ES2951818T3 - Cojinete de rodillos - Google Patents

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Abstract

Un anillo de rodamiento para un rodamiento de rodillos cónicos que define una brida guía (36,110) y una pista de rodadura (112), en el que el anillo de rodamiento comprende un elemento de retención (77,120,124) que se puede acoplar de forma extraíble con la pista de rodadura. Las realizaciones de la invención también se refieren a un conjunto de rodamiento de rodillos que comprende dicho anillo de rodamiento, y a disposiciones de turbina eólica que incorporan dicho conjunto de rodamiento de rodillos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Cojinete de rodillos
Campo técnico
La invención se refiere a un cojinete de rodillos, conjunto de cojinete de rodillos, y componentes de tales cojinetes. Particularmente, aunque no exclusivamente, la invención se refiere a un cojinete de rodillos que es adecuado para su uso en aplicaciones de alta carga tales como una turbina eólica. La invención también se extiende a una turbina eólica y un tren de transmisión de turbina eólica que incorpora un cojinete de rodillos de este tipo.
Antecedentes
Los cojinetes de rodillos generalmente incluyen un conjunto de rodillos portados entre una pista de rodadura interior y una pista de rodadura exterior. Debido al área de contacto más grande de los elementos de rodadura en comparación con los cojinetes de bolas, los cojinetes de rodillos generalmente se ven favorecidos en aplicaciones de alta carga. Un tipo de cojinete de rodillos es el cojinete de rodillos “cónico” o “de sección decreciente”. En los cojinetes de rodillos de sección decreciente (TRB), las pistas de rodadura de anillo interior y exterior son segmentos de conos y los rodillos tienen sección decreciente de modo que las superficies cónicas de las pistas de rodadura, y los ejes de rodillo, si sobresalen, todos se encontrarían en un punto común en el eje principal del cojinete. A través de esta geometría, el movimiento de los conos permanece coaxial, sin movimiento de deslizamiento entre las pistas de rodadura y los rodillos.
Esta geometría cónica crea un área de contacto lineal que permite portar cargas mayores que, por ejemplo, con rodamientos de bolas, que tienen contacto puntual. Por esta razón, los TRB de una sola fila, así como los TRB unitarios coincidentes, se considerarán cada vez más en aplicaciones de automoción e industriales de uso pesado, ya que pertenecen a los tipos más fiables y robustos de cojinete de rodillos.
Los rodillos se estabilizan y se restringen por una brida de guiado en el anillo interior, contra la cual se desliza su extremo grande, mientras que su extremo pequeño se restringe por una pared de retención más pequeña.
Los componentes del TRB pueden dividirse en dos partes, la copa (que es el anillo exterior) y el conjunto de cono que consiste en el anillo interior, los rodillos, y una celda que retiene y separa uniformemente los rodillos. El espacio libre interno se establece durante el montaje por la posición axial del cono con respecto a la copa, aunque las instalaciones cargadas previamente sin espacio libre son comunes.
Los cojinetes de rodillos son componentes críticos de aplicaciones de uso pesado y generalmente se mecanizan a partir de acero para cojinetes endurecido para maximizar la durabilidad. Por lo tanto, se apreciará que los procesos de mecanizado relacionados con la fabricación de cojinetes de rodillos requieren mucho tiempo y son caros. Cojinetes de diferentes tamaños requieren procesos de producción separados para producir conjuntos coincidentes de pistas de rodadura interiores y exteriores, y, por lo tanto, esto limita la eficiencia de producción. Es con el fin de mejorar esta situación que se ha ideado la invención. Un lugar específico donde se encuentra el uso de TRB está dentro de la industria de las turbinas eólicas. Aunque hoy en día existen muchos tipos diferentes de generadores de energía eólica, el tipo más común es la turbina eólica de eje horizontal o “HAWT”. HAWT, en lo sucesivo simplemente “turbinas eólicas”, están en uso generalizado en entornos en tierra y en alta mar. Un ejemplo de uso en una turbina eólica sería como cojinete principal, razón por la cual el enfoque dentro de esta solicitud se pone en esto para dar un contexto; sin embargo, no debe considerarse limitante.
