DISPOSITIVO QUE COMPRENDE UNA ESTRUCTURA DE SOPORTE Y UN ÁRBOL DE ROTACIÓN Y TURBINA EÓLICA.

Dispositivo que comprende una estructura (11, 40) de soporte y un árbol (10,

36) de rotación que tiene un eje central (A) en el que el árbol (10, 36) de rotación y la estructura (11, 40) de soporte se soportan de manera pivotante uno contra el otro por medio de al menos un cojinete (16, 43, 44) rotatorio hidrodinámico que comprende una primera parte (17) de cojinete y una segunda parte (19) de cojinete que pueden pivotar una en relación con la otra, un lubricante (21) así como una zona (20) de contacto entre la primera parte (17) de cojinete y la segunda parte (19) de cojinete al menos cuando el cojinete (16, 43, 44) rotatorio hidrodinámico está en reposo, en el que el árbol (10, 36) de rotación y la estructura (11, 40) de soporte están conformados de tal manera, y el cojinete (16, 43, 44) rotatorio hidrodinámico está dispuesto de tal manera sobre el árbol (10, 36) de rotación y la estructura (11, 40) de soporte, que la zona (20) de contacto del cojinete (16, 43, 44) rotatorio hidrodinámico se sumerge en el lubricante (21) incluso cuando el cojinete (16, 43, 44) rotatorio hidrodinámico está en reposo, en el que la primera parte de cojinete es un manguito (17) de cojinete exterior y la segunda parte de cojinete es un anillo (19) interior del cojinete (16, 43, 44) rotatorio hidrodinámico, caracterizado porque la estructura (11, 40) de soporte comprende un primer saliente (15, 47) en forma de anillo, en el que el primer saliente (15, 47) en forma de anillo de la estructura (11, 40) de soporte está conectado a la segunda parte (19) de cojinete del primer cojinete (16, 43) rotatorio hidrodinámico

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08004588.

Solicitante: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: WITTELSBACHERPLATZ 2 80333 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: STIESDAL, HENRIK.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 12 de Marzo de 2008.

Clasificación PCT:

