Una turbina eólica, un procedimiento para acoplar un primer componente de tren de accionamiento del tren de accionamiento de una turbina eólica con un segundo componente de tren de accionamiento del tren de accionamiento, y uso de una turbina eólica.

Una turbina eólica (1) que comprende un tren de accionamiento (13),

incluyendo dicho tren de accionamiento (13) al menos un rotor (4) para transformar viento en giro de un cubo (11) del rotor, para proporcionar un par de accionamiento un generador (8) para transformar al menos parte de dicho par de accionamiento en potencia eléctrica, y al menos un acoplamiento (12) para conectar un primer componente (14) del tren de accionamiento con un segundo componente (15) del tren de accionamiento para transferir dicho par de accionamiento entre dichos componentes (14, 15), dicho acoplamiento (12) comprende una primera pieza de acoplamiento (16) con una primera área de acoplamiento (18), estando conectada dicha primera área de acoplamiento (18) con una segunda área de acoplamiento (19) de una segunda pieza de acoplamiento (17), por lo que dicho par de accionamiento se transfiere de una de dichas áreas (18, 19) a la otra de dichas áreas (18, 19) durante el funcionamiento de dicho acoplamiento (12), dicha primera área de acoplamiento (18) está dotada de una primera estructura de acoplamiento positivo (20) que se acopla con una correspondiente segunda estructura de acoplamiento positivo de dicha segunda área de acoplamiento (19), y en el que dichas estructuras de acoplamiento positivo (20, 32) primera y segunda se extienden hacia dentro desde posiciones cerca de o en una periferia externa (33) de las piezas del acoplamiento (16, 17) primera y segunda, respectivamente, en el que dicha primera área de acoplamiento (18) y dicha segunda área de acoplamiento (19) comprenden medios de fijación (24) para mantener sustancialmente al menos una posición axial de dicha primera área de acoplamiento (18) en relación con dicha segunda área de acoplamiento (19) al menos durante el funcionamiento de dicho acoplamiento (12), y caracterizada porque dicha segunda área de acoplamiento (19) de dicho segundo componente (15) del tren de accionamiento comprende una abertura central a través de la cual dicho primer componente (14) del tren de accionamiento puede ser montado y desmantelado.

Una turbina eólica, un procedimiento para acoplar un primer componente de tren de accionamiento del tren de accionamiento de una turbina eólica con un segundo componente de tren de accionamiento del tren de accionamiento, y uso de una turbina eólica Antecedentes de la invención La invención se refiere a una turbina eólica que comprende un tren de accionamiento con al menos un acoplamiento para conectar un primer componente del tren de accionamiento con un segundo componente del tren de accionamiento, un procedimiento para acoplar un primer componente de tren de accionamiento del tren de accionamiento de una turbina eólica con un segundo componente de tren de accionamiento del tren de accionamiento, y uso de una turbina eólica.

Descripción del estado de la técnica relacionado Una turbina eólica conocida en la técnica comprende una torre de turbina eólica troncocónica y una góndola de turbina eólica situada en la parte superior de la torre. Un rotor de turbina eólica con un número de palas de turbina eólica se conecta a la góndola mediante un árbol de baja velocidad, que se extiende hacia fuera de la parte frontal de la góndola, como se ilustra en la fig. 1.

A medida que las turbinas eólicas modernas se hacen más y más grandes, tanto en tamaño como en potencia entregada, el reto de transferir el par mediante el tren de accionamiento de la turbina eólica, esto es, del rotor al generador, se hace más pronunciado.

El tren de accionamiento comprende típicamente varios componentes de tren de accionamiento interconectados, tales como el rotor, un árbol principal, una o más cajas de engranajes, un sistema de frenado, un sistema de protección frente a sobrecargas y un generador, en el que los distintos componentes del tren de accionamiento están interconectados por medio de algún tipo de acoplamiento separable o desmontable que permite que se pueda transferir par en y entre los componentes, y que permita al mismo tiempo el desmontaje y/o sustitución de los componentes individuales del tren de accionamiento.

