Rotor de un aerogenerador con freno para la inclinación de las palas.

Rotor de aerogenerador que comprende un buje, una pluralidad de palas,

y por lo menos un sistema de inclinación de las palas (30) para girar una pala sustancialmente a lo largo de su eje longitudinal y que comprende uno o más frenos para la inclinación de las palas (21, 22, 23),

definiéndose una posición por debajo de la nominal como posición predefinida de la pala para velocidades del viento iguales o inferiores a la velocidad nominal del viento, en el que

un freno para la inclinación de las palas comprende por lo menos un elemento de disco de freno (22) y una primera pastilla de freno (21), y en el que

uno del buje y una pala comprende dicho elemento de disco de freno (22) y el otro del buje y la pala comprende dicha primera pastilla de freno (21), y

el elemento de disco de freno (22) no forma un disco anular completo de 360º, en el que

el elemento de disco de freno y la pastilla de freno están dispuestos de manera que cuando la pala se encuentra sustancialmente en la posición por debajo de la nominal o cerca de la misma el elemento de disco de freno (22) y la pastilla de freno (21) están en contacto por rozamiento entre sí.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E13165754.

Solicitante: ALSTOM Renewable Technologies.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 82, Avenue Léon Blum 38100 Grenoble FRANCIA.

Inventor/es: CANEDO PARDO,SANTIAGO, PASQUET,PIERRE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F03D7/02 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.F03D 7/00 Control de los motores de viento (alimentación o distribución de energía eléctrica H02J, p.ej. disposiciones para ajustar, eliminar o compensar la potencia reactiva en las redes H02J 3/18; control de generadores eléctricos H02P, p.ej. disposiciones para el control de generadores eléctricos con el propósito de obtener las características deseadas en la salida H02P 9/00). › teniendo los motores de viento el eje de rotación dispuesto sustancialmente paralelo al flujo de aire que entra al rotor.

PDF original: ES-2546266_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Rotor de un aerogenerador con freno para la inclinación de las palas.

La presente invención se refiere a un rotor de aerogenerador, y más concretamente a un rotor de aerogenerador que comprende uno o más sistemas de inclinación de las palas para girar una o más palas sustancialmente a lo largo de su eje longitudinal. 5

Antecedentes de la técnica

Los aerogeneradores modernos se utilizan comúnmente para suministrar electricidad a la red eléctrica. Los aerogeneradores de este tipo generalmente comprenden un rotor con un buje rotor y una pluralidad de palas. El 10 rotor gira bajo la influencia del viento sobre las palas. El giro del eje del rotor acciona el rotor del generador, ya sea directamente ("aerogenerador accionado directamente" o "aerogenerador de accionamiento directo") o mediante el uso de un grupo reductor.

Un sistema auxiliar importante que generalmente se dispone en los aerogeneradores es el sistemas de inclinación de las palas. Los sistemas de inclinación de las palas se utilizan para adaptar la posición de la pala de un 15 aerogenerador a distintas condiciones de viento haciendo girar la pala a lo largo de su eje longitudinal. En este sentido, es conocido girar la pala del aerogenerador de manera de que se genere una menor sustentación (y resistencia) cuando la velocidad del viento aumenta. De esta manera, aunque la velocidad del viento aumente, el par transmitido por el rotor al generador sigue siendo sustancialmente el mismo. Además, es también conocido girar las palas del aerogenerador hacia su posición pérdida aerodinámica (con el fin de reducir la sustentación en las palas) 20 cuando la velocidad del viento aumenta. Estos aerogeneradores se denominan a veces aerogeneradores de "pérdida aerodinámica activa". La inclinación de las palas también puede utilizarse, además, para girar la pala hacia su posición no operativa, cuando la turbina se detiene o se pone fuera de servicio temporalmente, por ejemplo para mantenimiento.

Muchos sistemas de inclinación de las palas comprenden un motor eléctrico en el buje que acciona un engranaje de 25 accionamiento. Dicho engranaje de accionamiento (piñón) engrana con una corona dentada dispuesta en la pala del aerogenerador para hacer girar la pala del aerogenerador. Sin embargo, también es posible que la corona dentada vaya dispuesta en el buje, mientras que el motor eléctrico y el actuador van montados en la pala. Todavía se conocen también otros mecanismos de accionamiento, por ejemplo que implican actuadores hidráulicos.

