ES2617973B1 - Aerogenerador con un tren de potencia modular - Google Patents

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Abstract

Aerogenerador con un tren de potencia modular. Se proporciona un aerogenerador (11) en el que la sección del tren de potencia correspondiente al eje principal (21) y a la primera etapa (42) de la multiplicadora (23) está estructurada en dos módulos separables (31, 41) y comprende un dispositivo de conexión (51) entre el eje principal (21) y el porta-satélites (47) configurado de manera que permita un acoplamiento flexible entre ellos. El primer módulo (31) comprende el eje principal (21), su alojamiento (33) y dos rodamientos (35, 37) como medios de soporte del eje principal (21) en su alojamiento (33). El segundo módulo comprende la primera etapa (42) de la multiplicadora (23), su alojamiento (43) y un doble rodamiento cónico (45) en el lado contiguo al primer módulo (31) como medio de soporte de la primera etapa (42) de la multiplicadora (23) en su alojamiento (43).

Description

AEROGENERADOR CON UN TREN DE POTENCIA MODULAR
CAMPO DE LA INVENCiÓN
5
La presenle invención se refiere a un aerogenerador y, más en particular, a un aerogenerador con su tren de potencia estructurado en módulos para facilitar su instalación y mantenimiento.
10 15 2O 25 30
ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN Los principales componentes estructurales del tren de potencia de un aerogenerador típico son el buje del rotor, el eje principal y la multiplicadora que está conectada al generador por un eje de alta-media velocidad. El propósito principal de estos componentes estructurales es el de transferir el par motor generado por el rotor al generador y aumentar la velocidad del eje con el fin de alcanzar una velocidad rotacional adecuada del rotor del generador. Un objetivo secundario es el de transferir el peso del rotor, el empuje y los momentos asimétricos del rotor, es decir, los momentos de rotación y orientación al bastidor principal y, a continuación, a la torre y a los cimientos. En el desarrollo de la industria eólica, la integración de componentes ha sido un factor importante para conseguir aerogeneradores compactos minimizando todo lo posible el peso del tren de potencia y evitando la intelierencia mutua de las cargas externas e internas sobre los diferentes componentes. Como ejemplos de esa tendencia cabe citar el aerogenerador descrito en EP 1 373 720 81 Y la multiplicadora descrita en EP 2 072 863 81 . Otra tendencia destacable es la estandarización de componentes y como ejemplo de la misma puede citarse la multiplicadora descrita en US 20101009799 A1 . Tanto la integración como la estandarización de componentes tratan de satisfacer la demanda de la industria eólica de aerogeneradores estructurados de manera que se facilite su montaje y su mantenimiento.
La presente invención también esta destinada a satisfacer esa demanda
para, en particular, aerogeneradores tanto terrestres como marinos de una
potencia mayor que 3 MW.
5 SUMARIO DE LA INVENCiÓN
La presente invención proporciona un aerogenerador con un tren de potencia estructurado para facilitar su montaje y mantenimiento permitiendo en particular la sustitución de componentes averiados.
10 En particular, la sección del tren de potencia correspondiente al eje
principal y a la primera etapa de la multiplicadora está estructurada en dos
módulos separables comprendiendo el primer módulo el eje principal, su alojamiento y dos rodamientos y comprendiendo el segundo módulo la primera etapa de la multiplicadora, su alojamiento y un doble rodamiento cónico en el 15 lado contiguo al primer módulo como medio de soporte de la primera etapa de la
multiplicadora en su alojamiento. Además, dicha sección del tren de potencia
comprende un dispositivo de conexión entre el eje principal y el porta-satélites
de la primera etapa de la multiplicadora configurado de manera que permita un
acoplamiento fiexible entre ellos. 20 En una realización el porta-satélites comprende una placa "bogie" que soporta una pluralidad de ejes planetarios en los que se montan rotatoria mente
engranajes planetarios por medio de rodamientos a ambos lados de la placa "bogie". Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán
2 5 fácilmente de la descripción detallada que sigue de la invención y de las
reivindicaciones en relación con las figuras que se acompañan.
BREVE DESCRIPCiÓN DE LAS FIGURAS
30 La Figura 1 muestra esquemáticamente los principales componentes de un aerogenerador.
La Figura 2 es una vista en sección transversal de una parte del tren de
potencia de un aerogenerador según la presente invención. La Figura 3 es una vista en sección transversal de una parte del tren de potencia de un aerogenerador según una realización de la presente invención.
DESCRIPCiÓN DETALLADA DE LA INVENCiÓN
El aerogenerador 11 al que se refiere esta invención comprende (ver Figura
1) una torre 14 soportando una góndola 15 que alberga un generador 27 para la conversión de la energia rotacional del rotor del aerogenerador en energia eléclrica. El rotor del aerogenerador consta de un buje 12 y, por lo general, tres palas 13. El buje 12 está conectado a través de un eje principal 21 a una multiplicadora 23 que, a su vez está conectada al generador 27 a través de un eje de alta-media velocidad 24 para transferirle el par generado por el rotor del aerogenerador y alcanzar con ello una velocidad adecuada de rotación del rotor
