Dispositivo de bloqueo para una turbina eólica.

Dispositivo de bloqueo para turbinas eólicas,

- en el que un árbol de rotor de un grupo cinemático está previsto de forma rotativa en un soporte de máquina de la turbina eólica,

- el árbol de rotor es conectable a un rotor,

- con medios de enclavamiento con los que se puede generar una conexión solidaria en rotación entre el árbol de rotor y el soporte de máquina mediante un cierre de forma,

- pudiéndose detectar automáticamente una posición de rotación del árbol de rotor en una posición de consigna,

- para que los medios de enclavamiento engranen automáticamente cuando se alcanza la posición de consigna.

con al menos un dispositivo de frenado de las solicitaciones del grupo cinemático,

- con una unidad de control (100), -

y con medios sensores (101, 102, 104) para la detección de una velocidad de rotación del árbol de rotor (5), caracterizado porque

- la unidad de control (100) está conectada al menos con medios sensores (101, 102, 103, 104) para la detección de una posición, dirección de rotación, velocidad de rotación del árbol de rotor (5) y del estado del dispositivo de frenado (19),

- y pudiéndose controlar al menos el dispositivo de frenado (19, 24) por la unidad de control (100) por medio de los datos de sensor de los medios sensores (101, 102, 103, 104, 105, 106) de manera que el árbol de rotor (5) se frena hasta la parada completa en la posición de consigna.

Dispositivo de bloqueo para una turbina eólica.

La invención se refiere a un dispositivo de bloqueo para una turbina eólica, estando previsto un árbol de rotor de un grupo cinemático de forma rotativa en un soporte de máquina de la turbina eólica, y pudiéndose conectar el árbol de 5 rotor con un rotor. Para poder efectuar los trabajos de mantenimiento en la turbina eólica, el dispositivo de bloqueo presenta medios de enclavamiento, en particular con un perno de bloqueo desplazable, por lo que se puede generar una conexión solidaria en rotación entre el rotor o el árbol de rotor y el soporte de máquina por cierre de forma. Para ello una posición de rotación del árbol de rotación se puede detectar automáticamente en una posición de consigna, y además cuando se alcanza la posición de consigna se pueden engranar automáticamente los medios de 10 enclavamiento. El dispositivo comprende adicionalmente al menos un dispositivo de frenado para la solicitación del grupo cinemático, por lo que se puede frenar la velocidad de rotación del rotor y del árbol de rotor. Por lo tanto son necesarios tales dispositivos de bloqueo ya que durante los trabajos de mantenimiento el rotor y el grupo cinemático de la turbina eólica se deben fijar en cierre de forma por motivos de seguridad. Para ello la mayoría de las veces se introduce un perno de bloqueo montado de forma desplazable en el soporte de máquina en un receptáculo de un disco de bloqueo conectado de forma solidaria en rotación con el árbol de rotor. De este modo el rotor y el árbol de rotor se conectan de forma solidaria en rotación con el soporte de máquina de la turbina eólica.

El documento DE 10 2004 013 624 A1 da a conocer un dispositivo semejante, pudiéndose introducir un perno de bloqueo en receptáculos de un disco de bloqueo. Esto se lleva a cabo de forma automática cuando el rotor y un disco de bloqueo conectado con él están en una posición de consigna, de modo que el perno de bloqueo y los receptáculos del disco de bloqueo están alineados unos con otros. En este caso existe el problema fundamental de que una detección del rotor en una posición de consigna definida y exacta espacialmente es difícil de conseguir con la enseñanza según la invención y las características dadas a conocer en ella del documento mencionado.

El documento US 5418442 da a conocer un dispositivo y un procedimiento para la medición de la velocidad de rotación de un rotor, detectándose una posición de rotación del motor mediante la velocidad de rotación medida.

Un objetivo de la invención es indicar un dispositivo de bloqueo mejorado que evite entre otros las desventajas del estado de la técnica. En particular se debe representar un dispositivo que permita el uso y consideración de diferentes factores de influencia. Además, un objetivo de la invención es definir un procedimiento para el funcionamiento de un dispositivo de bloqueo, en particular para la detección definida, segura y exacta de un árbol de rotor en una posición de consigna.

