Engranaje planetario para una instalación de energía eólica o para aplicaciones industriales.

Engranaje planetario para una instalación de energía eólica o para aplicaciones industriales,

que presenta

- una rueda solar (111, 121), una corona interior (114, 124) y una pluralidad de ruedas planetarias (113, 123) que seencuentran alojadas en un soporte planetario (112, 122) y que engranan tanto con la rueda solar (111, 121) comocon la corona interior (114, 124),

- una caja de engranajes (103) que abarca la rueda solar (111, 121), la corona interior (114, 124) y las ruedasplanetarias (113, 123),

- en donde la corona interior (114, 124) se encuentra montada en la caja de engranajes (103) mediante, al menos,un perno de fijación (109), y en donde al menos un perno de fijación (109) comprende un dispositivo de variación delongitud y/o un dispositivo dinamométrico integrado,

caracterizado porque el perno de fijación (109) se encuentra dispuesto de manera que un momento de torsión queincide sobre la corona interior (114, 124) genera una fuerza de corte que incide sobre el perno de fijación (109).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10182293.

Solicitante: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: WITTELSBACHERPLATZ 2 80333 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: Pötter,Friedhelm, KÜCÜKYAVUZ,ALI KEMAL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F16H1/28 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16H TRANSMISIONES.F16H 1/00 Transmisiones de engranajes para transmitir un movimiento rotativo (particulares para transmitir un movimiento rotativo con relación de velocidad variable, o para invertir el movimiento rotativo F16H 3/00). › con engranajes con movimiento orbital.
  • G01L3/14 FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01L MEDIDA DE FUERZAS, TENSIONES, PARES, TRABAJO, POTENCIA MECANICA, RENDIMIENTO MECANICO O DE LA PRESION DE LOS FLUIDOS (pesado G01G). › G01L 3/00 Medida del par, del trabajo, de la potencia o del rendimiento mecánico en general. › en los cuales el elemento transmisor del par es distinto a un árbol elástico en torsión.

PDF original: ES-2426402_T3.pdf

 

Engranaje planetario para una instalación de energía eólica o para aplicaciones industriales.

Fragmento de la descripción:

Engranaje planetario para una instalación de energía eólica o para aplicaciones industriales Para los sistemas de accionamiento que comprenden engranajes, en procesos industriales de procesamiento y de fabricación, se establece una amplia variedad de requisitos complejos, por ejemplo, un funcionamiento fiable a lo largo de una vida útil prolongada con trabajos de mantenimiento mínimos. Los fallos de un sistema de accionamiento que perjudican los procesos industriales de procesamiento y de fabricación, pueden conducir, por ejemplo, a pérdidas económicas elevadas debido a los tiempos de parada de las instalaciones.

En particular en las instalaciones de energía eólica, los engranajes se encuentran sometidos durante su utilización a una carga dinámica debida a momentos de torsión y de flexión, así como a fuerzas axiales y radiales. Para el diseño de engranajes se utilizan espectros de carga definidos por el usuario, o bien por el fabricante. Pueden presentarse problemas cuando dichos espectros de carga no se corresponden con las cargas efectivas que se generan durante el funcionamiento. Para identificar y evitar situaciones de sobrecarga, en los engranajes se pueden proporcionar sensores de momento de torsión.

Una medición del momento de torsión en un eje se basa, con frecuencia, en que un eje presenta propiedades elásticas de torsión y experimenta una rotación por la influencia del momento de torsión. Dicha rotación se puede determinar, por ejemplo, mediante bandas extensométricas, sensores ópticos o sensores magnetoelásticos. Con una resistencia a la torsión del eje conocida, se puede derivar el momento de torsión que actúa sobre el eje a partir de la rotación detectada.

Los sensores ópticos pueden comprender arandelas ranuradas dispuestas axialmente distanciadas en un eje, que detectan la rotación relativa. Un dispositivo de medición de esta clase se describe, por ejemplo, en la patente DE 197 45 823 A1. De manera alternativa, sobre un eje se pueden proporcionar también redes de difracción que determinan su distorsión debida a la influencia del momento de torsión. En el caso de los sensores magnetoelásticos, se utilizan materiales ferromagnéticos cuya permeabilidad se modifica en relación con la carga.

