Actuador para ajustar el ángulo de incidencia de una pala del rotor.

Actuador para ajustar el ángulo de incidencia de una pala del rotor (2) de una turbina eólica (3) que se encuentramontada de forma giratoria en un cubo del rotor (1),

con un primer elemento de accionamiento (4) que puedeconectarse a la pala del rotor (2), un segundo elemento de accionamiento (5) que engrana con el primer elemento deaccionamiento (4), así como con un dispositivo de lubricación (6) para lubricar los dos elementos de accionamiento(4, 5), donde el dispositivo de lubricación (6) presenta un canal para lubricante (7) para el suministro selectivo delubricante hacia un diente a cero (8) del primer elemento de accionamiento (4), y/o hacia un diente a cero (9) delsegundo elemento de accionamiento (5), los cuales engranan el uno con el otro cuando la pala del rotor (2) seencuentra en su posición de trabajo preferente, y un dispositivo de control de suministro (10) con una válvula (12) enel canal para lubricante (7) para controlar el suministro de lubricante a través del canal para lubricante (7) en funciónde la posición de engrane de los dos elementos de accionamiento (4, 5), caracterizado porque la válvula (12)presenta un elemento de apertura de válvula (13) que puede desplazarse entre una posición de apertura y unaposición de cierre, y que sobresale en el área de la abertura del canal para lubricante (7), donde al menos en uno delos dos dientes a cero (8, 9) mencionados de los dos elementos de accionamiento (4, 5) se proporciona una leva deaccionamiento (18) para abrir la válvula (12).

Actuador para ajustar el ángulo de incidencia de una pala del rotor

La presente invención hace referencia a un actuador para ajustar el ángulo de incidencia de una pala del rotor de una turbina eólica que se encuentra montada de forma giratoria en un cubo del rotor, con un primer elemento de accionamiento que puede conectarse a la pala del rotor, un segundo elemento de accionamiento que engrana con el primer elemento de accionamiento, así como con un dispositivo de lubricación para lubricar los dos elementos de accionamiento. La invención hace referencia además a un rotor con un cubo del rotor, en donde al menos una pala del rotor se encuentra montada de forma giratoria, el cual puede ser ajustado en cuanto a su ángulo de incidencia a través de un actuador de la clase mencionada. Finalmente, la invención hace referencia a una turbina eólica con un rotor de ese tipo, así como con a un actuador de ese tipo.

En las instalaciones de energía eólica usualmente se utilizan rotores, cuyas palas del rotor se encuentran montadas de forma giratoria en el cubo del rotor, de manera que puede regularse el ángulo de incidencia de las palas del rotor. Las palas del rotor pueden estar fijadas en el cubo del rotor de forma giratoria alrededor de su eje longitudinal a través de coronas giratorias, de manera que un actuador que se encuentra alojado en el interior del cubo del rotor puede modificar el ángulo de incidencia de las palas del rotor. Para ello se emplean, por ejemplo, los así llamados accionamientos de paso, como se muestra por ejemplo en la solicitud DE 200 17 994 U1. Preferentemente, el movimiento de accionamiento de un motor de regulación es transmitido a la pala del rotor mediante una etapa del mecanismo de transmisión. De manera ventajosa, la pala del rotor puede estar abridada directamente en el anillo interno de la corona giratoria, que se encuentra diseñada como una corona de giro y que presenta un dentado interno con el cual engrana un piñón de accionamiento que se encuentra dispuesto en el interior de la corona de giro, donde dicho piñón se asienta sobre un árbol de accionamiento.

