Dispositivo de control para turbina eólica de una turbina eólica de eje vertical.

Dispositivo de control para turbina eólica de una turbina eólica de eje vertical con por lo menos un segmento de hoja de rotor (6),

que comprende:

un elemento de resorte (3),

por lo menos un elemento de masa (5) en un primer componente parcial (12), en donde el primer componente parcial (12) se apoya de manera giratoria alrededor de un eje de rotación (19),

por lo menos dos puntos de conexión (A, B) en el primer componente parcial (12) en el que se acopla en cada caso un elemento de conexión (18) que une el dispositivo de control (1) en cada caso con un escudo de corriente (22) de la turbina eólica,

en donde los puntos de conexión (A, B) están dispuestos de tal manera en el primer componente parcial (12) que con respecto al eje de rotación (19) están ubicados esencialmente de manera opuesta entre ellos y por medio de los elementos de conexión (18) con un movimiento pivotante del componente parcial, debido a la aplicación de una fuerza centrífuga en el elemento de masa (5), dirigen los escudos de corriente (22) de manera contraria entre ellos,

caracterizado por que el elemento de resorte (3) es parte de un primer componente (2) y el elemento de masa (5) del primer componente parcial (12) es parte de un segundo componente (4) y el dispositivo de control (1) comprende adicionalmente un tercer componente (7) que presenta un accionador (8) y que se une de manera separable con el segundo componente (4) y

en donde el elemento de resorte (3) es en particular un elemento de torsión.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10174502.

Solicitante: COLLING, CLAUS.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: PRIEL 5/A 85408 GAMMELSDORF ALEMANIA.

Inventor/es: COLLING,CLAUS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F03D7/06 SECCION F — 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 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 perpendicular al flujo de aire que entra en el rotor.

PDF original: ES-2490242_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Dispositivo de control para turbina eólica de una turbina eólica de eje vertical

La presente invención se refiere a un dispositivo de control para turbina eólica de una turbina eólica de eje vertical.

Como parte del desarrollo que avanza cada vez con mayor rapidez del uso de la energía eólica, un esfuerzo general es configurar las instalaciones de energía eólica o los sistemas de energía eólica de manera cada vez más eficiente. Sin embargo, el control de los sistemas de energía eólica es un gran problema, sin importar si están construidos como turbina eólica de eje vertical 14 (TEEV) o como turbina eólica de eje horizontal (TEEH). Especialmente a altas velocidades de viento se debe limitar el número de revoluciones del rotor a fin de evitar un daño o una destrucción de los sistemas de energía eólica a través de una energía eólica excesiva. Además, tiene que ser posible desconectar los sistemas de energía eólica para trabajos de mantenimiento y de reparación, incluso cuando actúa al mismo tiempo energía eólica sobre los sistemas de energía eólica. Por lo tanto, es importante que cada sistema de energía eólica incluya un dispositivo de freno. Sin embargo, los sistemas convencionales de frenos, tales como frenos de disco o de tambor no son apropiados para este propósito, puesto que presentan un elevado desgaste. Además, se debe garantizar una característica de freno continuo. Los frenos que se basan en la fricción durante un frenado continuo se pueden calentar hasta producir un fallo en los frenos. Este problema en el estado de la técnica se puede resolver a través del empleo de frenos de corrientes parásitas libres de desgaste. Sin embargo, a este respecto surge el problema de que los frenos de corrientes parásitas no permiten un control individual y en caso de una falla de corriente quedan ineficaces. También los sistemas con hojas de rotor ajustables ya no pueden sacarse del viento en caso de un fallo de corriente o un fallo de control, de modo que la energía eólica puede seguir impulsando el rotor. Por lo tanto, existe una necesidad de un dispositivo libre de desgaste para controlar y frenar instalaciones de energía eólica con un autofrenado autónomo o una autodesconexión en situaciones de defectos. Un problema adicional surge en el estado de la técnica cuando se presenta una situación de emergencia en la que los dispositivos eléctricos de control pueden fallar y se puede hacer imposible así una desconexión de la turbina eólica de eje vertical.

El documento EE.UU. 2 480 687 desvela un dispositivo de control de turbina eólica de acuerdo con el estado de la técnica.

Resumen

El problema de la presente invención consiste en proporcionar una posibilidad lo más conveniente posible para controlar la rotación de una turbina eólica 14 (preferentemente una turbina eólica de eje vertical) libre de desgaste a través de un freno que se puede activar en situaciones de defectos sin un control externo y que detiene la turbina eólica 14.

