Dispositivo de freno para instalación de energía eólica.

Dispositivo de freno (1) para una instalación de energía eólica con:

un tambor de freno (3), que actúa sobre un árbol primario, en particular un árbol de generador,

varios elementos de freno (5) que actúan radialmente hacia fuera sobre el tambor de freno (3),

una unidad de cilindro hidráulico central (7) que actúa sobre los elementos de freno y

una unidad de acoplamiento (9) que puede unirse de manera firme con una pieza constructiva fija conrespecto al árbol primario, que fija los elementos de freno (5) en la dirección circunferencial o sentido degiro del árbol primario,

presentando el tambor de freno (3), la unidad de cilindro de fluido (7) y la unidad de acoplamiento (9) encada caso una abertura pasante central (38, 78, 98), que puede estar atravesada por un árbol secundarioque puede girar independientemente del árbol primario y del dispositivo de freno (1), en particular un árbolde ajuste o un denominado árbol de regulación de paso y/o el propio árbol primario.

Dispositivo de freno para instalación de energía eólica La presente invención se refiere a un dispositivo de freno para una instalación de energía eólica. El dispositivo de freno presenta un tambor de freno, así como varios elementos de freno que actúan radialmente hacia fuera sobre el tambor de freno, sobre los que actúa una unidad de cilindro hidráulico. A este respecto los elementos de freno están fijados en la dirección circunferencial a través de una unidad de acoplamiento, que puede unirse de manera firme con una pieza constructiva fija.

Por el tipo de construcción, tales frenos de tambor se utilizan habitualmente de manera que actúan sobre extremos de árbol.

Para instalaciones de energía eólica son necesarios los denominados frenos de rotor, que o bien están diseñados como frenos de parada puros y entonces únicamente deben aplicar el momento de parada necesario para el rotor en reposo. Los frenos de rotor también pueden estar diseñados como freno de servicio, que actúa entonces como segundo sistema de frenado independiente de manera adicional al frenado aerodinámico del rotor y sirve además en reposo como freno de parada.

En una instalación de energía eólica se producen en el buje de rotor a un número de revoluciones reducido momentos de giro relativamente altos, que se transforman en una transmisión dispuesta aguas abajo en números de revoluciones superiores con momentos de giro menores. El árbol de salida de la transmisión (número de revoluciones alto, momento de giro reducido) actúa sobre un generador, que convierte la energía de rotación en energía eléctrica. Los frenos de rotor conocidos se realizan en la mayoría de los casos como frenos de discos (véase por ejemplo el documento DE 37 14 859 A1) y actúan normalmente sobre el árbol de salida de la transmisión o el árbol de entrada del generador. Sin embargo, los frenos de discos tienen la desventaja de que, además de la fuerza de torsión que genera el verdadero momento de frenado, mediante la actuación excéntrica de las zapatas de freno sobre el disco ejercen también una fuerza transversal sobre el árbol que debe frenarse, que conduce a un esfuerzo de flexión no deseado. Aunque este esfuerzo de flexión puede reducirse usando varias unidades de zapata de freno distribuidas simétricamente por el perímetro del disco, sin embargo, no pueden excluirse completamente cargas de flexión, dado que en el caso de la actuación de varias unidades de zapata de freno, debido a un desgaste irregular de los elementos de freno o debido a una distribución asimétrica irregular de la fuerza de frenado, a pesar de la disposición simétrica pueden aparecer tales cargas de flexión. Además, tales frenos de discos necesitan bastante espacio; y concretamente tanto en dirección radial como en dirección axial.

Los frenos de tambor, que son adecuados para su montaje en extremos de árbol (o en el campo de los automóviles en manguetas (véanse por ejemplo los documentos DE 199 06 798 A1 y US 3.835.964) ) , normalmente no pueden usarse en instalaciones de energía eólica en el árbol primario (árbol de salida de la transmisión o árbol de accionamiento del generador) , dado que el árbol primario por un lado une en general la transmisión y el generador entre sí y, por otro lado, por regla general está realizado como árbol hueco, a través del cual se guía un denominado tubo de regulación de paso, a través del que se realiza el desplazamiento de pala. El tubo de regulación de paso que gira a la velocidad del rotor aloja también conductos de corriente o hidráulicos, que alimentan accionamientos de ajuste correspondientes para el desplazamiento de pala, que están ubicados en el buje. Un árbol continuo o un paso de este tipo de conductos de alimentación no puede realizarse con frenos de tambor habituales.