Naturalmente, los actuadores en los rotores de esta clase, en instalaciones de energía eólica, deben ser lubricados. Por ejemplo, en la solicitud DE 200 21 026 U1 se muestra un dispositivo de lubricación en el rotor de una turbina eólica. Durante la lubricación se presenta el problema de que el ángulo de incidencia de las palas del rotor no se modifica con frecuencia, puesto que a lo largo de un sector amplio de viento hay un ángulo de incidencia óptimo para las palas del rotor, de manera que las palas del rotor sólo rotan de forma propiamente dicha cuando el viento es muy intenso o cuando la instalación debe detenerse debido a tareas de mantenimiento. Esto implica que los actuadores permanecen en la misma posición durante una gran parte del tiempo de funcionamiento y, en la etapa del mecanismo de transmisión del actuador, siempre engrana entre sí el mismo par de dientes de los elementos de accionamiento de engrane. Con ello, el lubricante puede ser desplazado, produciéndose por tanto un mayor desgaste en ese par de dientes. El par de dientes de la corona de giro y del piñón de accionamiento que engranan uno con otro en la posición de incidencia óptima de las palas del rotor se denomina también a menudo como par de dientes a cero o diente a cero. Estos dientes a cero de los elementos de accionamiento en los rotores de una turbina eólica experimentan poco a poco roturas, y después de un largo tiempo presentan un gran desgaste. Los momentos de torsión que se producen debido a la exposición al viento deben soportarse siempre en los mismo puntos de contacto, donde se añaden también vibraciones y oscilaciones que sufre igualmente el punto de engrane.

Para evitar este problema se ha sugerido anteriormente desplazar uno con respecto a otro los elementos de accionamiento que engranan entre sí después de un tiempo, de manera que, en la posición de trabajo de la pala del rotor, engranen con otros dientes. No obstante, en las instalaciones de energía eólica, debido a las enormes dimensiones de la instalación, esto no puede realizarse de forma sencilla. Desmontar la pala del rotor es extremadamente costoso. El actuador tampoco puede ser trasladado con facilidad en el interior del cubo del rotor. Por tanto, se ha sugerido asignar un engranaje de lubricación a los elementos de accionamiento que engranan entre sí, el cual engrane con uno de los elementos de accionamiento transmitiéndole lubricante. De vez en cuando el actuador se pone en marcha para asegurar, de este modo, la lubricación. Sin embargo, un diseño de este tipo del dispositivo de lubricación es muy costoso. Además, el ángulo de incidencia de las palas del rotor debe modificarse en momentos no deseados.

En la solicitud DE 201 09 586 U1 se propone un engranaje dentado con un dispositivo de lubricación que comprende un piñón de transmisión de lubricante, el cual presenta canales para lubricante que desembocan en los flancos de sus dientes, donde dicho piñón, al engranar con otro piñón de engranaje, puede liberar lubricante. La solicitud FR 15 41 597 A muestra igualmente un piñón de engranaje con canales para lubricante que desembocan en los flancos de sus dientes. La solicitud DE 103 21 535 B3 muestra un actuador para el ángulo de incidencia de una pala del rotor que se encuentra montada de forma giratoria en un cubo del rotor, donde se proporciona un piñón lubricador que pivota en el cubo del rotor, el cual engrana con la corona dentada o con un engranaje de accionamiento, donde a través de dicho piñón, ajustando la pala del rotor en una posición de lubricación, puede liberarse lubricante sobre un engranaje de accionamiento.

Asimismo, la solicitud JP 2005/233055 A muestra una etapa de mecanismo de transmisión para un molino de viento, en donde uno de los engranajes dentados se encuentra pretensado axialmente a modo de un resorte para reducir el desgaste a través del juego axial.

Por consiguiente, es objeto de la presente invención crear un actuador mejorado, un rotor mejorado y una turbina eólica mejorada del tipo mencionado en la introducción, que evite las desventajas del estado del arte, perfeccionándolo de manera ventajosa. De manera preferente, el dispositivo de lubricación debe mejorarse a este respecto, de manera que los dientes de grado cero puedan lubricarse con facilidad de forma suficiente en la etapa del mecanismo de transmisión del actuador.

Conforme a la invención, este objeto se alcanzará a través de un actuador según la reivindicación 1, un rotor según la reivindicación 16, así como a través de una turbina eólica según la reivindicación 18. En las reivindicaciones dependientes se indican diseños ventajosos de la presente invención.

