Un cojinete de cabeceo para una turbina eólica y uso del mismo.
Una turbina eólica (1) que comprende
al menos dos palas de turbina eólica con control de cabeceo (5),
comprendiendo cada pala (5) uno o máscojinetes de cabeceo (9) que incluyen dos o más anillos del cojinete (24, 25, 26), y
medios de control de cabeceo para cabecear dichas palas (5) por medio de dichos cojinetes (9),estando montadas dichas palas (5) en un buje (7) por medio de dichos cojinetes de cabeceo (9);
dichos uno o más cojinetes de cabeceo (9) comprenden medios de mejora de la flexibilidad separados (10, 11,12, 14, 19, 20, 28) para controlar cargas en dichos cojinetes (9);
caracterizada por que
dichos medios de mejora de la flexibilidad separados (10, 11, 12, 14, 19, 20, 28) incluyen una o más placas(10, 11) incorporadas a uno o más de dichos anillos del cojinete (24, 25, 26) por medio de, por ejemplo,tornillos, pernos, espárragos, remaches, medios adhesivos o soldaduras.
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2005/002612.
Solicitante: VESTAS WIND SYSTEMS A/S.
Nacionalidad solicitante: Dinamarca.
Dirección: Hedeager 44 8200 Aarhus N DINAMARCA.
Inventor/es: BECH, ANTON, MADDEN,GERRY.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- F03D1/06 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. › F03D 1/00 Motores de viento con el eje de rotación dispuesto sustancialmente paralelo al flujo de aire que entra al rotor (su control F03D 7/02). › Rotores.
- F03D7/02 F03D […] › F03D 7/00 Control de los motores de viento (alimentación o distribución de energía eléctrica H02J, p. ej. disposiciones para ajustar, eliminar o compensar la potencia reactiva en las redes H02J 3/18; control de generadores eléctricos H02P, p. ej. disposiciones para el control de generadores eléctricos con el propósito de obtener las características deseadas en la salida H02P 9/00). › teniendo los motores de viento el eje de rotación dispuesto sustancialmente paralelo al flujo de aire que entra al rotor.
PDF original: ES-2441016_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Un cojinete de cabeceo para una turbina eólica y uso del mismo Antecedentes de la invención La invención se refiere a una turbina eólica de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, y al uso de la misma.
Descripción de la técnica relacionada Una turbina eólica conocida en la técnica comprende una torre de turbina eólica y una góndola de turbina eólica situada en la parte superior de la torre. Un rotor de turbina eólica con tres palas de turbina eólica se conecta a la góndola mediante un árbol de baja velocidad, que se extiende hacia fuera de la parte delantera de la góndola como se ilustra en la figura 1.
Las turbinas eólicas modernas controlan la carga en el rotor cabeceando las palas a favor y contra el viento de entrada. Se hace cabecear las palas para optimizar la salida o para proteger la turbina eólica de sobrecargas dañinas.
Para realizar el cabeceo cada pala está provista de un cojinete de cabeceo entre el buje y la pala, y algún tipo de mecanismo, lo más frecuente un cilindro hidráulico, para proporcionar la fuerza para cabecear la pala y mantenerla en una posición dada. Este montaje de cabeceo permite que cada pala sea girada aproximadamente 90° alrededor de su eje longitudinal.
La carga eólica sobre las palas aumenta a medida que las turbinas eólicas modernas aumentan de tamaño, y a medida que tanto las palas como el buje aumentan de tamaño se vuelven relativamente más blandos y flexibles. Estos hechos convierten a los cojinetes de cabeceo en componentes cruciales del rotor, ya que tienen que ser capaces de transferir el momento producido por la carga eólica al buje y al mismo tiempo permitir que las palas puedan girar libremente y de modo preciso.
Para asegurar esto la solución obvia sería simplemente aumentar el tamaño de los cojinetes de cabeceo, pero las bolas de los cojinetes ya han alcanzado prácticamente el límite de lo que se puede producir industrialmente, y bolas más grandes serían por lo tanto económicamente desventajosas. Además, el tamaño del anillo aumentaría con el aumento del tamaño de bola y por lo tanto aumentarían significativamente el coste y peso del cojinete.
