Etapa de engranajes epicicloidales para una caja de engranajes de turbina eólica, caja de engranajes de turbina eólica y turbina eólica.

Turbina eólica (1) que comprende una caja de engranajes de turbina eólica (7) con una etapa de engranajes epicicloidales (11),

comprendiendo dicha etapa de engranajes epicicloidales (11) un engranaje central (13),

por lo menos dos engranajes planetarios (12), engranados con dicho engranajes central (13), cada uno soportado por un árbol de engranaje planetario (16),

un engranaje anular (14),

una primera brida de portador planetario (21) conectada a un lado de los al menos dos de dichos engranajes planetarios (12), y

una segunda brida de portador planetario (22) conectada al otro lado de los al menos dos de dichos engranajes planetarios (12),

en la que el par de torsión desde el rotor de la turbina eólica (4) se transfiere a través de una parte de transferencia del par de torsión (25) conectada al menos a una de dichas primera y segundo bridas de portador planetario (21, 22) en una o más zonas de transferencia del par de torsión (23),

caracterizado porque

dichas uno o más zonas de transferencia del par de torsión (23) están situadas entre un primer y un segundo plano, siendo dichos planos substancialmente perpendiculares a un eje de rotación del engranaje central (13), en la que el primer plano está alineado con el lado interno de la primera brida de portador planetario (21) en las posiciones en las que los árboles de los engranajes planetarios (16) son llevados por la primera brida de portador planetario (21), y

en la que el segundo plano está alineado con el lado interno de la segunda brida de portador planetario (22) en las posiciones en las que los árboles de los engranajes planetarios (16) son llevados por la segunda brida de portador planetario (22).

Etapa de engranajes epicicloidales para una caja de engranajes de turbina eólica, caja de engranajes de turbina eólica y turbina eólica Campo de la invención La invención se refiere a una etapa de engranajes epicicloidales de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y a una caja de engranajes de turbina eólica de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 14.

Descripción de la técnica relacionada Un engranaje ampliamente usado para cajas de engranajes industriales convencionales es el engranaje epicicloidal.

Varios tipos de este engranaje tienen un portador planetario con bridas de uno o dos lados. En el caso de dos lados, dichas bridas normalmente están conectadas por puntales. Para algunas realizaciones, el árbol de conexión de entrada, o extremo de accionamiento (DE) , se une a cualquiera de las bridas y toda la disposición se soporta típicamente contra de un armazón estacionario mediante cojinetes en cada brida.

El cojinete planetario pueden estar montado sobre un eje que está soportado en las dos bridas o bien los cojinetes están integrados en las bridas. El diseño puede transferir un par de torsión alto y soportar engranado recto, así como helicoidal.

Para un diseño de portador planetario, que incluye una brida de dos lados y engranajes helicoidales dobles, el documento alemán DE102004023151 describe un concepto en el que los planetarios están montados en sus respectivos ejes mediante una sección portadora que está colocada descentrada respecto al plano lateral central del engranaje planetario.

Los problemas relacionados con dichos portadores de dos bridas que marcan el estado actual de la técnica son, que el par de torsión en el árbol de conexión provoca un enrollado de la brida DE en relación con la brida del extremo opuesto de no accionamiento (NDE) . Los ejes planetarios soportados por estas bridas, en consecuencia, están inclinados respecto al eje principal de rotación, lo que provoca la desalineación y eventualmente la carga del borde de los dientes del engranaje y cojinetes planetarios.

Los puntales entre las dos bridas están pensados para prevenir o reducir este enrollado, pero su espacio está limitado por la envolvente del diseño del engranaje planetario. El enrollado puede reducirse aún más mediante el aumento del espesor de la brida, el diámetro externo del portador planetario, el diámetro exterior del eje planetario o la solidez de los puntales, aumentando cada uno el consumo de materiales, peso y coste del componente.

El concepto rígido de un portador de dos bridas, en caso de incluso pequeños errores de fabricación, puede conducir a una mala distribución de la carga a lo largo de la anchura del diente del engranaje y entre los planetarios.

Además, en disposiciones en las que el árbol de conexión no sólo se carga mediante el par de torsión, sino también por fuerzas y/o momentos transversales, y en las que la suspensión del cojinete en cualquier brida contra un armazón estacionario del portador se convierte en una restricción rígida, la disposición no se puede corregir las desalineaciones.

Diseños alternativos de portador planetario incluyen una única brida de un lado con ejes planetarios en voladizo, típicamente usados para pares de torsión menores, y el portador planetario de brida única con engranajes planetarios rectos dispuestos a cada lado de esta brida, por ejemplo, tal como se presenta en el documento WO03014566.

