Rodamiento para aerogenerador.

Un rodamiento comprende un miembro circular normalmente fijo con respecto a un elemento situado a nivel del suelo y adaptado para soportar una carga rotativa,

caracterizado por que dicho miembro está adaptado para girar en vacío de forma controlada sobre el elemento situado a nivel del suelo, en el que mediante un freno se regula la velocidad en vacío.

Rodamiento para aerogenerador

La presente invención se refiere a un rodamiento que comprende un elemento fijo y un elemento concéntrico móvil, y comprende preferentemente anillos concéntricos interiores y exteriores que tienen una pluralidad de elementos de rodadura entre ellos. Los elementos de rodadura pueden comprender bolas o rodillos y pueden disponerse en una o más filas.

Normalmente, este tipo de rodamiento soporta la carga rotativa con respecto al suelo. El elemento fijo es normalmente un rodamiento plano o un anillo y el elemento móvil tiene un cojinete de rodamiento o un anillo asegurado al elemento móvil, normalmente mediante un ajuste a presión con apriete. El peso de la carga se lleva verticalmente al lado orientado hacia arriba del elemento fijo, a través de los elementos de rodadura, si están provistos. El elemento móvil gira cuando se usa para que la carga sea transmitida progresiva y repetidamente alrededor de toda la circunferencia del mismo. Sin embargo, la misma porción orientada hacia arriba del elemento fijo, que es estacionario con respecto al suelo, se lleva peso continuamente; a la inversa, la porción orientada hacia abajo no lleva ningún peso. Por consiguiente, el desgaste del elemento relativamente fijo es asimétrico, y el rodamiento puede necesitar ser sustituido más a menudo que si el desgaste hubiese sido distribuido alrededor de toda la circunferencia del elemento fijo.

El problema del desgaste asimétrico es más que evidente en rodamientos que soportan cargas constantes unidireccionales y/o que soportan altas fuerzas de flexión en el plano vertical, tales como los rodamientos del núcleo de rodete de los aerogeneradores. La solución tradicional es utilizar rodamientos más grandes de alta precisión, pero también la de aceptar que puedan ser necesarios repuestos más frecuentes. Los grandes rodamientos son difíciles y caros de fabricar, y tienden también a sufrir un deterioro desproporcionado debido a la vibración, en comparación con rodamientos pequeños.

Lo que se necesita es una disposición capaz de eliminar este tipo de perfil de desgaste asimétrico, pero que se pueda adaptar a los tipos de rodamiento convencionales, particularmente rodamientos de elementos de rodadura, y 30 particularmente a los elementos fijos y móviles que transmiten cargas a través del rodamiento. Se muestra un ejemplo en el documento US-2769674.

Un problema adicional se refiere a la presurización estática constante del lubricante del rodamiento entre las superficies metálicas del rodamiento. Esto ocurre en la zona de la parte superior del anillo fijo de la disposición de rodamientos cuando es estático. Con el paso del tiempo, pueden escapar átomos de hidrógeno de las moléculas de hidrocarbono en el lubricante y reaccionar con las superficies metálicas, dando como resultado una fragilidad por absorción de hidrógeno de las superficies metálicas, que incrementa la incidencia de fallo.

Lo que se requiere es una disposición capaz de restringir la exposición de las superficies metálicas a un contacto 40 prolongado con un lubricante estático a presión.

De acuerdo con un primer aspecto de esta invención se proporciona un rodamiento que comprende un miembro circular normalmente asegurado con respecto a un elemento situado a nivel del suelo, y adaptado para soportar una carga rotativa, en el que dicho miembro está adaptado para girar en vacío sobre el elemento situado a nivel del

suelo de una forma controlada, en el que la velocidad en vacío está ajustado por un mecanismo de freno y de engranajes.

Aunque la invención puede aplicarse a un rodamiento plano, la invención es particularmente adecuada para un rodamiento de elementos de rodadura, que tiene elementos de rodadura entre los anillos interiores y exteriores.

En el caso de un rodamiento de contacto plano o buje, el elemento normalmente rotativo, es un árbol dentro del rodamiento normalmente estacionario o una corona circular que puede girar sobre el rodamiento normalmente estacionario. El miembro normalmente rotativo puede sostenerse en el rodamiento normalmente estacionario o puede tener un anillo o buje separable montado para girar junto con él.