Un modo conocido de proporcionar un acoplamiento en el tren de accionamiento es utilizar un denominado anillo de contracción. El anillo de contracción funciona convirtiendo cargas de una abrazadera ajustable de bloqueo en presiones radiales de contacto aplicadas a los árboles de los componentes montados, "contrayéndolas" de hecho sobre los árboles. Idealmente, este tipo de acoplamiento dará como resultado un ajuste mecánico de interferencia de retroceso nulo, sin embargo las juntas de fricción anchas (como las requeridas para transferencias elevadas de par) son sensibles al curvado del árbol y a cargas giratorias, que pueden provocar microdeslizamientos y subsiguientemente fricción o corrosión por fricción. Además, cuando el par supera la capacidad de la junta, el acoplamiento puede deslizar y soldarse localmente entre sí. Una vez que esto ocurre, el acoplamiento es muy difícil de retirar de nuevo, y su retirada destruirá típicamente uno o ambos de los árboles unidos.

Del documento JP 2007 064200 es conocido dotar al árbol principal de un generador de potencia eólica de eje vertical con un embrague que permita que el árbol principal pueda ser desacoplado de árbol del generador, en el que cada uno de los discos del embrague comprende "dientes" correspondientes.

De la solicitud europea de patente EP 1445484 A1 se conoce asimismo dotar a una turbina eólica de un acoplamiento de fricción el cual, por medio de pernios, crea una fuerza de cierre sobre las superficies que se extienden radialmente de uno o más discos. Sin embargo, este tipo de acoplamiento es complejo y difícil de desmontar.

Por lo tanto, un objeto de la invención es dotar al tren de accionamiento de una turbina eólica de una técnica de 40 acoplamiento con transferencia de par ventajosa.

Sumario de la invención La invención proporciona una turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende un tren de accionamiento. El tren de accionamiento incluye al menos un rotor para transformar viento en giro de un cubo del rotor, para proporcionar un par de accionamiento, un generador para transformar al menos una parte del par de accionamiento en 45 potencia eléctrica, y al menos un acoplamiento para conectar un primer componente del tren de accionamiento con un segundo componente del tren de accionamiento para transferir dicho par de accionamiento entre los componentes. El acoplamiento comprende una primera pieza de acoplamiento con una primera área de acoplamiento, primera área de acoplamiento que está conectada con una segunda área de acoplamiento de una segunda pieza de acoplamiento, en el que el par de accionamiento se transfiere de una de las áreas a la otra de las áreas durante el funcionamiento de dicho 50 acoplamiento, en el que la primera área de acoplamiento está dotada de una primera estructura de acoplamiento positivo que se acopla con una segunda estructura de acoplamiento positivo correspondiente de la segunda área de acoplamiento, y en el que tanto la primera como la segunda estructura de acoplamiento positivo se extienden hacia dentro desde posiciones próximas a o en una periferia externa de las piezas del acoplamiento primera y segunda, respectivamente. La primera área de acoplamiento y la segunda área de acoplamiento comprenden medios de fijación 55 para mantener sustancialmente al menos una posición axial de la primera área de acoplamiento con relación a la segunda área de acoplamiento al menos durante el funcionamiento del acoplamiento, y la segunda área de acoplamiento del segundo componente del tren de accionamiento comprende una abertura central a través de la cual el primer componente del tren de accionamiento puede ser montado y desmantelado.

Sería virtualmente imposible o al menos muy complejo y costoso fabricar la turbina eólica de modo que todos los componentes del tren de accionamiento se mantengan alineados perfecta y rígidamente en todo momento durante el funcionamiento de la turbina eólica. Especialmente ya que las cargas transferidas a través del tren de accionamiento de una turbina eólica son particularmente variables, por ejemplo debido al cambio constante en la dirección del viento, la velocidad del viento, el gradiente del viento sobre el rotor, las condiciones meteorológicas y el cambio constante de los parámetros de funcionamiento correspondientes, tales como el ángulo de batimiento, el ángulo de paso de las palas, el ángulo de guiñada, y por supuesto debido a que el rotor gira constantemente, lo que hace que cualquier variación en la carga transferida desde las palas individuales actúe como un momento de giro o fuerza radial sobre al menos algunos de los componentes del tren de accionamiento.