Otra solución sería dotar a la pala de más de un cojinete, separados entre sí, como se muestra, por ejemplo, en los documentos DE 3415428 A1 y US 4.668.109. Esto es ventajoso ya que permite que cojinetes relativamente pequeños transfieran el momento. Pero este diseño consume espacio y requiere un alto grado de rigidez, y por lo tanto aumenta el coste y peso tanto del buje como de las palas.
El documento SE 416990 (B) describe un estribo de articulación para una turbina eólica adaptada para articular las palas de captura de viento de la turbina con su buje de un modo movible. El documento US 4.668.109A describe una chumacera con cojinetes cargados por resorte para una turbina eólica.
Un objetivo de la invención es, por lo tanto, proporcionar un cojinete de cabeceo para una turbina eólica grande moderna sin las desventajas mencionadas.
Especialmente, es un objetivo de la invención proporcionar un cojinete de cabeceo para una turbina eólica eficiente en costes y peso, que pueda transferir las cargas sobre y desde las palas al buje sin reducir la durabilidad o funcionalidad de los cojinetes.
La invención La invención proporciona una turbina eólica que comprende al menos dos palas de turbina eólica con control de cabeceo. Cada pala comprende uno o más cojinetes de cabeceo que incluyen dos o más anillos del cojinete, y medios de control de cabeceo para cabecear las palas por medio de los cojinetes. Las palas están montadas en un buje por medio de los cojinetes de cabeceo, comprendiendo el uno o más cojinetes de cabeceo medios de mejora de la flexibilidad separados para controlar las cargas en los cojinetes, caracterizados porque los medios de mejora de la flexibilidad separados incluyen una o más placas unidas a uno o más de dichos anillos del cojinete por medio de, por ejemplo, tornillos, pernos, espárragos, remaches, medios adhesivos o soldaduras.
Es ventajoso dotar a los cojinetes de cabeceo de medios de mejora de la flexibilidad separados, ya que los medios de mejora de la flexibilidad aseguran la durabilidad o funcionalidad del cojinete incluso aunque los anillos del cojinete estén distorsionados por la carga sobre y desde las palas. Así pues, los cojinetes pueden transferir un mayor momento o carga sin que el peso o el coste del cojinete aumenten demasiado.
Se debe enfatizar que el término “buje” debe ser entendido como la parte de la turbina eólica a la que se unen las
palas. El término “buje” cubre por lo tanto igualmente el dispositivo de batimiento al que se unen las palas en turbinas eólicas de batimiento.
En un aspecto de la invención, dichos cojinetes comprenden dos hileras de elementos de rodadura.
Cuantas más hileras de elementos de rodadura haya, más sensible es la vida y la funcionalidad del cojinete a una distorsión de los anillos del cojinete. Por lo tanto, es ventajoso proporcionar un cojinete que comprenda dos hileras de elementos de rodadura con medios de mejora de la flexibilidad separados.
Se debe enfatizar que el término “elementos de rodadura” debe ser entendido como cualquier tipo de piezas de rodadura de un cojinete tales como bolas, rodillos, agujas u otros.
En un aspecto de la invención, dichos cojinetes comprenden tres o más hileras de elementos de rodadura.
Así pues, se consigue un modo de realización ventajoso de la invención.
En un aspecto de la invención, dichos cojinetes comprenden uno o más primeros y uno o más segundos medios de mejora de la flexibilidad separados.
Al dotar a los cojinetes tanto de unos primeros como de unos segundos medios de mejora de la flexibilidad separados, el cojinete se hace más flexible. Esto es ventajoso ya que se asegura la durabilidad o funcionalidad del cojinete, incluso aunque los anillos del cojinete estén distorsionados.
En un aspecto de la invención, dichos medios de mejora de la flexibilidad separados están desplazados de las superficies de transferencia de carga de dichos anillos del cojinete.
Es ventajoso situar los medios de mejora de la flexibilidad separados alejados de las superficies de los anillos del cojinete sobre los que ruedan los elementos de rodadura, ya que esto permite un diseño más sencillo de los medios de mejora de la flexibilidad separados y permite que los medios de mejora de la flexibilidad otorguen más flexibilidad al cojinete.
