Instalación de energía eólica con una refrigeración del generador.

Instalación de energía eólica con una torre, con una góndola montada de forma rotativa en la torre,

un generadordispuesto en el interior de la góndola con un rotor y un estator y con al menos un ventilador en la zona de la góndola,caracterizada por

una disposición del ventilador (41, 42, 43) en el interior de la góndola (30), en la que el ventilador (41, 42, 43) aspira aireexterior a través de una primera hendidura de ventilación (36) abierta hacia abajo entre la torre (2) y la góndola (30).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2005/010304.

Solicitante: WOBBEN, ALOYS.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: ARGESTRASSE 19 26607 AURICH ALEMANIA.

Inventor/es: WOBBEN, ALOYS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • 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.
  • F03D9/00 F03D […] › Adaptaciones de los motores de viento para usos especiales; Combinaciones de motores de viento con los aparatos que accionan (disposiciones relativas a conjuntos de propulsión de vehículos alimientados por energía eólica B60K 16/00; bombas caracterizadas por su combinación con motores de viento F04B 17/02).
  • H02K7/18 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02K MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos H01H 53/00; transformación de una potencia de entrada en DC o AC en una potencia de salida de choque H02M 9/00). › H02K 7/00 Dispositivos para manipular energía mecánica estructuralmente asociados con con máquinas dinamo-eléctricas, p. ej. asociación estructural con un motores mecánico de arrastre o máquinas dinamoeléctrica auxiliares. › Asociación estructural de generadores eléctricos con motores de arrastre, p. ej. turbinas.
  • H02K9/26 H02K […] › H02K 9/00 Disposiciones de refrigeración o de ventilación (canales o conductos en las partes del circuito magnético H02K 1/20, H02K 1/32; canales o conductos en o entre los conductores H02K 3/22, H02K 3/24). › Asociación estructural con máquinas de dispositivos de limpieza o de secado del agente de refrigeración, p. ej. filtros.

PDF original: ES-2392444_T3.pdf

 

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Instalación de energía eólica con una refrigeración del generador.

Fragmento de la descripción:

Instalación de energía eólica con una refrigeración del generador

La invención se refiere a una instalación de energía eólica con una torre, con una góndola montada de forma rotativa en la torre, un generador dispuesto en el interior de la góndola con un rotor y un estator y con al menos un ventilador en la zona de la góndola.

Instalaciones de energía eólica semejantes se conocen desde hace mucho tiempo en el estado de la técnica. Hay una multiplicidad de formas de realización que trabajan en parte con refrigeración por aceite, en parte con refrigeración por aire

o también con refrigeración por agua. A este respecto en todos los casos se produce el problema de que aparecen pérdidas, que aparecen también en forma de calor, y se deben evacuar. Ya que cada componente tiene determinados límites de carga térmica que se deben mantener, entonces debe estar prevista una refrigeración suficiente para poder evacuar el calor sobrante y evitar un deterioro debido a temperaturas sobreelevadas.

La invención está dirigida en particular a instalaciones de energía eólica que trabajan con una refrigeración por aire. Sistemas de refrigeración semejantes se conocen de las instalaciones de energía eólica de la empresa Enercon (tipos E40, E-44, E-58 o también E-66) . En este caso un ventilador está introducido en la góndola, el cual aspira aire de refrigeración del exterior y lo insufla en el interior de la góndola, de modo que el aire de refrigeración fluye a través de abertura del generador y en este caso refrigera los componentes individuales calentados que se calientan. El aire caliente refluye luego regularmente en un circuito de refrigeración cerrado o sale al exterior a través de la hendidura de ventilación entre el casquete y la parte fija de la góndola.

Con el aumento de la potencia de los generadores aumenta también la necesidad de refrigeración de estos generadores para poder mantener de forma segura sus temperaturas por debajo de límites críticos también durante el funcionamiento a plena carga.

