RODAMIENTO, TURBINA EOLICA Y PROCEDIMIENTOS DE FABRICACION DE UN RODAMIENTO.
Rodamiento (7) que comprende:
anillos de rodamiento (8, 9) con pistas de rodadura (12),
y
por lo menos una fila (10) de elementos rodantes de rodamiento (11, 15) dispuestos entre dichos anillos y en contacto con dichas pistas de rodadura,
por lo menos una de dichas pistas de rodadura (12) comprende una o más zonas de hendidura (13) en relación con una forma estándar de las pistas de rodadura,
caracterizado porque dicha zona de hendidura (13) por lo menos está dispuesta en un material de una característica de material de rodamiento menos buena que el material endurecido de la pista de rodadura
Tipo: Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: W06000038DK.
Solicitante: VESTAS WIND SYSTEMS A/S.
Nacionalidad solicitante: Dinamarca.
Dirección: ALSVEJ 21,8900 RANDERS.
Inventor/es: OLSEN,NIELS CHRISTIAN.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 28 de Octubre de 2009.
Clasificación Internacional de Patentes:
- F03D11/00B
- F16C19/18 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL. › F16C ARBOLES; ARBOLES FLEXIBLES; MEDIOS MECANICOS PARA TRANSMITIR MOVIMIENTO EN UNA FUNDA FLEXIBLE; ELEMENTOS DE LOS MECANISMOS DEL CIGÜEÑAL; PIVOTES; UNIONES PIVOTANTES; PIEZAS ROTATIVAS DE INGENIERIA DISTINTAS A LAS PIEZAS DE TRANSMISION MECANICA, ACOPLAMIENTOS, EMBRAGUES O FRENOS; COJINETES. › F16C 19/00 Cojinetes de contacto mediante rodamientos, para movimiento rotativo exclusivamente (cojinetes ajustables F16C 23/00, F16C 25/00). › con dos o más hileras de bolas.
- F16C19/54B
- F16C33/58 F16C […] › F16C 33/00 Elementos de los cojinetes; Procedimientos especiales de fabricación de los cojinetes o de sus elementos (trabajo de los metales u operaciones análogas, véanse las clases apropiadas). › Pistas de rodadura; Casquillos de rodadura.
Clasificación PCT:
- F16C33/58 F16C 33/00 […] › Pistas de rodadura; Casquillos de rodadura.
Fragmento de la descripción:
Rodamiento, turbina eólica y procedimientos de fabricación de un rodamiento.
Antecedentes de la invención
La invención se refiere a un rodamiento según el preámbulo de la reivindicación 1, a una turbina eólica y a los procedimientos de fabricación de un rodamiento. Un rodamiento según el preámbulo de la reivindicación 1 es conocido por ejemplo a partir del documento EP 1 524 442.
Descripción de la técnica relacionada
Los rodamientos se utilizan en una amplia variedad de campos técnicos con el fin de sostener, guía y reducir la fricción del movimiento entre diferentes partes tales como partes fijas y móviles.
Los rodamientos pueden afrontar fuerzas de carga muy altas en algunos campos técnicos tales como en la zona de las grúas y las turbinas eólicas.
Las pistas de rodadura de un rodamiento de una pala deben endurecerse con el fin de que el rodamiento consiga unas propiedades de fatiga de la superficie inferior aceptables. El modo normal de endurecer las pistas de rodadura es tanto mediante el templado por llama como el templado por inducción. El proceso de templado que domina en la industria es disponer tanto una herramienta de llama como de inducción que sigue la circunferencia de los anillos del rodamiento hasta que la pista de rodadura ha sido endurecida. Debido a que la herramienta de templado únicamente puede endurecer una pequeña sección o fracción de la pista de rodadura cada vez, el fabricante de rodamientos de palas tiene que empezar en una ubicación arbitraria o muy definida en los anillos del rodamiento y continuar entonces alrededor de la circunferencia hasta que la herramienta de templado vuelva a la posición de inicio.