A partir de la patente DE 28 15 463 A1 se conoce la disposición de dos generadores de impulsos electromagnéticos en un eje, con una distancia axial, a los cuales se asocia, respectivamente, un sensor electromagnético. Con los sensores y una unidad de comparación conectada a continuación, se pueden determinar desplazamientos de fase condicionados por el momento de torsión entre las señales generadas por los generadores de pulsos.

En la patente WO 2000/08434 A1 se describe un sistema de sensores para la detección combinada del ángulo de rotación y el momento de torsión en un componente mecánico giratorio, en el que se encuentran dispuestos transductores de ángulo y sensores, de manera que se pueda determinar una torsión del componente como una variación relativa del ángulo entre los transductores de ángulo. Dos ruedas dentadas conectadas con el componente mecánico, axialmente distanciadas, presentan igual número de dientes y engranan, respectivamente, con una rueda dentada utilizada como un transductor de ángulo. Las ruedas dentadas utilizadas como transductores de ángulo presentan también un número de dientes idéntico. Para una conversión precisa del ángulo de rotación del componente, se proporciona una rueda dentada adicional que presenta un número de dientes diferente en comparación con las ruedas dentadas utilizadas como transductores de ángulo. Dicha rueda dentada adicional engrana con una de las ruedas dentadas que se encuentran conectadas con el componente. El sistema de sensores conocido a partir de la patente WO 2000/08434 A1, requiere de un espacio relativamente considerable y no resulta fácil de integrar en construcciones de engranajes existentes. Además, para la integración de un sistema de sensores de esta clase en engranajes, se requiere convencionalmente de conductos de acometida para los sensores hacia el lugar de instalación. Además, se debe garantizar que los conductos de acometida se encuentren protegidos de una manera apropiada, particularmente contra las cargas mecánicas, térmicas y electromagnéticas.

La patente GB 2 141 199 A describe un engranaje con protección contra sobrecarga. El engranaje presenta para la medición del momento de torsión, al menos un elemento de medición conformado preferentemente por un perno de medición sometido a una carga de compresión, provisto de bandas extensométricas. El elemento de medición se encuentra asociado a una etapa del engranaje planetario, y funciona al mismo tiempo como un medio de sujeción que fija contra una rotación la pieza de engranaje de la etapa del engranaje planetario que se encuentra fija durante el funcionamiento, preferentemente su corona interior. El elemento de medición se apoya contra la caja de engranajes, y se encuentra dispuesto convenientemente en una cámara de la caja, de manera que se pueda reemplazar fácilmente.

La patente JP 10-062272 A describe un sensor de momento de torsión para un engranaje planetario. En este caso se fijan bandas extensométricas sobre el lado exterior de un elemento flexible de un transductor de fuerzas, el cual se encuentra dispuesto en un elemento de carcasa provisto para dicho transductor de fuerzas. El elemento flexible se deforma ante la incidencia de un momento de torsión sobre una corona interior del engranaje planetario. Para proteger el transductor de fuerzas, dicha deformación se limita mediante un tope.

La patente conforme a la clase DE 37 38 607 A1 describe un engranaje planetario que comprende un árbol de accionamiento con una rueda solar, al menos, una rueda planetaria que engrana en la rueda solar, una corona interior fija que engrana con la rueda planetaria, un soporte de rueda planetaria que porta la rueda planetaria, y un árbol secundario conectado con el soporte de la rueda planetaria. La rueda planetaria y la corona interior están conformadas respectivamente por dos piezas separadas, coaxiales entre sí, en donde una pieza de la corona interior puede rotar y se puede fijar en relación con otra pieza de la corona interior.

En la declaración de patente US 5 906 432 A se describe un dispositivo mezclador de masa para utilizar en un laboratorio de la industria panadera. El dispositivo mezclador comprende un mezclador dispuesto verticalmente, una fuente con una espiga central dispuesta verticalmente, y un par de ganchos de amasar que presentan una forma aproximada de hélice doble. Durante el funcionamiento, el mezclador hace girar los ganchos de amasar alrededor de sus ejes y de manera excéntrica en relación con la espiga central, para garantizar un amasado eficiente y un desarrollo rápido de la masa. Un acondicionamiento preferente comprende también una banda extensométrica para la monitorización del momento de torsión que actúa sobre los ganchos de amasar, y una visualización, en un monitor de ordenador, de un gráfico del momento de torsión a lo largo del tiempo, en relación con una curva de especificación para la monitorización del desarrollo de la masa.

