COJINETE PRINCIPAL DE UNA TURBINA EÓLICA.

Una turbina eólica que comprende una carcasa (4, 7), un cojinete principal (12),

un rotor (R) que rota alrededor de un eje (5) más o menos horizontal que comprende unas paletas (13) montadas en un buje (15), cuyo buje (15) es accesible a través del cojinete principal, y un generador (9, 10), en el que el cojinete principal tiene un primer anillo (28, 32) que en un primer lado está acoplado a la carcasa y un segundo anillo (23) conectado al buje y a las partes rotativas (9) del generador, y entre el primer anillo y el segundo anillo una o más filas de elementos rotativos (26), cuyos elementos rotativos pueden rodar entre al menos dos pistas (29, 30) en el primer anillo y dos pistas (22, 24) en el segundo anillo, en el que unos refuerzos soportan las pistas (29, 30) del primer y el segundo anillos, caracterizado porque dichos refuerzos comprenden un anillo (17) de freno con una o más unidades (35) de freno acopladas al segundo lado del primer anillo (28, 32) y un disco (19, 33) de freno acoplado al segundo anillo (23), cuyo freno (33) de disco está abarcado por las unidades (35) de freno

La presente invención se refiere a una turbina eólica de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Tal turbina eólica es conocida, p. ej. a partir del documento WO 02/057624. Los sistemas de frenado para turbinas eólicas son como tales conocidos por cualquiera de los documentos DE-A-4402184 o WO 03/023943.

La desventaja del dispositivo conocido es que el anillo del cojinete principal que está sujeto a la carcasa tiene que 5 tener un diseño lo suficientemente fuerte como para soportar ambas pistas de dicho anillo, lo que aumenta los costes del cojinete principal.

Esto se mejora con la turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 1. De esta manera las dos pistas del primer anillo son ambas soportadas de manera simétrica mediante un refuerzo, de manera que el primer anillo del cojinete principal queda soportado de manera apropiada para transmitir cargas externas del rotor tales como las fuerzas 10 gravitacionales y las fuerzas aerodinámicas que son generadas por el rotor y las paletas.

Este diseño permite tener un sistema de frenado efectivo y resistente para el rotor.

De esta manera el disco de freno también refuerza el segundo anillo.

De acuerdo con una realización, la turbina eólica está de acuerdo con la reivindicación 2. Mediante al aumento del momento del área de inercia en la manera especificada, el anillo 1 queda lo suficientemente reforzado como para 15 aumentar la carga permisible sobre el cojinete principal de manera considerable.

De acuerdo con una realización, la turbina eólica está de acuerdo con la reivindicación 3. De esta manera las pistas en el segundo anillo quedan mejor soportadas, por lo que las deformaciones tanto del primer anillo como del segundo anillo son más reducidas y los elementos rotativos son cargados de manera más equilibrada, lo que reduce el esfuerzo sobre cada elemento rotativo y sobre las pistas. 20

De acuerdo con una realización, la turbina eólica está de acuerdo con la reivindicación 4. De esta manera el rotor puede ser trabado en una posición rotativa fija de una manera sencilla.

De acuerdo con una realización, la turbina eólica está de acuerdo con la reivindicación 5. Esto hace posible un diseño compacto.

A continuación se explicará la invención en base a una realización con el uso de un dibujo. En el dibujo 25

La figura 1 muestra una sección esquemática de una turbina eólica,

La figura 2 muestra una sección del cojinete principal de la turbina eólica de la Figura 1, y

La figura 3 muestra una vista en perspectiva del cojinete principal de la turbina eólica de la figura 1.

La figura 1 muestra una turbina eólica situada con una torre 1 sobre la que hay situada una carcasa 4. La carcasa 4 puede rotar alrededor de un eje vertical 2 de un cojinete 3 de manera que un eje de rotación 5 de un rotor R pueda ser 30 orientado en una dirección hacia el viento. Un anillo cónico 7 de la carcasa está conectado a la carcasa 4 y un cojinete principal 12 del rotor está sujeto al anillo cónico 7 de la carcasa. El rotor R comprende un buje 15 con unas paletas 13 que pueden rotar alrededor de un eje longitudinal 14 de las paletas y que están conectadas al buje 15. La parte central del buje 15 está cubierta con un cono 16. El buje 15 está conectado por una brida 20 del buje, a través de un disco 19 de freno, a un anillo exterior 23 (véase la figura 2) del cojinete principal 12. En el mismo lado del cojinete principal 12 un 35 anillo 17 de freno está conectado a un segundo anillo interior 32 (véase la figura 2) del cojinete principal 12, cuyo anillo 17 de freno tiene una abertura 18 a través de la que puede accederse al interior del buje 15.

Un estator 8 de un generador está montado sobre el anillo cónico 7 de la carcasa y comprende los devanados eléctricos de la parte estacionaria del generador. Un anillo 9 del generador forma la parte rotativa del generador y está afianzado con una brida 11 del generador al anillo exterior 23 del cojinete. El anillo 9 del generador rota junto con el 40 rotor R. El anillo rotativo 9 del generador está provisto de unos imanes 10 que se mueven durante la rotación del rotor R y de las paletas 13 a lo largo del estator 8 y de sus devanados eléctricos para generar corriente eléctrica.

La torre 1 tiene una altura de más de 30 metros y el rotor con las paletas 13 tiene un diámetro de más de 30 metros. El cojinete principal 12 tiene un diámetro elevado, por ejemplo un diámetro exterior de más de 2000 mm. La figura 2 muestra el cojinete principal 12 en mayor detalle. El cojinete principal 12 comprende un primer anillo interior 28 y un 45 segundo anillo interior 32 que están acoplados de una manera conocida para formar un anillo interior 28, 32 ensamblado. El primer anillo interior 28 está conectado con unos pernos 27 a una brida 6 de la carcasa y es estacionario. El diseño de esta conexión es tal que la carga sobre el primer anillo interior 28 es transmitida directamente a la brida 6 de la carcasa que es parte del anillo cónico 7 de la carcasa.

