Un sistema de freno hidráulico para frenar un componente móvil de una instalación de energía eólica,

que comprende

- al menos uno unidad de pistón/cilindro (14) para activar y soltar un freno (12),

- siendo el pistón (24) presionado hasta una posición de frenado para activar el freno (12) y comprendiendo el cilindro (17) un volumen (16) adaptado para ser alimentado por un fluido operante presurizado para desplazar el pistón (24) desde la posición de frenado hasta una posición de suelta para soltar el freno (12),

- una tubería de suministro (18) conectada al volumen (16) de la al menos una unidad de pistón/cilindro (14) para el suministro de fluido operante desde un depósito (22),

- una bomba (20) dispuesta en la tubería de suministro (18),

- una tubería de descarga (30) para la descarga de fluido operante desde el volumen (16) de la al menos una unidad de pistón/cilindro (14),

- una primera válvula de TODO/NADA (34) y un elemento (36) dispuesto en la tubería de descarga (30) para determinar la resistencia del flujo,

- una tubería de derivación (32) provista de una segunda válvula de TODO/NADA (38) y dispuesta para un flujo en paralelo con la tubería de descarga (30), y

- una válvula adicional de TODO/NADA (46) para la interrupción o mantenimiento selectivos de una conexión de fluido entre la bomba (20) y el volumen (16) de la al menos una unidad de pistón/cilindro (14), y

- una unidad de accionamiento (48) para las válvulas de TODO/NADA (34, 38, 46),

- en el que, al inicio del proceso de frenado, la unidad de accionamiento (48) cierra la válvula de TODO/NADA (46) y entre las dos válvulas de TODO/NADA (34, 38) de la tubería de descarga (30) y de la tubería de derivación (32), las cuales en la situación de suelta del freno están en la situación cerrada, abre la primera válvula de TODO/NADA (34) y, después del transcurso de un primer periodo de tiempo prefijable (Tretardo1) desde la apertura de la primera válvula de TODO/NADA (34), abre la segunda válvula de TODO/NADA (38)

Sistema de freno hidráulico para una instalación de energía eólica.

Campo de la invención

La invención se refiere a un sistema de freno hidráulico para el frenado de un componente móvil de una instalación de energía eólica, como por ejemplo el disco de freno del tren de potencia o el accionamiento azimutal de la instalación de energía eólica.

Antecedentes de la invención

En diversas aplicaciones técnicas se utilizan sistemas de freno hidráulico en los que, en particular en casos de emergencia, un componente rotatorio debe, por razones de seguridad, ser frenado hasta detenerse totalmente en un periodo de tiempo muy corto. Un ejemplo de dicha aplicación técnica es una instalación de energía eólica, cuyo motor debe ser rápidamente frenado en el caso de fallas del funcionamiento.

Con el fin de cumplir las exigencias del frenado rápido, debe aplicarse una fuerza de frenado relativamente considerable, lo cual, sin embargo, puede producir vibraciones considerables y picos de carga dinámica excesivos en el sistema que debe ser frenado. Ello, a su vez, puede provocar daños en el sistema y conduce a una muy considerable fatiga del material y su envejecimiento.

A partir del documento WO-A-98/23474 se conoce un sistema de freno hidráulico para, inter alia, instalaciones de energía eólica, sistema que asegura un suave frenado del rotor por medio de una impulsión por válvula de relativa complejidad.

Sumario de la invención

Constituye un objetivo de la presente invención proporcionar un sistema de freno hidráulico para el frenado de un componente rotatorio, posibilitando el sistema de freno, el cual presenta una configuración muy simple, una vibración relativamente baja y, en cualquier caso, un frenado fiable del componente.

Para alcanzar este objetivo la invención propone, de acuerdo con un aspecto, un sistema de freno hidráulico que comprende:

- al menos una unidad de pistón/cilindro para activar y soltar un freno,

- siendo el pistón presionado hasta una posición de frenado para activar el freno y comprendiendo el cilindro un volumen adaptado para ser presurizado por un fluido operante aplicado a aquél para desplazar el pistón desde la posición de frenado hasta una posición de suelta para aflojar el freno,

- una tubería de suministro conectada al volumen de la al menos una unidad de pistón/cilindro para el suministro de fluido operante desde un depósito,