Las instalaciones de energía eólica según el estado de la técnica son un así denominado rotor de barlovento, es decir, la góndola de la instalación de energía eólica está orientada de manera que las palas del rotor se encuentran en el lado de la góndola dirigido al viento. En el lado opuesto al viento (del lado de sotavento) en la pared de la góndola está dispuesto un ventilador. Este ventilador aspira aire desde el exterior y lo impulsa en la góndola. Allí el aire fluye alrededor de los componentes en la góndola y así se ocupa de una evacuación de calor y por consiguiente una refrigeración.

Sin embargo durante el funcionamiento del ventilador también se aspira el polvo presente en el aire, humedad y lluvia y se transporta al interior de la góndola. Esto provoca un ensuciamiento indeseado de la góndola, con la consecuencia de un desgaste más rápido de los componentes (sólo debido al efecto abrasivo del polvo o la arena) y una elevada humedad del aire indeseada en caso de tiempo lluvioso en la góndola con todos los fenómenos secundarios negativos.

El documento DE 102 33 947 A1 muestra una instalación de energía eólica con una torre y una góndola montada de forma rotativa en la torre. En el interior de la góndola está dispuesto un generador con un rotor y un estator. En el interior de la góndola está previsto un ventilador.

El objetivo de la presente invención es por ello reducir el aporte de humedad, arena y otras impurezas en la góndola, así como los sonidos del ventilador perceptibles desde el exterior, así como permitir una refrigeración más eficiente.

Este objetivo se resuelve en una instalación de energía eólica del tipo mencionado al inicio por una disposición del ventilador en el interior de la góndola, en la que el ventilador aspira aire exterior a través de una hendidura de ventilación abierta hacia abajo, en particular entre la torre y la góndola.

A este respecto la invención tiene el conocimiento de que el flujo de aire a lo largo de la instalación de energía eólica y en particular en la zona de la góndola presenta una componente horizontal marcada claramente y todo lo más una componente vertical marcada claramente más pequeña. Es decir, el viento y por consiguiente las impurezas transportadas por él fluyen del lado de barlovento a lo largo de la góndola hacia el lado de sotavento y luego han pasado la instalación de energía eólica. Si entonces el aire se aspira a través de una hendidura de ventilación abierta hacia abajo, entonces todo lo más todavía se pueden aspirar partículas muy finas que a saber se deben llevar hacia arriba por el flujo de aire en contra de la fuerza de la gravedad. Por consiguiente la aspiración de partículas de arena y polvo mayores y también la aspiración de gotas de lluvia, que como todos saben son considerablemente más pesadas, se reduce en gran medida, cuando incluso no se impide.

Para conseguir una aspiración uniforme a ser posible del aire exterior de forma distribuida sobre toda la hendidura de ventilación y evitar un elevado efecto de succión en uno o dos puntos, según una variante preferida de la invención se propone disponer varios ventiladores espaciados unos de otros en el interior de la góndola.

De forma especialmente preferida está prevista una plataforma en el interior de la góndola, con ventiladores dispuestos por debajo de la plataforma y con salidas de aire para el aire aspirado por encima de la plataforma. De este modo se logra

utilizar la plataforma para la conducción de la corriente de aire. Al mismo tiempo por debajo de la plataforma queda un tipo de espacio de reposo en el que se puede estabilizar el aire aspirado. En este caso se pueden depositarse también las impurezas acompañantes, como partículas de polvo o arena debido a la fuerza de la gravedad y por consiguiente se transportan en menor cantidad por los ventiladores al interior de la góndola.

En una variante en particular preferida de la invención, la plataforma está estanqueizada lateralmente y hacia abajo respecto a la góndola, de manera que el resto de la góndola está estanqueizada en relación a la zona de aspiración de los ventiladores. De este modo los ventiladores pueden transportar el aire aspirado a la zona por encima de la plataforma, pero este aire aspirado no puede fluir alrededor de la plataforma y por consiguiente llegar en un cortocircuito de flujo a los ventiladores. Mejor dicho el aire entregado por los ventiladores queda en la parte restante de la góndola y allí se puede desarrollar su efecto refrigerante.