El rodamiento de la invención está así dispuesto para que un elemento normalmente fijo esté montado para girar en vacío sobre su soporte. La velocidad en vacío es, preferentemente, imperceptible, y puede ser tan baja como unas pocas revoluciones por encima de la rotación y la vida del rodamiento. La rotación en vacío puede estar en el intervalo de 0, 1 grados al día a 0, 1 revoluciones por minuto.

Puede ser permisible el giro en vacío más rápido dependiendo del tipo y tamaño del rodamiento y del tipo de instalación. En cualquier caso, la rotación en vacío por encima de las 50 rpm, alternativamente una décima parte de la velocidad del núcleo del rodete, no está contemplada. Además, la invención es particularmente adecuada para rodamientos grandes, que tienen un diámetro de árbol superior a 250 mm.

Para poder girar en vacío, el elemento normalmente fijo se desliza sobre o en el elemento situado a nivel del suelo en vez de ser un ajuste con apriete, y el correspondiente diámetro de este anillo puede dimensionarse en consecuencia. Por lo tanto, si se monta el anillo interior sobre el elemento situado a nivel del suelo, el diámetro interno se aumenta ligeramente; si el anillo exterior se encuentra en el elemento situado a nivel del suelo, el diámetro externo se reduce ligeramente. Alternativamente, el elemento situado a nivel del suelo puede ser dimensionado como un ajuste relativamente holgado en o sobre el anillo adyacente.

De acuerdo con la invención, el elemento situado a nivel del suelo del rodamiento no debe girar a una velocidad suficiente como para causar el desgaste del elemento situado a nivel del suelo o del rodamiento mismo, y preferentemente es al menos un orden de magnitud menor que la velocidad a la que tal desgaste puede medirse durante la vida del rodamiento.

La rotación en vacío puede ser continua. El movimiento intermitente está contemplado también dentro del alcance de la invención y puede ser adecuado en el caso en que el rodamiento pueda soportar una posición fija del elemento normalmente fijo durante un periodo de tiempo predeterminado – por ejemplo hasta 5 años. Los cambios de marcha y movimientos en vaivén también están contemplados.

En una realización, la rotación del elemento de rodamiento del elemento situado a nivel del suelo, está asociada con la rotación del anillo del elemento móvil y, en una realización preferida, la rotación en vacío es un resultado directo de la rotación del elemento móvil.

La rotación del elemento del rodamiento normalmente fijo sobre el elemento situado a nivel del suelo puede facilitarse al ponerse en rotación el elemento móvil.

En una realización, la rotación de un anillo del elemento situado a nivel del suelo puede ser, mediante arrastre de los elementos de rodadura, asegurando la rotación en vacío mediante controles precisos de huelgos o mediante un mecanismo de freno para el anillo del elemento situado a nivel del suelo. Alternativamente, la rotación periódica puede ser el resultado de la expansión térmica que reduce dichos huelgos en uso, asegurando así la rotación en vacío por las fuerzas de arrastre. La expansión térmica puede resultar de las fuerzas que se transmiten a través del rodamiento o mediante un elemento calentador controlado exteriormente. Los aerogeneradores normalmente generan electricidad, así que un elemento calentador electro-propulsado es una posibilidad.

La rotación de un anillo puede producirse mediante los elementos de la turbina en acoplamiento con el anillo que están dispuestos para girar cuando se aplica una presión diferencial a través de ellos. Preferentemente, los elementos de la turbina están impulsados por el fluido hidráulico, más preferentemente los elementos de la turbina se colocan dentro de una cavidad anular, entre un anillo y el elemento situado a nivel del suelo formando un rodamiento hidrostático. Los elementos de la turbina pueden ser una combinación de turbinas de rodillo o microturbinas.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona un conjunto de rodamientos que comprende un anillo exterior y un anillo interior generalmente concéntrico formando una cavidad anular entre ellos, proporcionándose una turbina en dicha cavidad, disponiéndose la turbina para transmitir un par de torsión sobre uno de dichos anillos cuando se aplica una diferencia de presión del fluido a través de la cavidad anular de un lado a otro.

Puede proporcionarse una pluralidad de dichas turbinas en la cavidad.

1. Un rodamiento comprende un miembro circular normalmente fijo con respecto a un elemento situado a nivel del suelo y adaptado para soportar una carga rotativa, caracterizado por que dicho miembro está adaptado para girar en vacío de forma controlada sobre el elemento situado a nivel del suelo, en el que mediante un freno se regula la velocidad en vacío.

2. Un rodamiento que comprende un miembro circular normalmente fijo, con respecto a un elemento situado a nivel del suelo, y adaptado para soportar una carga rotativa, caracterizado por que dicho miembro está adaptado para girar en vacío de forma controlada sobre el elemento situado a nivel del suelo, en el que mediante engranajes se regula la velocidad en vacío.

