Un sistema de engranajes (1) que comprende: - un cojinete principal (3) que soporta directamente un medio de entrada del par de torsión (2) y que define un eje de rotación (4),

- un engranaje principal (5), y - dos o más árboles de piñón (6), estando dispuesto cada uno para engranar con el engranaje principal (5) en una superficie exterior (7) del engranaje principal (5) de tal manera que el par de torsión transmitido desde el engranaje principal (5) se divide en un número recorridos de par de torsión paralelos, correspondiendo dicho número al número de árboles de piñón (6), y estando soportado cada árbol de piñón (6) por una estructura de soporte de piñón (8), en el que al menos el engranaje principal (5) y al menos parte de sus engranes a los árboles de piñón (6) están dispuestos dentro de un perímetro definido por el cojinete principal (3), y en el que cada uno de los árboles de piñón (6) está provisto de una rueda de engranaje adicional (10), estando adaptada cada una de las ruedas de engranaje adicionales (10) para engranar con un piñón planetario (11), caracterizado porque los árboles de piñón (6) están dispuestos para engranar únicamente con el engranaje principal (5) y las ruedas de engranaje adicionales (10) están dispuestas para engranar únicamente con el piñón planetario (11)

CAMPO DE LA INVENCIÓN 5

La presente invención se refiere a un sistema de engranajes que es relativamente compacto, y que es relativamente fácil y económico de fabricar. El sistema de engranajes de la presente invención es idóneo para uso en una turbina, en particular una turbina eólica. La presente 10 invención se refiere además a una caja de engranajes y a una turbina con tal sistema de engranajes.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Existe una demanda creciente de turbinas eólicas que 15 suministran un nivel de potencia creciente. Esto puede conducir también a un aumento del tamaño y el peso de las turbinas eólicas. Esto, sin embargo, constituye un problema en cuanto a construcción y mantenimiento de las turbinas eólicas. Por lo tanto, es deseable construir turbinas más 20 grandes, es decir, con un mayor nivel de potencia, sin aumentar así las dimensiones de la turbina en la misma medida.

Una manera de obtener esto se desvela en el documento genérico WO02/14690 que desvela un conjunto de transmisión 25 para una turbina eólica que comprende un cubo de rotor y una unidad de transmisión con engranaje de tipo planetario que comprende engranajes planetarios, ruedas satélites y coronas dentadas, y un portasatélites. La corona dentada está fijada de manera no rotatoria a una estructura de soporte, por 30 ejemplo una góndola de turbina, y un cojinete principal que soporta de manera rotatoria el cubo de rotor y el portasatélites en relación con la corona dentada y la estructura de soporte. Los engranajes planetarios, ruedas satélites y coronas dentadas pueden estar situados en un 35 plano transversal (perpendicular al eje de rotación de las fuerzas de rotación) que también contiene el cojinete principal. De este modo se proporciona un conjunto de transmisión compacto.

Una desventaja de este conjunto de transmisión es que es relativamente difícil y costoso fabricar el conjunto de transmisión, en parte porque la corona dentada, que está 5 adaptada para engranar con las ruedas satélites sobre una superficie interior, es relativamente difícil y costosa de fabricar. Además, las técnicas de producción existentes para tales coronas dentadas imponen una limitación sobre la posible elección de materiales de tal manera que normalmente 10 será necesario elegir materiales más caros. Otra desventaja es que las cargas transversales que actúan sobre el cojinete principal desvían la corona dentada, y de este modo perturban directamente el contacto de los engranajes. Además, las desviaciones de la estructura de soporte del 15 conjunto de transmisión también desvían la corona dentada, que está empernada sólidamente a la estructura de soporte. Esto también perturba el contacto de los engranajes.

Otro ejemplo de un conjunto de transmisión del estado de la técnica se describe en el documento WO2004/015267, que 20 desvela una unidad de engranajes de turbina eólica que comprende un módulo de engranajes de baja velocidad y una pluralidad de módulos de engranajes de alta velocidad. El módulo de engranajes de baja velocidad es utilizable simultáneamente para transmitir par de torsión a cada uno de 25 los módulos de engranajes de alta velocidad. El módulo de engranajes de baja velocidad puede ser un engranaje principal o una rueda anular. Cuando se usa una rueda anular como el elemento de engranaje de baja velocidad el cojinete principal del rotor puede estar situado en el diámetro 30 exterior de la rueda anular, proporcionando así una unidad de engranajes compacta según se describe en el documento WO02/14690. Sin embargo, esto no es posible si se usa un engranaje principal como el elemento de engranaje de baja velocidad, y, por lo tanto, es necesario equilibrar la 35 necesidad de una unidad de engranajes compacta frente a la necesidad de una unidad de engranajes que sea fácil y económica de fabricar. Esto es una desventaja.

