Conjunto de guiñada para uso en turbinas eólicas.

Un conjunto (40) de guiñada para su uso en una turbina (10) eólica,

comprendiendo dicho conjunto de guiñada:

un árbol acoplado a un conjunto de accionamiento de la guiñada, extendiéndose dicho árbol hacia fuera desde dicho conjunto de accionamiento de la guiñada;

un piñón (80) acoplado operativamente a dicho árbol (46); y,

un conjunto (82) de deslizamiento situado entre dicho piñón y dicho árbol, estando dicho conjunto de deslizamiento configurado para facilitar selectivamente la rotación de dicho piñón con respecto a dicho árbol; caracterizado por que:

dicho conjunto (82) de deslizamiento comprende:

un conjunto (110) limitador de par situado adyacente a una superficie (108) exterior de dicho árbol; y

un casquillo situado entre dicho conjunto limitador de par y dicho piñón.

Conjunto de guiñada para uso en turbinas eólicas Las realizaciones descritas en el presente documento se refieren, en general, a un conjunto de guiñada para su uso en turbinas eólicas.

Debido a que muchas turbinas eólicas conocidas proporcionan energía eléctrica a las redes eléctricas de los servicios 5 públicos, al menos algunas turbinas eólicas tienen componentes más grandes (p. ej., rotores superiores a treinta metros de diámetro) que facilitan el suministro de mayores cantidades de energía eléctrica. Sin embargo, los componentes más grandes están sometidos a menudo a un aumento de las cargas (p. ej., cargas asimétricas) que resultan de las cizalladuras del viento, de la desalineación de la guiñada y/o de la turbulencia. Se ha sabido que el aumento de las cargas contribuye a ciclos de fatiga significativos en los componentes de la turbina eólica. 10

Al menos algunas turbinas eólicas conocidas incluyen una góndola fija encima de una torre. La góndola incluye un conjunto de rotor acoplado a un generador a través de un árbol. En los conjuntos de rotores conocidos, una pluralidad de palas del rotor se extienden desde un rotor. Las palas del rotor están orientadas de manera que al pasar el viento sobre las palas del rotor hace girar el rotor y gira el árbol, accionando así el generador para generar electricidad. Al menos algunas góndolas conocidas incluyen un sistema de guiñada para controlar una perspectiva del rotor con 15 respecto a una dirección del viento. Sistemas de guiñada conocidos están configurados para hacer girar la góndola alrededor de un eje de guiñada para ajustar la perspectiva del rotor. Además, los sistemas de guiñada conocidos están configurados para mantener una perspectiva del rotor con respecto a la dirección del viento. Durante su operación, las turbinas eólicas conocidas pueden estar sometidas a eventos de gran velocidad del viento que comunican un aumento del momento rotacional a la góndola con respecto a una operación normal de la turbina eólica. Sistemas de guiñada 20 conocidos están dimensionados para facilitar que se impida una rotación de la góndola durante estos eventos de gran velocidad del viento. En cuanto a ello, los sistemas de guiñada conocidos están sobredimensionados para la operación normal de la turbina eólica. Un sistema de este tipo se divulga, por ejemplo, en el documento US 4.692.094.

La presente invención está definida mediante las reivindicaciones adjuntas.

Varias de las realizaciones descritas en el presente documento facilitan el ajuste, de forma selectiva, de una carga del 25 par de torsión que es transferida entre una góndola y un sistema de guiñada. Más específicamente, el conjunto de guiñada descrito en el presente documento incluye un conjunto de deslizamiento que permite a un piñón de guiñada girar respecto a un árbol de accionamiento de guiñada cuando se somete a una carga del par de torsión que es mayor que una carga del par de torsión predefinida.

Varios aspectos y realizaciones de la presente invención serán descritos a continuación junto con los dibujos adjuntos 30 en los que:

La Fig. 1 es una vista en perspectiva de una turbina eólica ejemplar.

La Fig. 2 es una vista en perspectiva ampliada de una parte de la turbina eólica mostrada en la Fig. 1 que incluye un conjunto de guiñada ejemplar.

La Fig. 3 es una vista en perspectiva ampliada de una parte de un conjunto de guiñada ejemplar mostrado en la Fig. 2. 35

La Fig. 4 es una vista parcial en sección transversal de un conjunto de guiñada ejemplar adecuado para su uso con la turbina eólica mostrada en la Fig. 1.

