Engranaje eólico con reparto de potencia.

Engranaje eólico con reparto de potencia para la transmisión de un momento de giro generado por un cubo (1) de rotor sobre un piñón accionado (12) que gira relativamente más rápido con respecto a aquel,

para el accionamiento de un generador eléctrico, en donde están previstas como mínimo dos etapas planetarias (10a, 10b) para la conversión con reparto de potencia internamente en el engranaje, en donde además para el acoplamiento del cubo (1) de rotor está previsto un elemento anillo de unión (2) por el lado de entrada al engranaje el cual se apoya de manera giratoria en una carcasa de engranaje (3) solidaria al giro a través de un gran cojinete de rodamiento (5), en donde el anillo interior de apoyo del gran cojinete de rodamiento (5) está situado sobre el elemento anillo de unión (2), mientras por el contrario el anillo exterior de apoyo del gran cojinete de rodamiento (5) está situado en la carcasa de engranaje (3) solidaria al giro, caracterizado porque el elemento anillo de unión (2) distribuye el momento de giro generado por el cubo (1) de rotor a cada una de las ruedas huecas (6a, 6b) de etapas planetarias (10a,10b) colocadas en paralelo conectadas el elemento anillo de unión (2).

Engranaje eólico con reparto de potencia El presente invento se refiere a un engranaje eólico con reparto de potencia para la transmisión de un momento de giro generado por un cubo de rotor sobre un eje accionado que gira relativamente más rápido con respecto a aquel, para el accionamiento de un generador eléctrico, en donde están previstas como mínimo dos etapas planetarias conectadas en paralelo para la conversión internamente en el engranaje de la potencia repartida, en donde además para el acoplamiento del cubo de rotor está previsto un elemento anillo de unión por el lado de entrada al engranaje el cual se apoya de manera giratoria en un gran cojinete de rodamiento respecto de una carcasa de engranaje solidaria al giro, en donde el anillo interior de apoyo del gran cojinete de rodamiento está situado en el elemento anillo de unión, mientras por el contrario el anillo exterior de apoyo del gran cojinete de rodamiento está situado en la carcasa de engranaje solidaria al giro En una instalación eólica del tipo que aquí nos interesa, un engranaje con una relación de multiplicación está situado en el flujo de potencia entre un rotor que convierte la energía del viento en un movimiento giratorio y un generador que transforma el movimiento giratorio en energía eléctrica. Puesto que los módulos de la instalación eólica se colocan la mayor parte de las veces en el interior de una cápsula en la punta de una torre se desean engranajes lo más compactos posible con la menor masa. Esta exigencia está ciertamente en conflicto con la tendencia habitual hacia mayores instalaciones eólicas de mayor potencia, lo que entre otras cosas hace necesario también engranajes capaces de mayor potencia. Para mantener su masa limitada, en los últimos tiempos se utilizan los engranajes eólicos con reparto de potencia que aquí interesa.

Del documento EP 1 240 443 se desprende un engranaje eólico con reparto de potencia acorde con el género. Este consiste en esencia en un engranaje planetario construido simétrico por el lado de accionamiento, el cual consiste como mínimo en dos etapas planetarias con reparto de potencia de iguales dimensiones conectadas en paralelo. Para llevar en común por el lado de salida el flujo de momento repartido en las etapas planetarias a continuación se conecta una etapa diferencial de engranaje que compensa la carga, la cual puede estar construida o según el tipo de un diferencial pasivo o también como un diferencial activo en forma de un engranaje planetario de compensación. Además de esto el diferencial activo puede ser también una pareja de ruedas frontales de compensación apoyadas axialmente suavemente y con dentados oblicuos opuestos En todas las formas constructivas, por el lado de entrada está previsto un eje de accionamiento normal de este engranaje eólico con reparto de potencia, en donde por cada unión eje - cubo se puede conectar directamente el rotor de la instalación eólica o un eje de rotor que puentee la distancia. Por la parte interior del engranaje el eje de accionamiento está acoplado a las etapas planetarias del portador planetario común conectadas en paralelo. El asentamiento de esta construcción sobre un eje normal como eje de accionamiento por el lado de entrada del engranaje lleva sin embargo al problema, en el caso de que el rotor deba ser colocado directamente sobre el engranaje eólico, de colocar un diámetro relativamente grande de un cubo de rotor sobre un diámetro pequeño del eje de accionamiento. Por principio el flujo de fuerza debería ser conducido entonces viniendo desde el cubo de rotor desde el exterior hacia el interior sobre el eje de accionamiento. Sin embargo el rotor de una instalación el eólica no proporciona solamente un momento giratorio puro. Debido a la fuerza de su propio peso y a los momentos y esfuerzos causados por el viento sobre las palas de rotor y similares el eje de accionamiento está sometido especialmente a momentos de inclinación y esfuerzos transversales perjudiciales. Estos pueden llevar junto a cargas extremas sobre el cojinete en el eje de accionamientos también a daños en el ataque de los dientes en el engranaje y con ello a un desgaste elevado.