Este problema se resuelve de acuerdo con la invención a través del dispositivo de control para turbina eólica 1 para un freno aerodinámico de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas, en particular, a través de la reivindicación 1. De acuerdo con la presente invención se provee un dispositivo de control para turbina eólica 1 para un freno aerodinámico con por lo menos un segmento de hoja de rotor 6 que comprende lo siguiente: un primer componente 2 que presenta un elemento de resorte 3 a fin de pretensar el freno aerodinámico en la dirección de una posición retraída, un segundo componente 4 que presenta por lo menos un elemento de masa 5 a fin de extender el freno aerodinámico a través de una fuerza centrífuga causada a través de una rotación suficientemente elevada del segmento de hoja de rotor 6 en contra de la tensión previa del elemento de resorte 3, un tercer componente 7 que presenta un accionador 8 que está unido al el freno aerodinámico y que puede controlarse a fin de extender el freno aerodinámico contra la tensión previa del elemento de resorte 3. Por lo tanto, el freno aerodinámico de acuerdo con una forma de realización de la presente invención es capaz de influir en el desarrollo del momento de torsión de una turbina eólica 14.

La presente invención presenta de manera adicional la ventaja de que con esta disposición no solamente es posible frenar una turbina eólica 14 libre de desgaste, sino que también se puede controlar su velocidad de rotación con viento de manera libre de desgaste. Como consecuencia de esto, la presente invención también hace posible una operación de una turbina eólica 14 con condiciones de viento fuertes y rápidamente cambiantes (dirección de viento, ráfagas, etc.) en las que las turbinas eólicas convencionales en el estado de la técnica tienen que desconectarse a fin de protegerlas contra daños. Por consiguiente, la presente invención es apropiada, en particular, de manera ventajosa para el uso en instalaciones con vientos fuertes.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra una forma de realización preferida del dispositivo de control 1 de acuerdo con la presente invención en una vista en despiece sin elemento de resorte 3.

La figura 2 muestra una forma de realización preferida del dispositivo de control 1 de acuerdo con la presente invención con elementos de conexión 18.

La figura 3 muestra un segmento de hoja de rotor 6 con varios dispositivos de control acoplados 1 de acuerdo con la presente invención.

La figura 4 muestra una forma de realización preferida del dispositivo de control 1 de acuerdo con la presente invención que se instala en un segmento de hoja de rotor 6 y que se controla con un accionador 8.

La figura 5 muestra el perfil de un segmento de hoja de rotor 6s y una distribución de la presión de aire durante el frenado con el dispositivo de control 1 de acuerdo con una forma de realización preferida de la presente invención.

La figura 6 muestra el perfil de un segmento de hoja de rotor 6 y una distribución de la corriente de aire durante el frenado con el dispositivo de control 1 de acuerdo con una forma de realización preferida de la presente invención.

La figura 7 muestra un sistema de energía eólica o una instalación de energía eólica del tipo de turbina eólica de eje vertical 14 (TEEV).

La figura 8 muestra una sección transversal en la región del borde de flujo 16 del segmento de hoja de rotor. Descripción detallada

En las figuras 1, 2, 3 y 4 se definen en cada caso direcciones en el espacio con tres direcciones de ejes: "x", "y" y "z" a fin de facilitar la comprensión de la representación tridimensional. A este respecto cabe señalar que las direcciones se mantienen en todas las figuras. La dirección "x" se extiende desde el extremo de perfil 17 en dirección del borde de flujo 16. La dirección "y" se extiende de manera radial con respecto al eje de rotación de la turbina eólica 14 (turbina eólica de eje vertical). La dirección "z" se extiende a lo largo de la longitud de un segmento de hoja de rotor 6 de una turbina eólica de eje vertical desde abajo hacia arriba, es decir, desde el fundamento de la turbina eólica de eje vertical de manera perpendicular hasta el punto más elevado de la turbina eólica de eje vertical.

El dispositivo de control 1 de acuerdo con una forma de realización de la presente invención comprende tres componentes. El primer componente 2 comprende por lo menos un elemento de resorte 3 a fin de pretensar el freno aerodinámico en la dirección de una posición retraída. Por lo tanto, este elemento de resorte 3 ejerce una fuerza de tensión previa sobre el freno aerodinámico. La posición retraída corresponde a una ausencia de accionamiento del freno aerodinámico. Preferentemente, el elemento de resorte 3 se realiza como un elemento de torsión como se ve en la figura 2. Este elemento de torsión en una forma de realización de la presente invención (figura 2) se ubica de tal manera en el segmento de hoja de rotor 6 que su eje de rotación o de torsión se extiende desde el borde de flujo 16 hacia el extremo de perfil 17 del segmento de hoja de rotor 6, pero de acuerdo con la invención también puede instalarse de otro modo y depende de los respectivos requerimientos tales como por ejemplo el espacio disponible o las construcciones internas ya predeterminadas. Esta tensión previa mantiene el freno aerodinámico en una posición retraída en la que no se produce ninguna acción de frenado. Sin embargo, también es posible usar otros tipos de elementos de resorte 3 tales como por ejemplo resortes de presión de gas, resortes hidráulicos, resortes de hoja o resortes de espiral y se seleccionan según el requerimiento para la turbina... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de control para turbina eólica de una turbina eólica de eje vertical con por lo menos un segmento de hoja de rotor (6), que comprende:

un elemento de resorte (3),

por lo menos un elemento de masa (5) en un primer componente parcial (12), en donde el primer componente parcial (12) se apoya de manera giratoria alrededor de un eje de rotación (19),

por lo menos dos puntos de conexión (A, B) en el primer componente parcial (12) en el que se acopla en cada caso un elemento de conexión (18) que une el dispositivo de control (1) en cada caso con un escudo de corriente (22) de la turbina eólica,

en donde los puntos de conexión (A, B) están dispuestos de tal manera en el primer componente parcial (12) que con respecto al eje de rotación (19) están ubicados esencialmente de manera opuesta entre ellos y por medio de los elementos de conexión (18) con un movimiento pivotante del componente parcial, debido a la aplicación de una fuerza centrífuga en el elemento de masa (5), dirigen los escudos de corriente (22) de manera contraria entre ellos,

caracterizado por que el elemento de resorte (3) es parte de un primer componente (2) y el elemento de masa (5) del primer componente parcial (12) es parte de un segundo componente (4) y el dispositivo de control (1) comprende adicionalmente un tercer componente (7) que presenta un accionador (8) y que se une de manera separable con el segundo componente (4) y en donde el elemento de resorte (3) es en particular un elemento de torsión.

2. Dispositivo de control para turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el primer componente (2) está unido con transmisión de fuerza al segundo componente (4).

3. Dispositivo de control para turbina eólica de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en donde el segundo componente (4) a través de delimitadores (9) se limita a un intervalo de ajuste determinado previamente.

4. Dispositivo de control para turbina eólica de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 3, en donde el segundo componente (4) o bien el tercer componente (7) comprenden un dispositivo de acoplamiento (10) que acopla o desacopla selectivamente el segundo (4) y el tercer componentes (7).

5. Dispositivo de control para turbina eólica de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 4, en donde el tercer componente (7) comprende un motor de ajuste (11).

6. Dispositivo de control para turbina eólica de acuerdo con las reivindicaciones 4 a 5, en donde el dispositivo de acoplamiento (10) a través del acoplamiento del segundo (4) y del tercer componentes (7) evita la extensión debida a la fuerza centrífuga del freno aerodinámico.

7. Dispositivo de control para turbina eólica de acuerdo con las reivindicaciones 4 a 6, en donde el dispositivo de acoplamiento (10) a través del desacoplamiento del segundo (4) y del tercer componentes (7) hace posible una extensión debida a la fuerza centrífuga del freno aerodinámico.

8. Dispositivo de control para turbina eólica de acuerdo con las reivindicaciones 4 a 7, en donde el tercer componente (7) puede mover el primer (2) y el segundo componentes (4), siempre que el dispositivo de acoplamiento (10) acople el tercer componente (7) con el segundo componente (4).

9. Dispositivo de control para turbina eólica de acuerdo con las reivindicaciones 4 a 8, en donde el dispositivo de acoplamiento (10) está diseñado para desacoplar el segundo (4) y el tercer componentes (7) cuando falla o fracasa por lo menos parcialmente el tercer componente (7).

10. Dispositivo de control para turbina eólica de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 9, en donde el primer componente parcial (12) entre el primer y el segundo extremos del primer componente parcial (12) está unido de manera fija con el elemento de resorte (3) de manera perpendicular al eje de rotación.

11. Dispositivo de control para turbina eólica de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 10, en donde el segundo componente (4) presenta adicionalmente:

un segundo componente parcial (13) que entre el primer y el segundo extremos del segundo componente parcial (13) está unido de manera fija con el elemento de resorte (3) de manera perpendicular al eje de rotación y de manera perpendicular al primer componente parcial (12).

12. Dispositivo de control para turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 11, en donde los escudos de corriente (22) se posicionan de tal manera en una superficie externa del segmento de hoja de rotor (6) que el plano de los escudos de corriente (22) se puede extender desde una posición paralela a la dirección

de rotación del segmento de hoja de rotor (6) selectivamente hasta una posición perpendicular a la dirección de rotación del segmento de hoja de rotor (6), de modo que los escudos de corriente (22) se encuentran de manera perpendicular a la corriente de accionamiento.

13. Dispositivo de control para turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 12, en

donde el segundo componente (4) con su elemento de masa (5) se posiciona de tal manera que el elemento de masa (5) al girar el rotor a través de la fuerza centrífuga se mueve de manera radial hacia afuera.

14. Dispositivo de control para turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 13, en 10 donde el tercer componente (7) presenta adicionalmente:

un elemento de reposición que hace que el accionador (8) extienda el freno aerodinámico contra la tensión previa del elemento de resorte (3) cuando no se controla el accionador (8).


 

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