El solapamiento de las posiciones de inicio y final en el proceso de templado no se permite con el fin de evitar un recocido o revenido de la pista de rodadura ya endurecida o con el fin de evitar características impredecibles del material. Como consecuencia de ello una pequeña parte de la pista de rodadura está menos endurecida, es decir zonas de "puntos blandos" en la pista de rodadura endurecida. La interpretación actual dentro del campo técnico de los rodamientos es que las zonas de "puntos blandos" son tan pequeñas que no tienen influencia en la vida del rodamiento.
Sin embargo, éste no es siempre el caso y el objeto de la presente invención es establecer una técnica antifricción que proporcione una vida total más larga de un rodamiento.
La invención
La invención proporciona un rodamiento en el que por lo menos una de dichas pistas de rodadura comprende una o más zonas de hendidura con relación a una forma normal de la pista de rodadura, estando dicha zona de hendidura colocada en un material de unas características antifricción más pobres del material que la parte endurecida de la pista de rodadura.
De ese modo es posible establecer una técnica antifricción que proporcione una vida total más larga de un rodamiento transfiriendo las fuerzas de carga inferiores en los elementos rodantes de rodamiento a unas posiciones específicas de la pista de rodadura.
La expresión "forma normal de las pistas de rodadura" se debe entender como la geometría o contorno fabricado normal de las pistas de rodadura, por ejemplo, una geometría simétrica axial o giratoria.
La utilización de una o más zonas de hendidura en partes de la superficie de la pista de rodadura del rodamiento va en contra de las enseñanzas dentro de la zona técnica. La uniformidad y la consistencia de las pistas de rodadura y la fuerza de la carga en la fila de bolas de rodamiento generalmente se considera que es de gran importancia en el establecimiento de un rodamiento.
En un aspecto de la invención, dichos elementos rodantes de rodamiento son bolas o rodillos de rodamiento.
En otro aspecto de la invención, dicho rodamiento son unos medios de conexión entre diferentes piezas de una turbina eólica tal como por ejemplo el rodamiento de una pala, guiñada, rotor, engranaje o generador de la turbina eólica.
Los rodamientos de una turbina eólica generalmente trabajan en condiciones duras de carga en las que pueden experimentar fuerzas axiales y radiales así como grandes momentos de doblado o inclinación.
Especialmente, los rodamientos de las palas trabajan en unas condiciones duras de carga debido a la presencia de las fuerzas axiales y radiales así como de grandes momentos de doblado o inclinación mientras realizan movimientos oscilatorios limitados en lugar de un movimiento giratorio continuo. Con el fin de conseguir una elevada vida total del rodamiento es por lo tanto muy ventajoso transferir fuerzas de carga inferiores con los elementos rodantes de rodamiento en posiciones específicas de la pista de rodadura tales como zonas en donde la fuerza de carga es más elevada o la resistencia antifricción es inferior.
En aspectos de la invención, una o cada una de las pistas de rodadura comprende una zona de hendidura. De ese modo se asegura que algunos o todos los "puntos blandos" de las pistas de rodadura en un rodamiento experimenten fuerzas de carga inferiores a partir de los elementos rodantes de rodamiento tales como las zonas menos endurecidas y las zonas del tapón de llenado.
Según la invención, dicha zona de hendidura por lo menos está colocada en un material de unas características antifricción más pobres del material que el material endurecido de la pista de rodadura por ejemplo material de la pista de rodadura más pobre que está menos endurecido, sin endurecer o de fragilidad más elevada. La zona de hendidura asegura que menos fuerza de carga es transferida a por lo menos algo de la zona del material de rodamiento más pobre. De este modo se evita que el material de rodamiento en la zona se exfolie y eventualmente se reduzca la vida total del rodamiento.