3. Un rodamiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, y que comprende un anillo interior, y un anillo exterior concéntrico con el anillo interior, comprendiendo uno de dichos anillos dicho miembro circular y estando adaptado para girar en vacío sobre el elemento situado a nivel del suelo.

4. Un rodamiento de acuerdo con la reivindicación 3 y que incluye elementos de rodadura entre los anillos interior y exterior.

5. Un rodamiento de acuerdo con la reivindicación 3 o con la reivindicación 4, en el que uno de dichos anillos está adaptado para girar en vacío a una velocidad en el intervalo de 0, 1 grados al día hasta 0, 1 revoluciones por minuto.

6. Un rodamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho miembro circular está adaptado para girar en vacío a una velocidad al menos un orden de magnitud menor que la velocidad a la que puede medirse el desgaste inaceptable durante la vida del rodamiento.

7. Un rodamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la rotación en vacío es continua.

8. Un rodamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la rotación en vacío del miembro circular está asociada con la rotación del elemento móvil.

9. Un rodamiento de acuerdo con la reivindicación 8, en el que la rotación en vacío del miembro circular es un resultado directo de la rotación del elemento móvil.

10. Un rodamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la rotación del miembro circular es posible tras la rotación del elemento móvil.

11. Un rodamiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la rotación del miembro circular del elemento situado a nivel del suelo se lleva a cabo por el arrastre de los elementos de rodadura.

12. Un rodamiento de acuerdo con la reivindicación 10, en el que la rotación del miembro circular del elemento situado a nivel del suelo, se lleva a cabo por expansión térmica periódica, reduciendo huelgos de funcionamiento en uso.

13. Un rodamiento de acuerdo con la reivindicación 10, en el que la rotación del miembro circular del elemento situado a nivel del suelo se lleva a cabo dirigiendo un flujo de fluido hidráulico en un conducto formado en el miembro circular para proporcionar un par de torsión resultante sobre el mismo.

14. Un rodamiento de acuerdo con la reivindicación 10, en el que la rotación del miembro circular del elemento situado a nivel del suelo se lleva a cabo enviando un flujo de fluido hidráulico a través del elemento de turbina en contacto con el miembro circular.

15. Un rodamiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el elemento de turbina se encuentra dentro de una cavidad anular entre el elemento situado a nivel del suelo y dicho miembro circular.

16. Un rodamiento de acuerdo con la reivindicación 15, en el que el elemento de turbina es un elemento combinado de turbina -rodillos.

17. Un rodamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que se proporciona un movimiento en vacío mediante una fuente de energía externa que comprende uno de entre un motor eléctrico, un motor magnético o un motor hidráulico.

18. Un rodamiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que se proporciona un movimiento en vacío mediante engranaje de uno de los anillos del elemento móvil, y una estructura de los elementos de rodadura asociados a un anillo del elemento móvil.

19. Un conjunto de rodamientos, que comprende un rodamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, y que incluye además un elemento situado a nivel del suelo, y un rodamiento hidrostático proporcionado entre el elemento situado a nivel del suelo y el miembro circular.

20. Un conjunto de rodamiento de acuerdo con la reivindicación 19 y que además incluye una bomba para generar una fuerza ascensional para dicho rodamiento hidrostático.

21. Un conjunto de rodamiento de acuerdo con las reivindicaciones 19 o 20, en el que el miembro circular del

elemento situado a nivel del suelo incluye características físicas que forman un rodamiento hidrostático adaptado 10 para generar una fuerza rotacional en vacío en respuesta a una presión.

22. Un conjunto de rodamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 19 a 21, en el que el medio hidráulico de dicho rodamiento hidrostático es el lubricante de un conjunto de rodamientos del elemento de rodadura.

23. Un rodamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-18, y que incluye además un sistema de control para determinar la posición de dicho miembro circular en uso.

24. Un rodamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-18, y que incluye además un sistema de 20 control para determinar la velocidad de rotación de dicho miembro circular en uso.

25. Un método de rotación activa de un miembro circular de un rodamiento, estando dicho miembro circular normalmente fijo con respecto a un elemento situado a nivel del suelo, comprendiendo el método las etapas de detectar una condición de funcionamiento del rodamiento asociada con el daño a dicho miembro circular, y

hacer girar dicho miembro circular a una nueva posición con respecto a dicho elemento situado a nivel del suelo.