El objeto de la presente invención consiste en indicar un engranaje planetario con un dispositivo de medición del momento de torsión integrado, que se pueda montar y desmontar fácilmente, y que permita una medición fiable y que no sea susceptible ante perturbaciones.

Dicho objeto se resuelve, conforme a la presente invención, mediante un engranaje planetario con las características indicadas en la reivindicación 1. Los perfeccionamientos ventajosos se indican en las reivindicaciones relacionadas.

El engranaje planetario conforme a la presente invención para una instalación de energía eólica o para aplicaciones industriales, comprende una rueda solar, una corona interior y una pluralidad de ruedas planetarias. Las ruedas planetarias se encuentran alojadas en un soporte planetario y engranan tanto con la rueda solar así como con la corona interior. La rueda solar, la corona interior y las ruedas planetarias, se encuentran encerradas por una caja de engranajes. La corona interior se encuentra montada en la caja de engranajes mediante, al menos, un perno de fijación. El, al menos, un perno de fijación comprende un dispositivo de variación de longitud y/o un dispositivo dinamométrico integrado. De esta manera, se puede determinar de una manera fiable un momento de torsión que actúa sobre una corona interior de un engranaje planetario, en base a una fuerza de corte que actúa sobre un perno de fijación de la corona interior.

Dado que un perno de fijación de la corona interior presenta convencionalmente una posición... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Engranaje planetario para una instalación de energía eólica o para aplicaciones industriales, que presenta

- una rueda solar (111, 121) , una corona interior (114, 124) y una pluralidad de ruedas planetarias (113, 123) que se encuentran alojadas en un soporte planetario (112, 122) y que engranan tanto con la rueda solar (111, 121) como con la corona interior (114, 124) ,

- una caja de engranajes (103) que abarca la rueda solar (111, 121) , la corona interior (114, 124) y las ruedas planetarias (113, 123) ,

- en donde la corona interior (114, 124) se encuentra montada en la caja de engranajes (103) mediante, al menos, un perno de fijación (109) , y en donde al menos un perno de fijación (109) comprende un dispositivo de variación de longitud y/o un dispositivo dinamométrico integrado,

caracterizado porque el perno de fijación (109) se encuentra dispuesto de manera que un momento de torsión que incide sobre la corona interior (114, 124) genera una fuerza de corte que incide sobre el perno de fijación (109) .

2. Engranaje planetario de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el perno de fijación (109) comprende un sensor de fuerza piezoeléctrico (202) .

3. Engranaje planetario de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el sensor de fuerza piezoeléctrico (202) se encuentra montado en el perno de fijación (109) en un aplanamiento (201) que se extiende axialmente a lo largo del perno de fijación (109) .

4. Engranaje planetario de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el perno de fijación (109) presenta, al menos, una entalladura (211) dispuesta perpendicularmente en relación con su eje longitudinal, en la que se encuentra dispuesto un sensor de desplazamiento capacitivo o un sensor con banda extensométrica (212) .

5. Engranaje planetario de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el perno de fijación (109) comprende un orificio longitudinal (231) con una pared interior magnetizada (232) , y un sistema de bobinas (233) dispuesto en el orificio longitudinal (231) .

6. Engranaje planetario de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el perno de fijación (109) comprende un primer elemento de perno (241) y un segundo elemento de perno (242) , que se encuentran unidos entre sí mediante un tornillo (243) montado en un orificio longitudinal del perno de fijación (109) , y en el que el primer elemento de perno

(241) presenta una rosca de tornillo, y en el que entre el segundo elemento de perno (242) y una cabeza del tornillo (243) se encuentra montado un casquillo (244) , y en el que en el exterior del casquillo (244) y/o en el tornillo (243) , en una zona del segundo elemento de perno (242) , se encuentra dispuesto un sensor con banda extensométrica (245) .

7. Engranaje planetario de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el dispositivo de variación de longitud y/o el dispositivo dinamométrico integrado, es un sistema de medición óptico, sensible a la presión, basado en la magnetoestricción o en una banda extensométrica.


 

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