Por lo tanto, es ventajoso que las áreas de acoplamiento estén dotadas de estructuras de acoplamiento positivo que se acoplen mutuamente ya que así se asegura que la elevada carga de par se transfiera en todo momento sustancialmente sin desgaste del acoplamiento.

En un aspecto de la invención, dichas áreas primera y segunda comprenden medios axiales para transferir cargas axiales mediante dicho acoplamiento en al menos una dirección.

Al dotar a las áreas de acoplamiento de medios de carga axial para transferir cargas axiales a través del acoplamiento en al menos una dirección, se asegura que si las cargas axiales se van a transferir a través del acoplamiento, las áreas tan 20 sólo se separan ligeramente o se comprimen entre sí más firmemente, o ambos en diferentes áreas de las áreas de acoplamiento. Esto es ventajoso ya que incluso aunque este diseño permita teóricamente el movimiento axial del acoplamiento, el acoplamiento puede gestionar esto sustancialmente sin desgaste, y debido a que las áreas de acoplamiento comprenden estructuras de acoplamiento positivo que se acoplan entre sí, la calidad de la transferencia de par del acoplamiento no se ve afectada sustancialmente por las cargas axiales, incluso aunque esto está acompañado por una carga giratoria radial.

En un aspecto de la invención, dichos medios axiales se proporcionan al establecer dichas áreas, de modo que no sean paralelas con el eje de giro de dicho acoplamiento.

Si las áreas de acoplamiento son paralelas con el eje de giro del acoplamiento, una de las áreas tendrá que ajustar en la otra, por ejemplo, como una conexión de árbol tradicional de llave y ranura, una conexión de casquillo de seis radios o un acoplamiento de anillo de contracción. Sin embargo, estos acoplamientos o tipos de conexión son relativamente malos para transferir cargas axiales y son particularmente... [Seguir leyendo]

1. Una turbina eólica (1) que comprende un tren de accionamiento (13) , incluyendo dicho tren de accionamiento (13) al menos un rotor (4) para transformar viento en giro de un cubo (11) del rotor, para proporcionar un par de accionamiento un generador (8) para transformar al menos parte de dicho par de accionamiento en potencia eléctrica, y al menos un acoplamiento (12) para conectar un primer componente (14) del tren de accionamiento con un segundo componente (15) del tren de accionamiento para transferir dicho par de accionamiento entre dichos componentes (14, 15) , dicho acoplamiento (12) comprende una primera pieza de acoplamiento (16) con una primera área de acoplamiento (18) , estando conectada dicha primera área de acoplamiento (18) con una segunda área de acoplamiento (19) de una segunda pieza de acoplamiento (17) , por lo que dicho par de accionamiento se transfiere de una de dichas áreas (18, 19) a la otra de dichas áreas (18, 19) durante el funcionamiento de dicho acoplamiento (12) , dicha primera área de acoplamiento (18) está dotada de una primera estructura de acoplamiento positivo (20) que se acopla con una correspondiente segunda estructura de acoplamiento positivo de dicha segunda área de acoplamiento (19) , y en el que dichas estructuras de acoplamiento positivo (20, 32) primera y segunda se extienden hacia dentro desde posiciones cerca de o en una periferia externa (33) de las piezas del acoplamiento (16, 17) primera y segunda, respectivamente, en el que dicha primera área de acoplamiento (18) y dicha segunda área de acoplamiento (19) comprenden medios de fijación (24) para mantener sustancialmente al menos una posición axial de dicha primera área de acoplamiento (18) en relación con dicha segunda área de acoplamiento (19) al menos durante el funcionamiento de dicho acoplamiento (12) , y caracterizada porque dicha segunda área de acoplamiento (19) de dicho segundo componente (15) del tren de accionamiento comprende una abertura central a través de la cual dicho primer componente (14) del tren de accionamiento puede ser montado y desmantelado.

2. Una turbina eólica (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dichas áreas (18, 19) primera y segunda comprenden medios axiales (21) para transferir cargas axiales a través de dicho acoplamiento (12) en al menos una dirección.

3. Una turbina eólica (1) de acuerdo con la reivindicación 2, en la que dichos medios axiales (21) están dispuestos estableciendo dichas áreas (18, 19) de modo que no sean paralelas con el eje de giro (31) de dicho acoplamiento 30 (12) .