El objetivo se resuelve según la invención con las características de la reivindicación 1, estando previstos medios sensores para la detección de una velocidad de rotación del árbol de rotor. Con este dispositivo según la invención se permite en primer lugar efectuar una estimación o cálculo de la potencia de frenado necesaria y/o del recorrido de frenado del dispositivo de frenado mediante una comparación de la posición instantánea del árbol de rotor con la posición de consigna al conocer la velocidad de rotación, y por consiguiente realizar un frenado seguro, suave y preciso del árbol de rotor hasta la parada en la posición de consigna. Además, en esta estimación también se puede utilizar la inercia de masas del rotor o de todo el grupo cinemático rotativo, ya que la energía de frenado a aplicar se corresponde esencialmente con toda energía de rotación del grupo cinemático y del rotor, menos las pérdidas de rozamiento.

Una configuración razonable de la invención enseña que están previstos medios sensores para la detección de una dirección de rotación. Por consiguiente también se puede efectuar un frenado del rotor cuando el rotor y el grupo cinemático rotan en la dirección contraria a una dirección de rotación principal de la turbina eólica.

De manera ventajosa los medios sensores pueden estar configurados para la detección de la posición, la velocidad de rotación y la dirección de rotación en forma de una pluralidad de sensores de posición del rotor, preferentemente en particular mediante dos sensores de posición del rotor. En este caso éstos se deben prever en diferentes puntos en el contorno del árbol de rotor o del disco de bloqueo. Pueden estar previstos medios sensores adicionales para la 45 detección de la posición del perno de bloqueo o de los medios de enclavamiento.

Una configuración de la invención comprende que un dispositivo de frenado esté configurado como dispositivo de frenado por fricción, y están previstos medios sensores para la detección del estado, así entre otros de la fuerza de accionamiento, del recorrido de accionamiento, de la temperatura y/o de la corriente de accionamiento, en el caso de un freno eléctrico. En particular en este caso el grupo cinemático puede comprender un engranaje con un árbol de 50 salida rápido y un disco de freno, pudiéndose solicitar el árbol de salida rápido por el dispositivo de frenado. De este modo se reduce considerablemente el par de frenado a aplicar y con ello también la fuerza de accionamiento del dispositivo de frenado.

Para conseguir un mejor comportamiento funcional del dispositivo de bloqueo pueden estar previstos otros medios sensores para la detección de la posición y/o la velocidad de rotación del árbol de salida rápido o el disco de freno. Por 55 consiguiente las dilataciones y oscilaciones del grupo cinemático provocadas por la torsión se pueden incorporar en las estimaciones del proceso de frenado. Además, se ajusta el efecto doble de que así se puede supervisar el comportamiento funcional del engranaje.

Se actúa optimizando el comportamiento del sistema del dispositivo de bloqueo cuando están previstos medios sensores para la detección de una velocidad del viento, por ejemplo un anemómetro.

Con estos datos es posible efectuar una estimación de la potencia de frenado necesaria del dispositivo de frenado, ya que el rotor se acciona o ralentiza de forma aerodinámica por el viento según el ángulo de ataque de las palas del rotor. Por consiguiente se abre además la posibilidad de ajustar el ángulo de ataque al menos de una pala de del rotor, de manera que se constituye un dispositivo de frenado aerodinámico o un accionamiento aerodinámico. Por consiguiente se puede generar un par que actúa en el grupo cinemático, que lo desacelera o acelera positivamente, debiéndose prever medios sensores para la detección del ángulo de ataque.

Una configuración especialmente favorable de la invención da a conocer que está prevista una unidad de control, que está conectada al menos con los medios sensores para la detección de la posición, dirección de rotación, velocidad de rotación del árbol de rotor y opcionalmente el estado del dispositivo de frenado. Esta unidad de control reúne según la invención los datos de los medios sensores y realiza la estimación o cálculo para el frenado del grupo cinemático. La 15 unidad de control está conectada con un dispositivo de frenado o aceleración aerodinámico, ergo con al menos un accionamiento del ángulo de paso de una pala de rotor, y/o con un dispositivo de frenado basado en la fricción, y puede controlar uno o ambos dispositivos de frenado para realizar el frenado del rotor hasta la parada en la posición de consigna definida. Para ello es ventajoso cuando la unidad de control está conectada además con al menos uno de los medios sensores siguientes: medios sensores para la detección de la posición de los medios de enclavamiento, respectivamente del perno de bloqueo, medios sensores para la detección del estado del dispositivo de frenado por fricción, medios sensores para la detección de la posición y/o de la velocidad de rotación del árbol de salida rápido o del disco de freno, medios sensores para la detección de una velocidad del viento y medios sensores para la detección del ángulo de ataque al menos de una pala de rotor.

