Dispositivo de generación de energía.
Un dispositivo (1) de generación de energía que comprende
unos engranajes (3) multiplicadores de la velocidad que incluyen un eje (2) principal capaz de rotar impulsado por una fuerza externa;
un mecanismo (30) de transmisión de la rotación capaz de recibir la rotación del eje (2) principal para incrementar la velocidad de rotación del eje (2) principal, y un cojinete (38, 39) de rodillos capaz de soportar de forma rotatoria un eje (35) de salida capaz de generar un par motor de funcionamiento del mecanismo (30) de transmisión de la rotación;
un generador (4) que incluye un eje (41) de accionamiento capaz de ser rotado cuando recibe la rotación del eje (35) de salida y configurado para generar electricidad en conexión con la rotación de un rotor que rota junto con el eje (41) de accionamiento;
un rotor (5) de entrada dispuesto en el eje (35) de salida para poder rotar junto con el eje (35) de salida;
un rotor (6) de salida dispuesto sobre el eje (41) de accionamiento para poder rotar junto con el eje (41) de accionamiento y dispuesto concéntricamente sobre un interior radial o sobre un exterior radial del rotor (5) de entrada;
un embrague (7) unidireccional dispuesto entre el rotor (5) de entrada y el rotor (6) de salida, estando el embrague (7) unidireccional configurado para conectar el rotor (5) de entrada con el rotor (6) de salida para rotar junto con el rotor (5) de entrada y el rotor (6) de salida cuando una velocidad de rotación del rotor (5) de entrada sobrepasa la velocidad de rotación del rotor (6) de salida, y estando configurado el embrague (7) unidireccional para liberar una conexión entre el rotor (5) de entrada y el rotor (6) de salida cuando la velocidad de rotación del rotor (5) de entrada cae por debajo de la velocidad de rotación del rotor (6) de salida; y un par de cojinetes (8) de rodillos dispuesto entre el rotor (5) de entrada y el rotor (6) de salida y configurado para soportar el rotor (5) de entrada y el rotor (6) de salida para que el rotor (5) de entrada y el rotor (6) de salida roten en relación mutua;
en el que el embrague (7) unidireccional incluye una superficie (71a) periférica externa de un anillo (71) interno, una superficie (72a) periférica interna de un anillo (72) externo, y un rodillo (73) dispuesto en cada uno de los varios espacios (S) con forma de cuña conformados entre la superficie (71a) periférica externa del anillo (71) interno y la superficie (72a) periférica interna del anillo (72) externo,
en el que el embrague (7) unidireccional está configurado para conectar el rotor (5) de entrada con el rotor (6) de salida para rotar junto con el rotor (5) de entrada y el rotor (6) de salida mediante el engrane del rodillo (73) con la superficie (71a) periférica externa del anillo (71) interno y la superficie (72a) periférica interna del anillo (72) externo, en el que el embrague (7) unidireccional está configurado para liberar la conexión entre el rotor (5) de entrada y el rotor (6) de salida para liberar el engrane del rodillo (73) con la superficie (71a) periférica externa del anillo (71) interno y la superficie (72a) periférica interna del anillo (72) externo, en el que el embrague (7) unidireccional incluye una jaula anular configurada para contener los diversos rodillos en una separación determinada a lo largo de la dirección circunferencial, caracterizado porque
los pares de cojinetes (8) de rodillos están dispuestos sobre los respectivos lados axiales del embrague (7) unidireccional para que cada uno de los pares de cojinetes (8) de rodillos esté dispuesto en posición adyacente al embrague (7) unidireccional y un extremo (81b1) axial de cada uno de los pares de cojinetes (8) de rodillos sea capaz de situarse en contacto con una cara correspondiente de las caras terminales axiales de una jaula (74) anular del embrague (7) unidireccional, y porque
los pares de cojinetes (8) de rodillos son un par de cojinetes (8) de rodillos cilíndricos, cada uno de los cuales incluye varios rodillos (83) cilíndricos y una porción (81b) con la cual pueden situarse en contacto deslizante unas caras terminales de la pluralidad de rodillos (83) cilíndricos en dirección axial, y
las caras terminales axiales de la jaula (74) anular del embrague (7) unidireccional pueden situarse en contacto con la porción (81b) del par de cojinetes (8) de rodillos cilíndricos.