Del documento WO 02/14690 se desprende una solución técnica la cual procura resolver los problemas anteriormente expuestos en la que prescindiendo de un eje de accionamiento normal el rotor de cubo con el gran diámetro existente es colocado directamente en un portador planetario de una etapa planetaria por el lado de entrada al engranaje, portador que es ensanchado radialmente hacia el exterior sobre un diámetro correspondiente. El portador planetario que es ensanchado hacia el exterior mediante el diámetro de la rueda hueca de la etapa planetaria del lado de entrada crea además también la unión con un gran cojinete de rodamiento mediante el cual el rotor se apoya en la carcasa de engranaje fija en su posición o en cualquier otra estructura de soporte. Mediante esta construcción se consigue la ventaja de que las fuerzas de carga perjudiciales, como momentos de flexión y fuerzas transversales, son dirigidas desde el cubo de rotor directamente al gran cojinete de rodamiento y con ello a la estructura soporte fija en su posición, mientras que por el contrario el momento de giro, liberado de ello, es dirigido desde el cubo de rotor al portador planetario y desde este a la primera etapa planetaria. Así se acciona el portador planetario, mientras que por el contrario la rueda hueca no está acoplada giratoriamente con la estructura soporte. La salida de la etapa planetaria lo forma la rueda solar. Mediante la solución seleccionada de ambas etapas planetarias conectadas en serie no tiene lugar ningún reparto de potencia en el interior de ambas ruedas planetarias sino que hay que dimensionar cada una de las etapas para toda la potencia proporcionada por el rotor. Esto está en contra de la reducción del diámetro de la rueda hueca y con ello indirectamente en el diámetro exterior del engranaje porque no se utiliza el principio del reparto de potencia que ventajosamente se presenta con ruedas planetarias acopladas.

Realmente, en esta solución técnica y condicionado por la construcción debido a la aplicación de la fuerza sobre un gran diámetro, los momentos de flexión y las fuerzas transversales perjudiciales quedan debilitados, aunque no eliminados totalmente, de manera que las deformaciones perjudiciales de los elementos constructivos que están en el flujo de fuerza actúan a través del portador planetario sobre el dentado entre las ruedas planetarias y la rueda hueca así como la rueda solar.

Por lo demás, del documento EP 1 243 791 A2 se desprende un engranaje eólico con reparto de potencia para la transmisión de un momento de giro generado desde un cubo de rotor sobre un piñón accionado que gira más rápido con respecto a aquel, para accionar un generador eléctrico, en donde este engranaje eólico comprende dos etapas planetarias para la transformación interna en el engranaje. Para acoplar el cubo de rotor esta previsto, por el lado de entrada de rodamiento, un elemento anillo de unión el cual se apoya por medio de un gran cojinete de rodamiento, pudiendo girar, sobre una carcasa de engranaje fija. Para ello un anillo interior de apoyo de este gran cojinete de rodamiento está colocado en el elemento anillo de unión, mientras que el anillo exterior de apoyo está en contacto con la carcasa de engranaje. El elemento anillo de unión distribuye ahora el momento de giro generado por el cubo de rotor a las dos etapas planetarias, para lo que por un lado está unido a través del nervio planetario a la primera etapa planetaria y con una rueda hueca a la segunda etapa planetaria.

La misión del presente invento es crear un engranaje eólico con reparto de potencia del tipo descrito al comienzo, el cual sea adecuado para el acoplamiento directo a un rotor y se destaque por un tamaño constructivo mínimo así como que permita un reparto de potencia.

Esta misión será resuelta por un engranaje eólico con reparto de potencia acorde con el preámbulo de la reivindicación 1, en unión de sus características identificativas.

Las reivindicaciones dependientes que siguen reproducen desarrollos ventajosos del invento.

