Generador de energía eléctrica de turbina eólica de accionamiento directo con disposición de cojinete extraíble.

Un generador eléctrico de turbinas eólicas de accionamiento directo (120) que tiene al menos un cojinete de cambio de salida extraíble (304) que comprende:



un rotor (106) y un estator (308);

unos mecanismos de bloqueo (310) configurados para bloquear dicho rotor a dicho estator;

un subconjunto de cojinete extraíble (306) dentro de dicho rotor y dicho estator y acoplado a dicho rotor y dicho estator a través de pernos de montaje desmontables y que tiene al menos un cojinete contraíble instalado en el mismo;

en el que dichos pernos de montaje extraíbles (314) están configurados para acoplar dicho subconjunto de cojinete y dicho rotor y dicho estator y para permitir que dicho subconjunto de cojinete extraíble sea retirado de dicho rotor y dicho estator cuando se quitan dichos pernos de montaje extraíbles.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E06254068.

Solicitante: GENERAL ELECTRIC COMPANY.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 1 RIVER ROAD SCHENECTADY, NY 12345 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: JANSEN,PATRICK LEE, BAGEPALLI,BHARAT SAMPATHKUMARAN, GADRE,ANIRUDDHA DATTATRAYA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F03D1/00 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.Motores de viento con el eje de rotación dispuesto sustancialmente paralelo al flujo de aire que entra al rotor (su control F03D 7/00).
  • F03D11/00 F03D […] › Detalles, partes constitutivas o accesorios no cubiertos por, o con un interés distinto que, los otros grupos de esta subclase.
  • F03D9/00 F03D […] › Adaptaciones de los motores de viento para usos especiales; Combinaciones de motores de viento con los aparatos que accionan (disposiciones relativas a conjuntos de propulsión de vehículos alimientados por energía eólica B60K 16/00; bombas caracterizadas por su combinación con motores de viento F04B 17/02).
  • H02K15/00 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02K MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos H01H 53/00; transformación de una potencia de entrada en DC o AC en una potencia de salida de choque H02M 9/00). › Métodos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación, montaje, mantenimiento o reparación de máquinas dinamoeléctricas.
  • H02K7/18 H02K […] › H02K 7/00 Dispositivos para manipular energía mecánica estructuralmente asociados con con máquinas dinamo-eléctricas, p. ej. asociación estructural con un motores mecánico de arrastre o máquinas dinamoeléctrica auxiliares. › Asociación estructural de generadores eléctricos con motores de arrastre, p. ej. turbinas.

PDF original: ES-2471950_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Generador de energïa elïctrica de turbina eïlica de accionamiento directo con disposiciïn de cojinete extraïble Esta invenciïn se refiere en general a generadores, y mïs particularmente a generadores eïlicos de turbina que tienen cojinetes reemplazables.

Recientemente, los generadores eïlicos han recibido una mayor atenciïn como fuentes de energïa alternativas ambientalmente seguras y relativamente baratas. Con este creciente interïs, se han hecho considerables esfuerzos para desarrollar turbinas eïlicas que son confiables y eficientes.

En general, una turbina eïlica incluye un rotor que tiene mïltiples palas. El rotor estï montado en un alojamiento o gïndola, que se coloca en la parte superior de una armadura o torre tubular. Generadores eïlicos de grado de utilidad (es decir, las turbinas eïlicas diseïadas para suministrar energïa elïctrica a una red de suministro elïctrico) pueden tener grandes rotores (por ejemplo, 30 o mïs metros de diïmetro) . Las palas en estos rotores transforman la energïa del viento en un par de giro o fuerza que impulsa uno o mïs generadores que pueden ser acoplados rotacionalmente al rotor a travïs de una caja de cambios. La caja de cambios incrementa la velocidad de rotaciïn inherentemente baja del rotor de la turbina para el generador para convertir eficientemente la energïa mecïnica en energïa elïctrica, que se alimenta a una red de suministro elïctrico.

Las turbinas eïlicas, incluyendo generadores de accionamiento directo eliminan la caja de cambios, y los problemas de fiabilidad asociados con las cajas de cambio. Sin embargo, en al menos algunas turbinas eïlicas engranadas conocidas, tanto el generador como los cojinetes principales pueden fallar prematuramente. Debido a que los cojinetes del generador de accionamiento directo tambiïn funcionan como los cojinetes principales de la turbina eïlica, es necesario un medio para reemplazar fïcilmente los cojinetes. Para facilitar el reemplazo de dichos cojinetes, por lo menos una turbina eïlica de accionamiento directo conocida utiliza un solo cojinete de gran diïmetro que lleva con una brida con perno. Sin embargo, la combinaciïn del gran diïmetro y la brida con perno hace que el cojinete sea caro en comparaciïn con otras disposiciones de cojinetes conocida. El documento DE 103 51 524 divulga una disposiciïn de cojinetes del rotor para la transferencia de momentos y pares de torsiïn del rotor, estando el buje conectado directamente al anillo interior de un cojinete radial.

