Sistema y procedimiento para dirigir la corriente de un rayo por dentro de una turbina eólica.

Un procedimiento para dirigir una corriente generada por un rayo incidente en una turbina eólica (100),

estandocaracterizado dicho procedimiento porque comprende:

dirigir la corriente desde un eje principal (116) de la turbina eólica hasta un freno de disco (202) unido aleje; y

dirigir la corriente desde el disco de freno hasta uno de entre una distancia de descarga disruptiva (224) yun mecanismo de rodillos (302) acoplado a un conductor de bajada a voltaje de tierra.

Sistema y procedimiento para dirigir la corriente de un rayo por dentro de una turbina eólica Esta invención se refiere, en general, a una turbina eólica y, más en particular, a procedimientos y sistemas para dirigir una corriente por dentro de la turbina eólica.

Una pala de rotor de una turbina eólica está provista de un conductor de bajada exterior para rayos en una superficie exterior de la pala, o de un conductor de bajada interior para rayos dentro de la pala. El conductor de bajada interior para rayos está provisto de un receptor de rayos, que es una conexión metálica pasante entre el conductor de bajada interior para rayos de la pala y la superficie exterior de la pala. Uno de los propósitos del receptor es atraer el rayo, de tal modo que la corriente generada por un rayo pueda ser guiada hacia abajo a través del conductor de bajada montado en el interior de la pala.

El documento WO 2004/001224 describe un medio de protección contra rayos para una turbina eólica.

El documento WO 03/054389 analiza un dispositivo de protección contra el sobrevoltaje en una turbina eólica.

El uso de un material eléctricamente conductivo en componentes tales como una pastilla de freno, un generador y los cojinetes que soportan el generador dentro de la turbina eólica, conlleva una necesidad de proteger los componentes contra los rayos o contra el sobrevoltaje. En caso de que un rayo incida sobre la pala del rotor, existe un riesgo de que la corriente se propague por una ruta a través de la pala del rotor y hacia los componentes y dañe los mismos. Es importante proteger los componentes frente a la corriente debido a que el daño puede llevar a reparaciones muy costosas de los componentes.

En las reivindicaciones adjuntas se definen diversos aspectos y realizaciones de la presente invención.

A continuación se describirán realizaciones de la presente invención, a modo de ejemplo únicamente, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

En la Figura 1 se representa un diagrama de una realización de una turbina eólica.

En la Figura 2 se representa un diagrama de una realización de un sistema que incluye una góndola, una torre, y un buje de la turbina eólica de la Figura 1.

En la Figura 3 se representa una realización de un eje de motor principal y de un disco de freno incluidos dentro de la turbina eólica de la Figura 1.

En la Figura 4 se representa una realización de un sistema de freno incluido dentro de la góndola de la Figura 2.

En la Figura 5 se representa un diagrama de bloques de una realización de un sistema para dirigir una corriente por dentro de la turbina de la Figura 1.

En la Figura 6 se representa un diagrama de bloques de una realización de una turbina eólica de accionamiento directo.

En la Figura 7 se representa un diagrama de otra realización de una turbina eólica de accionamiento directo.

En la Figura 8 se representa una media vista de una realización de un sistema para dirigir la corriente.

En la Figura 9 se representa una media vista de otra realización de un sistema para dirigir la corriente.

En la Figura 10 se representa un diagrama de una realización de un sistema para dirigir la corriente.

En la Figura 11 se representa un diagrama de una realización de un sistema para dirigir la corriente.

La Figura 1 es un diagrama de una realización de una turbina eólica 100 que incluye una góndola 102, una torre 104, un rotor 106 que tiene al menos una pala de rotor 108 y un buje rotativo 110. La góndola 102 está montada encima de una torre 104, de la cual se muestra una porción en la Figura 1. Las palas de rotor 108 están fijadas al buje 110.