El documento W02005/075844A1 da a conocer un conjunto de cojinete de rodillos con rodillos de cojinete ubicados entre superficies de cojinete enfrentadas que son rotatorias una con respecto a la otra alrededor del eje de rotación del cojinete. Dichas superficies de cojinete comprenden una superficie de apoyo anular que restringe el movimiento de los rodillos en una dirección axial paralela al eje de rotación de cada rodillo, y dicho conjunto de cojinete comprende medios de desviación que actúan en una dirección paralela a dicho eje de rotación de los rodillos para empujar los rodillos de cojinete contra dicha superficie de apoyo anular.
Sumario de la invención
Según la invención, se proporciona un anillo de cojinete según la reivindicación 1.
La invención también se extiende al conjunto de cojinete de rodillos que comprende un anillo interior, un anillo exterior, y una pluralidad de elementos de rodadura, en donde al menos uno del anillo interior o el anillo externo es un anillo de cojinete como se definió anteriormente.
Beneficiosamente, la invención proporciona la creación de una 'plataforma' de cojinetes que hace posible que una familia de cojinetes diferentes satisfaga diferentes capacidades de carga dinámica y estática límites de velocidad y tasas de rigidez, con la misma configuración y conos. El elemento de retención retirable puede colocarse en diferentes ubicaciones en el anillo de cojinete que modifica o ajusta la anchura de pista de rodadura para adaptarse a elementos de rodadura de diferentes tamaños para cumplir con los requisitos específicos de una aplicación particular.
La invención también proporciona beneficios de fabricación. Por ejemplo, un anillo de cojinete interior se fabrica convencionalmente para definir una brida de guiado delantera y una brida de retención trasera. Sin embargo, la invención evita la necesidad de la brida trasera unitaria y en su lugar reemplaza esta con un elemento de retención retirable. En parte, esto es posible porque la brida trasera no está sometida a las mismas altas cargas que la brida de guiado principal. Por lo tanto, el elemento de retención puede estar hecho de materiales de menor resistencia que el acero para cojinetes endurecido del anillo de cojinete.
El elemento de retención puede colocarse y fijarse sobre el anillo de cojinete de varias maneras. En una realización, el elemento de retención puede engancharse de manera retirable con una característica de enganche definida por el anillo de cojinete. Por lo tanto, la característica de enganche establece el elemento de retención en una posición fijada para que pueda retener los elementos de rodadura en la pista de rodadura del anillo de cojinete en uso.
Para que el elemento de retención pueda fijarse en el anillo de cojinete en diferentes posiciones, en una realización, el anillo de cojinete puede definir una pluralidad de características de enganche de diferentes posiciones axiales a lo largo de la pista de rodadura. Las características de enganche pueden adoptar diversas formas, por ejemplo, en una realización, la característica de enganche puede incluir uno o más rebajes; esos rebajes pueden incluir ranuras circunferenciales.
La característica de enganche puede estar conformada para aceptar o recibir al menos una porción de un elemento de retención respectivo. Por lo tanto, esto permitiría que otra parte del elemento de retención sobresalga de la característica de enganche.
El elemento de retención puede configurarse y conformarse para definir una cara de contacto que está separada de la característica de enganche a lo largo de la dirección de la pista de rodadura. Esto puede lograrse mediante un elemento de retención que tiene una sección transversal longitudinal en forma de codo o en forma de L. De esta manera, elementos de retención de diferentes tamaños pueden establecer diferentes anchuras de pista de rodadura.
