Conjunto de accionamiento para turbinas de viento o eólicas.

Un conjunto de transmisión para una turbina eólica, que comprende una estructura de soporte de un cubo(14) de rotor,

tal como una barquilla (15) para la turbina, una unidad (11) de engranaje de transmisión de tipo planetario que comprende un planeta (27), satélites (25) y una corona (24) así como un portasatélites (28), estando dicha corona asegurada a la citada estructura de soporte (15) de forma que no pueda ser hecha girar, un cojinete principal (23) que soporta a rotación el cubo (14) del rotor y el portasatélites (28) con relación a dicha corona y a la mencionada estructura de soporte, comprendiendo dicho conjunto de transmisión dos trayectos de transmisión de fuerza sustancialmente independientes para transmitir fuerzas generadas como reacción a fuerzas ejercidas por el cubo del rotor de la turbina eólica, actuando uno primero de dichos trayectos de transmisión de fuerza desde el cubo (14) del rotor a través de dicho cojinete principal (23) hasta la estructura de soporte (15), principalmente para transmitir fuerzas de carga debidas a voladizos y generadas por momentos de flexión, y actuando el segundo de dichos trayectos de transmisión de fuerza desde el cubo (14) del rotor a través de dicho portasatélites (28), principalmente para transmitir fuerzas de rotación.

Conjunto de accionamiento para turbinas de viento o eólicas El invento se refiere a un conjunto de accionamiento y a una unidad de transmisión por engranajes para una turbina de viento o eólica.

Existe una demanda continuada para turbinas de viento mayores especialmente para lugares alejados de la costa debido a la escasez de lugares apropiados y al coste de las obras civiles. Al mismo tiempo los requisitos para la reducción de tamaño y peso de las máquinas y sus componentes resultan cada vez más importantes. Típicamente un rotor de una turbina de viento acciona el árbol de velocidad baja de una unidad de transmisión por engranajes, que transforma el par y la velocidad del rotor al par y velocidad requeridos de un generador eléctrico.

La integración de los componentes en una turbina de viento es una forma de reducir el peso y hacer el conjunto de accionamiento más compacto, pero es importante que el diseño y la ejecución del conjunto de accionamiento evite la interferencia mutua de las cargas externas e internas de los diferentes componentes. También es importante que la construcción de un conjunto de accionamiento integrado permita que se consiga una lubricación efectiva económica y fiablemente.

Los documentos WO 96/11.338 y EP 0.811.764 describen un conjunto de accionamiento para una turbina de viento. Estos conjuntos de accionamiento pueden aún ser mejorados por las enseñanzas del presente invento con el fin de aumentar la compacidad y reducir el peso.

En el documento US 3.792.629 se ha descrito un reductor de velocidad, que sin embargo no es adecuado para usar en una turbina de viento.

El presente invento busca proporcionar un conjunto de accionamiento mejorado y una unidad de transmisión por engranajes mejorada para una turbina de viento y que permita una integración ventajosa de componentes.

De acuerdo con un aspecto del presente invento un conjunto de accionamiento para una turbina de viento comprende un cubo del rotor, una estructura de soporte tal como una barquilla de turbina, una unidad de transmisión por engranajes de tipo planetario que comprenden un planeta (o sol) , ruedas satélite y un engranaje anular y un porta-satélites, estando asegurado dicho engranaje anular de forma no giratoria a dicha estructura de soporte, un cojinete principal que soporta giratoriamente el cubo del rotor y el porta-satélites con relación a dicho engranaje anular y dicha estructura de soporte, y comprendiendo dicho conjunto de accionamiento dos trayectos de transmisión de fuerza sustancialmente independientes para la transmisión de fuerzas que reaccionan con las fuerzas ejercidas por el cubo del rotor de la turbina de viento, actuando un primero de dichos trayectos de transmisión de fuerza desde el cubo del rotor a través del cojinete principal a la estructura de soporte principalmente para la transmisión de fuerzas de carga en voladizo y fuerzas de momento de flexión o momento flector y actuando un segundo de dichos trayectos de transmisión de fuerza desde el cubo del rotor a través de dicho porta-satélites principalmente para transmisión de fuerzas rotacionales y en el que el cojinete principal, el planeta, las ruedas satélite y el engranaje anular están sustancialmente alineados entre sí como considerados en una dirección axial paralela con el eje de rotación del porta-satélites y en el que el cojinete principal comprende una superficie de soporte anular interior cuyo diámetro es mayor que el de una superficie dentada del engranaje anular.