En un aspecto de la invención, al menos uno de dichos uno o más anillos del cojinete comprenden orificios pasantes para medios de unión de la pala tales como tornillos, pernios, espárragos o remaches.
Es ventajoso que uno o más de los anillos del cojinete comprendan orificios pasantes ya que esto permite un medio sencillo de unión del cojinete.
En un aspecto de la invención, dichos cojinetes comprenden tres anillos del cojinete.
Los cojinetes que comprenden tres anillos del cojinete comprenden siempre al menos dos hileras de elementos de rodadura. Cuantas más hileras de elementos de rodadura haya más sensible es la durabilidad y funcionalidad del cojinete a una distorsión de los anillos del cojinete. Por lo tanto, es ventajoso proporcionar un cojinete que comprenda tres anillos del cojinete con medios de mejora de la flexibilidad separados.
Al dotar a los anillos del cojinete de una o más placas es posible controlar la rigidez de los anillos del cojinete, y por lo tanto asegurar que, incluso aunque los anillos se deformen, el cojinete continúa siendo completamente funcional y ninguna parte del cojinete se daña o se somete a tensiones excesivas.
En un aspecto de la invención, al menos una de dichas una o más placas es una placa de refuerzo que proporciona una rigidez adicional no uniforme o sustancialmente no uniforme a dicho anillo del cojinete sobre el que está incorporada.
Al fabricar las placas de modo que proporcionen una rigidez no uniforme al anillo del cojinete sobre el que se incorporan, las placas pueden dotar a los cojinetes de rigidez y/o flexibilidad en donde se necesita, sin aumentar demasiado el peso de los cojinetes.
En un aspecto de la invención, dicha rigidez adicional no uniforme o sustancialmente no uniforme se proporciona por medio de uno o más orificios en dichas placas de refuerzo.
Es ventajoso dotar a las placas de uno o más orificios, ya que es un modo sencillo y eficiente de controlar la rigidez y/o flexibilidad de las placas.
En un aspecto de la invención, dichos medios de mejora de la flexibilidad separados comprenden dos o más jaulas de elementos de rodadura... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Una turbina eólica (1) que comprende al menos dos palas de turbina eólica con control de cabeceo (5) , comprendiendo cada pala (5) uno o más cojinetes de cabeceo (9) que incluyen dos o más anillos del cojinete (24, 25, 26) , y
medios de control de cabeceo para cabecear dichas palas (5) por medio de dichos cojinetes (9) ,
estando montadas dichas palas (5) en un buje (7) por medio de dichos cojinetes de cabeceo (9) ;
dichos uno o más cojinetes de cabeceo (9) comprenden medios de mejora de la flexibilidad separados (10, 11, 12, 14, 19, 20, 28) para controlar cargas en dichos cojinetes (9) ;
caracterizada por que dichos medios de mejora de la flexibilidad separados (10, 11, 12, 14, 19, 20, 28) incluyen una o más placas (10, 11) incorporadas a uno o más de dichos anillos del cojinete (24, 25, 26) por medio de, por ejemplo, tornillos, pernos, espárragos, remaches, medios adhesivos o soldaduras.
2. Una turbina eólica (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dichos cojinetes (9) comprende dos hileras (27) de elementos de rodadura (13) .
4. Una turbina eólica (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichos cojinetes
(9) comprenden uno o más primeros y uno o más segundos medios de mejora de la flexibilidad separados (10, 11, 12, 14, 19, 20, 28) .
6. Una turbina eólica (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos uno de dichos uno o más anillos del cojinete (24, 25, 26) comprenden orificios pasantes (18) para medios de unión de 25 la pala (5) tales como tornillos, pernos, espárragos o remaches.
7. Una turbina eólica (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichos cojinetes (9) comprenden tres anillos del cojinete (24, 25, 26) .
8. Una turbina eólica (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el número de dichas una o más placas (10, 11) incorporadas a uno o más de dichos anillos del cojinete (24, 25, 26) es uno.