La Figura 2 es un diagrama de una realización de un sistema 111 que incluye una góndola 102, una torre 104, y un buje 110. La góndola 102 aloja un panel de control 112 que incluye un procesador 113. Tal como se utiliza en el presente documento, el término procesador no está limitado exclusivamente a los circuitos integrados a los que se hace referencia como procesador en la técnica, sino que se refiere en un sentido amplio a un controlador, un microcontrolador, una microcomputadora, un controlador de lógica programable, un circuito integrado de

aplicación específica, y cualquier otro circuito programable.

El buje 110 incluye un regulador del paso variable de las palas 114. La góndola 102 también aloja una porción de un eje de rotor principal 116, un reductor 118, un generador 120, y un acoplamiento 122. Un mecanismo de orientación 124 y una consola de orientación 126 están alojados dentro de la góndola 102. Una torre meteorológica 128 está acoplada a la góndola 102. La góndola 102 aloja adicionalmente un cojinete principal 130 y un armazón principal 132. El procesador 113 controla el rotor 106 y los componentes alojados dentro de la góndola 102.

El regulador del paso variable de las palas 114 se proporciona para controlar el paso de las palas 108 que accionan el buje 110 como resultado del viento. En una realización alternativa, el regulador de paso de las palas 114 controla individualmente una pluralidad de pasos de las palas 108.

El eje de rotor principal 116, que es un eje de baja velocidad, está conectado al buje 110 mediante el cojinete principal 130 y está conectado por un extremo opuesto del eje 116 al reductor 118. El eje de rotor principal 116 gira con la rotación del buje 110. El reductor 118 utiliza una geometría de ruta dual para accionar un eje de alta velocidad incluido. El eje de alta velocidad está acoplado al eje de rotor principal 116 y gira con la rotación del eje de rotor principal 116. El eje de alta velocidad opera a una velocidad superior a la del eje de rotor principal 116. Alternativamente, el eje de rotor principal 116 puede estar acoplado directamente al generador 120. El eje de alta velocidad se utiliza para accionar el generador 120, que está montado sobre el armazón principal 132. Un par del rotor 106 se transmite hasta el generador 120 a través de un acoplamiento 122.

El mecanismo de orientación 124 y la consola de orientación 126 proporcionan un sistema de orientación para la turbina eólica 100. La torre meteorológica 128 proporciona información al procesador 113 del panel de control 112, y la información incluye la dirección del viento y/o la velocidad del viento.

Un conductor de bajada situado dentro de la pala de rotor 108 está acoplado al eje de rotor principal 116. Si un rayo incide sobre el conductor de bajada situado dentro de la pala de rotor 108, una corriente generada por el rayo se desplaza a través del conductor de bajada hasta el eje de rotor principal 116.

La Figura 3 es una realización del eje de rotor principal 116 y de un disco de freno 202 incluido dentro de la góndola 102. El disco de freno 202 rodea el eje de rotor principal 116 y está fijado al eje de rotor principal 102. En una realización alternativa, el disco de freno 202 rodea el eje de alta velocidad y está fijado al eje de alta velocidad. El disco de freno 202 gira con la rotación del eje de rotor principal 116. El eje de rotor principal 116 recibe la corriente del conductor de bajada de la pala de rotor 108. La corriente proveniente del eje de rotor principal 116 fluye hasta el disco de freno 202. Un material aislante, tal como fibra de vidrio y/o acetatos, colocado entre el reductor 118 y el generador 120, evita que la corriente fluya desde el eje de rotor principal 116 hasta el generador

120.

En la Figura 4 se representa una realización de un sistema de freno 210 incluido dentro de la góndola 102. El sistema de freno 210 incluye un disco de freno 202 (Figura 3) , una pastilla de freno 212, un soporte 214, tal como una placa de refuerzo, un elemento de distancia de descarga disruptiva 216, y un sistema hidráulico 218, tal como un cilindro hidráulico. El sistema hidráulico 218 incluye una cabeza de pistón 220. Un ejemplo del elemento de distancia de descarga disruptiva 216 incluye una placa metálica que tiene una pluralidad de dientes 222. Una distancia de descarga disruptiva 224 está formada entre el diente 222 del elemento de distancia de descarga disruptiva 216 y el disco de freno 202. Un ejemplo de una distancia mínima entre el diente 222 y el disco de freno 202 incluye un rango de 1, 5 milímetros – 2, 5 milímetros. El elemento de distancia de descarga disruptiva 216 está fijado, por ejemplo mediante pegado, a un soporte 214 a través de una capa aislante 226 compuesta por el material aislante. Por ejemplo, la capa aislante 226 cubre una cara delantera 228 del soporte 214. La cara delantera 228 del soporte 214 encara con el elemento de distancia de descarga disruptiva 216. Una capa 230 de pegamento está formada... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para dirigir una corriente generada por un rayo incidente en una turbina eólica (100) , estando caracterizado dicho procedimiento porque comprende:

dirigir la corriente desde un eje principal (116) de la turbina eólica hasta un freno de disco (202) unido al eje; y

dirigir la corriente desde el disco de freno hasta uno de entre una distancia de descarga disruptiva (224) y un mecanismo de rodillos (302) acoplado a un conductor de bajada a voltaje de tierra.

2. Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 1, que comprende adicionalmente:

acoplar uno de entre la distancia de descarga disruptiva (224) y el mecanismo de rodillos (302) a un soporte unido a una pastilla de freno (212) configurada para aplicar fricción a un movimiento del disco de freno (202) .

3. Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 1, en el cual el mecanismo de rodillos (302) comprende un rodillo (304) soportado por un cojinete (306) , comprendiendo adicionalmente dicho procedimiento:

acoplar el cojinete al soporte; y rotar el rodillo durante la rotación del disco de freno (202) .

4. Un procedimiento de acuerdo con la Reivindicación 1, que comprende adicionalmente crear la distancia de descarga disruptiva (224) entre el elemento de distancia de descarga disruptiva (216) y el disco de freno (202) .

5. Una turbina eólica (100) que comprende: un eje principal (116) ; un disco de freno (202) unido a dicho eje principal; y

está caracterizada porque comprende: uno de entre un elemento de distancia de descarga disruptiva (216) y un mecanismo de rodillos (302) configurado para dirigir una corriente desde dicho disco de freno hasta un conductor de bajada situado dentro de una torre (104) de dicha turbina eólica.

6. Una turbina eólica (100) de acuerdo con la Reivindicación 5 que adicionalmente comprende:

una pastilla de freno (212) configurada para aplicar fricción a un movimiento de dicho disco de freno (202) ; y

un soporte unido a dicha pastilla de freno y a uno de entre dicho elemento de distancia de descarga disruptiva (216) y dicho mecanismo de rodillos (302) .

7. Una turbina eólica (100) de acuerdo con la Reivindicación 5 que adicionalmente comprende:

una pastilla de freno (312) configurada para aplicar fricción a un movimiento de dicho disco de freno (202) ; y

un soporte unido a dicha pastilla de freno, en la cual dicho mecanismo de rodillos (302) comprende un rodillo (304) y un cojinete (306) que soporta dicho rodillo, estando dicho rodillo configurado para girar durante la rotación de dicho disco de freno, y estando dicho cojinete unido a dicho soporte.

8. Una turbina eólica (100) de acuerdo con la Reivindicación 5 que adicionalmente comprende:

una pastilla de freno (212) configurada para aplicar fricción a un movimiento de dicho disco de freno (202) ; y

un material aislante configurado para impedir que la corriente alcance dicha pastilla de freno gracias a aislar dicha pastilla de freno.

9. Una turbina eólica (100) de acuerdo con la Reivindicación 5 que adicionalmente comprende: una pastilla de freno (212) configurada para aplicar fricción a un movimiento de dicho disco de freno (202) ; y

un material aislante configurado para cubrir al menos una porción de la pastilla de freno, siendo dicho material aislante impermeable a la corriente con un nivel de voltaje superior a treinta kilovoltios por centímetro de dicho disco de freno.

10. Una turbina eólica (100) de acuerdo con la Reivindicación 5 que comprende adicionalmente un conductor (240) acoplado a uno de entre dicho elemento de distancia de descarga disruptiva (216) y dicho mecanismo de rodillos (302) .

.