En un aspecto de la invención, dicha zona de hendidura comprende una zona de características antifricción más pobres del material y zonas de transición en el material endurecido adyacente de la pista de rodadura. De ese modo es posible crear una zona tratada en la que se asegura que menos fuerza de carga es transferida desde el elemento rodante de rodamiento a toda la zona de material de rodamiento más pobre.
Mediante la expresión "características antifricción más pobres del material" específicamente se hace referencia al material de rodamiento que está menos endurecido en comparación con el material endurecido adyacente. La zona menos endurecida se considera que es material con por lo menos un 15% de menor dureza con relación al resto de la pista de rodadura.
En un aspecto de la invención, dicha zona de hendidura comprende un taladro o una forma de ranura con una profundidad mínima en las zonas de transición. De ese modo es posible transferir menos fuerza de carga del elemento de rodadura a la zona de hendidura.
En un aspecto de la invención, la forma de dicha zona de hendidura está muy definida y es reproducible mediante una máquina con una profundidad mínima en las zonas de transición. De ese modo es posible crear zonas de hendidura similares o incluso idénticas en diferentes pistas de rodadura con los mismos procesos de la máquina así como en otros rodamientos.
En un aspecto de la invención, dicha zona de hendidura comprende una forma de doble curvatura, un taladro en forma de cuenco o una ranura con una profundidad mínima Xlh1, Xlh2 en las zonas de transición. De ese modo es posible transferir los elementos rodantes de rodamiento desde fuerzas de carga elevadas hasta fuerzas bajas de carga y viceversa a través de la zona de hendidura de una manera continua.
En un aspecto de la invención dicha zona de hendidura comprende una forma continua o suave con una profundidad mínima Xlh1, Xlh2 en las zonas de transición.
El término "continúa o suave" hace referencia a una línea o curva que se extiende sin interrupción ni irregularidades tales como un borde (por ejemplo, la derivada del contorno de la hendidura debe ser una función continua).
La forma continua asegura que un elemento rodante de rodamiento transfiere desde fuerzas de carga elevadas hasta fuerzas de carga bajas y viceversa sin rodadura sobre los bordes que rápidamente se desgastarían y enviarían el material suelto al interior del rodamiento.
En un aspecto de la invención, dicha zona de hendidura se extiende perpendicular a través de la pista de rodadura desde un borde de la pista de rodadura hasta el otro. De...
Reivindicaciones:
1. Rodamiento (7) que comprende:
anillos de rodamiento (8, 9) con pistas de rodadura (12), y
por lo menos una fila (10) de elementos rodantes de rodamiento (11, 15) dispuestos entre dichos anillos y en contacto con dichas pistas de rodadura,
por lo menos una de dichas pistas de rodadura (12) comprende una o más zonas de hendidura (13) en relación con una forma estándar de las pistas de rodadura,
caracterizado porque dicha zona de hendidura (13) por lo menos está dispuesta en un material de una característica de material de rodamiento menos buena que el material endurecido de la pista de rodadura.
2. Rodamiento (7) según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos elementos rodantes de rodamiento son bolas (11) o rodillos (15) de rodamiento o combinaciones de los mismos.
3. Rodamiento (7) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque dicho rodamiento son los medios de conexión entre diferentes partes de una turbina eólica (1) tales como un rodamiento de pala, guiñada, rotor, engranaje o generador de la turbina eólica (1).
4. Rodamiento (7) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque una pista de rodadura comprende una zona de hendidura (13).
5. Rodamiento (7) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque cada pista de rodadura comprende una zona de hendidura (13).
6. Rodamiento (7) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicha zona de hendidura (13) por lo menos está dispuesta en un material que está menos endurecido, sin endurecer o de mayor fragilidad que el material endurecido de la pista de rodadura.
7. Rodamiento (7) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque dicha zona de hendidura (13) comprende una zona de característica menos buena de material de rodamiento y las zonas de transición (ta) en el material endurecido adyacente de la pista de rodadura.