Otro ejemplo más de un sistema de rueda satélite convencional se desvela en el documento WO02/14690 o el documento DE10318945. En el sistema de engranajes desvelado en estos antecedentes, cada una de las ruedas satélites 5 tiene dos engranes dentados, uno hacia la corona dentada y uno hacia el engranaje planetario. Las fuerzas de los dientes en estos dos contactos tienen dirección opuesta. Esto causa cargas de flexión alternativas sobre la rueda satélite con cada revolución. Esto es una desventaja porque 10 reduce la capacidad de las ruedas satélites.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Por lo tanto, un objeto de la invención es proporcionar un sistema de engranajes que sea relativamente compacto, así como fácil y económico de fabricar. 15

Un objeto más de la invención es proporcionar un sistema de engranajes al que sea posible proporcionar servicio mientras está colocado en una turbina, de una manera fácil, segura y eficiente.

Un objeto más aún de la invención es proporcionar una 20 caja de engranajes que sea relativamente compacta, así como fácil y económica de fabricar.

Un objeto más aún de la invención es proporcionar una caja de engranajes a la que sea posible proporcionar servicio mientras está colocada en una turbina, de una 25 manera fácil, segura y eficaz.

Un objeto más aún de la invención es proporcionar una turbina, en particular una turbina eólica, que tenga una caja de engranajes que sea relativamente compacta, así como fácil y económica de fabricar. 30

Un objeto más aún de la invención es proporcionar una turbina, en particular una turbina eólica, que tenga una caja de engranajes, y en la que sea posible proporcionar servicio a la caja de engranajes sin quitarla de la turbina, y de una manera fácil, segura y eficaz. 35

Según un primer aspecto de la invención, los objetos anteriores y otros objetos se satisfacen proporcionando un sistema de engranajes según la reivindicación 1.

El medio de entrada del par de torsión es una parte del sistema de engranajes a través del cual se introduce el par de torsión en el sistema, ya sea directamente o por medio de un cubo, árbol o tubo de conexión. Por ejemplo, puede ser o 5 comprender un rotor. El par de torsión puede ser proporcionado por cualquier clase adecuada de medio generador de par de torsión, como una rueda dentada, un tambor, un sistema de engranajes externo (abierto), o un conjunto de palas accionadas por una corriente de fluido, 10 como corrientes de viento o agua.

El medio de entrada del par de torsión está soportado directamente por el cojinete principal. De este modo, el medio de entrada del par de torsión rota en el cojinete principal, introduciendo así el par de torsión en el sistema 15 de engranajes, y definiendo así un eje de rotación.

El engranaje principal y los dos o más árboles de piñón están adaptados para engranar en una superficie exterior del engranaje principal. Esto es al contrario de la situación en la que el engranaje principal es una corona dentada, es 20 decir, un engranaje que está adaptado para engranar con uno o más árboles de piñón sobre una superficie interior del engranaje. Esto es una ventaja porque una rueda de engranaje que está adaptada para engranar a través de una superficie exterior es mucho más fácil y económica de fabricar que una 25 rueda de engranaje que está adaptada para engranar a través de una superficie interior. Además, las técnicas de fabricación para tales ruedas de engranaje reducen significativamente los requisitos para los materiales aplicados, por ejemplo, en cuanto a resistencia y/o 30 durabilidad y, por consiguiente, pueden usarse materiales menos caros, reduciendo así aún más los costes de fabricación.

Los dos o más árboles de piñón están dispuestos para engranar con el engranaje principal de tal manera que el par 35 de torsión transmitido desde el engranaje principal se divide en un número de recorridos de par de torsión paralelos. El número de recorridos de par de torsión paralelos corresponde al número de árboles de piñón. De este modo, el par de torsión que se introduce en el sistema por medio del medio de introducción de par de torsión se desplaza a través del sistema a través de recorridos de par 5 de torsión paralelos definidos por los árboles de piñón. Así la carga se comparte entre los árboles de piñón.

Además, los árboles de piñón pueden estar dispuestos de una manera distribuida uniformemente con respecto a un plano dispuesto sustancialmente transversal a las direcciones 10 longitudinales definidas por los árboles...

