Ramal de accionamiento y central eólica.

Ramal de accionamiento para aprovechar la energía del flujo de un fluido,

p.ej. en una central eólica, que comprende un rotor accionable mediante un flujo de fluido, un engranaje (7) que está conectado al rotor en el lado de entrada, y un generador (9) conectado al engranaje en el lado de salida, en donde un árbol de salida (11) del engranaje y un árbol de impulsión (14) del generador (9) son respectivamente huecos, en donde los citados árboles (11, 14) están dispuestos fundamentalmente de forma coaxial entre sí, y en donde se dispone de un conducto (24) que es guiado partiendo de una estructura de referencia estacionaria respecto al rotor, pasando por los dos árboles huecos (11, 14), hasta el rotor, en donde se dispone de un freno (20) que está acoplado mecánicamente a uno de los dos árboles citados (11, 14), caracterizado porque el freno (20) está dispuesto en una caja intermedia o una unión abridada (16) entre el generador (9) y el engranaje (7) y un elemento de freno solidario en rotación, en especial una estructura de sujeción (23) con unas zapatas (22) incrustadas en la misma, se apoya en la caja del generador (9) y/o del engranaje (7).

Ramal de accionamiento y central eólica

La presente invención hace referencia a un ramal de accionamiento para convertir la energía del flujo de un fluido en energía eléctrica, como el que se utiliza p.ej. en una central eólica, conforme al preámbulo de la reivindicación 1. La presente invención hace referencia además a una central eólica con un ramal de accionamiento de este tipo.

Las centrales eólicas convencionales y el ramal de accionamiento dispuesto respectivamente en las mismas se construyen así lo más compactos posible. Para esto es conveniente que los componentes del ramal de accionamiento con sus árboles, que transmiten el movimiento de rotación de un componente al siguiente, se dispongan en lo posible sobre o a lo largo de un eje geométrico común. Un ejemplo de tales disposiciones de ramal de accionamiento en centrales eólicas se muestra p.ej. en el documento DE 10 2007 012408 A1. Los árboles del generador y del engranaje son respectivamente huecos. A través de los respectivos árboles de generador y engranaje se conduce una línea de alimentación para conectar componentes eléctricos al cubo de rotor.

Un componente importante para la seguridad operativa de la central es un freno mecánico, con el que los componentes giratorios de la central eólica, es decir entre otras cosas el rotor orientado al viento, pueden frenarse hasta detenerse y también, dado el caso, pueden sujetarse en contra de fuerzas de accionamiento aerodinámicas. Un freno de este tipo está dispuesto, en centrales con engranaje, habitualmente fuera de la vista del rotor detrás del engranaje, ya que aquí es necesario aplicar momentos de frenado menores en comparación a una disposición sobre el rotor o sobre el árbol del rotor.

En las centrales convencionales el árbol de salida del engranaje y el árbol de rotor del rotor están desplazados radialmente, de tal modo que es necesario realizar un paso de conductos sólo a través de un árbol hueco del engranaje. El árbol de transmisión entre engranaje y generador, realizado normalmente como árbol macizo, soporta el disco de freno de un freno de disco.

El documento WO 2009/052825 A2 describe un ramal de accionamiento para una central eólica. El ramal de accionamiento comprende un rotor para transformar viento en un giro de un cubo de rotor, para proporcionar un par de giro de accionamiento, un generador para convertir al menos una parte del par de giro de accionamiento en potencia eléctrica, y al menos un acoplamiento para unir un primer componente de ramal de accionamiento a un segundo componente de ramal de accionamiento, para transmitir el par de giro de accionamiento entre los componentes.

El documento WO 2004/007954 A1 revela una central eólica y una disposición de cojinetes para la misma.

El documento WO 2005/103489 A2 describe una central eólica, que mide el tamaño del ramal de accionamiento y de la góndola manteniendo la electrónica de potencia y el transformador en la punta de la torre. La turbina presenta un generador de accionamiento directo con un freno de disco integrado.