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12183632.
Solicitante: JTEKT CORPORATION.
Nacionalidad solicitante: Japón.
Dirección: 5-8, Minamisemba 3-chome, Chuo-ku Osaka-shi, Osaka 542-8502 JAPON.
Inventor/es: FUJIWARA,HIDEKI, OHTSUKI,MASAAKI.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- F03D11/02
- F16H37/04 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL. › F16H TRANSMISIONES. › F16H 37/00 Combinaciones de transmisiones mecánicas no previstas anteriormente F16H 1/00 - F16H 35/00 (combinaciones de una transmisión mecánica con acoplamientos hidraúlicos o transmisión por fluido F16H 47/00). › Combinaciónes únicamente de transmisiones de engranajes (F16H 37/06 tiene prioridad).
PDF original: ES-2505471_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Dispositivo de generación de energía Antecedentes de la invención
1. Campo de la invención
La presente invención se refiere a un dispositivo de generación de energía en el que se incrementa la velocidad de rotación de un eje principal por una fuerza externa por unos engranajes multiplicadores de la velocidad para accionar el generador.
2. Descripción de la técnica relacionada
Los engranajes multiplicadores de la velocidad son utilizados en un dispositivo generador de energía eólica con el fin de que la fuerza del viento sea recibida por unas palas para hacer rotar el eje principal que está conectado a las palas y se incremente la velocidad de rotación del eje principal para accionar el generador. Como se muestra en la FIG. 16, los engranajes 202 multiplicadores de la velocidad incluyen un mecanismo 203 de engranajes planetarios que recibe la rotación de un eje 200 principal para incrementar la velocidad. Un mecanismo 204 de engranajes de alta velocidad que recibe la rotación a la cual la velocidad se incrementa por el mecanismo 203 de engranajes planetarios y además incrementa la velocidad de rotación, y un eje 205 de salida que genera un par motor de funcionamiento del mecanismo 204 de engranajes de alta velocidad.
El mecanismo 203 de engranajes planetarios está construido de forma que, cuando rota un eje 203a de entrada acoplado al eje 200 principal para poder rotar conjuntamente, un soporte 203b planetario también rota y, por tanto, un engranaje 203d solar rota a velocidad incrementada por medio de un engranaje 203c planetario, y la rotación es transmitida a un eje 204a de baja velocidad del mecanismo 204 de engranajes de alta velocidad. El mecanismo 204 de engranajes de alta velocidad está construido para hacer rotar un eje 204d intermedio a una velocidad incrementada por medio del engranaje 204b de baja velocidad y de un primer engranaje 204c intermedio cuando el eje 204a de baja velocidad rota y rota también el eje 205 de salida a la velocidad incrementada por medio de un segundo engranaje 204e intermedio y de un engranaje 204f de alta velocidad. Como cojinetes respectivos para soportar en rotación el eje 204a de baja velocidad, el eje 204d intermedio y el eje 205 de salida de los engranajes
202 multiplicadores de la velocidad, frecuentemente son utilizados unos cojinetes de rodillos 206 a 211 (véase, por ejemplo, la Publicación de Solicitud de Patente japonesa No. 2007-232186 (JP 2007-232186 A)).