- una bomba dispuesta dentro de la tubería de suministro,

- una tubería de descarga para la descarga de fluido operante desde el volumen de la al menos una unidad de pistón/cilindro,

- una primera válvula de TODO/NADA de un elemento dispuesto en la tubería de descarga para determinar la resistencia del flujo,

- una tubería de derivación provista de una segunda válvula de TODO/NADA y dispuesta para establecer un flujo en paralelo con la tubería de descarga,

- una unidad de accionamiento para las dos válvulas de TODO/NADA,

- en el que, al inicio del proceso de frenado, la unidad de accionamiento, entre las dos válvulas de TODO/NADA, las cuales en el estado aflojado del freno están en el estado cerrado, abre la primera válvula de TODO/NADA y, después del transcurso de un periodo de tiempo prefijable desde la apertura de la primera válvula de TODO/NADA abre la segunda válvula de TODO/NADA.

Como alternativa, el sistema de frenado, comprende:

- al menos una unidad de pistón/cilindro para activar y soltar un freno,

- siendo el pistón presionado hasta una posición de frenado para activar el freno y comprendiendo el cilindro un volumen adaptado para ser alimentado por un fluido operante presurizado para desplazar el pistón desde la posición de frenado hasta una posición de suelta para aflojar el freno,

- una tubería de suministro conectada al volumen de la al menos una unidad de pistón/cilindro para el suministro de fluido operante desde un depósito,

- una bomba dispuesta en la tubería de suministro,

- una tubería de descarga para la descarga de fluido operante desde el volumen desde al menos una unidad de pistón/cilindro,

- una primera válvula de TODO/NADA y un elemento dispuesto en la tubería de descarga para determinar la resistencia del flujo,

- una tubería de derivación provista de una segunda válvula de TODO/NADA y dispuesta para la aplicación de un flujo en paralelo con la tubería de descarga,

- una válvula de TODO/NADA adicional para la interrupción o mantenimiento selectivo de una conexión de fluido entre la bomba y el volumen de la al menos una unidad de pistón/cilindro, y

- una unidad de accionamiento para las válvulas de TODO/NADA,

- en el que, al inicio del proceso de frenado, la unidad de accionamiento cierra la válvula de TODO/NADA adicional y entre las dos válvulas de TODO/NADA situadas en la tubería de descarga y en la tubería de derivación las cuales, en el estado de suelta del freno están en el estado cerrado, abre la primera válvula de TODO/NADA y, después del transcurso de un periodo de tiempo prefijable (T_retardo1) desde la apertura de la primera válvula de TODO/NADA abre la segunda válvula de TODO/NADA.

Esta primera forma de realización de las dos formas de realización referidas comprende un freno pasivo que automáticamente actúa sobre el componente que debe ser frenado cuando decrece la presión del fluido operante. Con este fin, el pistón de la al menos una unidad de pistón/cilindro es, por ejemplo mecánicamente, presionado por un muelle hasta una posición de suelta. El volumen de la unidad de pistón/cilindro es normalmente alimentado con un fluido motor presurizado que es alimentado por una bomba a través de una tubería de suministro y mantenido bajo presión, manteniendo así el freno en la posición abierta contra la presión del muelle.

Para impedir que el freno caiga automáticamente dentro de la posición operativa en el caso de un fallo de la bomba, un medio de almacenamiento está conectado a través de una tubería con el volumen de la unidad de pistón/cilindro, siendo dicho medio de almacenamiento alimentado por una bomba de fluido operante presurizado. En el caso de que se produzca un fallo de la bomba, la presión del fluido operante dentro del volumen de la unidad de pistón/cilindro se mantiene a través del medio de accionamiento. Este aspecto es esencial por razones de seguridad, no obstante de menor importancia con respecto a la invención.

Para posibilitar la activación del freno pasivo en caso de emergencia, el fluido operante puede escapar a través de una tubería de descarga desde el volumen de la unidad de pistón/cilindro. Para impedir que este proceso se produzca de una forma demasiado repentina, la tubería de descarga está, de acuerdo con la invención, por un lado, adaptada para ser abierta y cerrada, para cuyo fin se dispone una válvula de TODO/NADA en la tubería de descarga. Por otro lado, la resistencia del flujo del fluido operante en la tubería de descarga se incrementa mediante la disposición de un elemento en la tubería de descarga o mediante la configuración de la válvula, de tal manera que el fluido operante no pueda de forma excesiva y de manera repentina fluir hacia fuera de la unidad de pistón/cilindro. El elemento que determina la resistencia del flujo es, en particular, una constricción, esto es, una reducción de la sección transversal.