Aunque la invención se refiere a componentes de un conjunto de cojinete que son aplicables a muchas aplicaciones, la invención tiene una utilidad particular en el campo de turbinas eólicas, y, por lo tanto, también abarca una disposición de rotor principal para una turbina eólica, que comprende un árbol de rotor principal que está soportado de manera rotatoria en un alojamiento de árbol principal por una disposición de cojinete, comprendiendo dicha disposición de cojinete al menos un conjunto de cojinete de rodillos tal como se definió anteriormente. Además, la invención también puede expresarse como una turbina eólica a escala de servicios públicos que comprende una torre, una góndola montada en la torre, un buje conectado a una pluralidad de palas de turbina eólica, en donde el buje está montado en una disposición de rotor principal como se definió anteriormente.
Finalmente, puede considerarse que la invención se incorpora en un kit de cojinete que comprende un primer anillo de cojinete como se definió anteriormente, un anillo de cojinete complementario que, junto con el primer anillo de cojinete, forman una copa de cojinete y un cono de cojinete de un conjunto de cojinete, y una pluralidad de elementos de rodadura, en donde la pluralidad de elementos de rodadura se agrupan en dos o más conjuntos de elementos de rodadura, teniendo los elementos de rodadura de cada conjunto dimensiones diferentes a los elementos de rodadura del otro conjunto de elementos de rodadura, y en donde uno o más elementos de retención del kit de rodamiento pueden configurarse para definir de manera seleccionable dos o más anchuras de pista de rodadura que complementan los respectivos de los conjuntos de elementos de rodadura.
La disposición de rotor principal de la invención debe considerarse en el contexto de una turbina eólica a escala de servicios públicos, que normalmente tendría una potencia nominal de al menos 1 MW y a menudo considerablemente más alta que esto. Por lo tanto, la invención se extiende a una turbina eólica de este tipo que comprende una disposición de rotor principal según la invención.
Dentro del alcance de esta solicitud, se pretende expresamente que los diversos aspectos, realizaciones, ejemplos y alternativas expuestos en los párrafos anteriores, en las reivindicaciones y/o en la siguiente descripción y dibujos, y en particular las características individuales de los mismos, pueden tomarse independientemente o en cualquier combinación, dentro del alcance de las reivindicaciones.
Es decir, todas las realizaciones y/o características de cualquier realización pueden combinarse de cualquier manera y/o combinación, a menos que tales características sean incompatibles.
Breve descripción de dibujos
Ahora se describirán realizaciones de la invención solo a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos en los que:
la figura 1 es una vista frontal de una turbina eólica, que comprende una disposición de rotor principal según la invención;
la figura 2 es una vista esquemática de un tren de transmisión de la turbina eólica de la figura 1, que incluye una disposición de rotor principal;
la figura 3 es una vista en perspectiva de una disposición de rotor principal;
la figura 4 es una vista en sección longitudinal de la disposición de rotor principal que comprende disposiciones conocidas de árbol principal y cojinetes principales;
las figuras 5 y 6 son vistas ilustrativas de componentes de una configuración conocida de un cojinete de rodillos;
las figuras 7 y 8 son vistas ilustrativas de componentes de un cojinete de rodillos según una primera realización de la invención;
La figura 9 es una vista ilustrativa de componentes de un cojinete de rodillos según otra realización de la invención; y
la figura 10 muestra vistas ilustrativas de componentes de un cojinete de rodillos según realizaciones adicionales de la invención.
La figura 11 muestra componentes de un cojinete de rodillos que no están dentro del alcance de las reivindicaciones.