Las Fig. 5-7 son vistas parciales en sección transversal de conjuntos de guiñada alternativos adecuados para su uso con la turbina eólica mostrada en la Fig. 1.

Las realizaciones descritas en el presente documento incluyen una turbina eólica que incluye un sistema de guiñada 40 que transfiere selectivamente una carga del par de torsión desde una góndola al sistema de guiñada. Más específicamente, el sistema de guiñada descrito en el presente documento incluye un conjunto de deslizamiento que permite un ajuste de la carga del par de torsión que es transferida entre un piñón de guiñada y un árbol de accionamiento de guiñada, y permite que el piñón de guiñada gire con respecto al árbol de accionamiento de guiñada cuando una carga del par de torsión en operación excede una carga del par de torsión predefinida. Al limitar una 45 cantidad de carga del par de torsión transferida entre el piñón de guiñada y el árbol de accionamiento de guiñada, puede reducirse el tamaño del sistema de guiñada.

La Fig. 1 es una vista en perspectiva de una turbina 10 eólica ejemplar. En la realización ejemplar, la turbina 10 eólica es una turbina eólica de eje horizontal. Como alternativa, la turbina 10 eólica puede ser una turbina eólica de eje vertical. En la realización ejemplar, la turbina 10 eólica incluye una torre 12 que se extiende desde una superficie 14 de soporte, 50 una góndola 16 montada en la torre 12, un generador 18 situado dentro de la góndola 16, y una caja 20 de engranajes que está acoplada al generador 18. Un rotor 22 está acoplado de forma giratoria a la caja 20 de engranajes con un árbol 24 del rotor. El rotor 22 incluye un buje 26 giratorio y al menos una pala 28 del rotor acoplada a y que se extiende hacia fuera desde el buje 26.

En la realización ejemplar, el rotor 22 incluye tres palas 28 del rotor. En una realización alternativa, el rotor 22 incluye más o menos que tres palas 28 del rotor. En la realización ejemplar, la torre 12 está fabricada de acero tubular para definir una cavidad (que no se muestra en la Fig. 1) que se extiende entre la superficie 14 de soporte y la góndola 16. En una realización alternativa, la torre 12 es cualquier tipo adecuado de torre que tenga cualquier altura adecuada.

Las palas 28 del rotor están espaciadas alrededor del buje 26 para facilitar la rotación del rotor 22 que permitir que la 5 energía cinética sea transferida desde el viento en energía mecánica útil, y posteriormente, energía eléctrica. En la realización ejemplar, cada pala 28 del rotor tiene una longitud que varía desde aproximadamente 30 metros (m) hasta aproximadamente 120 m. Como alternativa, las palas 28 del rotor pueden tener cualquier longitud adecuada que permita que la turbina 10 eólica funcione como se describe en el presente documento. Por ejemplo, otros ejemplos no limitantes de longitudes de las palas del rotor incluyen 10 m o menos, 20 m, 37 m o una longitud que sea mayor que 120 m. Como 10 el viento incide sobre las palas 28 del rotor desde una dirección 30, el rotor 22 gira alrededor de un eje 32 de rotación.

Un sistema 34 de guiñada está acoplado a la góndola 16 y a la torre 12. El sistema 34 de guiñada está configurado para girar la góndola 16 y el rotor 22 con respecto a la torre 12 alrededor de un eje 36 de guiñada. El sistema 34 de guiñada incluye un rodamiento 38 de guiñada y un conjunto 40 de guiñada. El rodamiento 38 de guiñada está acoplado entre la góndola 16 y la torre 12 para facilitar la rotación de la góndola 16 con respecto a la torre 12. El conjunto 40 de guiñada 15 está acoplado a la góndola 16 y al rodamiento 38 de guiñada. El sistema 34 de guiñada está configurado para girar selectivamente la góndola 16 y el rotor 22 alrededor del eje 36 de guiñada para controlar la perspectiva de las palas 28 del rotor con respecto a la dirección 30 del viento.