Con respecto a la seguridad operativa, es necesario que pueda ser descargado un fluido operante suficiente a través de la tubería de descarga por unidad de tiempo, para posibilitar que este freno caiga en la posición operativa a su debido tiempo y en una medida suficientemente amplia. Para asegurar esto, incluso en el caso de, por ejemplo, una reducción no intencionada de la sección transversal del flujo debida a la existencia de depósitos en la válvula y/o en el elemento y/o en la tubería, la invención proporciona una válvula adicional, la cual está dispuesta en una tubería de derivación conectada en paralelo con la tubería de descarga, y se cierra al inicio de un proceso de frenado, siendo dicha válvula abierta de manera sincronizada después de la apertura de la válvula en la tubería de descarga. El periodo de tiempo puede fijarse de antemano. De acuerdo con la invención, esta apertura forzada de la segunda válvula asegura que pueda escapar efectivamente del volumen de la unidad de pistón/cilindro tanto fluido operante como sea necesario para la activación del freno, con independencia de si el fluido operante se ha ya escapado del volumen de la unidad de pistón/cilindro o de la cantidad...

1. Un sistema de freno hidráulico para frenar un componente móvil de una instalación de energía eólica, que comprende

- al menos uno unidad de pistón/cilindro (14) para activar y soltar un freno (12),

- siendo el pistón (24) presionado hasta una posición de frenado para activar el freno (12) y comprendiendo el cilindro (17) un volumen (16) adaptado para ser alimentado por un fluido operante presurizado para desplazar el pistón (24) desde la posición de frenado hasta una posición de suelta para soltar el freno (12),

- una tubería de suministro (18) conectada al volumen (16) de la al menos una unidad de pistón/cilindro (14) para el suministro de fluido operante desde un depósito (22),

- una bomba (20) dispuesta en la tubería de suministro (18),

- una tubería de descarga (30) para la descarga de fluido operante desde el volumen (16) de la al menos una unidad de pistón/cilindro (14),

- una primera válvula de TODO/NADA (34) y un elemento (36) dispuesto en la tubería de descarga (30) para determinar la resistencia del flujo,

- una tubería de derivación (32) provista de una segunda válvula de TODO/NADA (38) y dispuesta para un flujo en paralelo con la tubería de descarga (30), y

- una válvula adicional de TODO/NADA (46) para la interrupción o mantenimiento selectivos de una conexión de fluido entre la bomba (20) y el volumen (16) de la al menos una unidad de pistón/cilindro (14), y

- una unidad de accionamiento (48) para las válvulas de TODO/NADA (34, 38, 46),

- en el que, al inicio del proceso de frenado, la unidad de accionamiento (48) cierra la válvula de TODO/NADA (46) y entre las dos válvulas de TODO/NADA (34, 38) de la tubería de descarga (30) y de la tubería de derivación (32), las cuales en la situación de suelta del freno están en la situación cerrada, abre la primera válvula de TODO/NADA (34) y, después del transcurso de un primer periodo de tiempo prefijable (T_retardo1) desde la apertura de la primera válvula de TODO/NADA (34), abre la segunda válvula de TODO/NADA (38).

2. El sistema de freno hidráulico de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende

- una tubería de suministro adicional (42) conectada al volumen (16) de la al menos una unidad de pistón/cilindro (14), y

- un medio de almacenamiento (40) para el fluido operante presurizado, conectado a la tubería de suministro adicional (42),

- la válvula adicional de TODO/NADA (46) entre la bomba (20) y el volumen (16) de la al menos una unidad de pistón/cilindro (14) están dispuestos en la tubería de suministro adicional (42),

- cerrando la unidad de accionamiento (48), al inicio de un proceso de frenado, la válvula adicional de TODO/NADA (46), la cual, en el estado de suelta del freno, está en el estado abierto, y

- al final del proceso de frenado, la unidad de accionamiento (48) cierra las primera y segunda válvulas de TODO/NADA (34, 38) y abre la válvula adicional de TODO/NADA (46) para suministrar el fluido operante presurizado desde el medio de accionamiento (40) hasta el interior del volumen (16) de la al menos una unidad de pistón/cilindro (14).