El objeto de la invención consiste en señalar un ramal de accionamiento, que por un lado pueda construirse de forma compacta y por otro lado prevea una disposición ventajosa de un freno mecánico.

Este objeto es resuelto mediante un ramal de accionamiento, que presenta las características de la reivindicación 1.

En el caso de un ramal de accionamiento para aprovechar la energía del flujo de un fluido, p.ej. en una central eólica, se dispone de un rotor accionable mediante un flujo de fluido, un engranaje que está conectado al rotor, en el lado de entrada, directa o indirectamente a través del árbol de rotor o de otros componentes, y un generador conectado al engranaje en el lado de salida. Un árbol de salida del engranaje y un árbol de impulsión del generador son respectivamente huecos de forma pasante, en donde los citados árboles están dispuestos fundamentalmente de forma coaxial, y en donde se dispone de un conducto, p.ej. para suministrar energía, suministrar medio de presión y/o comunicación, el cual es guiado partiendo de una estructura de referencia estacionaria respecto al rotor, pasando por los dos árboles huecos, hasta el rotor. Se dispone de un freno - p.ej. un freno de disco, que está acoplado mecánicamente a uno de los dos árboles citados.

De este modo se cumplen los requisitos de seguridad en vigor, Incluso en una central en las que los árboles de generador y engranaje estén realizados como árboles huecos y que estén dispuestos coaxialmente. Un suministro o una conexión de componentes al cubo de rotor puede realizarse, del modo y de la manera acreditados, con unos conductos guiados a través de un árbol hueco.

SI el disco de freno está dispuesto sobre el árbol del generador pueden combinarse el freno y el generador como unidad constructiva. El árbol hueco del generador debe estar diseñado de todos modos para momentos de accionamiento correspondientes al momento de frenado, de tal manera que se obtenga un ahorro de material con

relación a un árbol aparte para el freno. Una conducción hacia fuera del árbol de generador por los dos lados puede conseguirse técnicamente de forma sencilla, de tal modo que el freno pueda montarse con poca complejidad en un extremo libre del árbol de generador. Además de esto puede realizarse ventajosamente una disposición del freno en la caja de generador, para de este modo producir una Integración constructiva elevada.

5 En el caso de una disposición del freno sobre el árbol de salida de engranaje puede presclndlrse también de un árbol de transmisión aparte. Además de esto es ventajoso Integrar el freno en la caja del engranaje, ya que así se consigue un modo constructivo compacto.

El freno se apoya de forma preferida en la caja del generador y/o del engranaje, de tal manera que puede prescindirse de una estructura de apoyo propia para el freno.

10 Un acoplamiento mecánico a una caja de engranaje o una caja de generador es ventajoso, en particular en el caso de un modo constructivo altamente integrado del ramal de accionamiento, como muestra el documento DE 10 2007 012 408 A1 citado al comienzo, o como muestra la solicitud de patente alemana entregada por la solicitante con el número de registro 10 2009 008 340.5. Según esto una caja de componente de un componente de accionamiento se usa como estructura soporte para otros componentes de accionamiento. El aprovechamiento adicional de esta caja 15 de componente como conexión mecánica o punto de apoyo para la instalación de freno permite una integración adicional del ramal de accionamiento.

El freno puede estar apoyado naturalmente también en una estructura soporte de la góndola, y de este modo también es adecuado para conceptos de central convencionales.

A continuación se explica con más detalle la invención en base a los ejemplos de realización, haciendo referencia a

20 los dibujos adjuntos.

La fig. 1 muestra una vista lateral esquemática de un ramal de accionamiento de una central eólica, en la que está dispuesto un disco de freno sobre el árbol del generador, y

la fig. 2 muestra una vista lateral esquemática de un ramal de accionamiento de una central eólica, en la que está dispuesto un disco de freno sobre el árbol de salida del engranaje.