Así mismo, es conocido un dispositivo de generación de energía eólica que recibe una fuerza del viento sobre unas palas para hacer rotar el eje principal que está conectado a las palas e incrementa la velocidad de rotación del eje principal para accionar el generador. Los engranajes multiplicadores de la velocidad para incrementar la rotación del eje principal incluyen, como se muestra en la FIG. 16, por ejemplo, un mecanismo 203 de engranajes planetarios que incrementa la velocidad de rotación recibida procedente de un eje 200 principal, un mecanismo 204 de engranajes de alta velocidad que incrementa más aún la velocidad de rotación recibida procedente del mecanismo
203 de engranajes planetarios, y un eje 205 de salida que genera un par motor de funcionamiento del mecanismo
204 de engranajes de alta velocidad. El eje 205 de salida está acoplado a un eje de accionamiento del generador (no mostrado) para poder transmitir la energía de transmisión.
El mecanismo 203 de engranajes planetarios está construido de forma que, cuando la rotación del eje 200 principal es transmitida al eje 203a de entrada el soporte 203b planetario rota y, por tanto, rota el engranaje 203d solar a la velocidad incrementada por medio del engranaje 203c planetario, y la rotación es transmitida al eje 204a de baja velocidad del mecanismo 204 de engranajes de alta velocidad. Así mismo, el mecanismo 204 de engranajes de alta velocidad está construido para hacer rotar el engranaje 204d intermedio a una velocidad incrementada por medio del engranaje 204b de baja velocidad y del primer engranaje 204c intermedio cuando la rotación es transmitida desde el mecanismo 203 de engranajes planetarios al eje 204a de baja velocidad y hacer también rotar el eje 205 de salida a velocidad incrementada por medio del segundo engranaje 204e intermedio y del engranaje 204f de alta velocidad.
Como cojinetes respectivos para soportar en rotación el eje 204a de baja velocidad, el eje 204d intermedio y el eje
205 de salida de los engranajes 202 multiplicadores de la velocidad, frecuentemente son utilizados los cojinetes 206 a 211 de rodillos (véase, por ejemplo, el documento JP 2007-232186A). Así mismo, en la técnica anterior es conocido un dispositivo de generación de energía que comprende todas las características de la parte caracterizadora de la reivindicación 1 (véase, por ejemplo, la Publicación de Solicitud de Patente alemana No. 10 2009 004991 (DE 10 2009 004991 A1)).
Sumario de la invención
En el dispositivo de generación de energía eólica, se generan adherencias ("smearing) (un fenómeno en el que se genera el agarrotamiento de la capa superficial) sobre la superficie de contacto de rodamiento de un rodillo o de una superficie de rodamiento de una rueda giratoria en el cojinete de rodillos que soporta el eje de salida que rota a alta velocidad y, por tanto, se puede reducir la vida útil del cojinete de rodillos. El objetivo de la presente invención
consiste en proporcionar un dispositivo de generación de energía que pueda impedir que se genere la retención en el cojinete de rodillos que soporta el eje de salida de los engranajes aceleradores de la velocidad.
El inventor de la presente solicitud ha estudiado con gran atención el mecanismo de generación de la retención. Como resultado de ello, el inventor ha descubierto que, cuando la velocidad de rotación del eje principal rápidamente disminuye mediante la disminución de la fuerza del viento, la velocidad de rotación del eje de accionamiento del generador sobrepasa la velocidad de rotación del eje de salida por la inercia del rotor del generador que presenta un peso considerable y, por tanto, se produce la denominada pérdida del par (pérdida de la carga), la carga radial que es aplicada al cojinete de rodillos que soporta el eje de salida se reduce a causa de la pérdida del par, el arrastre de fricción de deslizamiento entre el rodillo y la jaula que contiene el rodillo sobrepasa excede el arrastre de fricción de rodamiento entre el rodillo del cojinete de rodillos y la rueda giratoria y, de esta manera, se retarda la rotación del rodillo. El inventor ha descubierto también que, cuando la velocidad de rotación del eje principal aumenta rápidamente por el aumento de la intensidad del viento a partir del estado descrito en lo que antecede, el par de inercia derivado de la velocidad de rotación incrementada se añade para aumentar la carga radial que se aplica al cojinete de rodillos que soporta el eje de salida y, por tanto, el rodillo se desliza sobre la superficie de contacto con la rueda giratoria en un estado en el que se aplica una carga elevada al rodillo en el momento en que la temperatura de la superficie de contacto se eleva y, de esta manera, se genera la retención. El inventor puso en práctica la invención de la presente solicitud en base a estos hallazgos.