3. El sistema de freno hidráulico de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la tubería de suministro (18) está dispuesta para entrar en la tubería de suministro adicional (42) entre el medio de almacenamiento (40) y la válvula adicional de TODO/NADA (46).

4. El sistema de freno hidráulico de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la unidad de accionamiento (48) al final del proceso de frenado, después de que transcurra un segundo periodo de tiempo prefijable (T_retardo2) desde la apertura de la válvula adicional de TODO/NADA (46), cierra la misma y abre la primera válvula de TODO/NADA (34).

5. El sistema de freno hidráulico de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la unidad de accionamiento (48), después del transcurso de un tercer periodo de tiempo (T_retardo3) desde el cierre de la primera válvula de TODO/NADA (34) abre la segunda válvula de TODO/NADA (38).

6. El sistema de freno hidráulico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en el que la tubería de suministro adicional (42) presenta en su interior una constricción (44) que incrementa la resistencia del flujo.

7. Un sistema de freno hidráulico para frenar un componente móvil de una instalación de energía eólica, que comprende

- al menos una unidad de pistón/cilindro (64) para activar y soltar un freno (62),

- comprendiendo el cilindro (66) un volumen (68) dispuesto para ser alimentado por un fluido operante presurizado para activar el freno (62),

- una tubería de suministro (72) conectada al volumen (68) de al menos una unidad de pistón/cilindro (64) para el suministro de fluido operante presurizado desde un depósito (76),

- una bomba (74) dispuesta en la tubería de suministro (72),

- una primera válvula de TODO/NADA (80) y un elemento (82) para determinar la resistencia del flujo, una y otro dispuestos en la tubería de suministro (72) entre la bomba (48) y el volumen (68) de la al menos una unidad de pistón/cilindro (64),

- una tubería de derivación (84) provista de una segunda válvula de TODO/NADA (86) y dispuesta en paralelo con la primera válvula de TODO/NADA (80) y el elemento (82) que determina la resistencia del flujo, y

- una unidad de accionamiento (94) para las dos válvulas de TODO/NADA (80, 86),

- al inicio del proceso de frenado, la unidad de accionamiento (94), entre las dos válvulas de TODO/NADA (80, 86), las cuales en el estado de suelta del freno (62) están en el estado cerrado, abren la primera válvula de TODO/NADA (80) y, después del transcurso de un periodo de tiempo prefijable (T_retardo) desde la apertura de la primera válvula de TODO/NADA (80), abre la segunda válvula de TODO/NADA (86).

8. El sistema de freno hidráulico de acuerdo con la reivindicación 7, que comprende

- una tubería de descarga (88) provista de una válvula adicional de TODO/NADA (90) y dispuesta en conexión de flujo con el volumen (68) de la al menos una unidad de pistón/cilindro (64),

- en el que, la válvula adicional de TODO/NADA (90), que está cerrada en el estado de suelta del freno (62), es mantenida en el estado cerrado al inicio del proceso de frenado, y

- en el que, al final del proceso de frenado, la unidad de accionamiento (94), si la velocidad del componente que debe ser frenado se ha reducido hasta un valor prefijable, abre la válvula adicional de TODO/NADA (90) para liberar el fluido operante presurizado desde el volumen (68) de la al menos una unidad de pistón/cilindro (64).

9. El sistema de freno hidráulico de acuerdo con la reivindicación 8, en el que la tubería de descarga (88) tiene dispuesta en su interior un elemento adicional (92) para determinar la resistencia del flujo.

10. El sistema de freno hidráulico de acuerdo con las reivindicaciones 8 o 9, en el que la tubería de descarga (88) está dispuesta para bifurcarse de la tubería de derivación (84) entre la segunda válvula de TODO/NADA (86) y la bomba (74) o desde la tubería de suministro (72) y la disposición que comprende la primera válvula de TODO/NADA (89) y el elemento (82) que determina la resistencia del flujo o está conectado directamente al volumen de la al menos una unidad de pistón/cilindro (64).

11. El sistema de freno hidráulico de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 10, en el que cada elemento (36, 44, 82, 84) que determina la resistencia del flujo se dispone como una constricción en sección transversal dentro de una válvula de TODO/NADA y/o dentro de una tubería o como un deflector del flujo.