El invento incluye la enseñanza técnica de que el acoplamiento del cubo de rotor se produce mediante un elemento anillo de unión por el lado de entrada al engranaje, anillo que se apoya de manera giratoria a una carcasa de engranaje fija al giro mediante un gran cojinete de rodamiento, estando el anillo interior de apoyo del gran cojinete de rodamiento colocado sobre un elemento anillo de unión, mientras que por el contrario el anillo exterior de apoyo... [Seguir leyendo]

1. Engranaje eólico con reparto de potencia para la transmisión de un momento de giro generado por un cubo (1) de rotor sobre un piñón accionado (12) que gira relativamente más rápido con respecto a aquel, para el accionamiento de un generador eléctrico, en donde están previstas como mínimo dos etapas planetarias (10a, 10b) para la conversión con reparto de potencia internamente en el engranaje, en donde además para el acoplamiento del cubo (1) de rotor está previsto un elemento anillo de unión (2) por el lado de entrada al engranaje el cual se apoya de manera giratoria en una carcasa de engranaje (3) solidaria al giro a través de un gran cojinete de rodamiento (5) , en donde el anillo interior de apoyo del gran cojinete de rodamiento (5) está situado sobre el elemento anillo de unión (2) , mientras por el contrario el anillo exterior de apoyo del gran cojinete de rodamiento (5) está situado en la carcasa de engranaje (3) solidaria al giro, caracterizado porque el elemento anillo de unión (2) distribuye el momento de giro generado por el cubo (1) de rotor a cada una de las ruedas huecas (6a, 6b) de etapas planetarias (10a, 10b) colocadas en paralelo conectadas el elemento anillo de unión (2) .

2. Engranaje eólico con reparto de potencia según la reivindicación 1, caracterizado porque la conexión de cómo mínimo una de las ruedas huecas (6a, 6b) en el elemento anillo de unión (2) se produce mediante un medio de conexión de baja flexión para compensar inclinaciones y desplazamientos debido a la carga del engranaje por el lado del rotor.

3. Engranaje eólico con reparto de potencia según la reivindicación 2, caracterizado porque el medio de acoplamiento de baja torsión está construido según el tipo de una unidad de desacoplamiento cardan.

4. Engranaje eólico con reparto de potencia de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque la unidad de desacoplamiento cardan por engrane está construida según el tipo de un acoplamiento de dientes arqueados (15a, 15b) , como mínimo de un dentado interior (13a, 13b) en el elemento anillo de unión (2) con correspondientes dentados exteriores en las ruedas huecas (10a, 10b) .

5. Engranaje eólico con reparto de potencia de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el diámetro exterior del cubo (1) de rotor se corresponde con el diámetro exterior del elemento anillo de unión (2) .

6. Engranaje eólico con reparto de potencia de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento anillo de unión (2) esta atornillado con el cubo (1) de rotor mediante una unión por brida.

7. Engranaje eólico con reparto de potencia de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el gran cojinete de rodamiento (5) está construido según el tipo de cojinete de par.

8. Engranaje eólico con reparto de potencia de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el gran cojinete de rodamiento (5) construido como un cojinete de par es un cojinete doble de rodillos cónicos.

9. Engranaje eólico con reparto de potencia de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque junto a la rueda hueca (6a) de la primera etapa planetaria (10a) el portador planetario (7a) igualmente accionado transmite el flujo de fuerza a una rueda solar (8a) del lado de salida.

10. Engranaje eólico con reparto de potencia de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque la rueda solar (8a) del lado de salida de la primera etapa planetaria (10a) transmite el flujo de fuerza a un eje central (9) de rueda solar el cual se extiende por el lado de salida de la carcasa de engranaje (3) .

11. Engranaje eólico con reparto de potencia de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque un portador planetario (7b) de la segunda etapa planetaria (10b) está situado fijo en posición, en donde una rueda solar (8b) del lado de salida acciona al portador planetario (7a) de la primera etapa planetaria (10a) .

12. Engranaje eólico con reparto de potencia de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque la rueda solar (8b) de la segunda etapa planetaria (10b) está construida como eje hueco que está situado coaxial con el eje (9) de rueda solar de la primera etapa planetaria (10a) , a través del cual se extiende,

13. Engranaje eólico con reparto de potencia de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque al eje central (9) de rueda solar está conectada una etapa de rueda frontal (10c) del lado de salida cuyo piñón accionado (12) de eje desplazado respecto del eje central (9) de rueda solar está previsto para accionar el generador eléctrico.

14. Engranaje eólico con reparto de potencia de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la una rueda hueca (6a) está situada como mínimo en su mayor parte en el interior de la cámara anular formada por el elemento anillo de unión (2) , mientras que por el contrario la otra rueda hueca (6b) está situada a continuación en dirección axial respecto del gran cojinete de rodamiento (5) .