Dispositivo de ensayo para un ensayo en oposición de una turbina.

Dispositivo de ensayo para un ensayo en oposición de una turbina,

que comprende un generador y un motor de accionamiento que acciona el generador, un árbol acoplado al motor de accionamiento y a una construcción circundante para absorber un par de torsión de reacción creado por el generador accionado y recibido por el árbol, y una disposición de cilindros de carga acoplada al árbol, caracterizado porque la construcción circundante comprende dos cilindros (8a, 8b) hidráulicos estando acoplado cada uno a un brazo (7a, 7b) de par de torsión radial que sobresale de manera opuesta en lados diferentes del árbol (10), comprendiendo cada cilindro (8a, 8b) una primera y una segunda cámara (15a, 16a, 15b, 16b) de fluido divididas entre sí por un pistón (19a, 19b) y que cambian su volumen cuando el árbol se carga debido a la recepción de un par de torsión de reacción, estando acoplada la primera cámara (15a) del primer cilindro (8a) a la segunda cámara (16b) del segundo cilindro (8b) por medio de un tubo (17) flexible de fluido y estando acoplada la segunda cámara (16a) del primer cilindro (8a) a la primera cámara (15b) del segundo cilindro (8b) por medio de otro tubo (18) flexible de fluido.

La invención se refiere a un dispositivo de ensayo para un ensayo en oposición (back-to-back) de una turbina, que comprende un generador y un motor de accionamiento que acciona el generador, un árbol acoplado al motor de accionamiento y a una construcción circundante para absorber un par de torsión de reacción creado por el generador accionado y recibido por el árbol, y a una disposición de cilindros de carga acoplada al árbol.

A la hora de diseñar o construir una turbina o una construcción de turbina como una turbina eólica es necesario someter a ensayo la turbina con los respectivos componentes circundantes en un entorno de ensayo que es similar en cierto modo al entorno en el que va a instalarse la turbina para hacer funcionar la turbina en condiciones similares a las condiciones de trabajo reales. Para realizar el ensayo se usa un dispositivo de ensayo para llevar a cabo el ensayo en oposición de tal turbina. El dispositivo de ensayo comprende un generador que genera potencia eléctrica cuando se acciona mediante por ejemplo palas de rotor de una turbina eólica, estando montado este generador en respectivas partes de construcción usadas para montar el generador en el sitio en el que está previsto que se use, por ejemplo en la parte superior de una torre cuando se usa el generador o respectivamente la turbina como una turbina eólica. El dispositivo de ensayo comprende además un motor de accionamiento usado para accionar el generador, motor de accionamiento que simula la acción de por ejemplo varias palas de rotor acopladas al generador. El motor de accionamiento puede acoplarse directamente al generador (igual que se acoplan las palas de rotor directamente al generador en turbinas de accionamiento directo) o indirectamente a través de una caja de engranajes (igual que se acoplan las palas de rotor indirectamente al generador a través de una caja de engranajes de este tipo en turbinas de accionamiento indirecto).

Para simular las cargas ejercidas por el peso y la acción de rotación de los componentes que accionan el generador en realidad, por ejemplo palas de rotor, el dispositivo de ensayo comprende además un árbol que tiene varios metros de longitud y que está acoplado al motor de accionamiento y a una construcción circundante, construcción circundante que sirve para absorber un par de torsión de reacción creado por el generador accionado y recibido por el árbol. Cuando el motor de accionamiento acciona el generador, se genera un par de torsión de reacción por el generador que está acoplado al motor de accionamiento. Este par de torsión de reacción debe absorberlo una construcción circundante basada en el terreno. Además se proporciona una disposición de cilindros de carga, que está acoplada al árbol en el extremo lejano del árbol, que actúa como palanca. Esta disposición de cilindros de carga, que comprende habitualmente dos cilindros de carga, se usa para ejercer fuerzas de guiñada e inclinación en el árbol que está acoplado firmemente al motor de accionamiento y por tanto a la construcción de turbina. Estas fuerzas de guiñada e inclinación simulan las fuerzas ejercidas por ejemplo por las palas de rotor sobre la turbina y las partes de construcción circundante de la turbina como cojinetes, bastidores, etc. La palanca-árbol puede moverse en horizontal, en vertical y en cualquier dirección entre estos planos a través de los cilindros de carga que ejercen diferentes fuerzas sobre la turbina a través de la conexión rígida del árbol a la turbina.