Descripción detallada
Esta descripción se refiere a una configuración de un conjunto de cojinete de rodillos que permite una mayor eficiencia de fabricación. También proporciona más flexibilidad en la configuración de un conjunto de cojinete para una aplicación industrial particular. El conjunto de cojinete de rodillos de la invención permite que la anchura de su pista de rodadura se configure de una manera que no requiera el mecanizado del anillo interior para definir la anchura de pista de rodadura. En las realizaciones ilustradas, esto se logra mediante el uso de un elemento de retención retirable que puede engancharse con la pista de rodadura para retener los elementos de rodadura en el conjunto de cojinete. La invención aprovecha el hecho de que el elemento de retención del cojinete no está sometido a altas fuerzas axiales en uso ya que las fuerzas de empuje del cojinete se absorben por la brida de carga en una cara frontal del cojinete. Por lo tanto, la carga sobre el elemento de retención es relativamente baja e incluso puede darse el caso de que los rodillos no imponen ninguna carga sobre el elemento de retención. Por lo tanto, el elemento de retención no es necesario que esté hecho de acero para cojinetes muy resistente, sino que puede estar hecho de materiales más económicos. Esta configuración también permite que los elementos de retención se fabriquen con diferentes formas para establecer diferentes anchuras de pista de rodadura en un solo anillo interior. De esta manera, podría fabricarse un único componente de anillo interior que sea adecuado para diferentes tamaños de elementos de rodadura y anillos exteriores. Por lo tanto, se apreciará que esto permite mecanizar un único anillo interior que es adecuado para diferentes tamaños de conjunto de cojinete que aumenta la eficiencia de fabricación.
Volviendo a las realizaciones ilustradas, el contexto técnico de la invención se explicará en primer lugar con referencia a las figuras 1 a 6.
Con referencia a la figura 1, una turbina eólica 2 incluye una góndola 4 que está soportada en una torre generalmente vertical 6, que está montada en sí misma en una cimentación 8. La cimentación 8 puede estar en la tierra, o total o parcialmente bajo el agua. La góndola 4 aloja un número de componentes funcionales, algunos de los cuales se muestran esquemáticamente en la figura 2, a modo de ejemplo. Una configuración de este tipo se conocerá bien por un experto en la técnica.
En este caso, la góndola 4 se muestra como que aloja al menos en parte, la disposición de rotor principal 10, una caja de engranajes 12 y un generador 14. Por brevedad, algunos componentes típicos se han omitido de la figura 2 ya que no son fundamentales para esta discusión, por ejemplo, un convertidor de potencia y una unidad de guiñada. Sin embargo, la presencia de tales componentes está implícita y tales componentes se entenderá bien por el lector experto.
La disposición de rotor principal 10 incluye un buje 16 acoplado a un árbol de rotor principal 18, que está soportado de manera rotatoria en un alojamiento de árbol principal 2o por una disposición de cojinete 22. Obsérvese que el alojamiento de árbol principal 20 a veces se denomina en la técnica “alojamiento de cojinete principal”, y se denominará como tal a partir de ahora. En esta realización, la disposición de cojinete 22 comprende un cojinete delantero 24 y un cojinete trasero 26. El buje 16 está conectado a una pluralidad de palas de rotor 27, aunque tres palas son típicas en una HAWT. Las palas 27 se accionan por el viento y, por lo tanto, el buje 16 aplica par de fuerzas al árbol de rotor principal 18, lo que hace que rote dentro de un alojamiento de cojinete principal 20
Una porción de entrada o 'delantera' del árbol de rotor principal 18 comprende una brida 18a, mediante la que el árbol de rotor principal 18 está conectado al buje 16 para que pueda accionarse por el par de fuerzas producido por las palas. En este caso, la brida 18a se muestra conectada a una brida adicional 29 que está asociada con el buje 16, de manera que las dos bridas forman un acoplamiento entre el buje 16 y el árbol de rotor principal 18. Por lo tanto, puede considerarse que la brida 18a está en el extremo de conexión de buje del árbol de rotor principal 18. Obsérvese que el acoplamiento de tipo brida es solo a modo de ejemplo; otras disposiciones de buje y árbol principal pueden ser evidentes para el experto en la técnica.
Una porción de salida 18b del árbol 18 proporciona accionamiento de entrada a la caja de engranajes 12. La caja de engranajes 12 aumenta la velocidad de rotación del árbol de rotor principal 18 a través de engranajes internos (no mostrados) y acciona un árbol de salida de caja de engranajes de alta velocidad 28. El árbol de salida de alta velocidad 28 a su vez acciona el generador 14, que convierte la rotación del árbol de salida de alta velocidad 28 en electricidad. La energía eléctrica generada por el generador 14 puede entonces convertirse por otros componentes (no mostrados en este caso) según se requiera antes de suministrarse a la red eléctrica, por ejemplo, o de hecho, cualquier consumidor eléctrico. También se conocen las denominadas turbinas eólicas de “accionamiento directo” que no usan cajas de engranajes. Por lo tanto, la caja de engranajes 12 puede considerarse opcional. Como se ha mencionado, esta arquitectura de sistema general es convencional y sería bien entendida por el experto en la técnica. Sin embargo, proporciona un contexto útil a la invención.