8. Rodamiento (7) según la reivindicación 7, caracterizado porque dicha zona de hendidura (13) comprende una forma de orificio o de ranura con una profundidad mínima (Xlh1, Xlh2) en las zonas de transición (ta).
9. Rodamiento (7) según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque la forma de dicha zona de hendidura (13) está bien definida y es reproducible mediante una máquina con una profundidad mínima (Xlh1, Xlh2) en las zonas de transición (ta).
10. Rodamiento (7) según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque dicha zona de hendidura (13) comprende un orificio en forma de cuenco o una ranura con una profundidad mínima (Xlh1, Xlh2) en las zonas de transición (ta).
11. Rodamiento (7) según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque dicha zona de hendidura (13) comprende una forma continua y suave con una profundidad mínima (Xlh1, Xlh2) en las zonas de transición (ta).
12. Rodamiento (7) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque dicha zona de hendidura (13) se extiende de borde a borde de la pista de rodadura sustancialmente perpendicular a la dirección (MD) del giro de los elementos rodantes.
13. Rodamiento (7) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque dicha zona de hendidura (13) se extiende únicamente a través de partes de la pista de rodadura (12) tales como los lados o el fondo de la pista de rodadura.
14. Rodamiento (7) según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 13, caracterizado porque la profundidad mínima (Xlh1, Xlh2) en la zona de transición en la zona de hendidura (13) es por lo menos 1 por mil del diámetro (Db) de las bolas de rodamiento por ejemplo en el intervalo de 2 a 20 por mil.
15. Rodamiento (7) según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 13, caracterizado porque la profundidad mínima (Xlh1, Xlh2) en la zona de transición en la zona de hendidura (13) es por lo menos 0,7 por mil del diámetro (Db) de los rodillos de rodamiento por ejemplo en el intervalo de 1 a 50 por mil.
16. Rodamiento (7) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque dichas zonas de hendidura (13) son hendiduras con relación a la línea o forma de base normal (B) de las pistas de rodadura.
17. Rodamiento (7) según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 16, caracterizado porque dichas una o más zonas de hendidura (13) comprenden una profundidad mínima (Xlh1, Xlh2) en la zona de transición (ta) de por lo menos 0,04 milímetros por ejemplo en el intervalo de 0,1 a 1,5 milímetros tal como entre 0,2 y 0,6 milímetros con relación al diámetro (Db) de las bolas de rodamiento que es de por lo menos 30 milímetros, por ejemplo aproximadamente 38,10, 44,45, 50,80, 53,98, 63,50, 76,20 o 101,60 milímetros así como otras dimensiones.
18. Rodamiento (7) según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 16, caracterizado porque dichas una o más zonas de hendidura (13) comprenden una profundidad mínima (Xlh1, Xlh2) en la zona de transición (ta) de por lo menos 0,04 milímetros con relación al diámetro (Db) de los rodillos de rodamiento que son de por lo menos 20 milímetros.
19. Rodamiento (7) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada una de dichas una o más zonas de hendidura (13) es inferior a 360 grados por ejemplo inferior a 15 grados de la longitud de la pista de rodadura.
20. Rodamiento (7) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque cada una de dichas una o más zonas de hendidura (13) por lo menos está dispuesta en una zona de contacto de rodamiento (16) de una pista de rodadura para los elementos rodantes de rodamiento (11, 15).
21. Turbina eólica (1), que comprende
unos medios de conexión entre las diferentes partes de la turbina eólica tales como las partes fijas y móviles
en la que dichos medios de conexión incluyen uno o más rodamientos (7) que comprenden una o más zonas de hendidura (13) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18.
22. Turbina eólica según la reivindicación 21, en la que dichos rodamientos son rodamientos de la pala, guiñada, rotor, engranaje o generador.