Para facilitar la reducciïn de costes al tiempo que optimizar la disponibilidad de la turbina, el reemplazo del cojinete debe realizarse rïpidamente en el lugar de la turbina eïlica con un requerimiento mïnimo de infraestructura y conjunto de habilidades. Sin embargo, cojinetes contraïbles conocidos utilizados en turbinas eïlicas de accionamiento directos generalmente requieren la extracciïn en la fïbrica.

Un aspecto de la presente invenciïn por lo tanto proporciona un generador elïctrico de la turbina eïlica de accionamiento directo con cojinetes de cambio de salida extraïbles, consultar la reivindicaciïn 1.

Un aspecto no reivindicado de la presente invenciïn proporciona un procedimiento para cambiar los cojinetes en un generador de energïa elïctrica de turbina eïlica de accionamiento directo. El procedimiento incluye el bloqueo de un rotor y un estator del generador, y mientras el generador estï en su lugar en una torre en la que estï instalado, el desmontaje de un subconjunto de cojinete del generador. El procedimiento incluye, ademïs, ya sea la sustituciïn o reparaciïn del subconjunto de cojinete, o ambos, y, mientras el generador estï todavïa en su lugar en la torre, el montaje del subconjunto de cojinete reemplazado o reparado en el generador.

Por tanto, se observarï que las configuraciones de la presente invenciïn proporcionan turbinas eïlicas con cojinetes que son fïciles de quitar sin tener que desmontar todo el generador de turbina eïlica, el buje, y las palas. Por otra parte, tambiïn se observaron algunas configuraciones de la presente invenciïn para proporcionar otras ventajas, tales como una construcciïn de peso ligero.

Diversos aspectos y realizaciones de la invenciïn se describirïn ahora con referencia a los dibujos que se acompaïan, en los cuales:

La figura 1 es un dibujo de una configuraciïn ejemplar de una turbina eïlica.

La figura 2 es una vista en perspectiva recortada de una gïndola de la configuraciïn de turbina eïlica ejemplar mostrada en la figura 1 y que incluye un tren de transmisiïn orientado conocido.

La figura 3 es una vista en corte lateral de una configuraciïn de una configuraciïn de generador de accionamiento directo ejemplar que incluye cojinetes de cambio de salida extraïbles instalados.

La figura 4 es una vista en corte lateral de la configuraciïn que se muestra en la figura 3 con su conjunto de cojinete retirado.

La figura 5 es una vista en corte lateral de una realizaciïn alternativa de una configuraciïn de generador de accionamiento directo incluyendo los cojinetes de cambio de salida desmontables instalados.

La figura 6 es una vista en corte lateral de la configuraciïn que se muestra en la figura 5 con su conjunto de

cojinete retirado.

La figura 7 es una vista en corte lateral esquemïtica de la configuraciïn mostrada en la figura 6, que muestra ejemplos de ubicaciones adecuadas para una puerta o escotilla de eliminaciïn.

La figura 8 es una vista en corte lateral de una configuraciïn ejemplar de una configuraciïn de generador de accionamiento directo incluyendo los cojinetes de cambio de salida extraïbles en el que un subconjunto de estator o subconjunto de rotor, o ambos, comprenden fibra de carbono y/o material compuesto.

La figura 9 es una vista en corte lateral de una configuraciïn ejemplar de un generador eïlico de dos cojinetes utilizando fibra de carbono y/o material compuesto.

La figura 10 es una vista en corte lateral de una configuraciïn ejemplar de un generador de un solo cojinete utilizando fibra de carbono y/o material compuesto.

En algunas configuraciones y en referencia a la figura 1, una turbina eïlica 100 comprende una gïndola 102 que aloja un generador (no mostrado en la figura 1) . La gïndola 102 estï montada encima de una torre alta 104, sïlo una porciïn de las cuales se muestra en la figura 1. La turbina eïlica 100 tambiïn comprende un rotor 106 que incluye una o mïs palas del rotor 108 unidas a un buje giratorio 110. Aunque la turbina eïlica 100 ilustrada en la figura 1 incluye tres palas del rotor 108, no hay lïmites especïficos acerca del nïmero de palas del rotor 108 requeridas por formas de realizaciïn de la presente invenciïn.

En algunas configuraciones y en referencia a la figura 2, diversos componentes estïn alojados en la gïndola 102 encima de la torre 104 de la turbina eïlica 100. La altura de la torre 104 se selecciona en base a factores y condiciones conocidos en la tïcnica. En algunas configuraciones, uno o mïs microcontroladores dentro del panel de control 112 comprenden un sistema de control utilizado para la monitorizaciïn y de control general del sistema. Arquitecturas de control alternativas distribuidas o centralizadas se utilizan en algunas configuraciones.