  • F03D11/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F03 MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO, DE RESORTES, O DE PESOS; PRODUCCION DE ENERGIA MECANICA O DE EMPUJE PROPULSIVO O POR REACCION, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR.F03D MOTORES DE VIENTO.Detalles, partes constitutivas o accesorios no cubiertos por, o con un interés distinto que, los otros grupos de esta subclase.
  • F16C17/02 F […] › F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16C ARBOLES; ARBOLES FLEXIBLES; MEDIOS MECANICOS PARA TRANSMITIR MOVIMIENTO EN UNA FUNDA FLEXIBLE; ELEMENTOS DE LOS MECANISMOS DEL CIGÜEÑAL; PIVOTES; UNIONES PIVOTANTES; PIEZAS ROTATIVAS DE INGENIERIA DISTINTAS A LAS PIEZAS DE TRANSMISION MECANICA, ACOPLAMIENTOS, EMBRAGUES O FRENOS; COJINETES.F16C 17/00 Cojinetes de contacto deslizante para movimiento rotativo exclusivamente (F16C 32/06 tiene prioridad; cojinetes ajustables F16C 23/00, F16C 25/00). › únicamente para cargas radiales.
  • F16C23/04 F16C […] › F16C 23/00 Cojinetes para movimiento rotativo exclusivamente regulables para alineamiento o posicionamiento (F16C 27/00 tiene prioridad). › de autorreglaje.
  • F16C33/10 F16C […] › F16C 33/00 Elementos de los cojinetes; Procedimientos especiales de fabricación de los cojinetes o de sus elementos (trabajo de los metales u operaciones análogas, véanse las clases apropiadas). › Estructuras relativas a la lubrificación.
  • F16C39/04 F16C […] › F16C 39/00 Aligeramiento de la carga aplicada a los cojinetes. › por medios hidráulicos o neumáticos.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2375291_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Dispositivo que comprende una estructura de soporte y un árbol de rotación y turbina eólica La invención se refiere a un dispositivo que comprende una estructura de soporte y un árbol de rotación en el que el árbol de rotación y la estructura de soporte se soportan de manera pivotante uno contra el otro por medio de al menos un cojinete rotatorio hidrodinámico. La invención también se refiere a una turbina eólica que comprende un dispositivo de este tipo. Un cojinete rotatorio hidrodinámico comprende, por ejemplo, un manguito exterior, un anillo interior y un lubricante. El manguito exterior y el anillo interior pueden hacerse pivotar uno en relación con el otro. En condiciones de funcionamiento normal, el anillo interior y el manguito exterior del cojinete rotatorio hidrodinámico están separados por una película del lubricante. En el arranque y apagado del cojinete rotatorio hidrodinámico, es decir, cuando la velocidad de rotación, por ejemplo, del anillo interior respecto al manguito exterior es baja, esta película del lubricante en general no puede llevar la carga sobre el cojinete rotatorio hidrodinámico, y el anillo interior y el manguito exterior entran en contacto directo. Esto conduce a un aumento del desgaste y por tanto no es deseable. En la figura 1 se muestra una vista en sección de un cojinete 1 rotatorio hidrodinámico en el que el cojinete 1 rotatorio hidrodinámico está en reposo. El cojinete rotatorio hidrodinámico comprende un manguito 2 exterior que puede dotarse de un casquillo, un anillo 3 interior por ejemplo diseñado para recibir un árbol o chumacera y un lubricante 4. Si el cojinete 1 rotatorio hidrodinámico se monta con su eje central de rotación orientado sustancialmente en la dirección horizontal, el lubricante 4 tiende a acumularse en la parte inferior del cojinete 1 rotatorio hidrodinámico cuando el cojinete rotatorio hidrodinámico está en reposo. En esta constelación, el anillo 3 interior se presiona contra la parte superior del manguito 2 exterior. La dirección y el punto de ataque de la fuerza de carga se indican mediante la flecha F en la figura 1. Esta situación es típica de una carga gravitacional estática soportada por un árbol de rotación horizontal, a diferencia de la situación normal en la que un árbol de rotación está soportado por una estructura estática. En la situación ilustrada en la figura 1, el anillo 3 interior y el manguito 2 exterior permanecen en contacto directo y seco en la zona 5 de contacto entre sí en el arranque hasta que el anillo 3 interior haya rotado lo suficiente para llevar el lubricante, por ejemplo aceite, al interior de la zona 5 de contacto. Debido a que la zona 5 de contacto está en la parte superior del cojinete 1 rotatorio hidrodinámico, es posible que el anillo 3 interior tenga que rotar la mitad de una revolución antes de que una película de transporte de carga de lubricante pueda comenzar a desarrollarse. Por tanto se produce desgaste en la zona 5 de contacto que, por consiguiente, acorta la vida útil del cojinete 1 rotatorio hidrodinámico. En el documento