1. Un sistema de engranajes (1) que comprende:

- un cojinete principal (3) que soporta directamente un medio de entrada del par de torsión (2) y que define un eje 5 de rotación (4),

- un engranaje principal (5), y

- dos o más árboles de piñón (6), estando dispuesto cada uno para engranar con el engranaje principal (5) en una superficie exterior (7) del engranaje principal (5) de tal 10 manera que el par de torsión transmitido desde el engranaje principal (5) se divide en un número recorridos de par de torsión paralelos, correspondiendo dicho número al número de árboles de piñón (6), y estando soportado cada árbol de piñón (6) por una estructura de soporte de piñón (8), 15

en el que al menos el engranaje principal (5) y al menos parte de sus engranes a los árboles de piñón (6) están dispuestos dentro de un perímetro definido por el cojinete principal (3), y en el que cada uno de los árboles de piñón (6) está provisto de una rueda de engranaje adicional (10), 20 estando adaptada cada una de las ruedas de engranaje adicionales (10) para engranar con un piñón planetario (11),

caracterizado porque los árboles de piñón (6) están dispuestos para engranar únicamente con el engranaje principal (5) y las ruedas de engranaje adicionales (10) 25 están dispuestas para engranar únicamente con el piñón planetario (11).

2. Un sistema de engranajes (1) según la reivindicación 1, que además comprende al menos dos estructuras de soporte 30 de piñón independientes (8), estando soportado cada árbol de piñón (6) por una de dichas estructuras de soporte de piñón (8).

3. Un sistema de engranajes (1) según la reivindicación 1 35 ó 2, en el que el engranaje principal (5) está desacoplado rotatoriamente del medio de entrada del par de torsión (2).

4. Un sistema de engranajes (1) según la reivindicación 1 ó 2, en el que el engranaje principal (5) está bloqueado rotatoriamente al medio de entrada del par de torsión (2), estando adaptado así el engranaje principal (5) para rotar 5 junto con el medio de entrada del par de torsión (2).

5. Un sistema de engranajes (1) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que cada uno de los árboles de piñón (6) está adaptado para engranar, directa o 10 indirectamente, con una rueda de engranaje (11) conectada a un árbol de transmisión común, estando dispuesto dicho árbol de transmisión común al menos sustancialmente concéntrico al eje de rotación (4) del cojinete principal (3).

15

6. Un sistema de engranajes (1) según la reivindicación 5, en el que el sistema de engranajes (1) es, o forma parte de, un tren de engranajes epicíclicos de tres vías.

7. Un sistema de engranajes (1) según cualquiera de las 20 reivindicaciones 1-4, en el que los árboles de piñón (6) forman conexiones transmisoras del par de torsión, directa o indirectamente, a dos o más árboles de transmisión, estando dispuestos dichos dos o más árboles de transmisión al menos sustancialmente paralelos entre sí y al eje de rotación (4) 25 del cojinete principal (3).

8. Un sistema de engranajes (1) según la reivindicación 7, en el que cada uno de los árboles de piñón (6) está conectado, directa o indirectamente, a un árbol de 30 transmisión individual.

9. Un sistema de engranajes (1) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el engranaje principal (5) está montado de tal manera que es capaz de 35 admitir una distribución de carga al menos sustancialmente uniforme a lo largo de la anchura de diente de cada uno de los árboles de piñón (6).

10. Un sistema de engranajes (1) según la reivindicación 9, en el que el engranaje principal (5) está montado de tal manera que es capaz de flexionarse en una dirección radial 5 y/o angular.

11. Un sistema de engranajes (1) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el engranaje principal (5) y los árboles de piñón (6) forman o forman 10 parte de una primera etapa de engranajes, comprendiendo además el sistema de engranajes (1) una segunda etapa de engranajes que está conectada a la primera etapa de engranajes.

15

12. Un sistema de engranajes (1) según la reivindicación 11, en el que la conexión entre la primera etapa de engranajes y la segunda etapa de engranajes se establece por medio de una corona dentada.

20

13. Un sistema de engranajes (1) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el medio de entrada del par de torsión (2) es o comprende un rotor.

14. Un sistema de engranajes (1) según cualquiera de las 25 reivindicaciones precedentes, en el que el cojinete principal (3), el engranaje principal (5), y al menos parte de los engranes entre el engranaje principal (5) y los árboles de piñón (6) están dispuestos al menos sustancialmente en el mismo plano transversal. 30

15. Una caja de engranajes que comprende un sistema de engranajes (1) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

35

16. Una turbina que comprende un rotor accionado por una corriente de fluido, una caja de engranajes según la reivindicación 15, y un generador.

17. Una turbina según la reivindicación 16, en la que la turbina es una turbina eólica.