Se sugiere, por tanto, una lubricación selectiva de los dientes a cero de la etapa del mecanismo de transmisión del actuador, que de manera ventajosa considere una posición de rotación de los elementos de accionamiento de la etapa del mecanismo de transmisión, unos con respecto a otros. El diente a cero contiene al menos una sección de engrane del elemento de accionamiento. De acuerdo con la invención, el dispositivo de lubricación posee un canal para lubricante para un suministro selectivo de lubricante sobre la sección del primer elemento de accionamiento y/o sobre la sección del segundo elemento de accionamiento a ser engranado, donde dichos elementos engranan unos con otros en la posición de trabajo de la pala del rotor, así como un dispositivo de control de suministro para controlar el suministro de lubricante a través del canal para lubricante mencionado, en función de la posición de engrane de los dos elementos de accionamiento, así como de la posición de rotación de la pala del rotor. El dispositivo de control de suministro se encarga de que el diente a cero del primer elemento de accionamiento y/o del segundo elemento de accionamiento sólo sea lubricado cuando los dos elementos de accionamiento, uno con respecto al otro, se encuentran en la posición correcta para ello. En particular, el dispositivo de control de suministro puede prever que sólo tenga lugar una lubricación cuando los dos dientes a cero de los dos elementos de accionamiento se encuentren efectivamente engranados, y que no tenga lugar una lubricación por ejemplo cuando, en caso de un viento demasiado fuerte, las palas del rotor roten debido al viento.

Para ello, el dispositivo de control de suministro puede poseer un interruptor de desbloqueo que libera el suministro de lubricante cuando los dos elementos de accionamiento mencionados engranan uno con el otro con sus secciones, en las cuales engranan entre sí en la posición de trabajo de la pala del rotor, y que bloquea... [Seguir leyendo]

1. Actuador para ajustar el ángulo de incidencia de una pala del rotor (2) de una turbina eólica (3) que se encuentra montada de forma giratoria en un cubo del rotor (1) , con un primer elemento de accionamiento (4) que puede conectarse a la pala del rotor (2) , un segundo elemento de accionamiento (5) que engrana con el primer elemento de accionamiento (4) , así como con un dispositivo de lubricación (6) para lubricar los dos elementos de accionamiento (4, 5) , donde el dispositivo de lubricación (6) presenta un canal para lubricante (7) para el suministro selectivo de lubricante hacia un diente a cero (8) del primer elemento de accionamiento (4) , y/o hacia un diente a cero (9) del segundo elemento de accionamiento (5) , los cuales engranan el uno con el otro cuando la pala del rotor (2) se encuentra en su posición de trabajo preferente, y un dispositivo de control de suministro (10) con una válvula (12) en el canal para lubricante (7) para controlar el suministro de lubricante a través del canal para lubricante (7) en función de la posición de engrane de los dos elementos de accionamiento (4, 5) , caracterizado porque la válvula (12) presenta un elemento de apertura de válvula (13) que puede desplazarse entre una posición de apertura y una posición de cierre, y que sobresale en el área de la abertura del canal para lubricante (7) , donde al menos en uno de los dos dientes a cero (8, 9) mencionados de los dos elementos de accionamiento (4, 5) se proporciona una leva de accionamiento (18) para abrir la válvula (12) .

2. Actuador según la reivindicación precedente, donde el dispositivo de control de suministro (10) presenta un interruptor de desbloqueo (11) que libera el suministro de lubricante a través del canal para lubricante (7) cuando los dos elementos de accionamiento (4, 5) engranan uno con el otro con sus dientes a cero (8, 9) , y bloquea el suministro a través del canal para lubricante (7) cuando los dos dientes a cero (8, 9) mencionados no engranan el uno con el otro.

3. Actuador según una de las reivindicaciones precedentes, donde el elemento de apertura de válvula (13) presenta un empujador de válvula que se extiende en el canal para lubricante (7) , sobresaliendo del mismo, y que abre la válvula (12) al presionar dentro del canal para lubricante (7) .