De acuerdo con otro aspecto del presente invento una unidad de transmisión por engranajes para usar en una turbina de viento para trasmitir fuerzas desde un cubo del rotor a un generador comprende una unidad de transmisión por engranajes de tipo planetario que comprenden un planeta, ruedas satélite y un engranaje anular y un porta-satélites, estando adaptado dicho engranaje anular para asegurarse de forma no giratoria a una estructura de soporte tal como una barquilla de turbina, un cojinete principal que soporta giratoriamente el porta-satélites y está adaptado para soportar giratoriamente un cubo de rotor con relación a dicho engranaje anular y dicha estructura de soporte, y comprendiendo dicha unidad de transmisión por engranajes dos trayectos de transmisión de fuerza sustancialmente independientes para transmisión de fuerzas que reaccionan en uso con las fuerzas ejercidas por el cubo del rotor de la turbina de viento, actuando un primero de dichos trayectos de transmisión de fuerza a través de dicho cojinete principal a la estructura de soporte principalmente para la transmisión de fuerzas de carga en voladizo y fuerzas de momento de flexión y actuando un segundo de dichos trayectos de transmisión de fuerzas cuando mediante dicho porta-satélites principalmente para la transmisión de fuerzas rotacionales.

Por consiguiente, el invento enseña que las fuerzas de carga en voladizo y los momentos de flexión del rotor son tomados por un cojinete que está conectado directamente a las partes estacionarias en lugar de a la parte de baja velocidad de transmisión del par de la unidad de engranajes.

Preferiblemente, como se ha considerado en una dirección axial paralela con el eje de rotación del porta-satélites, dicho cojinete principal se encuentra en una posición sustancialmente alineada axialmente con la parte axial de al menos el engranaje anular de la unidad de transmisión por engranajes.

Preferiblemente el planeta, las ruedas satélite y el engranaje anular se encuentran en un plano transversal (perpendicular al eje de rotación de dichas fuerzas rotacionales) que también contiene dicho cojinete principal.

Otras características preferidas son que el cojinete principal comprende una superficie de soporte anular interior de un diámetro mayor que el de la superficie dentada del engranaje anular, y que en todas las posiciones radiales hacia dentro de la estructura dentada del engranaje anular el segundo trayecto de transmisión de fuerza es sustancialmente independiente del primer trayecto de transmisión de fuerza.

Se prefiere además que el segundo de dichos trayectos de transmisión de fuerza comprenda un miembro de transmisión de par que se extiende radialmente que es rígido a torsión pero relativamente flexible en una dirección axial paralela con el eje alrededor del cual actúan las fuerzas rotación por lo que el movimiento del cubo como consecuencia de las fuerzas de flexión es acomodado al menos en parte por deformación del miembro de transmisión de par. El miembro de transmisión de par aísla por ello la unidad de transmisión por engranajes de los efectos potencialmente dañinos de deformaciones por flexión experimentadas por el cubo del rotor con relación al eje de rotación principal de la unidad de transmisión por engranajes.

El presente invento proporciona por consiguiente, en otro de sus aspectos, un conjunto de accionamiento en el que el cojinete del rotor principal y la unidad de transmisión por engranajes para una turbina de viento son de una construcción integrada. El cubo del rotor de la turbina de viento está preferiblemente conectado al anillo exterior del

cojinete principal. El anillo interior del cojinete está soportado preferiblemente por, y puede estar directamente montado sobre, el engranaje anular de la etapa de engranaje planetario, o en una pestaña o faldón que conecta el engranaje anular a la estructura de soporte. En una construcción alternativa el engranaje anular puede proporcionar una superficie de soporte para componentes de soporte giratorios del cojinete principal.

El engranaje anular puede proporcionar localizaciones axial y radial para el cojinete principal. El engranaje anular puede tener una superficie radialmente exterior de un perfil escalonado para definir un resalte o escalón para la localización axial de un anillo de cojinete interior del cojinete principal. El anillo de cojinete interior puede estar asegurado axialmente entre el dicho resalte y dicha estructura de soporte.

El engranaje anular puede estar provisto con un anillo de refuerzo, y dicho anillo de refuerzo pues de extenderse axial y/o radialmente más allá de la superficie dentada del engranaje anular. Dicho anillo de refuerzo puede proporcionar una localización axial del cojinete principal.

El cojinete principal puede comprender un cojinete cónico doble, y dicho cojinete cónico doble puede comprender un único anillo de cojinete exterior. El cubo del rotor puede estar asegurado rígidamente con relación a dicho único anillo de cojinete exterior. El cojinete cónico doble puede comprender rodillos dispuestos en una configuración en O en la que los rodillos de una serie aumentan de diámetro en una dirección que se aleja de los rodillos de...

1. Un conjunto de accionamiento para una turbina de viento o eólica que comprende un cubo (14) del rotor, una estructura de soporte de tal como una barquilla (15) de turbina, una unidad (11) de transmisión por engranajes de tipo planetario o epicicloidal que comprende un piñón planeta (o sol) (27) , ruedas satélite (25) y un engranaje anular

(24) y un porta-satélites (28) , estando asegurado dicho engranaje anular (24) de forma no giratoria a dicha estructura de soporte (15) , y un cojinete principal (23) que soporta de forma giratoria el cubo (14) del rotor y el porta-satélites