23. Procedimiento para la fabricación de un rodamiento, comprendiendo dicho procedimiento las etapas que consisten en:
establecer por lo menos dos anillos de rodamiento,
endurecer una gran parte de la pista de rodadura de cada anillo de rodamiento mediante un proceso de templado, y
establecer una zona de hendidura en dicha pista de rodadura
en el que dicha zona de hendidura está por lo menos dispuesta en material de una característica más pobre del material de rodamiento que el material endurecido de la pista de rodadura.
24. Procedimiento para la fabricación de un rodamiento, comprendiendo dicho procedimiento las etapas que consisten en:
establecer por lo menos dos anillos de rodamiento,
establecer una zona de hendidura en por lo menos una pista de rodadura, y
endurecer cada anillo de rodamiento mediante un proceso de templado
en el que dicha zona de hendidura por lo menos está dispuesta en material de una característica más pobre de material de rodamiento que el material endurecido de la pista de rodadura.
25. Procedimiento para la fabricación de un rodamiento según la reivindicación 23 ó 24, en el que dicha zona de hendidura se establece mediante un proceso de extracción de material tal como por ejemplo un proceso de rectificado o fresado en dicha pista de rodadura mediante una máquina rectificadora o fresadora.
26. Procedimiento para la fabricación de un rodamiento según cualquiera de las reivindicaciones 23 a 25, en el que dicha zona de hendidura se establece en cada pista de rodadura del rodamiento.
27. Procedimiento para la fabricación de un rodamiento según cualquiera de las reivindicaciones 23 a 26, en el que dicha zona de hendidura se establece en una zona de características menos buenas de material en la pista de rodadura, es decir la longitud (Ld) de la zona de hendidura es la misma o inferior que la longitud de la zona de características más pobres del material en la pista de rodadura (Llh).
28. Procedimiento para la fabricación de un rodamiento según cualquiera de las reivindicaciones 23 a 26, en el que dicha zona de hendidura se establece en una zona (lh) de características más pobres de material en la pista de rodadura y las zonas de transición en el material endurecido adyacente de la pista de rodadura es decir la longitud (Ld) de la zona de hendidura es mayor que la longitud de la zona de características más pobres de material en la pista de rodadura (Llh).
29. Procedimiento para la fabricación de un rodamiento según cualquiera de las reivindicaciones 25 a 28, en el que el proceso de extracción de material establece la zona de hendidura en la pista de rodadura mediante la utilización de una máquina fresadora radial o una máquina para el acabado de superficies.
30. Procedimiento para la fabricación de un rodamiento según cualquiera de las reivindicaciones 23 a 29, en el que el proceso de extracción de material establece la zona de hendidura como una forma continua y suave tal como un orificio en forma de cuenco o una ranura con una profundidad mínima (Xlh1, Xlh2) en las zonas de transición.
31. Procedimiento para la fabricación de un rodamiento según cualquiera de las reivindicaciones 23 a 30 en el que el proceso de extracción de material establece dicha zona de hendidura (13) borde a borde de la pista de rodadura (12).
32. Procedimiento para la fabricación de un rodamiento según cualquiera de las reivindicaciones 23 a 30, en el que el proceso de extracción de material establece dicha zona de hendidura (13) en partes de las pistas de rodadura (12) por ejemplo en los lados o el fondo de la pista de rodadura.
33. Procedimiento para la fabricación de un rodamiento según cualquiera de las reivindicaciones 23 a 32, en el que dichas una o más zonas de hendidura (13) están dispuestas con relación a una línea o forma base (B) de las pistas de rodadura (12).
34. Utilización de un rodamiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, en una turbina eólica de regulación de paso o por pérdida aerodinámica activa con una velocidad fija o variable por ejemplo como un rodamiento de pala de un mecanismo de regulación del paso.
35. Utilización de un rodamiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, en un rodamiento de guiñada, rotor, engranaje o generador de una turbina eólica.
36. Utilización de un rodamiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20 en rodamientos muy grandes que experimentan fuerzas de carga axiales y radiales así como momentos de doblado/inclinación.
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