4. Actuador según una de las reivindicaciones precedentes, donde la válvula (12) se encuentra diseñada como una válvula de no retorno, cuyo cuerpo de cierre (14) se encuentra sometido a la presión del lubricante en el canal para lubricante (7) para la posición de cierre de la válvula.

5. Actuador según una de las reivindicaciones precedentes, donde el canal para lubricante (7) desemboca en una base del diente del primer y/o del segundo elemento de accionamiento (4, 5) .

6. Actuador según una de las reivindicaciones precedentes, donde el canal para lubricante (7) atraviesa el segundo elemento de accionamiento (5) y/o el dispositivo de control de suministro (10, 12) se encuentra dispuesto en el segundo elemento de accionamiento (5) .

7. Actuador según una de las reivindicaciones precedentes, donde el canal para lubricante (7) puede situarse en forma fluido-comunicante con la toma para lubricante (15) que se encuentra dispuesta del lado frontal en el segundo elemento de accionamiento (5) .

8. Actuador según una de las reivindicaciones precedentes, donde el canal para lubricante (7) puede situarse en forma fluido-comunicante con una toma para lubricante (15) que se proporciona en un árbol de accionamiento (16) y/o en una carcasa del árbol de accionamiento (17) .

9. Actuador según una de las reivindicaciones precedentes, donde el canal para lubricante (7) atraviesa un árbol de accionamiento (16) y se encuentra comunicado con un espacio interior de la carcasa del árbol de accionamiento, en donde se alojan rodamientos para soportar el árbol de accionamiento (16) .

10. Actuador según una de las reivindicaciones precedentes, donde el canal para lubricante (7) atraviesa una carcasa de rodamiento del árbol de accionamiento (17) o el cubo del rotor (1) y/o desemboca del lado frontal sobre el dentado de los dos elementos de accionamiento (4, 5) .

11. Actuador según una de las reivindicaciones precedentes, donde el canal para lubricante (7) atraviesa el primer elemento de accionamiento (4) y/o una pieza de rodamiento (19) que soporta el primer elemento de accionamiento (4) .

12. Actuador según una de las reivindicaciones precedentes, donde el canal para lubricante (7) atraviesa el primer elemento de accionamiento (4) y el anillo de rodamiento (19) de manera que las secciones (7a, 7b) correspondientes del canal para lubricante sólo se encuentran en forma fluido-comunicante una con otra en una posición de rotación del primer elemento de accionamiento (4) con respecto a la pieza de rodamiento (19) .

13. Actuador según una de las reivindicaciones precedentes, donde el primer elemento de accionamiento (4) consiste en una corona de giro y el segundo elemento de accionamiento (5) en un piñón de accionamiento que se extiende dentro de la corona de giro.

14. Actuador según una de las reivindicaciones precedentes, donde el primer elemento de accionamiento (4)

conforma un anillo de rodamiento de un rodamiento de pivote (20) a través del cual la pala del rotor (2) puede ser soportada en el cubo del rotor (1) , donde en particular el primer elemento de accionamiento (4) conforma el anillo interno del rodamiento de pivote (20) y presenta un dentado interno con el cual engrana el segundo elemento de accionamiento (5) .

15. Actuador según una de las reivindicaciones precedentes, donde el segundo elemento de accionamiento (5) se asienta sobre un árbol de accionamiento que puede conectarse a un motor del actuador (21) y/o conforma su árbol del motor.

16. Rotor para una turbina eólica (3) con un actuador (22) según una de las reivindicaciones precedentes.

17. Rotor según la reivindicación precedente, donde la pala del rotor (2) se asienta sobre una corona de giro (5) con dentado interno de un rodamiento de rodillos (20) que se encuentra apoyado en el cubo del rotor (1) , y que puede

ser accionado por un piñón de accionamiento (5) que se encuentra dispuesto coaxialmente con el rodamiento de rodillos (20) , donde éste se asienta sobre un árbol de accionamiento (16) que se encuentra apoyado en el cubo del rotor (1) mediante una carcasa de rodamiento del árbol de accionamiento (17) .

18. Turbina eólica con un rotor (23) según una de las reivindicaciones precedentes.