Es conocido también disponer un sistema de inclinación de las palas individual (que comprende, por ejemplo, un 30 motor separado y un control separado) para cada pala del rotor del aerogenerador. También es conocido disponer un sistema de inclinación de las palas común en el que el ángulo de inclinación de las palas es el mismo para todas las palas en un rotor. Este sistema de inclinación de las palas común puede comprender un solo motor o puede comprender una pluralidad de motores, uno para cada pala. Es también conocido disponer un sistema de freno para la inclinación de las palas en la forma de freno de disco, ver por ejemplo WO 2005/019642. 35

Una estrategia de control común de un sistema de inclinación de las palas de un aerogenerador de velocidad variable es mantener la pala en una "posición por debajo de la nominal" predefinida a velocidades del viento iguales o inferiores a la velocidad nominal del viento (por ejemplo, de aproximadamente 4 m/s - 15 m/s) . Dicha posición de inclinación por defecto generalmente puede ser próxima a un ángulo de inclinación de las palas de 0º. El ángulo de 40 inclinación de las palas exacto en condiciones "por debajo de la nominal" depende, sin embargo, del diseño global del aerogenerador. Por encima de la velocidad nominal (por ejemplo, a partir de aproximadamente 15 m/s - 25 m/s) , se hacen girar las palas para mantener el par aerodinámico suministrado por el rotor sustancialmente constante. Cuando el aerogenerador no está en funcionamiento, las palas pueden adoptar una posición no operativa (por ejemplo, a 90º o aproximadamente a este ángulo de inclinación de las palas) para minimizar las cargas sobre las 45 palas. Durante la mayor parte de la vida del aerogenerador, sin embargo, una pala puede encontrarse en la posición por debajo de la nominal. Es evidente que la velocidad nominal de viento, la velocidad de arranque del viento y la velocidad de parada del viento pueden variar en función del diseño del aerogenerador. Durante el funcionamiento del aerogenerador, puede haber fuerzas actuando sobre las palas lo que se traduce en un par varía constantemente alrededor del eje longitudinal de la pala. Estas fuerzas pueden incluir el par aerodinámico alrededor del eje 50 longitudinal de la pala y también el peso de la pala que puede ejercer un par alrededor del eje longitudinal de la pala, dependiendo de la posición de la pala. Ambas fuerzas son no constantes, mayoritariamente cíclicas y tienden a hacer girar la pala fuera de la posición determinada por el sistema de control de inclinación de las palas. Cuando se utiliza un sistema de inclinación de las palas que implica engranajes, el par variable puede provocar que los flancos de los dientes del engranaje de accionamiento (piñón) y la corona dentada se toquen repetidamente entre sí. El contacto repetido puede producir corrosión por rozamiento y un desgaste prematuro. Como la posición por debajo de 5 la nominal es la posición que prevalece para la mayoría de los aerogeneradores, el contacto entre los dientes y sus consecuencias se concentra en los mismos dientes.

Se conocen algunas soluciones para estos problemas. Se conoce, por ejemplo disponer un sistema de lubricación automática para tratar de evitar la corrosión por contacto. Por ejemplo, DE 20 2005 014 699 U y EP 1 816 346 presentan estos sistemas de lubricación. Estos sistemas de lubricación pueden ayudar a reducir la corrosión por 10 contacto en un mayor o menor grado, pero no combaten o resuelven el problema subyacente de la corrosión.

Existe todavía la necesidad de un sistema de inclinación de las palas en un aerogenerador que no padezca la corrosión por contacto. Un objetivo de la presente invención es cumplir por lo menos parcialmente esta necesidad. Otras ventajas de la presente invención serán claras a partir de su descripción.

Descripción de la invención 15

En un primer aspecto, la presente invención dispone un rotor de aerogenerador que comprende un buje, una pluralidad de palas, y por lo menos un sistema de inclinación de las palas para girar una pala sustancialmente a lo largo de su eje longitudinal, comprendiendo el sistema de inclinación de las palas uno o más frenos para la inclinación de las palas, en el que un freno para la inclinación de las palas comprende por lo menos un elemento de 20 disco de freno y una primera pastilla de freno, y en el que uno del buje y la pala comprende dicho elemento de disco de freno y el otro del buje y la pala comprende dicha primera pastilla de freno, estando dispuestos el elemento de disco de freno y la pastilla de freno de manera que cuando la pala se encuentra sustancialmente en la posición por debajo de la nominal o cerca de la misma, el elemento de disco de freno y la pastilla están en contacto por rozamiento entre sí. 25

En este aspecto, cuando una pala está en su posición por debajo de la nominal estándar o cerca de la misma se proporciona un par de rozamiento adicional. Mientras el par de rozamiento inherente en el sistema de inclinación de las palas sea mayor que el par que actúa sobre la pala (por ejemplo, debido al peso de la pala) , la pala no girará y cualquier engranaje del sistema de inclinación de las palas no se verá afectado negativamente por un contacto repetitivo entre los dientes. 30

En realizaciones preferidas, el elemento de disco de freno y la primera pastilla de freno están dispuestos de manera que cuando la pala no se encuentra en la posición por debajo de la nominal o cerca de la misma, el elemento de disco de freno y la primera pastilla de freno no están en contacto por rozamiento entre sí o en contacto por rozamiento reducido entre sí. De esta manera, el control de accionamiento y de inclinación de las palas sólo se ven 35 mínimamente afectados; en estas implementaciones no sería necesario un motor más potente para la inclinación de las palas.