4. Una turbina eólica (1) de acuerdo con las reivindicaciones 2 o 3, en la que dichas áreas (18, 19) están establecidas en un ángulo de cara (A) de entre 45° y 135°, preferiblemente entre 80° y 100° tal como 90° en relación con el eje de giro (31) de dicho acoplamiento (12) para establecer dichos medios axiales (21) .

5. Una turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha primera

estructura de acoplamiento positivo (20) de dicha primera área de acoplamiento (18) y/o dicha segunda estructura de acoplamiento positivo (32) de dicha segunda área de acoplamiento (19) está formada integralmente en dichas áreas (18, 19) .

6. Una turbina eólica (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha primera pieza de acoplamiento (16) o dicha segunda pieza de acoplamiento (17) está formada integralmente en dicho primer 40 componente (14) del tren de accionamiento y en dicho segundo componente (15) del tren de accionamiento.

7. Una turbina eólica (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos uno de dicho primer componente (14) del tren de accionamiento y dicho segundo componente (15) del tren de accionamiento se selecciona de un grupo que comprende: un árbol del tren de accionamiento, un árbol principal (26) , un cojinete principal, un acoplamiento (12) , un freno (7) , una caja de engranajes (6) , un cubo (11) del rotor y un 45 generador (8) .

8. Una turbina eólica (1) de acuerdo con la reivindicación 7, en la que dicho primer componente (14) del tren de accionamiento o dicho segundo componente (15) del tren de accionamiento es un árbol giratorio de dicha caja de engranajes (6) de la turbina eólica tal como un árbol de engranaje planetario o un árbol de entrada de dicha caja de engranajes (6) .

50 9. Una turbina eólica (1) de acuerdo con la reivindicación 8, en la que dichas áreas de acoplamiento (19) primera o segunda de dicho árbol giratorio definen una periferia externa de dicho componente del tren de accionamiento.

10. Una turbina eólica (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichos medios de fijación (24) son medios de fijación mecánicos tales como tornillos, pernios o remaches.

11. Una turbina eólica (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos uno de dicho primer componente (14) del tren de accionamiento y/o dicho segundo componente (15) del tren de accionamiento es hueco.

12. Una turbina eólica (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho acoplamiento

(12) es autocentrado y/o autoalineado ya que dichas estructuras de acoplamiento positivo (20, 32) primera y segunda se extienden hacia dentro desde posiciones cerca de o en una periferia externa de las piezas del acoplamiento (16, 17) primera y segunda, respectivamente.

13. Un procedimiento para acoplar un primer componente (14) de tren de accionamiento del tren de accionamiento (13) de una turbina eólica (1) de acuerdo con la reivindicación 1, con un segundo componente (15) de tren de 10 accionamiento de dicho tren de accionamiento (13) , comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

! dotar a dicho primer componente (14) del tren de accionamiento de una primera pieza de acoplamiento (16) que incluye una primera área de acoplamiento (18) y dotar a dicho segundo componente (15) del tren de accionamiento de una segunda pieza de acoplamiento (17) que incluye una segunda área de acoplamiento (19) , ! montar dicho primer componente (14) del tren de accionamiento a través de una abertura central de dicha 15 segunda área de acoplamiento (19) de dicho segundo componente (15) del tren de accionamiento, ! unir dicha primera pieza de acoplamiento (16) con dicha segunda pieza de acoplamiento (17) acoplando una estructura de acoplamiento positivo (20) de dicha primera área de acoplamiento (18) con una correspondiente estructura de acoplamiento positivo (32) de dicha segunda área de acoplamiento (19) , y de modo que dicha primera área de acoplamiento (18) y dicha segunda área de acoplamiento (19) sean capaces de transferir cargas axiales a través de dicho acoplamiento (12) al menos en una dirección, y ! dotar a dicha primera área de acoplamiento (18) y a dicha segunda área de acoplamiento (19) con medios de fijación (24) para mantener sustancialmente al menos una posición axial de dicha primera área de acoplamiento (18) con relación a dicha segunda área de acoplamiento (19) al menos durante el funcionamiento de dicho acoplamiento (12) .