Por tanto existe el objetivo de proporcionar un dispositivo de freno, que en una realización de freno de tambor sea adecuado para frenar el árbol primario, sin que se vea afectado negativamente por ello el accionamiento del dispositivo de desplazamiento de pala.

Este objetivo se soluciona mediante el dispositivo de freno según la reivindicación 1. De este modo está previsto un tambor de freno, que actúa sobre el árbol primario. Éste puede ser o bien un árbol de generador o bien también el árbol de salida de la transmisión. Además están previstos varios elementos de freno que actúan radialmente hacia fuera sobre el tambor de freno, que comprenden por regla general las propias guarniciones de freno y soportes de guarnición de freno adecuados. A este respecto una unidad de cilindro de fluido central actúa sobre los elementos de freno y al frenar los desplaza de manera uniforme hacia fuera contra el lado interno del tambor de freno. A este respecto las fuerzas tangenciales que actúan sobre los elementos de freno no se absorben a través de la unidad de cilindro hidráulico, sino a través de una unidad de acoplamiento fijada, que fija los elementos de freno en la dirección circunferencial, concretamente con respecto al sentido de giro del tambor de freno/árbol primario. El tambor de freno, la unidad de cilindro de fluido y la unidad de acoplamiento presentan en cada caso una abertura pasante orientada coaxialmente, central, que puede estar atravesada por el propio árbol primario o un árbol secundario que puede girar independientemente del dispositivo de freno. Éste puede ser un árbol de ajuste o un denominado tubo de regulación de paso, que está previsto para el desplazamiento de los mecanismos de desplazamiento de pala. Este árbol de ajuste o el tubo de regulación de paso gira a este respecto habitualmente a la velocidad del buje de palas de rotor (aproximadamente 14 revoluciones por minuto) .

Los perfeccionamientos de las reivindicaciones 2 a 5 se refieren al diseño del tambor de freno. A este respecto según la reivindicación 2 está prevista una estructura de nervios que discurre radialmente, que mejora el flujo de fuerza y calor durante el funcionamiento del freno en el tambor de freno. El diseño según la reivindicación 3 sirve para una forma de tambor especialmente rígida y con estabilidad de forma también en condiciones de funcionamiento, que posibilita un funcionamiento duradero con escaso mantenimiento. Las características de las reivindicaciones 4 y 5 mejoran la refrigeración propia del tambor de freno y con ello también de las demás piezas constructivas de freno mediante un guiado de aire de enfriamiento mejorado (convección) a través del dispositivo de freno.

El diseño de los elementos de freno según la reivindicación 6 mejora por un lado la evacuación de calor de la zona de las verdaderas superficies de frenado a través de las guarniciones de freno y los cuerpos de frenado de los elementos de freno al entorno e impide con ello un calentamiento de la unidad de cilindro hidráulico. Por otro lado, con un diseño correspondiente de la estructura de nervios o de rejilla puede realizarse una realización de colada con estabilidad de forma y favorable de los elementos de freno.

Las características de las reivindicaciones 7 a 9 se refieren a un dispositivo de reajuste, que según la reivindicación 7 compensa automáticamente con un reajuste un intersticio de aireación deseado y lo mantiene constante. El reajuste tiene lugar según la reivindicación 8 a través de un elemento de leva pretensado, que actúa sobre un elemento de tope, que puede desplazarse por un trayecto de ajuste, que corresponde al intersticio de aireación. A este respecto el intersticio de aireación según la reivindicación 9 puede desplazarse a través de un elemento de ajuste, en particular un tornillo de ajuste, en contra de una fuerza de resorte. Estas medidas, en combinación o en sí mismas, aumentan la vida útil del dispositivo de freno y prolongan los intervalos de mantenimiento, que en particular en el caso de instalaciones de energía eólica representan un factor de costes importante.