Aspectos de la presente invención se refieren a un dispositivo de generación de energía. El dispositivo de generación de energía incluye: unos engranajes multiplicadores de la velocidad que incluyen un eje principal que rota por una fuerza externa, un mecanismo de transmisión de la rotación que recibe la rotación del eje principal para incrementar la velocidad de rotación del eje principal, y un cojinete de rodillos que soporta de forma rotatoria un eje de salida que genera un par motor de funcionamiento del mecanismo de transmisión de la rotación; un generador que incluye un eje de accionamiento que es rotado mediante la recepción de la rotación del eje de salida y que está configurado para generar electricidad en conexión con la rotación de un rotor que rota junto con el eje de accionamiento; un rotor de entrada dispuesto sobre el eje de salida para poder rotar junto con el eje de salida; un rotor de salida dispuesto sobre el eje de accionamiento para poder rotar junto con el eje de accionamiento y que está concéntricamente dispuesto sobre un interior radial o sobre un exterior radial del rotor de entrada; y un embrague unidireccional dispuesto entre el rotor de entrada y el rotor de salida, estando el embrague unidireccional configurado para conectar el rotor de entrada con el rotor de salida para rotar junto con el rotor de entrada y el rotor de salida cuando una velocidad de rotación del rotor de entrada excede una... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1Un dispositivo (1) de generación de energía que comprende
unos engranajes (3) multiplicadores de la velocidad que incluyen un eje (2) principal capaz de rotar impulsado por una fuerza externa; un mecanismo (30) de transmisión de la rotación capaz de recibir la rotación del eje (2) principal para incrementar la velocidad de rotación del eje (2) principal, y un cojinete (38, 39) de rodillos capaz de soportar de forma rotatoria un eje (35) de salida capaz de generar un par motor de funcionamiento del mecanismo (30) de transmisión de la rotación;
un generador (4) que incluye un eje (41) de accionamiento capaz de ser rotado cuando recibe la rotación del eje (35) de salida y configurado para generar electricidad en conexión con la rotación de un rotor que rota junto con el eje (41) de accionamiento;
un rotor (5) de entrada dispuesto en el eje (35) de salida para poder rotar junto con el eje (35) de salida;
un rotor (6) de salida dispuesto sobre el eje (41) de accionamiento para poder rotar junto con el eje (41) de accionamiento y dispuesto concéntricamente sobre un interior radial o sobre un exterior radial del rotor (5) de entrada;
un embrague (7) unidireccional dispuesto entre el rotor (5) de entrada y el rotor (6) de salida, estando el embrague (7) unidireccional configurado para conectar el rotor (5) de entrada con el rotor (6) de salida para rotar junto con el rotor (5) de entrada y el rotor (6) de salida cuando una velocidad de rotación del rotor (5) de entrada sobrepasa la velocidad de rotación del rotor (6) de salida, y estando configurado el embrague (7) unidireccional para liberar una conexión entre el rotor (5) de entrada y el rotor (6) de salida cuando la velocidad de rotación del rotor (5) de entrada cae por debajo de la velocidad de rotación del rotor (6) de salida; y un par de cojinetes (8) de rodillos dispuesto entre el rotor (5) de entrada y el rotor (6) de salida y configurado para soportar el rotor (5) de entrada y el rotor (6) de salida para que el rotor (5) de entrada y el rotor (6) de salida roten en relación mutua;
en el que el embrague (7) unidireccional incluye una superficie (71a) periférica externa de un anillo (71) interno, una superficie (72a) periférica interna de un anillo (72) externo, y un rodillo (73) dispuesto en cada uno de los varios espacios (S) con forma de cuña conformados entre la superficie (71a) periférica externa del anillo (71) interno y la superficie (72a) periférica interna del anillo (72) externo,