La construcción circundante para absorber el par de torsión de reacción según la técnica anterior conocida comprende un brazo de par de torsión que está montado en el extremo del árbol cercano al motor de accionamiento, estando montado por tanto también directa y firmemente en el motor de accionamiento. El brazo de par de torsión sobresale radial y verticalmente con respecto al árbol y está fijado al terreno o a un pedestal. Aunque el brazo de par de torsión puede absorber el par de torsión de reacción que tiende a ejercer una fuerza de giro sobre el motor de accionamiento, la construcción de brazo de par de torsión conocida estando el único brazo de par de torsión dispuesto verticalmente y fijado a una construcción de apoyo en el terreno crea una fuerza de guiñada no deseada en el dispositivo sometido a ensayo basándose en la fuerza de reacción ejercida sobre el brazo de par de torsión. Esta fuerza de guiñada, por definición, está dirigida en la horizontal y depende del par motor de accionamiento eléctrico y se dobla cuando se dobla el par motor de accionamiento eléctrico. Esta carga no deseada que se ejerce de manera desventajosa sobre la turbina falsifica el ensayo y los resultados del ensayo. Las fuerzas que simulan la situación real están previstas para aplicarse únicamente a través de la disposición de cilindros de carga pero no en forma de ninguna de sus "fuerzas de reacción" desconocidas de valor concreto.

El documento EP-1564405 da a conocer un banco de ensayo para turbinas eólicas con medios de aplicación de carga fijados, anclados a la cimentación.

Por tanto es un objeto de la invención proporcionar un dispositivo de ensayo nuevo que pueda absorber el par de torsión de reacción sin generar ninguna fuerza de reacción no deseada debido al par de torsión de reacción absorbido por la construcción circundante.

Para resolver el problema anterior se proporciona un dispositivo de ensayo nuevo, comprendiendo la construcción circundante dos cilindros hidráulicos estando acoplado cada uno a un brazo de par de torsión radial que sobresale de manera opuesta en un lado diferente del árbol, comprendiendo cada cilindro una primera y una segunda cámara de fluido divididas entre sí por un pistón y que cambian su volumen cuando el árbol se carga debido a la recepción de un par de torsión de reacción, estando acoplada la primera cámara del primer cilindro a la segunda cámara del segundo cilindro por medio de un tubo flexible de fluido y estando acoplada la segunda cámara del primer cilindro a

la primera cámara del segundo cilindro por medio de otro tubo flexible de fluido.

El dispositivo de ensayo de la invención comprende una construcción de doble brazo de par de torsión y una respectiva construcción de doble cilindro, estando acoplado cada cilindro a un brazo de par de torsión radial. Los brazos de par de torsión sobresalen en una dirección horizontal a ambos lados del árbol y se acoplan a los respectivos cilindros que están colocados en una dirección principalmente vertical por debajo del respectivo brazo y fijados al terreno o a un pedestal. Cada cilindro comprende una primera y una segunda cámara llenadas con un fluido tal como un aceite hidráulico, estando divididas las cámaras por un pistón, mientras que el pistón y el alojamiento pueden moverse uno en relación con el otro. Respectivas cámaras de los cilindros están acopladas a través de respectivos tubos flexibles de fluido para permitir una comunicación de las cámaras. La primera cámara del primer cilindro está acoplada a la segunda cámara del segundo cilindro, mientras que la segunda cámara del primer cilindro está acoplada a la primera cámara del segundo cilindro.