El dispositivo de retorno según la reivindicación 10 garantiza que, en el caso de un freno ventilado,

independientemente de la posición de instalación del dispositivo de freno, cada uno de los elementos de freno se mantenga de manera fiable en su posición de aireación y, en el caso de un árbol primario en rotación, no roce con el tambor de freno igualmente en rotación. De este modo se impide un desgaste irregular de los elementos de freno y se reduce el desgaste en sí mismo. Las reivindicaciones 11, 12 y 13 se refieren a una unidad de generador/transmisión para una instalación de energía eólica con un dispositivo de freno según la invención (reivindicación 11) , un tren de accionamiento para una instalación de energía eólica (reivindicación 12) así como una instalación de energía... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de freno (1) para una instalación de energía eólica con:

un tambor de freno (3) , que actúa sobre un árbol primario, en particular un árbol de generador,

varios elementos de freno (5) que actúan radialmente hacia fuera sobre el tambor de freno (3) ,

una unidad de cilindro hidráulico central (7) que actúa sobre los elementos de freno y

una unidad de acoplamiento (9) que puede unirse de manera firme con una pieza constructiva fija con respecto al árbol primario, que fija los elementos de freno (5) en la dirección circunferencial o sentido de giro del árbol primario,

presentando el tambor de freno (3) , la unidad de cilindro de fluido (7) y la unidad de acoplamiento (9) en cada caso una abertura pasante central (38, 78, 98) , que puede estar atravesada por un árbol secundario que puede girar independientemente del árbol primario y del dispositivo de freno (1) , en particular un árbol de ajuste o un denominado árbol de regulación de paso y/o el propio árbol primario.

2. Dispositivo de freno (1) según la reivindicación 1, en el que el tambor de freno (3) está dotado de una estructura de nervios que discurre radialmente (35, 36) , que sirve para la transmisión de carga y calor.

3. Dispositivo de freno (1) según la reivindicación 2, en el que la estructura de nervios (35, 36) discurre desde el lado interno de un borde de tambor (31) hasta el lado externo de una zona de buje (33) atravesando un 25 fondo de tambor (32) .

4. Dispositivo de freno (1) según la reivindicación 3, en el que el fondo de tambor (32) está previsto con entalladuras (37) para ventilación.

5. Dispositivo de freno (1) según la reivindicación 4, en el que la estructura de nervios (35, 36) forma con las entalladuras una estructura de hélice o turbina, para ventilar el espacio interno del tambor y así enfriar los elementos de freno (5) y la unidad de cilindro hidráulico (7) .

6. Dispositivo de freno (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que los elementos de freno (5) 35 presentan una estructura de nervios o rejilla (53) configurada de manera permeable en dirección axial.

7. Dispositivo de freno (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que entre cada elemento de freno y la unidad de cilindro hidráulico (7) actúa en cada caso un dispositivo de reajuste (80) , que en funcionamiento compensa automáticamente con un reajuste la abrasión de las superficies de freno en dirección radial y así mantiene en su mayor parte constante un intersticio de aireación.

8. Dispositivo de freno (1) según la reivindicación 7, en el que el dispositivo de reajuste (80) presenta un elemento de leva (81) pretensado en una dirección de acción (P) , que actúa con su superficie de acción sobre un elemento de tope (85) pretensado, que puede desplazarse por un trayecto de ajuste (d)

correspondiente al intersticio de aireación.

9. Dispositivo de freno (1) según la reivindicación 8, en el que el trayecto de ajuste (d) del elemento de tope (85) y con ello el intersticio de aireación puede desplazarse a través de un elemento de ajuste (88, 90) , en particular un tornillo de ajuste (88) en contra de una fuerza de resorte. 50

10. Dispositivo de freno (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que un dispositivo de recuperación (71) mantiene cada uno de los elementos de freno (5) en su posición de aireación y para cada elemento de freno (4) está previsto un elemento de ajuste (72) , a través del cual el elemento de freno (4) al frenar puede llevarse a su posición de frenado por la acción de fluido en contra de una acción del

dispositivo de recuperación (71) .

11. Unidad de generador/transmisión para una instalación de energía eólica con un dispositivo de freno (1) según una de las reivindicaciones anteriores.

12. Unidad de accionamiento para una instalación de energía eólica con una unidad de generador/transmisión según la reivindicación 11, siendo el árbol primario un árbol de salida de un grupo constructivo de transmisión o un árbol de generador, que se acciona a través de un árbol de entrada accionado por energía eólica.

13. Instalación de energía eólica con una unidad de accionamiento según la reivindicación 12.