En algunas realizaciones, un freno para la inclinación de las palas puede comprender una segunda pastilla de freno, y uno del buje y la pala comprende dicha segunda pastilla de freno, estando dispuesta la segunda pastilla de freno 40 de manera que cuando la pala se encuentra sustancialmente en la posición por debajo de la nominal o cerca de la misma,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Rotor de aerogenerador que comprende un buje, una pluralidad de palas, y por lo menos un sistema de inclinación de las palas (30) para girar una pala sustancialmente a lo largo de su eje longitudinal y que comprende uno o más frenos para la inclinación de las palas (21, 22, 23) ,

definiéndose una posición por debajo de la nominal como posición predefinida de la pala para velocidades del viento iguales o inferiores a la velocidad nominal del viento, en el que

un freno para la inclinación de las palas comprende por lo menos un elemento de disco de freno (22) y una primera pastilla de freno (21) , y en el que 10

uno del buje y una pala comprende dicho elemento de disco de freno (22) y el otro del buje y la pala comprende dicha primera pastilla de freno (21) , y

el elemento de disco de freno (22) no forma un disco anular completo de 360º, en el que 15

el elemento de disco de freno y la pastilla de freno están dispuestos de manera que cuando la pala se encuentra sustancialmente en la posición por debajo de la nominal o cerca de la misma el elemento de disco de freno (22) y la pastilla de freno (21) están en contacto por rozamiento entre sí.

2. Rotor de aerogenerador según la reivindicación 1, en el que el elemento de disco de freno tiene forma de lengüeta 20 y ocupa un sector de 15º, 10º, 5º o menos.

3. Rotor de aerogenerador según las reivindicaciones 1 o 2, en el que el elemento de disco de freno y la primera pastilla de freno están dispuestos de manera que cuando la pala no se encuentra en la posición por debajo de la nominal o cerca de la misma, el elemento de disco de freno y la primera pastilla de freno no están en contacto por rozamiento entre sí o están en contacto por rozamiento reducido. 25

4. Rotor de aerogenerador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el sistema de inclinación de las palas comprende una segunda pastilla de freno, y una del buje y la pala compre dicha segunda pastilla de freno, estando dispuesta las segunda pastillas de freno de manera que cuando la pala este en la posición por debajo de la nominal o cerca de la misma, la primera y segundas pastillas de freno están en contacto por rozamiento con el elemento de disco de freno. 30

5. Rotor de aerogenerador de acuerdo a la reivindicación 4, en el que cuando la pala este sustancialmente en la posición por debajo de la nominal o cerca de la misma, el elemento de disco de freno se encuentra posicionado entre las mencionadas primera y segunda pastillas de freno.

6. Rotor de aerogenerador de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la mencionada primera pastilla de freno o el mencionado elemento de disco de freno están montados en el anillo interior o exterior de un cojinete de inclinación de las palas.

7. Rotor de aerogenerador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que las mencionadas 40 primera y/o segunda pastillas de freno y/o el mencionado elemento de disco de freno son pastillas elastómeras.

8. Rotor de aerogenerador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, el freno de inclinación de las palas comprendiendo medios para aumentar el contacto por rozamiento entre las pastillas de freno y el elemento de disco de freno. 45

9. Rotor de aerogenerador de acuerdo con la reivindicación 8, en el que los mencionados medios para aumentar el contacto por rozamiento entre las pastillas de freno y el elemento de disco de freno son activas.

10. Rotor de aerogenerador de acuerdo con la reivindicación 9, en el que los mencionados medios para aumentar el contacto por rozamiento comprenden un circuito hidráulico o neumático. 50

11. Rotor de aerogenerador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la posición por defecto de la primera pastilla de freno y/o de la segunda pastilla de freno son ajustables.

12. Rotor de aerogenerador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones1 a 11, en el que el freno de inclinación de las palas es adaptado para ser usado como sistema de bloqueo de un sistema de inclinación de las palas.

13. Rotor de aerogenerador de acuerdo a la reivindicación 12, en el que el mencionado elemento de disco de freno comprende al menos un primer agujero y la mencionada primera pastilla de freno comprende al menos un segundo 5 agujero, y en el que dichos primer y segundo agujeros pueden alinearse de manera que un pasador pueda insertarse a través de los agujeros para bloquear el sistema de inclinación de las palas.

14. Rotor de un aerogenerador de acuerdo con la reivindicación 12, en el que una pinza de freno comprende la mencionada primera pastilla de freno y es adicionalmente adaptada para incorporar un elemento de bloqueo en 10 cualquier parte del mencionado elemento de freno de disco.

15. Rotor de un aerogenerador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que un sistema de inclinación de las palas comprenda al menos dos frenos para la inclinación de las palas.


 

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