Un problema relacionado con los portadores de planetario de brida única con árboles en voladizo es que no son adecuados para altas cargas, porque la curvatura del eje planetario en voladizo provocaría la desalineación de los engranajes.

Otro diseño es el diseño llamado "FlexPin", en el que el piñón central y el engranaje anular son rígidos, mientras que los planetarios se montan en el portador planetario usando pernos flexibles, los "FlexPins", tal como conocerá un experto en la técnica.

Un problema relacionado con dicho diseño FlexPin es que no son adecuados para engranajes helicoidales individuales.

A partir del documento EP 1 544 504 A, que está considerado como la técnica anterior más próxima, se sabe cómo conectar el portador planetario de una etapa de engranajes epicicloidales al alojamiento de la caja de engranajes y a un rotor de turbina eólica mediante elementos elásticos.

Es un objeto de la presente invención proporcionar una construcción ventajosa de una caja de engranajes 2

epicicloidales con un reparto de carga mejorado entre los engranajes y proporcionar una técnica sin los inconvenientes antes mencionados.

La invención La invención se refiere a una etapa de engranajes epicicloidales para una caja de engranajes de turbina eólica que comprende un engranaje central, al menos dos engranajes planetarios, engranados con dicho engranaje central, cada uno soportado por un árbol de eje planetario (16) , un engranaje anular, una primera brida de portador planetario conectada en un lado de al menos dos de dichos engranajes planetarios, y una segunda brida de portador planetario conectada al otro lado de al menos dos de dichos engranajes planetarios, en la que el par de torsión desde el rotor de la turbina eólica se transfiere a través de una parte de transferencia de par de rotor conectada a al menos una de dichas primera y segunda bridas de portador planetario en una o más zonas de transferencia de par de torsión, en la que dicha una o más zonas de transferencia de par de torsión están situadas entre un primer y un segundo plano, siendo dichos planos substancialmente perpendiculares a un eje de rotación del engranaje central, en la que el primer plano está alineado con un lado interno del primer portador planetario en una posición en la que el árbol del engranaje planetario es llevado por el primer portador planetario, y en la que el segundo plano está alineado con un lado interno del segundo portador planetario en una posición en la que el árbol del engranaje planetario es llevado por el segundo portador planetario.

De esta manera se garantiza que las desalineaciones de los engranajes se reduzcan y el reparto de carga entre los engranajes comprendidos en dicha etapa de engranajes epicicloidales incluso se mantenga.

Además, el engranaje puede mantener los engranajes alineados con el eje de rotación de tal manera que se logra una distribución uniforme de la carga a lo largo de la anchura de la cara del engranaje en un amplio intervalo de par de torsión y sin verse afectado por fuerzas y momentos transversales.

Además, garantiza que se obtenga una distribución de la carga bien equilibrada a lo largo de los engranajes prácticamente en cualquier operación. Esto a su vez reducirá la variación en las condiciones operativas a las que los engranajes están expuestos y harán los engranajes más robustos.

Además, la varianza en las condiciones de funcionamiento de los cojinetes planetarios se reduce y, por lo tanto, la robustez de este componente crítico se aumenta.

También se asegura que los componentes individuales de dicha etapa de engranajes epicicloidales puedan ser reemplazados sin reemplazar toda la etapa de engranajes o caja de engranajes de turbina eólica.

En un aspecto de la invención, dicho primer y segundo plano son planos substancialmente perpendiculares al eje de rotación del engranaje central, y dicho primer plano está alineado con un extremo de los engranajes planetarios, y dicho segundo plano está alineado con el otro extremo de los engranajes planetarios.

En otro aspecto de la invención, dicho primer y segundo plano son planos substancialmente perpendiculares al eje de rotación del engranaje central, y dicho primer plano comprende un primer punto de la superficie de engrane de los engranajes planetarios, y dicho segundo plano comprende un segundo punto de la superficie de engrane de los engranajes planetarios.

