A2 hace patente una central eólica con un rotor, cuyo cubo de rotor está montado en un rodamiento dispuesto sobre un soporte de rotor y está unido a un engranaje planetario con dos etapas, que presenta una etapa de accionamiento y una etapa de salida. Un árbol de salida de la etapa planetaria está acoplado a un generador a través de un acoplamiento. Un anillo interior del rodamiento está unido está unido de forma desmontable al cubo de rotor y a piezas rotatorias del engranaje planetario. Aparte de esto está unida una caja del generador al engranaje planetario de forma desmontable, para formar un módulo de ramal motriz. El módulo de ramal motriz está apoyado en el soporte de rotor y por medio de esto desacoplado dinámicamente.

Del documento EP 2 031 273 A2 se conoce una unidad generador-engranaje, en la que un rotor del generador está montado mediante una disposición de cojinete prevista entre un árbol hueco de rotor interior y una pieza de conexión de caja. Unas disposiciones de bobina o imán del rotor rodean la pieza de conexión de caja radialmente. Entre el árbol hueco de rotor interior y un árbol principal está previsto un acoplamiento. El árbol principal no dispone de su propio cojinete, sino que está montado a través de la disposición de cojinete del rotor.

En el documento EP 2 295 147 A1 se describe un sistema de accionamiento de molino con un engranaje que puede disponerse por debajo de un plato de molienda, con al menos una etapa planetaria o de rueda dentada recta así como un motor eléctrico integrado en una caja del engranaje. Aparte de esto el sistema de accionamiento de molino comprende un convertidor con una instalación de regulación asociada para la regulación del número de revoluciones del motor sin holgura de dentado.

El documento WO 2008/031694 A1 hace patente un sistema de accionamiento de molino con un engranaje que puede disponerse por debajo de un plato de molienda. El engranaje comprende al menos una etapa planetaria y presenta una posición de árbol vertical. En una caja del engranaje está integrado un motor eléctrico que está conectado a un circuito de suministro de lubricante del engranaje, cuyos rotor y estátor presentan unos ejes que se extienden verticalmente y cuya refrigeración se realiza mediante un lubricante que circula a través del engranaje.

La presente invención se ha impuesto la tarea de indicar un sistema de accionamiento para una central eólica, que haga posible una forma constructiva compacta incluso en el caso de cojinetes separados para la unidad de engranaje y la unidad de motor o generador.

Esta tarea es resuelta conforme a la invención mediante un sistema de accionamiento con las particularidades indicadas en la reivindicación 1. En las reivindicaciones subordinadas se indican unos perfeccionamientos ventajosos de la presente invención.

El sistema de accionamiento conforme a la invención comprende una unidad de engranaje con al menos una etapa planetaria, que presenta una rueda hueca, varias ruedas planetarias, un soporte de piñón y una rueda principal. Aparte de esto a la unidad de engranaje está asociado un primer árbol, que presenta una brida de acoplamiento que puede unirse a un árbol de máquina de trabajo o rotor y está montado a través del soporte de piñón. A la unidad de engranaje está unida una unidad de motor o generador. Aparte de esto a la unidad de engranaje está asociado un segundo árbol configurado como árbol hueco que, con su segmento extremo en el lado del engranaje, rodea concéntricamente un segmento extremo en el lado del motor o generador de un árbol de rueda principal y allí está unido al mismo de forma solidaria en rotación. Un rotor de la unidad de motor o generador está unido a un árbol hueco de rotor de forma solidaria en rotación. Al árbol hueco de rotor está unido además de forma solidaria en rotación un árbol enchufable que, con su segmento extremo en el lado del engranaje, está rodeado concéntricamente por el segundo árbol de la unidad de engranaje y allí está unido de forma solidaria en rotación al mismo. Entre la unidad de engranaje y la unidad de motor o generador está dispuesta una pieza de conexión de caja de transmisión, que rodea concéntricamente el segundo árbol de la unidad de engranaje y forma un asiento de cojinete para una disposición de cojinete, asociada al segundo árbol de la unidad de engranaje y mediante la cual también está montado el árbol de rueda principal. Dos tapas de caja dispuestas en cada caso en un lado frontal del motor o generador forman unos asientos de cojinete para un primer y un segundo cojinete del árbol hueco de rotor.