La Fig. 2 es una vista en perspectiva ampliada de una parte de la turbina 10 eólica. La Fig. 3 es una vista en perspectiva ampliada del conjunto 40 de guiñada mostrado en la Fig. 2. Los componentes idénticos mostrados en la Fig. 3 están 20 etiquetados con los mismos números de referencia utilizados en la Fig. 2. Varios componentes de la turbina 10 eólica están alojados en la góndola 16. En la realización ejemplar, al menos un conjunto 40 de guiñada está acoplado a la góndola 16 y a la torre 12 para girar selectivamente la góndola 16 con respecto a la torre 12 alrededor del eje 36 de guiñada. En la realización ejemplar, la góndola 16 incluye el árbol 24 del rotor que está acoplado de forma giratoria entre el rotor 22 y la caja 20 de engranajes. El árbol 24 del rotor tiene un primer extremo 42 y un segundo extremo 44 25 opuesto. El primer extremo 42 está acoplado al buje 26 de manera que una rotación del buje 26 alrededor del eje 32 facilita la rotación del árbol 24 del rotor alrededor del eje 32. El segundo extremo 44 está acoplado a la caja 20 de engranajes. La caja 20 de engranajes incluye un árbol 46 de entrada que está dimensionado para recibir el segundo extremo 44. Un disco 48 de contracción está acoplado... [Seguir leyendo]

1. Un conjunto (40) de guiñada para su uso en una turbina (10) eólica, comprendiendo dicho conjunto de guiñada:

un árbol acoplado a un conjunto de accionamiento de la guiñada, extendiéndose dicho árbol hacia fuera desde dicho conjunto de accionamiento de la guiñada;

un piñón (80) acoplado operativamente a dicho árbol (46) ; y, 5

un conjunto (82) de deslizamiento situado entre dicho piñón y dicho árbol, estando dicho conjunto de deslizamiento configurado para facilitar selectivamente la rotación de dicho piñón con respecto a dicho árbol; caracterizado por que:

dicho conjunto (82) de deslizamiento comprende:

un conjunto (110) limitador de par situado adyacente a una superficie (108) exterior de dicho árbol; y 10

un casquillo situado entre dicho conjunto limitador de par y dicho piñón

2. Un conjunto (40) de guiñada según la reivindicación 1, en el que dicho conjunto (110) limitador de par comprende:

al menos un miembro (132) radialmente interior situado adyacente a dicha superficie (124) exterior; y al menos un miembro (134) radialmente exterior situado entre dicho miembro radialmente interior y dicho casquillo 15 (112) .

3. Un conjunto (40) de guiñada según cualquier reivindicación anterior, en el que dicho conjunto (110) limitador de par comprende además un conjunto (114) de ajuste acoplado a dicho miembro (132) radialmente interior y dicho miembro (134) radialmente exterior, siendo dicho miembro de ajuste accionable selectivamente para mover el miembro 20 radialmente interior con respecto al miembro radialmente exterior.

4. Un conjunto (40) de guiñada según cualquier reivindicación anterior, en el que dicho conjunto (110) limitador de par comprende, además, una placa (182) extrema acoplada a dicho miembro (134) radialmente exterior y a una superficie de extremo de dicho árbol (46) , configurada dicha placa extrema para facilitar que se impida el movimiento de dicho miembro (134) radialmente exterior con respecto a un eje (36) de dicho árbol. 25

5. Un conjunto (40) de guiñada según cualquier reivindicación anterior, en el que dicho conjunto (110) limitador de par comprende además un conjunto (190) de anillo-tuerca acoplado a dicho árbol (46) .

6. Un conjunto (40) de guiñada según cualquier reivindicación anterior, en el que dicho miembro (34) radialmente exterior puede moverse con respecto a dicho miembro (132) radialmente interior, y dicho conjunto (190) de anillo y tuerca está configurado para situar dicho miembro radialmente exterior a lo largo de un eje (32) longitudinal definido por 30 dicho árbol (46) .

7. Un conjunto (40) de guiñada según cualquier reivindicación anterior, en el que dicho piñón (80) define un orificio de piñón dimensionado para recibir dicho árbol (46) y dicho conjunto (82) de deslizamiento.

8. Un sistema (40) de guiñada para su uso con una turbina (10) eólica, incluyendo la turbina eólica una góndola (16) acoplada a una torre (12) , comprendiendo dicho sistema (34) de guiñada: 35

un rodamiento (38) de guiñada acoplado entre la góndola y la torre;

un conjunto (40) de accionamiento de la guiñada, como se ha definido por cualquier reivindicación anterior, acoplado a la góndola (16) .