En algunas configuraciones, un accionamiento de paso de pala variable 114 se proporciona para controlar el paso de las palas 108 (no mostrado en la figura 2) que accionan el buje 110 como resultado del viento. En algunas configuraciones, los pasos de las hojas 108 son controlados individualmente por el accionamiento de paso de las palas 114. El buje 110 y las palas 108 juntos comprenden la turbina eïlica del rotor 106.

El tren de accionamiento de la turbina eïlica incluye un eje principal del rotor 116 (tambiïn referido como un "eje de baja velocidad") conectado al buje 110 a travïs de cojinete principal 130 y (en algunas configuraciones) , en un extremo opuesto del eje 116 a una caja de engranajes 118. La caja de engranajes 118 acciona un eje de alta velocidad del generador 120. En otras configuraciones, el eje del rotor principal 116 estï acoplado directamente al generador 120. El eje de alta velocidad (no identificado en la figura 2) se utiliza para accionar el generador 120, que estï montado en el bastidor principal 132. En algunas configuraciones, el par del rotor se transmite a travïs del acoplamiento 122. En diversas configuraciones de la presente invenciïn, el generador 120 es un generador de imanes permanentes de accionamiento directo.

Un motor de direcciïn 124 y una cubierta de direcciïn 126 proporcionan un sistema de orientaciïn de direcciïn para la turbina eïlica 100. Una pluma meteorolïgica... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un generador elïctrico de turbinas eïlicas de accionamiento directo (120) que tiene al menos un cojinete de cambio de salida extraïble (304) que comprende:

un rotor (106) y un estator (308) ;

unos mecanismos de bloqueo (310) configurados para bloquear dicho rotor a dicho estator;

un subconjunto de cojinete extraïble (306) dentro de dicho rotor y dicho estator y

acoplado a dicho rotor y dicho estator a travïs de pernos de montaje desmontables y

que tiene al menos un cojinete contraïble instalado en el mismo;

en el que dichos pernos de montaje extraïbles (314) estïn configurados para acoplar dicho subconjunto de cojinete y dicho rotor y dicho estator y para permitir que dicho subconjunto de cojinete extraïble sea retirado de dicho rotor y dicho estator cuando se quitan dichos pernos de montaje extraïbles.

2. Un generador elïctrico de turbina eïlica de accionamiento directo (120) segïn la reivindicaciïn 1, en el que dicho estator (308) tiene bridas acopladas a dichos pernos extraïbles (314) .

3. Un generador elïctrico de turbina eïlica de accionamiento directo (120) de acuerdo con la reivindicaciïn 1 o la reivindicaciïn 2, que tiene al menos dos de dichos cojinetes extraïbles (304) .

4. Un generador elïctrico de turbina eïlica de accionamiento directo (120) segïn cualquier reivindicaciïn anterior, en el que dicho generador elïctrico de turbina eïlica de accionamiento directo comprende ademïs un buje (312) , y dicho subconjunto de cojinete extraïble (306) comprende ademïs bridas en un extremo de dicho subconjunto, estando dichas bridas configuradas para acoplarse a dicho estator (308) , y dicho buje (312) estï acoplado con el subconjunto de cojinete (306) en un extremo opuesto de dicho subconjunto.

5. Un generador elïctrico de turbina eïlica de accionamiento directo (120) segïn la reivindicaciïn 4, en el que dicho buje (312) estï configurado para la extracciïn en la misma direcciïn que, y antes de o simultïneamente con, la retirada de dicho subconjunto de cojinete (306) .

6. Un generador elïctrico de turbina eïlica de accionamiento directo (120) segïn la reivindicaciïn 4, en el que dicho subconjunto de cojinete extraïble (306) estï configurado para desacoplar dicho estator (308) en una direcciïn opuesta a dicho buje (312) , y dicho buje estï configurado para permanecer en su lugar durante la retirada de dicho subconjunto de cojinete.

7. Un generador elïctrico de turbina eïlica de accionamiento directo (120) segïn la reivindicaciïn 6, que comprende ademïs una carcasa del generador (512) que tiene una puerta o escotilla (710) a travïs de la cual dicho estator

(308) se puede retirar.

8. Un generador elïctrico de turbina eïlica de accionamiento directo (120) segïn cualquier reivindicaciïn anterior, en el que dicho estator (308) comprende un material de fibra de carbono o un material compuesto

9. Un generador elïctrico de turbina eïlica de accionamiento directo (120) segïn cualquier reivindicaciïn anterior, en el que dicho rotor (106) comprende un material de fibra de carbono o un material compuesto.

10. Un generador elïctrico turbina eïlica de accionamiento directo (120) segïn la reivindicaciïn 9, en el que dicho estator (308) tambiïn comprende un material de fibra de carbono o un material compuesto.


 

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