El árbol enchufable dispuesto concéntricamente dentro del segundo árbol de la unidad de engranaje y del árbol hueco de rotor hace posible una forma constructiva compacta, en el caso de un... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de accionamiento para una central eólica, con -una unidad de engranaje (1) que comprende al menos una etapa de rueda planetaria (11, 12) , que presenta una rueda hueca (114, 124) , varias ruedas planetarias (113, 123) , un soporte de piñón (112, 122) y una rueda principal (111, 121) , -un primer árbol asociado a la unidad de engranaje (1) , que presenta una brida de acoplamiento (14) que puede unirse a un árbol de máquina de trabajo o rotor y está montado a través del soporte de piñón (112) , -una unidad de motor o generador (2) , unida a la unidad de engranaje (1) , -un segundo árbol (16) configurado como árbol hueco, asociado a la unidad de engranaje (1) y que, con su segmento extremo en el lado del engranaje, rodea concéntricamente un segmento extremo en el lado del motor o generador de un árbol de rueda principal (162) y allí está unido al mismo de forma solidaria en rotación, -un rotor (22) de la unidad de motor o generador (2) unido al árbol hueco de rotor (23) de forma solidaria en rotación, -un árbol enchufable (233) unido de forma solidaria en rotación al árbol hueco de rotor (23) que, con su segmento extremo en el lado del engranaje, está rodeado concéntricamente por el segundo árbol (16) de la unidad de engranaje (1) y allí está unido de forma solidaria en rotación al mismo, -una pieza de conexión de caja de engranaje (152) dispuesta entre la unidad de engranaje (1) y la unidad de motor o generador (2) , que rodea concéntricamente el segundo árbol (16) de la unidad de engranaje (1) y forma un asiento de cojinete para una disposición de cojinete (161) , asociada al segundo árbol (16) y mediante la cual también está montado el árbol de rueda principal (162) , -dos tapas de caja dispuestas en cada caso en un lado frontal del motor o generador, que forman unos asientos de cojinete para un primer (231) y un segundo cojinete (232) del árbol hueco de rotor (23) .

2. Sistema de accionamiento según la reivindicación 1, en el que el segundo árbol (16) de la unidad de engranaje (1) está unido al árbol de rueda principal (162) a través de un acoplamiento o una unión de sujeción dispuesto/a dentro del segundo árbol (16) .

3. Sistema de accionamiento según la reivindicación 2, en el que el segundo árbol (16) de la unidad de engranaje (1) está unido al árbol de rueda principal (162) a través de un dentado corto, dentado en arco, unión poligonal, unión de chaveta, acoplamiento de perno elástico o un juego tensor interior.

4. Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el segundo árbol (16) de la unidad de engranaje (1) está unido al árbol enchufable (233) a través de un acoplamiento o una unión de sujeción dispuesto/a dentro del segundo árbol (16) .

5. Sistema de accionamiento según la reivindicación 4, en el que el segundo árbol (16) de la unidad de engranaje (1) está unido al árbol enchufable (233) a través de un dentado corto, dentado en arco, unión poligonal, unión de chaveta, acoplamiento de perno elástico o un juego tensor interior.

6. Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el árbol hueco de rotor (23) está unido al árbol enchufable (233) , en un extremo del árbol hueco de rotor (23) en el lado del engranaje, a través de un acoplamiento o una unión de sujeción dispuesto/a dentro del árbol hueco de rotor (23) .

7. Sistema de accionamiento según la reivindicación 6, en el que el árbol hueco de rotor (23) está unido al árbol enchufable (233) a través de un dentado corto, dentado en arco, unión poligonal, unión de chaveta, acoplamiento de perno elástico o un juego tensor interior.

8. Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el árbol enchufable (233) se extiende axialmente por completo por el árbol hueco de rotor (23) y está unido al árbol hueco de rotor, por un lado frontal de la unidad de motor o generador (2) alejado de la unidad de engranaje (1) , mediante un acoplamiento o una unión de sujeción.

9. Sistema de accionamiento según la reivindicación 8, en el que el árbol hueco de rotor (23) está unido al árbol enchufable (233) a través de un dentado corto, dentado en arco, unión poligonal, unión de chaveta, acoplamiento de perno elástico, o bien o un juego tensor interior o exterior.

10. Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el árbol hueco de rotor (23) está unido de forma solidaria en rotación, en un lado frontal de la unidad de motor o generado (2) alejado de la unidad de engranaje (1) , a un disco de freno (234) de un dispositivo de frenado.

11. Sistema de accionamiento según la reivindicación 10, en el que el árbol enchufable (233) está unido, por un lado frontal de la unidad de motor o generador (2) alejado de la unidad de engranaje (1) , a una brida configurada en forma de disco que está unida al disco de freno (234) mediante unos pernos elásticos.

12. Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el segundo árbol (16) de la unidad de engranaje (1) está unido de forma solidaria en rotación a un disco de freno de un dispositivo de frenado.

13. Sistema de accionamiento según la reivindicación 12, en el que el disco de freno (234) está unido al segundo árbol (16) mediante una unión de chaveta o de sujeción, y en el que la unión de chaveta o de sujeción está orientada, de forma axial, hacia un acoplamiento de dentado corto entre el segundo árbol (16) y el árbol de rueda principal (162) .

14. Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 13, en el que el segundo árbol (16) de la unidad de engranaje (1) está montado mediante un pivotamiento (161) de doble fila en una disposición en X.

15. Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el asiento de cojinete para el primer cojinete (231) del árbol hueco de rotor (23) está formado por una tapa de caja vuelta hacia la unidad de engranaje (1) , en un primer lado frontal del motor o generador, y en el que el asiento de cojinete para el segundo cojinete (232) del árbol hueco de rotor (23) está formado por una tapa de caja alejada de la unidad de engranaje (1) , en un segundo lado frontal del motor o generador.

16. Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 15, en el que el árbol hueco de rotor (23) está distanciado axialmente del segundo árbol (16) de la unidad de engranaje (1) o se conecta axialmente al mismo.

17. Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 16, en el que la pieza de conexión de caja de transmisión (152) rodea concéntricamente un segmento extremo del árbol de rueda principal (162) , en el lado del motor o generador.

18. Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 17, en el que el primer árbol de la unidad de engranaje presenta una brida de acoplamiento (14) que puede unirse elásticamente al árbol de máquina de trabajo o rotor, y en donde una caja de engranaje (15) presenta una suspensión (13) cardánica simétrica periféricamente o parcialmente simétrica para unirse a un elemento estructural portante (7) de la central eólica.

19. Sistema de accionamiento según la reivindicación 18, en el que la suspensión cardánica está formada por un apoyo anular (13) que rodea radialmente en todo su perímetro la caja de engranaje (15) y que presenta en dirección periférica varios taladros (131) dispuestos fundamentalmente de forma equidistante, en los que se han insertado unos pernos elásticos que pueden unirse al apoyo de par de giro correspondiente a través del elemento estructural portante (7) de la central eólica.

20. Sistema de accionamiento según la reivindicación 19, en el que el apoyo de par de giro correspondiente comprende un elemento anular con unos taladros dispuestos en dirección periférica fundamentalmente de forma equidistante, en los que pueden insertarse los pernos elásticos.

21. Sistema de accionamiento según la reivindicación 20, en el que el apoyo de par de giro correspondiente presenta dos brazos de apoyo (71, 72) conformados simétrica o asimétricamente, que en cada caso pueden insertarse con un segmento extremo en un alojamiento (73, 74) a través del elemento estructural portante (7) y allí pueden unirse al mismo.

22. Sistema de accionamiento según la reivindicación 18, en el que la suspensión cardánica está formada por dos apoyos de segmento anular (13a, 13b) que rodean radialmente la caja de carcasa de forma parcialmente periférica y que presentan en cada caso, en dirección periférica, unos taladros (131) dispuestos fundamentalmente de forma equidistante, en los que están insertados unos pernos elásticos que pueden unirse a unos apoyos de par de giro correspondientes a través del elemento estructural portante (7) .

23. Sistema de accionamiento según la reivindicación 22, en el que los apoyos de par de giro correspondientes comprenden en cada caso un segmento anular (13a, 13b) con unos taladros (131) dispuestos en dirección periférica fundamentalmente de forma equidistante, en los que pueden insertarse los pernos elásticos

24. Sistema de accionamiento según la reivindicación 23, en el que los apoyos de par de giro correspondientes comprenden en cada caso un brazo de apoyo (71a, 72a) , que está insertado con un segmento extremo en un alojamiento (73, 74) a través del elemento estructural portante (7) y allí puede unirse al mismo.

25. Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 19 a 24, en el que los pernos elásticos de la suspensión cardánica son pernos elastoméricos axialmente desmontables, y en el que la brida de acoplamiento presenta en dirección periférica varios taladros dispuestos fundamentalmente de forma equidistante, en los que se han insertado unos pernos elástoméricos axialmente desmontables, que están unidos a una brida de acoplamiento de máquina de trabajo o árbol de rotor correspondiente.

26. Sistema de accionamiento según la reivindicación 25, en el que en el caso de unos pernos elastoméricos desmontados de la suspensión cardánica y de la brida de acoplamiento, se deja libre una dirección radial de desmontaje o desmontaje del sistema de accionamiento, con relación a una disposición de árbol de la unidad de engranaje.

27. Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 18 a 26, en el que los conjuntos suplementarios de la unidad de engranaje están montados directamente a través del elemento estructural portante de la central eólica y, a través de la suspensión cardánica así como de un acoplamiento elástico entre el árbol de máquina de trabajo o rotor y el primer árbol de la unidad de engranaje, están desacoplados de la caja de engranaje.

28. Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 18 a 27, en el que la unidad de engranaje (1) comprende un primer (115) y un segundo cojinete principal (116) , mediante los cuales está montado el primer árbol de la unidad de engranaje, y que están dispuestos entre unas gualderas de soporte de piñón y la caja de engranaje (15) .

29. Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 18 a 28, en el que la unidad de engranaje (1) comprende una primera (11) y una segunda etapa de rueda planetaria (12) en una forma constructiva coaxial.

30. Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 29, en el que un cojinete de la unidad de engranaje en el lado del motor o generador está ejecutado eléctricamente aislante.

31. Sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 30, en el que la unidad de engranaje está unida a una unidad de generador, y en el que el primer árbol de la unidad de engranaje es un árbol de impulsión en el lado del engranaje, y en el que el segundo árbol de la unidad de engranaje es un árbol de salida en el lado del engranaje, y en el que la brida de acoplamiento del árbol de impulsión en el lado del engranaje puede unirse a un árbol de rotor.