US 6.781.276 B1 se da a conocer una turbina eólica que tiene un generador de accionamiento directo. El generador comprende una disposición de estator y una disposición de rotor ubicada en el interior de la disposición de estator. La disposición de rotor se une a un árbol de rotor. La disposición de estator está soportada sobre el árbol de rotor mediante dos cojinetes, que pueden ser cojinetes rotatorios hidrodinámicos. En este caso la carga de la disposición de estator la llevan las partes de los cojinetes rotatorios hidrodinámicos que están por encima del árbol de rotor. Cuando una turbina eólica, en particular un generador de este diseño o uno similar, está en reposo, el lubricante de los cojinetes rotatorios hidrodinámicos tiende a drenarse hacia la parte inferior de los cojinetes rotatorios hidrodinámicos por la influencia de la gravedad. Cuando la turbina eólica, en particular el generador arranca, la totalidad de la carga de la disposición de estator se llevará inicialmente por la superficie de cojinete seca hasta que la superficie de cojinete entre en contacto con los dos cojinetes rotatorios hidrodinámicos. Debido a que el árbol de rotor o la disposición de rotor debe rotar una distancia significativa antes de que pueda tener efecto la lubricación, los cojinetes rotatorios hidrodinámicos son propensos a un desgaste severo. Este problema puede atenuarse bombeando lubricante al interior de la zona de contacto de un cojinete rotatorio hidrodinámico justo antes de que el árbol de rotor y por tanto el anillo interior del cojinete rotatorio hidrodinámico empiecen a rotar. Pero para una turbina eólica, cuyo árbol de rotor empieza a rotar y se acciona por el viento, incluso cuando no hay energía eléctrica disponible, una solución basada en un bombeado activo de lubricante puede no ser factible. El documento FR 786 915 A describe un dispositivo que comprende una estructura (2) de soporte y un árbol (1) de rotación que tiene al menos un cojinete rotatorio hidrodinámico de manera que la zona (9, 5) de contacto del cojinete rotatorio hidrodinámico se sumerge en el lubricante (18) cuando el cojinete rotatorio hidrodinámico está en reposo. Cuando la estructura (2) recibe una carga descendente vertical, esta carga se aplica sobre el árbol (1) en la circunferencia superior del cojinete (9) interior que está fuera del alcance del depósito de lubricante. Es por tanto un objeto de la presente invención proporcionar un dispositivo y una turbina eólica como se mencionó inicialmente de tal manera que se reduzca el desgaste durante un arranque en un cojinete hidrodinámico. Este objeto se consigue por la invención mediante un dispositivo que comprende una estructura de soporte y un árbol de rotación dispuesto sustancialmente horizontal que tiene un eje central en el que el árbol de rotación y la 2   estructura de soporte se soportan de manera pivotante uno contra el otro por medio de al menos un cojinete rotatorio hidrodinámico que comprende una primera parte de cojinete y una segunda parte de cojinete que pueden pivotar una en relación con la otra, un lubricante así como una zona de contacto entre la primera parte de cojinete y la segunda parte de cojinete al menos cuando el cojinete rotatorio hidrodinámico está en reposo, en el que el árbol de rotación y la estructura de soporte están conformados de tal manera, y el cojinete rotatorio hidrodinámico está dispuesto de tal manera sobre el árbol de rotación y la estructura de soporte, que la zona de contacto del cojinete rotatorio hidrodinámico se sumerge en el lubricante incluso cuando el cojinete rotatorio hidrodinámico está en reposo. Por tanto el inventor propone una solución pasiva en la que el diseño del árbol de rotación, dispuesto sustancialmente horizontal, que preferiblemente soporta la carga gravitacional estática de la estructura de soporte, el diseño de la estructura de soporte del dispositivo así como la disposición del cojinete rotatorio hidrodinámico sobre el árbol de rotación y la estructura de soporte son de tal manera que la zona de contacto de la primera y la segunda parte de cojinete del cojinete rotatorio hidrodinámico está en la mitad inferior del cojinete rotatorio hidrodinámico, en la que hay disponible lubricante, cuando el cojinete rotatorio hidrodinámico está en reposo. De esta manera una película de transporte de carga de lubricante puede comenzar a desarrollarse tan pronto como, por ejemplo, el árbol de rotación y, por tanto, por ejemplo, la primera parte de cojinete del cojinete rotatorio hidrodinámico, empiecen a rotar. Como consecuencia puede reducirse la aparición de desgaste durante el arranque del cojinete rotatorio hidrodinámico. Preferiblemente la primera parte de cojinete del cojinete rotatorio