De esta manera se garantiza que dichas zonas de transferencia de par de torsión se puedan colocar en un plano, con lo cual una alineación esencial de, por ejemplo, el eje planetario, se puede mantener independiente de la carga del par de torsión externo aplicado. Además, se garantiza que la alineación del eje planetario se ve mínimamente afectada por fuerzas transversales y momentos de flexión que actúan en una parte de transferencia de par de torsión, por ejemplo, transfiriendo un par de torsión desde un rotor de la turbina eólica... [Seguir leyendo]

1. Turbina eólica (1) que comprende una caja de engranajes de turbina eólica (7) con una etapa de engranajes epicicloidales (11) , comprendiendo dicha etapa de engranajes epicicloidales (11)

un engranaje central (13) , por lo menos dos engranajes planetarios (12) , engranados con dicho engranajes central (13) , cada uno soportado por un árbol de engranaje planetario (16) , un engranaje anular (14) , una primera brida de portador planetario (21) conectada a un lado de los al menos dos de dichos engranajes planetarios (12) , y una segunda brida de portador planetario (22) conectada al otro lado de los al menos dos de dichos engranajes planetarios (12) , en la que el par de torsión desde el rotor de la turbina eólica (4) se transfiere a través de una parte de transferencia del par de torsión (25) conectada al menos a una de dichas primera y segundo bridas de portador planetario (21, 22) en una o más zonas de transferencia del par de torsión (23) , caracterizado porque dichas uno o más zonas de transferencia del par de torsión (23) están situadas entre un primer y un segundo plano, siendo dichos planos substancialmente perpendiculares a un eje de rotación del engranaje central (13) , en la que el primer plano está alineado con el lado interno de la primera brida de portador planetario (21) en las posiciones en las que los árboles de los engranajes planetarios (16) son llevados por la primera brida de portador planetario (21) , y en la que el segundo plano está alineado con el lado interno de la segunda brida de portador planetario (22) en las posiciones en las que los árboles de los engranajes planetarios (16) son llevados por la segunda brida de portador planetario (22) .

2. Turbina eólica (1) según la reivindicación 1, en la que dicho primer y segundo planos son planos substancialmente perpendiculares al eje de rotación del engranaje central (13) , y en la que dicho primer plano está alineado con un extremo de los engranajes planetarios (12) , y en la que dicho segundo plano está alineado con el otro extremo de los engranajes planetarios (12) .

3. Turbina eólica (1) según la reivindicación 1 ó 2, en la que un dicho primer y segundo plano son planos substancialmente perpendiculares al eje de rotación del engranaje central (13) , y en la que dicho primer plano comprende un primer punto de la superficie de engrane de los engranajes planetarios (12) , y en la que dicho segundo plano comprende un segundo punto de la superficie de engrane de los engranajes planetarios (12) .

4. Turbina eólica (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha primera brida de portador planetario (21) y dicha segunda brida de portador planetario (22) se unen juntas en dichas zonas de transferencia del par de torsión (23) , tal como mediante fundición, soldadura, pernos de unión, remaches, etc.

5. Turbina eólica (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho un lado es el extremo de accionamiento de una etapa de engranajes (11) y dicho otro lado es el lado de no accionamiento de una etapa de engranajes (11) .

6. Turbina eólica (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha parte de transferencia del par de torsión (25) y dicha primera brida de portador planetario (21) están formadas en una pieza.

7. Turbina eólica (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que dicha primera brida de portador planetario (21) y dicha segunda brida de portador planetario (22) están formadas en una pieza.

8. Turbina eólica (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que dicha parte de transferencia del par de torsión (25) y dicha primera brida de portador planetario (21) y dicha segunda brida de portador planetario (22) están formadas en una pieza.

9. Turbina eólica (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichas zonas de transferencia de par de torsión (23) están situadas sustancialmente en el punto medio de la distancia (31) entre los lados internos del primer y segundo portadores planetarios (21, 22) .

10. Turbina eólica (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que dichas zonas de transferencia de par

de torsión (23) están situadas en un desplazamiento desde el punto medio del punto medio de la distancia (31) entre los lados internos del primer y segundo portadores planetarios (21, 22) .

11. Turbina eólica (1) según la reivindicación 10, en la que dicho desplazamiento está en el intervalo del 0 al 50 % de la distancia (31) entre los lados internos del primer y segundo portadores planetarios (21, 22) , preferentemente en el intervalo del 5 al 20 %.

12. Turbina eólica (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho engranaje central (13) y dicho engranaje planetario (12) y dicho engranaje anular (14) son engranajes helicoidales simples.

13. Turbina eólica (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha parte de transferencia de par de torsión (25) está conectada a dicha al menos una de dichas primera y segunda bridas de portador planetario (21, 22) en una o más zonas de transferencia de par de torsión (23) por uno o más acoplamientos tales como salientes, (27) , conos (28) , pernos (29) , etc..

14. Turbina eólica (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho engranaje anular (14) gira durante el funcionamiento.