en el que el embrague (7) unidireccional está configurado para conectar el rotor (5) de entrada con el rotor (6) de salida para rotar junto con el rotor (5) de entrada y el rotor (6) de salida mediante el engrane del rodillo (73) con la superficie (71a) periférica externa del anillo (71) interno y la superficie (72a) periférica interna del anillo (72) externo,
en el que el embrague (7) unidireccional está configurado para liberar la conexión entre el rotor (5) de entrada y el rotor (6) de salida para liberar el engrane del rodillo (73) con la superficie (71a) periférica externa del anillo (71) interno y la superficie (72a) periférica interna del anillo (72) externo, en el que el embrague (7) unidireccional incluye una jaula anular configurada para contener los diversos rodillos en una separación determinada a lo largo de la dirección circunferencial, caracterizado porque
los pares de cojinetes (8) de rodillos están dispuestos sobre los respectivos lados axiales del embrague (7) unidireccional para que cada uno de los pares de cojinetes (8) de rodillos esté dispuesto en posición adyacente al embrague (7) unidireccional y un extremo (81 b1) axial de cada uno de los pares de cojinetes (8) de rodillos sea capaz de situarse en contacto con una cara correspondiente de las caras terminales axiales de una jaula (74) anular del embrague (7) unidireccional, y porque
los pares de cojinetes (8) de rodillos son un par de cojinetes (8) de rodillos cilindricos, cada uno de los cuales incluye varios rodillos (83) cilindricos y una porción (81b) con la cual pueden situarse en contacto deslizante unas caras terminales de la pluralidad de rodillos (83) cilindricos en dirección axial, y
las caras terminales axiales de la jaula (74) anular del embrague (7) unidireccional pueden situarse en contacto con la porción (81b) del par de cojinetes (8) de rodillos cilindricos.
2.- El dispositivo (1) de generación de energía de acuerdo con la reivindicación 1, en el que
la superficie (72a) periférica interna del anillo (72) externo del embrague (7) unidireccional es una superficie cilindrica, el cojinete (8) de rodillos cilindricos incluye una superficie (82a) de rodamiento de un anillo (82) externo del cojinete (8) de rodillos cilindricos donde rueda el cojinete (8) de rodillos cilindricos,
el rotor (6) de salida está dispuesto sobre un exterior radial del rotor (5) de entrada, y
la superficie (72a) periférica interna del anillo (72) externo del embrague (7) unidireccional y la superficie (82a) de rodamiento están conformadas en una superficie periférica interna del rotor (6) de salida.
3.- El dispositivo (1) de generación de energía de acuerdo con la reivindicación 2, en el que
el rotor (6) de salida está fijado de manera amovible sobre el eje (41) de accionamiento y dispuesto para poder desplazarse en la dirección axial con respecto al rotor (5) de entrada.
4.- El dispositivo (1) de generación de energía de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que
el embrague (7) unidireccional está provisto de un limitador (9) del par configurado para liberar la conexión entre el rotor (5) de entrada y el rotor (6) de salida cuando el par de transmisión desde el rotor (5) de entrada hasta el rotor (6) de salida excede de un límite superior.
5.- El dispositivo de generación de energía de acuerdo con la reivindicación 4, en el que
el limitador (9) del par está provisto de un rebajo (91) de alojamiento que está conformado en la superficie (71a) periférica externa del anillo (71) interno y que está adaptado para alojar el rodillo (73) separado del espacio (S) con forma de cuña, cuando el par de transmisión excede del límite superior, para liberar el engrane del rodillo (73) con la superficie (71 a) periférica externa del anillo (71) interno y la superficie (72a) periférica interna del anillo (72) externo.