Para conseguir una refrigeración especialmente eficaz del generador, una forma de realización preferida de la invención se caracteriza por una estanqueidad del generador mismo y respecto a la góndola de manera que sólo la hendidura de ventilación entre el rotor y el estator del generador permite una evacuación del aire aspirado. El aire puede fluir por ello sólo a través de la hendidura de ventilación y refrigerar correspondientemente con la mayor eficacia posible el rotor y el estator del generador.

Para poder hacer realidad este efecto refrigerante también de forma ventajosa para los cabezales del devanado del estator, una instalación de energía eólica según la invención está caracterizada por chapas de conducción de aire previstas en toda la periferia exterior del rotor, que a una distancia predeterminada recubren la hendidura de ventilación entre el estator y el rotor y en dirección radial se extienden en una medida predeterminada en paralelo al estator del generador.

Una variante especialmente preferida se refiere a una instalación de energía eólica con una sección inferior de la góndola que discurre esencialmente en paralelo a la torre en una medida predeterminada y termina en un borde inferior. Para conseguir una entrada de aire uniforme a ser posible y por consiguiente también un flujo de aire sin ruidos entre la torre y la góndola, la góndola presenta un borde inferior configurado como abultamiento. Este borde inferior configurado como abultamiento impide ampliamente los remolinos del aire aspirado, tal y como se originan en un borde romo y así ayuda a evitar un estrechamiento del canal de flujo causado por los remolinos y reducción indeseado por consiguiente de la sección transversal eficaz y de este modo una volumen de aire entrante claramente demasiado bajo con un efecto de refrigeración demasiado bajo subsiguiente inevitable.

... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Instalación de energía eólica con una torre, con una góndola montada de forma rotativa en la torre, un generador dispuesto en el interior de la góndola con un rotor y un estator y con al menos un ventilador en la zona de la góndola, caracterizada por

una disposición del ventilador (41, 42, 43) en el interior de la góndola (30) , en la que el ventilador (41, 42, 43) aspira aire exterior a través de una primera hendidura de ventilación (36) abierta hacia abajo entre la torre (2) y la góndola (30) .

2. Instalación de energía eólica según la reivindicación 1, caracterizada por varios ventiladores (41, 42, 43) dispuestos espaciados unos de otros en el interior de la góndola.

3. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por una plataforma (34) de la góndola (30) y ventiladores (41, 42, 43) dispuestos por debajo de la plataforma (34) , estando dispuestas las salidas de aire para el aire aspirado por encima de la plataforma (34) .

4. Instalación de energía eólica según la reivindicación 3, caracterizada por una plataforma (34) estanqueizada lateralmente y hacia abajo respecto a la góndola (30) , de modo que la góndola (30) está estanqueizada en relación a la zona de los ventiladores (41, 42, 43) .

5. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por una estanqueidad del rotor (10) mismo y del estator (20) respecto a la góndola (30) , de modo que esencialmente sólo queda abierta una segunda hendidura de ventilación (24) entre el rotor (10) y el estator (20) del generador y permite una evacuación del aire aspirado.

6. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por chapas de conducción del aire (45) previstas en toda la periferia exterior del rotor (10) , que a una distancia predeterminada recubren la segunda hendidura de ventilación (24) entre el rotor (10) y el estator (20) y en dirección radial se extienden en una medida predeterminada en paralelo al estator (20) del generador.

7. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, en la que la góndola presenta una sección (100) inferior que discurre en una medida predeterminada esencialmente en paralelo a la torre y termina en un borde inferior abierto, caracterizada por un borde inferior configurado como abultamiento.

8. Instalación de energía eólica según el preámbulo de la reivindicación 7, caracterizada por una sección (100) inferior de la góndola (30) que se ensancha en forma de embudo en una medida predeterminada.


 

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