El cojinete principal 12 tiene un anillo exterior 23 del cojinete que está conectado por un lado con unos pernos 21 a la 50 brida 11 del generador y por el otro lado con unos pernos 25, a través del disco 19 de freno, a la brida 20 del buje y al

buje 15. El anillo exterior 23 del cojinete tiene una pista de rodadura 22 que es soportada mediante unos rodillos 26 por una pista de rodadura 29 del primer anillo interior 28 y también una pista de rodadura 24 que es soportada mediante unos rodillos 26 por una pista de rodadura 30 del segundo anillo interior. La carga sobre el cojinete principal 12 comprende principalmente las fuerzas gravitacionales y las fuerzas aerodinámicas generadas por el rotor R de rotación mediante el buje 15 y las paletas 13. 5

La carga es transferida a través de las pistas de rodadura 22 y 24, los rodillos 26 y las pista de rodadura 29 y 30 hasta la brida 6 de la carcasa y el anillo 7 de la carcasa.

Se ha observado que la deformación de las pistas de rodadura 22, 24, 29 y 30 por parte de los rodillos 26 determina la carga permisible sobre el cojinete principal 12. Esta deformación depende en gran medida de cómo esté soportado el cojinete principal 12 por sus elementos colindantes. En una turbina eólica en la que el buje 15 del rotor está 10 directamente acoplado al generador (accionamiento directo, sin caja de engranajes), el cojinete principal 12 tiene un diámetro elevado y está abierto en el interior de manera que pueda accederse al buje 15 y las paletas 13 desde el interior. El generador y el buje 15 están acoplados a uno, o a ambos, lados del anillo exterior 23 y la carcasa 4 está conectada mediante el anillo 7 de la carcasa a un lado del cojinete principal 12. Se ha observado que en este diseño generalmente una de las pistas de rodadura 29, 30 de los anillos interiores 28, 32 no está soportada de manera lo 15 suficientemente reforzada, por lo que se producen deformaciones no deseadas que conducen a altas tensiones en las pistas de rodadura 22, 24, 29 y 30 y/o los rodillos 26.

Para mejorar esto, el cojinete principal 12 está soportado a ambos lados del anillo interior ensamblado 28, 32 mediante un refuerzo que añade al menos un 50%, y preferiblemente un 100%, al momento de inercia del área en la dirección radial. En un lado del anillo interior 28, 32 la brida 6 de la carcasa actúa a modo de refuerzo y soporta 20 directamente la pista de rodadura 29. Al otro lado del anillo interior ensamblado 28, 32 el anillo 17 del freno actúa a modo de refuerzo y soporta directamente la pista de rodadura 30. El anillo 17 del freno está acoplado mediante unos pernos 31 al segundo anillo interior 32.

El anillo exterior 23 está reforzado en un lado mediante la brida 11 del generador que actúa a modo de refuerzo y soporta directamente la pista de rodadura 22, y el disco 19 de freno y/o la brida 20 del buje actúa/n a modo de refuerzo 25 en el otro lado del anillo exterior 23 y soporta/n directamente la pista de rodadura 24. Los refuerzos en los cuatro lados del cojinete principal soportan las pistas de rodadura 22, 24, 29 y 30 de manera que las deformaciones de las pistas son reducidas y el juego a todo lo largo del rodillo 26 entre las pistas de rodadura 22 y 28 y las pistas de rodadura 24 y 30 y los respectivos rodillos 26 no varía bajo la carga. De esta manera se aumenta la capacidad de carga y por lo tanto la vida útil del cojinete principal 12. 30

Los expertos en la técnica...

1. Una turbina eólica que comprende una carcasa (4, 7), un cojinete principal (12), un rotor (R) que rota alrededor de un eje (5) más o menos horizontal que comprende unas paletas (13) montadas en un buje (15), cuyo buje (15) es accesible a través del cojinete principal, y un generador (9, 10), en el que el cojinete principal tiene un primer anillo (28, 32) que en un primer lado está acoplado a la carcasa y un segundo anillo (23) conectado al buje y a las partes rotativas (9) del 5 generador, y entre el primer anillo y el segundo anillo una o más filas de elementos rotativos (26), cuyos elementos rotativos pueden rodar entre al menos dos pistas (29, 30) en el primer anillo y dos pistas (22, 24) en el segundo anillo, en el que unos refuerzos soportan las pistas (29, 30) del primer y el segundo anillos, caracterizado porque dichos refuerzos comprenden un anillo (17) de freno con una o más unidades (35) de freno acopladas al segundo lado del primer anillo (28, 32) y un disco (19, 33) de freno acoplado al segundo anillo (23), cuyo freno (33) de disco está 10 abarcado por las unidades (35) de freno.

2. La turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el anillo (17) de freno está diseñado de manera que aumenta el momento de inercia del área del primer y/o el segundo anillo (28, 32) en la dirección radial en al menos un 50% y preferiblemente en al menos un 100%.

3. La turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en la que el segundo anillo (23) está acoplado por ambos 15 lados a unos segundos refuerzos mediante su conexión al buje (15, 20) y a la parte rotativa (11) del generador respectivamente.

4. La turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 4 1, 2 ó 3, en la que el anillo (17) de freno comprende un activador (36) de cerrojo para insertar un cerrojo en un orificio (37) para cerrojo.

5. La turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 4, en la que el disco (33) de freno incluye los orificios (37) para 20 cerrojo.