25 En la figura 1 el ramal de accionamiento 5 de una central eólica está montado sobre una placa soporte 3, que a su vez está fijada sobre una torre 1 de forma que puede girar alrededor de un eje azimutal. La placa soporte 3 forma parte de una góndola, en la que están reunidos constructivamente los componentes del ramal de accionamiento 5. El ramal de accionamiento 5 posee un rotor (no representado) accionado por el viento. El rotor está fijado con un cubo de rotor a un árbol de rotor 6. El árbol 6 del rotor es guiado en un engranaje de desmultiplicación 7. Además de 30 esto el árbol 6 está realizado como árbol hueco. El engranaje 7 posee un árbol de salida 11. El árbol de salida 11 está acoplado a través de un dispositivo de acoplamiento 12 a un árbol 14 de un generador 9. El engranaje 7 y el generador 9 están unidos a la placa soporte 3 a través de dispositivos de fijación, p.ej. pernos, apoyos, etc.

Entre el engranaje 7 y el generador 9 puede existir alternativa o adicionalmente una caja intermedia o una unión abrldada 16 como continuación de la caja de generador o de la caja de engranaje, la cual une mecánicamente entre 35 sí los componentes o su caja. A este respecto p.ej. la caja del engranaje 7 puede asumir la función de la estructura soporte 3 - de tal modo que ésta puede eliminarse - y estar acoplada ella misma a la torre 1, mientras que los otros componentes del ramal... [Seguir leyendo]

1.- Ramal de accionamiento para aprovechar la energía del flujo de un fluido, p.ej. en una central eólica, que comprende un rotor accionable mediante un flujo de fluido, un engranaje (7) que está conectado al rotor en el lado de entrada, y un generador (9) conectado al engranaje en el lado de salida, en donde un árbol de salida (11) del engranaje y un árbol de impulsión (14) del generador (9) son respectivamente huecos, en donde los citados árboles (11, 14) están dispuestos fundamentalmente de forma coaxial entre sí, y en donde se dispone de un conducto (24) que es guiado partiendo de una estructura de referencia estacionaria respecto al rotor, pasando por los dos árboles huecos (11, 14), hasta el rotor, en donde se dispone de un freno (20) que está acoplado mecánicamente a uno de los dos árboles citados (11, 14), caracterizado porque el freno (20) está dispuesto en una caja intermedia o una unión abridada (16) entre el generador (9) y el engranaje (7) y un elemento de freno solidario en rotación, en especial una estructura de sujeción (23) con unas zapatas (22) incrustadas en la misma, se apoya en la caja del generador (9) y/o del engranaje (7).

2.- Ramal de accionamiento según la reivindicación 1, caracterizado porque sobre el árbol de impulsión hueco (14) del generador (9) está dispuesto un elemento de freno periférico, en especial un disco de freno (18).

3.- Ramal de accionamiento según la reivindicación 1, caracterizado porque sobre el árbol de salida hueco (11) del engranaje (7) está dispuesto un elemento de freno periférico, en especial un disco de freno (18).

4.- Ramal de accionamiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un elemento de freno solidario en rotación, en especial una estructura de sujeción (23) con unas zapatas (22) incrustadas en la misma, se apoya en una estructura soporte (3) del ramal de accionamiento, sobre la que están montados p.ej. el generador (7) y/o el engranaje (11), en especial a una estructura de góndola.

5.- Ramal de accionamiento según la reivindicación 2, caracterizado porque el freno (20) está dispuesto en el lado frontal del generador (9) alejado del engranaje (7).

6.- Ramal de accionamiento según la reivindicación 5, caracterizado porque el freno (20) está dispuesto en la caja del generador (9).

7 - Ramal de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el freno (20) está dispuesto en la caja del engranaje (7).

8 - Central eólica, caracterizada por un ramal de accionamiento según una de las reivindicaciones 1 a 7.