En este punto, debe observarse que, aunque en esta realización se muestran dos cojinetes de soporte 24, 26 que proporcionan soporte al árbol de rotor principal 18 en posiciones delantera y trasera, también se conocen disposiciones en las que se omite el cojinete trasero y, en su lugar, el soporte trasero para el árbol de rotor principal 18 puede proporcionarse por el generador 14.
El alojamiento de cojinete principal 20 está soportado en un armazón de base 30, que también puede conocerse como una placa de lecho. Aunque no se muestra en este caso, el armazón de base 30 puede acoplarse a un accionamiento de guiñada en la parte superior de la torre de turbina eólica 6 para permitir que el armazón de base 30 y, por lo tanto, toda la góndola 4 se regule en guiñada con respecto a la torre 6 para permitir que la dirección del buje 16 se ajuste con respecto a la dirección del viento.
El armazón de base 30 es normalmente un componente de fundición, por ejemplo, de acero o hierro, y tiene la función de transferir las cargas desde el árbol principal 18, a través de los cojinetes 24, 26, el alojamiento de cojinete principal 20, y el armazón de base 30, y a la torre de turbina eólica 6.
Mientras que la figura 2 era de naturaleza esquemática para mostrar una disposición general de componentes, las figuras 3 y 4 ilustran una realización más práctica de un alojamiento de cojinete principal 20 y un árbol de rotor principal 18 para una mejor comprensión de la configuración de los componentes relevantes. Debe observarse que, si bien la disposición general del alojamiento de cojinete principal 20 y el árbol de rotor principal 18 mostrados en las figuras 3 y 4 es aplicable a la presente invención, el concepto inventivo principal no se ilustra en estos dibujos, pero se describirá más adelante con referencia particular a las figuras 7 a 10. Sin embargo, las figuras 3 y 4 deberían ayudar a proporcionar un contexto útil para la invención. Obsérvese que se usan los mismos números de referencia para denotar componentes correspondientes a los de la figura 2.
Con referencia a las figuras 3 y 4, el árbol de rotor principal 18 tiene sección decreciente a lo largo de su longitud para proporcionar una circunferencia relativamente más grande en el extremo delantero 32 del árbol 18 y una circunferencia relativamente más pequeña en el extremo trasero 34 del árbol 18. Debe indicarse que no es esencial que el árbol de rotor principal 18 tenga sección decreciente. Sin embargo, esta configuración puede proporcionar ciertas ventajas, ya que permite que el árbol 18 soporte un cojinete delantero 24 más grande, capaz de gestionar más eficazmente las cargas sustanciales a las que se somete, en uso. Un cojinete de turbina eólica típico para su uso en aplicaciones a escala de servicios públicos, que excede normalmente el 1 MW en la salida de potencia, debe soportar altas cargas y funcionar de manera fiable durante una vida útil prolongada.
Los cojinetes delantero y trasero 24, 26 están situados entre el árbol de rotor principal 18 y el alojamiento de cojinete principal 20, en posiciones delantera y trasera, respectivamente, a lo largo de la longitud del árbol 18. Los cojinetes delantero y trasero 24, 26 juntos permiten que el árbol de rotor principal 18 rote libremente con respecto al alojamiento de cojinete principal 20 durante el funcionamiento de la turbina eólica, alrededor de un eje de rotor R que se extiende a través del centro del árbol de rotor principal 18.