hidrodinámico es un manguito de cojinete exterior dispuesto sobre el árbol de rotación y la segunda parte de cojinete del cojinete rotatorio hidrodinámico es un anillo interior conectado a la estructura de soporte. Según una realización de la invención, el árbol de rotación comprende un primer saliente en forma de anillo que tiene una superficie en forma de anillo exterior y una superficie en forma de anillo interior en relación con el eje central del árbol de rotación, en el que una primera parte de cojinete, es decir el manguito de cojinete exterior, de un primer cojinete rotatorio hidrodinámico está dispuesta sobre la superficie en forma de anillo interior del primer saliente en forma de anillo del árbol de rotación. Según otra realización de la invención, la estructura de soporte comprende un primer saliente en forma de anillo, en el que el primer saliente en forma de anillo de la estructura de soporte está conectado a la segunda parte de cojinete, es decir el anillo interior del... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo que comprende una estructura (11, 40) de soporte y un árbol (10, 36) de rotación que tiene un eje central (A) en el que el árbol (10, 36) de rotación y la estructura (11, 40) de soporte se soportan de manera pivotante uno contra el otro por medio de al menos un cojinete (16, 43, 44) rotatorio hidrodinámico que comprende una primera parte (17) de cojinete y una segunda parte (19) de cojinete que pueden pivotar una en relación con la otra, un lubricante (21) así como una zona (20) de contacto entre la primera parte (17) de cojinete y la segunda parte (19) de cojinete al menos cuando el cojinete (16, 43, 44) rotatorio hidrodinámico está en reposo, en el que el árbol (10, 36) de rotación y la estructura (11, 40) de soporte están conformados de tal manera, y el cojinete (16, 43, 44) rotatorio hidrodinámico está dispuesto de tal manera sobre el árbol (10, 36) de rotación y la estructura (11, 40) de soporte, que la zona (20) de contacto del cojinete (16, 43, 44) rotatorio hidrodinámico se sumerge en el lubricante (21) incluso cuando el cojinete (16, 43, 44) rotatorio hidrodinámico está en reposo, en el que la primera parte de cojinete es un manguito (17) de cojinete exterior y la segunda parte de cojinete es un anillo (19) interior del cojinete (16, 43, 44) rotatorio hidrodinámico, caracterizado porque la estructura (11, 40) de soporte comprende un primer saliente (15, 47) en forma de anillo, en el que el primer saliente (15, 47) en forma de anillo de la estructura (11, 40) de soporte está conectado a la segunda parte (19) de cojinete del primer cojinete (16, 43) rotatorio hidrodinámico. 2. Dispositivo según reivindicación 1, en el que el árbol (10, 36) de rotación comprende un primer saliente (12, 41) en forma de anillo que tiene una superficie (13) en forma de anillo exterior y una superficie (14, 45) en forma de anillo interior en relación con el eje central (A) del árbol (10, 36) de rotación, en el que una primera parte (19) de cojinete de un primer cojinete (16, 43) rotatorio hidrodinámico está dispuesta sobre la superficie (14, 45) en forma de anillo interior del primer saliente (12, 41) en forma de anillo del árbol (10, 36) de rotación. 3. Dispositivo según reivindicación 1 ó 2, en el que el árbol (10, 36) de rotación comprende un segundo saliente (42) en forma de anillo que tiene una superficie en forma de anillo exterior y una superficie (46) en forma de anillo interior en relación con el eje central (A) del árbol (10, 36) de rotación, en el que una primera parte de cojinete de un segundo cojinete (44) rotatorio hidrodinámico está dispuesta sobre la superficie (46) en forma de anillo interior del segundo saliente (42) en forma de anillo del árbol (10, 36) de rotación. 4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la estructura (40) de soporte comprende un segundo saliente en forma de anillo o cilíndrico (49), en el que el segundo saliente en forma de anillo o cilíndrico (49) de la estructura (40) de soporte está conectado a la segunda parte de cojinete del segundo cojinete (44) rotatorio hidrodinámico. 5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el árbol (36) de rotación lleva una disposición (37, 38) de rotor de un generador (35). 6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la estructura (40) de soporte es una estructura de soporte de una disposición (39, 40) de estator de un generador (35). 7. Dispositivo según reivindicación 6, en el que el generador es un generador (35) de accionamiento directo provisto para una turbina (30) eólica. 8. Turbina eólica que comprende un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7. 6   7   8   9  

 

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