(28) con relación a dicho engranaje de anillo y estructura de soporte, caracterizado porque dicho conjunto de accionamiento comprende dos trayectos de transmisión de fuerza sustancialmente independientes para la transmisión de fuerzas que reaccionan con fuerzas ejercidas por el cubo del rotor de la turbina de viento, actuando un primero de dichos trayectos de transmisión de fuerza desde el cubo (14) del rotor a través de dicho cojinete principal (23) a la estructura de soporte (15) principalmente para la transmisión de fuerzas de carga en voladizo y fuerzas de momento de flexión y actuando un segundo de dichos trayectos de transmisión de fuerzas desde el cubo

(14) del rotor a través de dicho porta-satélites (28) principalmente para la transmisión de fuerzas rotacionales, en el que el cojinete principal (23) , el piñón planeta (27) , las ruedas satélite (25) y el engranaje anular (24) están sustancialmente alineados entre sí cuando se considera en una dirección axial paralela con el eje de rotación (Y) del porta-satélites (28) y en el que el cojinete principal (23) comprende una superficie de soporte de anillo interior cuyo diámetro es mayor que el de una superficie dentada del engranaje de anillo (23) .

2. Un conjunto de accionamiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el anillo exterior (31) del cojinete principal (23) está conectado o adaptado para su conexión al cubo (14) del rotor.

3. Un conjunto de accionamiento según las reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque un anillo interior (30) del cojinete principal está soportado por el engranaje de anillo (24) .

4. Un conjunto de accionamiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el piñón planeta (27) , las ruedas satélite (25) y el engranaje anular (24) se encuentran en un plano trasversal que contiene dicho cojinete principal (23) .

5. Un conjunto de accionamiento según las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque el porta-satélites (28) está montado en su región exterior (22) al anillo exterior (31) del cojinete principal (23) .

6. Un conjunto de accionamiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el porta-satélites (28) comprende espárragos (26) de soporte de cojinete espaciados circunferencialmente de manera uniforme para posicionar cojinetes (32) que soportan las ruedas satélite (25) , el porta-satélites (28) que tiene adicionalmente una región anular (33) que se extiende radialmente entre la posición radial de los espárragos (26) de cojinete y la región exterior (22) del porta-satélites (28) , cuya región anular (33) es relativamente rígida en una dirección circunferencial alrededor del eje rotacional (Y) , pero relativamente flexible alrededor de un eje (X, Z) perpendicular al eje rotacional (Y) .

7. Un conjunto de accionamiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el porta-satélites (28) es de un diseño de tipo jaula.

8. Un conjunto de accionamiento según la reivindicación 7, caracterizado porque los árboles (51) de soporte del cojinete del satélite están soportados en un extremo axial (52) por la parte (53) del porta-satélites (28) que se extiende radialmente hacia fuera para ser soportada por el anillo exterior (31) del cojinete principal (23) y porque el otro extremo (55) de los árboles (51) de soporte del cojinete de satélite está soportado por una placa (57) de accionamiento auxiliar llevada por soportes (58) espaciados circunferencialmente de manera uniforme previstos en posiciones interpuestas circunferencialmente entre los árboles (51) .

9. Un conjunto de accionamiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el portasatélites (41) está provisto con espárragos espaciados circunferencialmente de manera uniforme que soportan una placa (43) de bogie de satélite, proporcionando la placa (43) de bogie de satélite soportes para árboles (44) espaciados circunferencialmente de manera uniforme dispuestos cada uno para ajustarse por sí mismos en posición angular sobre la placa (43) de bogie.

10. Un conjunto de accionamiento según la reivindicación 9, caracterizado porque cada uno de dichos árboles (44) proporciona soporte, en lados opuestos de la placa (43) de bogie, para un par de cojinetes (45, 46) alrededor de los cuales cada uno de un par de ruedas satélite (47, 48) están montados giratoriamente para engranar con el engranaje de anillo (49) .

11. Un conjunto de accionamiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el engranaje de anillo está provisto con un anillo de refuerzo (64) .

12. Un conjunto de accionamiento según la reivindicación 11, caracterizado porque dicho anillo de refuerzo (64) se extiende axial y radialmente más allá de la superficie dentada del engranaje de anillo (24) .

13. Un conjunto de accionamiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el cojinete

principal (81) está montado sobre una pestaña (83) que conecta el engranaje de anillo (24) a la estructura de soporte (15) .

14. Un conjunto de accionamiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el

engranaje de anillo (24) proporciona una superficie de soporte para componentes de cojinete giratorio del cojinete 5 principal (23) .

15. Un conjunto de accionamiento según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 14, caracterizado porque el engranaje de anillo (63) tiene una superficie radialmente exterior de un perfil escalonado para definir un resalte o escalón (65) para la localización axial del anillo interior del cojinete principal (66) entre dicho resalte o escalón (65) y dicha estructura de soporte (15) .

16. Un conjunto de accionamiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el cojinete principal (66) comprende un cojinete de rodillo de doble conicidad.

17. Un conjunto de accionamiento según la reivindicación 16, caracterizado porque el cojinete de rodillo de doble conicidad (66) comprende un único anillo de cojinete exterior (68) .

18. Un conjunto de accionamiento según la reivindicación 17, caracterizado porque el cubo (14) del rotor está 15 asegurado rígidamente con relación a dicho único anillo de cojinete exterior (68) .