del generador. La presente invención se refiere en particular a la estructuración de la
primera parte del tren de potencia (ver Figura 2) en un primer módulo 31 y un segundo módulo 41 . El primer módulo 31 comprende el eje principal 21 , el alojamiento 33 del eje principal 21 y dos rodamientos 35, 37 como medios de soporte del eje principal 21
en su alojamiento 33 que, por su parte, cuenta con medios de unión (no
representados en la Figura 2) a la estructura resistente de la góndola 15 para transferirle las cargas transmitidas por el eje principal 21 para que, a su vez, las
transfiera a la torre 14 y a su cimentación. El segundo módulo 41 comprende la primera etapa 42 de la multiplicadora 23, el alojamiento 43 de la primera etapa 42 de la multiplicadora 23 y un doble
rodamiento cónico 45 dispuesto en una configuración en "X" o en "on como medio
de soporte de la primera etapa 42 de la multiplicadora 23 en su alojamiento 43 que, por su parte, cuenta con medios de unión (no representados en la Figura 2) a la estructura resistente de la góndola 15 para transferirle las cargas transmitidas por la primera etapa 42 de la multiplicadora 23 para que, a su vez, las transfiere a
la torre 14 y a su cimentación
La primera etapa 42 de la multiplicadora 23 es de tipo planetario y en la Figura 2 solo se representan el porta-satélites 47 y la corona 49. El hecho de que los medios de soporte de la primera etapa 42 de la multiplicadora 23 estén
situados en el lado de la misma contiguo al eje principal 21 permite reducir su dimensión axial con la consiguiente reducción de peso.
La uniónlseparación entre el primer módulo 31 y el segundo módulo 41 se lleva a cabo uniendolseparando por un lado sus respectivos alojamientos 33, 43 Y por otro lado uniendolseparando el eje principal 21 y el porta-satélites 47 de la multiplicadora 23.
Lo primero se lleva a cabo utilizando medios de unión/separación
convencionales (no representados en la Figura 2) entre ese tipo de estructuras. Lo segundo se lleva a cabo mediante un dispositivo de conexión 51 del eje principal 21 y el porta-satélites 47 configurado para proporcionar un acoplamiento
flexible entre ambos que permita transmitir el par motor generado por el rotor del
aerogenerador 11 y filtrar y no dejar pasar aquellos otros esfuerzos del rotor (peso, empuje y momentos asimétricos del rotor) ya que son absorbidos por los rodamientos 35, 37 del eje principal 21. De esta manera se consigue que las únicas fuerzas introducidas dentro de la primera etapa 42 de la multiplicadora 23 sean las generadas por el propio dispositivo de conexión 51 siendo estas
normalmente muy inferiores a las generadas por el rotor. Ese dispositivo de conexión 51 puede estar configurado, por ejemplo, por
dos piezas cooperantes unidas al eje principal 21 y al porta-satélites 47 y unos medios elastómeros complementarios dispuestos de manera que absorban
eventuales desalineamientos radiales entre ellas. Otras configuraciones de un dispositivo de conexión 51 que permite dicho
acoplamiento flexible se describen en la solicitud de patente WO 20121052022 A 1.
La combinación de un acoplamiento flexible entre el eje principal 21 y el porta-satélites 47 de la primera etapa 42 de la multiplicadora 23 con el doble rodamiento cónico 45 de sujeción de la primera etapa 42 de la multiplicadora 23 dispuesto en el lado contiguo al primer módulo 31 permite que los únicos
esfuerzos procedentes del rotor que se transmiten a la primera etapa 42 de la
multiplicadora 23 sean los del par motor lo que facilita la estructuración de la
primera parte del tren de potencia en los módulos 31 , 41 .
En una realización preferente, la primera etapa 42 de la multiplicadora 23
5
está configurada (ver Figura 3) con un porta-satélites 47 que comprende una placa
"bogie" 65 que soporta una pluralidad de ejes planetarios 71 en los que se montan
rotatoria mente engranajes planetarios 55, 55' por medio de rodamientos 67, 67' a
ambos lados de la placa "bogie" 65. El par motor transmitido por el eje principal 21
al porta-satélites 47 se transmite a su vez a los engranajes planetarios 55, 55'. La
10
interacción de los engranajes planetarios 55, 55' con la corona estática 49 y con el
engranaje solar 57 transmite el par motor al eje 63.
Esta configuración de la primera etapa 42 de la multiplicadora 23, conocida
como configuración "bogie", contribuye a prevenir los desajustes de los ejes
planetarios 71 con respecto a la corona 49. En otras palabras, el engranaje solar
15
57, los engranajes planetarios 55, 55' Y la corona 49 están sustancialmente
alineados en una dirección paralela al eje axial de rotación del porta-satélites 47.
Asi pues, si a la combinación de un acoplamiento flexible entre el eje
principal 21 y la multiplicadora 23 con el doble rodamiento cónico 45 de sujeción
de la primera etapa 42 de la multiplicadora 23 se le añade una configuración
2 O
"bogie" de la primera etapa 42 de la multiplicadora 23 se dispone de una mayor
garantia de que los únicos esfuerzos procedentes del rotor que se transmiten a la
multiplicadora 23 sean los del par motor.
Aunque la presente invención se ha descrito en relación con diversas
formas de realización, se apreciará a partir de la descripción de que se pueden
25
hacer diversas combinaciones de elementos, variaciones o mejoras y están dentro
del alcance de la invención.