6.- El dispositivo de generación de energía de acuerdo con la reivindicación 5, en el que
la superficie (71a) periférica externa del anillo (71) interno está dispuesta en el rotor (5) de entrada, y
el limitador (9) del par está provisto de un medio de prevención de la separación que impide que el rodillo (73) dispuesto en el rebajo (91) de alojamiento sea separado del rebajo (91) de alojamiento por la fuerza centrífuga debida a la rotación del rotor (5) de entrada.
7.- El dispositivo de generación de energía de acuerdo con la reivindicación 6, en el que
el medio de prevención de la separación está construido de forma que una sección de restricción que restringe el desplazamiento del rodillo (73) alojado en el rebajo (91) de alojamiento sobre el exterior (B) radial sobresale por un borde del rebajo (91) de alojamiento en la dirección circunferencial.
8.- El dispositivo de generación de energía de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, en el que
un receptáculo (74c) configurado para alojar el rodillo (73) está dispuesto entre la superficie (71a) periférica externa del anillo (71) interno y la superficie (72a) periférica interna del anillo (72) externo,
una jaula (74) configurada para mantener los rodillos (73) en una separación determinada a lo largo de la dirección circunferencial y un miembro (75) elástico configurado para empujar el rodillo (73) dispuesto dentro del receptáculo (74c) hacia una dirección de estrechamiento del espacio (S) con forma de cuña están dispuestos entre la superficie (71a) periférica externa del anillo (71) interno y la superficie (72a) periférica interna del anillo (72) externo, y
el rebajo (91) de alojamiento está conformado con una profundidad en la que el rodillo (73) está situado en un interior radial con respecto al miembro (75) elástico.
9.- El dispositivo de generación de energía de acuerdo con la reivindicación 8, en el que
el miembro (75) elástico está provisto de un miembro de bloqueo capaz de bloquear al menos una parte del rebajo (91) de alojamiento que puede alojar el rodillo (73).
10.- El dispositivo de generación de energía de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende además:
una masa (9) de inercia dispuesta para poder rotar junto con el rotor (6) de salida.
11.- El dispositivo de generación de energía de acuerdo con la reivindicación 10, que comprende además:
un embrague (11) electromagnético configurado para conectar el rotor (6) de salida con la masa de inercia (9) para que el rotor (6) de salida y la masa de inercia (9) roten conjuntamente durante la energización y para liberar la conexión entre el rotor (6) de salida y la masa de inercia (9) cuando no se produzca la energización;
un medio (12) de detección configurado para detectar la velocidad de rotación del rotor (6) de salida; y
un medio (13) de control configurado para controlar la disposición del embrague (11) electromagnético en un estado sin energización al inicio de la rotación del rotor (6) de salida y para controlar la energización del embrague (11) electromagnético cuando el medio (12) de detección detecta que el rotor (6) de salida alcanza una velocidad de rotación determinada tras el inicio de la rotación del rotor (6) de salida.
12.- El dispositivo de generación de energía de acuerdo con la reivindicación 10, que comprende además:
un acoplamiento (22) de fluido viscoso dispuesto entre el rotor (6) de salida y la masa de inercia (9),
el acoplamiento (22) de fluido viscoso incluye: i) un fluido viscoso que transmite un par motor de funcionamiento del rotor (6) de salida a la masa de inercia (9) por el arrastre viscoso en el curso de la rotación a baja velocidad del rotor (6) de salida, y ¡i) un mecanismo (29) de embrague centrífugo capaz de 5 transmitir el par motor de funcionamiento del rotor (6) de salida a la masa de inercia (9) mediante la
utilización de la fuerza centrífuga en asociación con la rotación a gran velocidad del rotor (6) de salida durante la rotación a gran velocidad del rotor (6) de salida.
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