En el marco de la presente invención se da a conocer además una turbina eólica que comprende una góndola montada de forma rotativa en una torre, y además presenta un soporte de máquina y un dispositivo... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de bloqueo para turbinas eólicas,

- en el que un árbol de rotor de un grupo cinemático está previsto de forma rotativa en un soporte de máquina de la turbina eólica,

- el árbol de rotor es conectable a un rotor,

- con medios de enclavamiento con los que se puede generar una conexión solidaria en rotación entre el árbol de rotor y el soporte de máquina mediante un cierre de forma,

- pudiéndose detectar automáticamente una posición de rotación del árbol de rotor en una posición de consigna,

- para que los medios de enclavamiento engranen automáticamente cuando se alcanza la posición de consigna.

10. con al menos un dispositivo de frenado de las solicitaciones del grupo cinemático,

- con una unidad de control (100) ,

- y con medios sensores (101, 102, 104) para la detección de una velocidad de rotación del árbol de rotor (5) , caracterizado porque

- la unidad de control (100) está conectada al menos con medios sensores (101, 102, 103, 104) para la detección

de una posición, dirección de rotación, velocidad de rotación del árbol de rotor (5) y del estado del dispositivo de frenado (19) ,

- y pudiéndose controlar al menos el dispositivo de frenado (19, 24) por la unidad de control (100) por medio de los datos de sensor de los medios sensores (101, 102, 103, 104, 105, 106) de manera que el árbol de rotor (5) se frena hasta la parada completa en la posición de consigna.

2. Dispositivo de bloqueo según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios sensores (101, 102) comprenden una pluralidad de sensores de posición del rotor (101, 102) , en particular dos, para la detección de la posición, la velocidad de rotación y la dirección de rotación.

3. Dispositivo de bloqueo según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los medios de enclavamiento (13) comprenden un perno de bloqueo (16) desplazable, y están previstos medios sensores (103) para la detección de la posición del perno de bloqueo (16) .

4. Dispositivo de bloqueo según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el dispositivo de frenado (19) está configurado como dispositivo de frenado por fricción (19) , y están previstos medios sensores para la detección del estado del dispositivo de frenado por fricción (19) .

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque el grupo cinemático (2) comprende un engranaje (10) 30 con un árbol de salida (11) rápido y un disco de freno (20) para ser solicitado por el dispositivo de frenado (19) .

6. Dispositivo de bloqueo según la reivindicación 5, caracterizado porque están previstos los medios sensores (104) para la detección de la posición y/o la velocidad de rotación del árbol de salida (11) rápido o del disco de freno (20) .

7. Dispositivo de bloqueo según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque están previstos medios sensores (105) para la detección de una velocidad del viento.

8. Dispositivo de bloqueo según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque un ángulo de ataque (23) de al menos una pala de rotor es variable, estando previstos medios sensores (106) para la detección del ángulo de ataque.

9. Procedimiento para el accionamiento de un dispositivo de bloqueo según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por las etapas:

- detección de una posición, una dirección de rotación y una velocidad de rotación de un árbol de rotor (5) de la turbina eólica,

- comparación de la posición del árbol de rotor (5) con una posición de consigna del árbol de rotor (5) ,

- cálculo de la potencia de frenado necesaria mediante la posición, la velocidad de rotación y la dirección de rotación del rotor,

- control de al menos un dispositivo de frenado (19, 24) para frenar el árbol de rotor (5) hasta la parada completa en la posición de consigna, y

- se detecta el estado del dispositivo de frenado (19, 23) .

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado por las etapas, - detección de una velocidad del viento, y

- ajuste de un ángulo de ataque (23) al menos de una pala de rotor, de modo que se genera un par de accionamiento o de frenado que actúa sobre el grupo cinemático (2) .

11. Procedimiento según la reivindicación 9 ó 10, en el que los medios de enclavamiento (13) que comprenden un perno de bloqueo (16) se engranan de modo que el árbol de rotor (5) se conecta mediante cierre de forma de manera 10 solidaria en rotación con el soporte de máquina (3) cuando la posición de consigna del árbol de rotor (5) es detectada por una unidad de control (100) .

12. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones precedentes 9 a 11, en el que el árbol de rotor (5) o un árbol de salida (11) rápido se frena al menos hasta la parada ya antes de alcanzar la posición de consigna del árbol de rotor (5) .

13. Procedimiento según la reivindicación 12, en el que la posición de consigna se alcanza al menos parcialmente por movimientos alternativos de arranque o parada del árbol de rotor (5) o del árbol de salida (11) rápido.