9. Una turbina eólica (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1-7, en la que el número de dichas una o más placas (10, 11) incorporadas a uno o más de dichos anillos del cojinete (24, 25, 26) es más de uno.
10. Una turbina eólica (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichas una o más placas (10, 11) incorporadas a uno o más de dichos anillos del cojinete (24, 25, 26) comprenden una 35 placa externa (10) .
11. Una turbina eólica (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichas una o más placas (10, 11) incorporadas a uno o más de dichos anillos del cojinete (24, 25, 26) comprenden una placa interna (11) .
12. Una turbina eólica (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1-7 y/o de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 9-11, en la que dichas una o más placas (10, 11) incorporadas a uno o más de dichos anillos del cojinete (24, 25, 26) comprenden una placa externa (10) y una placa interna (11) .
13. Una turbina eólica (1) de acuerdo con la reivindicación 12, en la que al menos una de dichas una o más placas (10, 11) es una placa de refuerzo (10, 11) que proporciona una rigidez adicional no uniforme o sustancialmente no uniforme a dicho anillo del cojinete (24, 25, 26) sobre el que está incorporada.
14. Una turbina eólica (1) de acuerdo con la reivindicación 13, en la que dicha rigidez adicional no uniforme o sustancialmente no uniforme se proporciona por medio de uno o más orificios (8) en dichas placas de refuerzo (10, 11) .
15. Una turbina eólica (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que dichos medios de mejora de la flexibilidad separados (10, 11, 12, 14, 19, 20, 28) comprenden dos o más jaulas de elementos de rodadura (19) separadas radialmente.
16. Una turbina eólica (1) de acuerdo con la reivindicación 15, en la que dichas jaulas de elementos de rodadura 5 (19) están separadas por zonas de compresión (20) .
17. Una turbina eólica (1) de acuerdo con la reivindicación 16, en la que dichas zonas de compresión (20) están formadas integralmente en uno o en ambos de los extremos longitudinales de dichas jaulas de elementos de rodadura (19) .
18. Una turbina eólica (1) de acuerdo con la reivindicación 17, en la que dichas zonas de compresión (20)
formadas integralmente se forman como ranuras transversales (21) en las jaulas de elementos de rodadura (19) .
19. Una turbina eólica (1) de acuerdo con la reivindicación 18, en la que ranuras transversales (21) enfrentadas de jaulas de elementos de rodadura (19) yuxtapuestas se realizan transversalmente desde lados opuestos.
20. Una turbina eólica (1) de acuerdo con la reivindicación 16, en la que dichas zonas de compresión (20) son 15 piezas de compresión (6) separadas de dichas jaulas de elementos de rodadura (19) .
21. Una turbina eólica (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que dichos medios de mejora de la flexibilidad (10, 11, 12, 14, 19, 20, 28) incluyen elementos de rodadura huecos tales como rodillos huecos (12) .
22. Una turbina eólica (1) de acuerdo con la reivindicación 21, en la que el orificio (22) en dichos rodillos huecos 20 (12) tiene un diámetro mayor en los extremos que en el centro.
23. Una turbina eólica (1) de acuerdo con la reivindicación 21, en la que el orificio (22) en dichos rodillos huecos (12) es un orificio pasante recto.
24. Una turbina eólica (1) de acuerdo con la reivindicación 21, en la que el orificio (22) en dichos rodillos huecos (12) es un orificio ciego en uno o en ambos extremos de dichos rodillos huecos (12) .
25. Una turbina eólica (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que dichos medios de mejora de la flexibilidad separados (10, 11, 12, 14, 19, 20, 28) incluyen rodillos (13) con un diámetro variable.
26. Una turbina eólica (1) de acuerdo con la reivindicación 25, en la que dichos rodillos están redondeados (17) en una dirección longitudinal.
27. Una turbina eólica (1) de acuerdo con la reivindicación 25, en la que dichos rodillos se abomban en el centro.
28. Uso de una turbina eólica (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 27, en la que dicha turbina eólica (1) es una turbina eólica (1) de cabeceo de velocidad variable.
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