Debido al hecho de que los brazos de par de torsión sobresalen opuestos a los lados del árbol y de que los respectivos cilindros se proporcionan en lados opuestos del árbol, las cámaras acopladas siempre tienen la misma presión, lo que significa que, en acción, cuando ha de absorberse el par de torsión de reacción, un par de cámaras acopladas es el par de cámaras de alta presión mientras que el otro par de cámaras es el par de cámaras de baja presión. Cuando el motor de accionamiento hace funcionar el generador y se genera el par de torsión de reacción, este par de torsión de reacción tiende a "hacer rotar" el motor de accionamiento y el árbol y por tanto la construcción de doble brazo de par de torsión alrededor del eje principal. Por tanto, un brazo de par de torsión tiende a descender debido al par de torsión ejercido, mientras que el brazo de par de torsión opuesto tiende a elevarse debido al par de torsión ejercido. Estas fuerzas dirigidas de manera opuesta se acoplan ahora a los cilindros hidráulicos, con los resultados de que los volúmenes de las respectivas cámaras acopladas se cambian. El volumen de un par de cámaras se hace más pequeño, mientras que el volumen del otro par de cámaras se hace más grande. Debido al hecho de que los respectivos volúmenes o cámaras y los tubos flexibles son de hecho sistemas cerrados no hay un cambio significativo real en un respectivo volumen sino un cambio significativo en la presión del fluido hidráulico. Eso significa que el fluido hidráulico en el primer par de cámaras y... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de ensayo para un ensayo en oposición de una turbina, que comprende un generador y un motor de accionamiento que acciona el generador, un árbol acoplado al motor de accionamiento y a una

construcción circundante para absorber un par de torsión de reacción creado por el generador accionado y

recibido por el árbol, y una disposición de cilindros de carga acoplada al árbol, caracterizado porque la construcción circundante comprende dos cilindros (8a, 8b) hidráulicos estando acoplado cada uno a un brazo (7a, 7b) de par de torsión radial que sobresale de manera opuesta en lados diferentes del árbol (10), comprendiendo cada cilindro (8a, 8b) una primera y una segunda cámara (15a, 16a, 15b, 16b) de fluido

divididas entre sí por un pistón (19a, 19b) y que cambian su volumen cuando el árbol se carga debido a la

recepción de un par de torsión de reacción, estando acoplada la primera cámara (15a) del primer cilindro (8a) a la segunda cámara (16b) del segundo cilindro (8b) por medio de un tubo (17) flexible de fluido y estando acoplada la segunda cámara (16a) del primer cilindro (8a) a la primera cámara (15b) del segundo cilindro (8b) por medio de otro tubo (18) flexible de fluido.

2. Dispositivo de ensayo según la reivindicación 1, proporcionándose los brazos (7a, 7b) de par de torsión en

un soporte (6) de brazo común montado en el extremo del árbol (10).

3. Dispositivo de ensayo según la reivindicación 2, estando montado el soporte (6) de brazo entre el motor (4)

de accionamiento y el árbol (10).

4. Dispositivo de ensayo según una de las reivindicaciones anteriores, pudiendo los cilindros (8a, 8b) variar su longitud debido a una fuerza de inclinación aplicada a través de la construcción (11) de cilindros de carga.

5. Dispositivo de ensayo según una de las reivindicaciones anteriores, estando fijados los cilindros (8a, 8b) a

un pedestal (9) y/o a los brazos (7a, 7b) de par de torsión por medio de una junta esférica.

6. Dispositivo de ensayo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, con un depósito (23) de fluido y medios (24) de bombeo para añadir o retirar fluido a o de los cilindros (8a, 8b).

7. Dispositivo de ensayo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, con otros medios (25) de bombeo para mantener una determinada presión en el tubo (18) flexible que tiene la presión inferior cuando se aplica el par de torsión de reacción.