Claims (4)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Aerogenerador (11) que comprende: -una torre (14);
    -
    un tren de potencia en el interior de una góndola (15) que incluye un buje de rotor (12) soportando las palas del rotor (13), una multiplicadora (23) con una primera etapa (42) de tipo planetario cuyo porta-satélites (47) está conectado al buje del rotor (12) por medio de un eje principal (21) y un generador (27) conectado a la multiplicadora (23) por medio de un eje de alta-media velocidad (24), en el que la sección del tren de potencia correspondiente al eje principal (21) y a la primera etapa (42) de la multiplicadora (23):
    a) está estructurada en dos módulos separables (31 , 41); comprendiendo el primer módulo (31) el eje principal (21) , su alojamiento (33) y dos rodamientos (35, 37) como medios de soporte del eje principal (21) en su alojamiento (33); comprendiendo el segundo módulo (41) la primera etapa (42) de la multiplicadora (23), su alojamiento (43) y un doble rodamiento cónico (45) en el lado contiguo al primer módulo (31) como medio de soporte de la primera etapa
    (42) de la multiplicadora (23) en su alojamiento (43);
    b) comprende un dispositivo de conexión (51) entre el eje principal (21) y el porta-satélites (47) configurado de manera que permita un acoplamiento flexible entre ellos.
  2. 2. Aerogenerador (11) según la reivindicación 1, en el que el portasatélites (47) comprende un placa "bogie" (65) que soporta una pluralidad de ejes planetarios (71) en los que se montan rotatoriamente engranajes planetarios (55, 55') por medio de rodamientos (67, 67') a ambos lados de la placa "bogie" (65).
  3. 3.
    Aerogenerador (11) según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que el doble rodamiento cónico (45) está dispuesto en una configuración en "X".
  4. 4.
    Aerogenerador (11) según cualquiera de las reivindicaciones 1-2 , en el que el doble rodamiento cónico (45) está dispuesto en una configuración en "O".
    •
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