Cada uno de los cojinetes delantero y trasero 24, 26 incluye un anillo interior 36, un anillo exterior 38 y una pluralidad de elementos de rodadura generalmente cilíndricos 40, más simplemente denominados rodillos, soportados entre los anillos. Obsérvese que el anillo interior 36 a veces puede denominarse en la técnica como cono, mientras que el anillo exterior 38 a veces puede denominarse copa. Tal terminología será familiar para el experto en la técnica.
En esta realización, los cojinetes delantero y trasero 24, 26 son cojinetes de rodillos de sección decreciente que tienen carriles o “pistas de rodadura” de cojinete interior y exterior de sección decreciente 42 44 y elementos de rodadura de sección decreciente 40 diseñados para adap s, pueden usarse diferentes tipos de cojinetes, por ejemplo, cojinetes de rodillos cilindricos (no mostrados) o cojinetes esféricos. Los cojinetes de rodillos cilindricos utilizan filas de elementos de rodadura cilindricos que están en contacto lineal con las pistas de rodadura de los anillos interior y exterior.
El alojamiento de cojinete principal 20 comprende una porción ensanchada frontal 46 que define un asiento de cojinete delantero 48 y una porción ensanchada trasera 50 que define un asiento de cojinete trasero 52. Para fijar los cojinetes 24, 26 en posición, el árbol de rotor principal 18 incluye una nervadura de retención de cojinete delantero 54 que fija el cojinete delantero 24 en el asiento de cojinete delantero 48 y una hendidura de retención de cojinete trasero 56 para sostener un elemento de respaldo tal como una abrazadera de cojinete trasero 58, arandela de ajuste, tuerca de bloqueo o estructura similar que retiene el cojinete trasero 26 en el asiento de cojinete trasero 52.
La nervadura de retención delantera 54 tiene la forma de un saliente que se extiende radialmente hacia fuera desde una superficie exterior 62 del árbol de rotor principal 18, y se extiende alrededor de toda la circunferencia del árbol de rotor principal 18. Esta nervadura de retención 60 incluye una superficie de apoyo (no mostrada) que se orienta en sentido opuesto desde el extremo (buje) delantero 32 del árbol 18, contra la cual una superficie de apoyo correspondiente (no mostrada) del anillo interior 36 del cojinete delantero 24 se pone en contacto en uso.
De esta manera, el cojinete delantero 24 está ubicado en la posición correcta a lo largo de la longitud del árbol 18, y se evita que se empuje hacia el extremo de buje 32 del árbol 18 durante el funcionamiento. En funcionamiento, las fuerzas sobre el cojinete delantero 24 generalmente impulsan el cojinete hacia el extremo frontal del árbol 18.
La presente invención se refiere con más detalle a diseños específicos de un cojinete, que podrían ser, por ejemplo, los cojinetes delantero o trasero 24, 26 como se describió anteriormente. En la siguiente descripción, el enfoque estará en un único cojinete para simplificación.
En primer lugar, se describirá una disposición conocida de un cojinete de rodillos de sección decreciente. Se hará referencia a las figuras 5 y 6 usando números de referencia para consistencia con las figuras 3 y 4. En este caso, el anillo interior 36 del cojinete delantero 24 comprende una superficie radialmente exterior inclinada 76 que define un carril o pista de rodadura de anillo interior en la que los elementos de rodadura 40 del anillo interior 36 se reciben y se guían entre una pared o brida de 'guiado' frontal 76a y una pared o brida de 'retención' trasera 76b. Debido a la forma en la que funcionan los cojinetes de rodillos de sección decreciente, el cojinete se somete a fuerzas radiales, pero también fuerzas axiales que actúan en la dirección de la brida de guiado 76a. Por lo tanto, la brida de guiado es más gruesa y, por lo tanto, más resistente que la brida de retención 76b para soportar una carga pesada sostenida. La brida de retención 76b también puede denominarse nervadura. Esta nervadura, así como la nervadura más grande (brida de guiado frontal) en el lado opuesto, normalmente se mecaniza. Para los TRB, la nervadura de retención pequeña se usa para mantener y soportar el conjunto de rodillos, pero no se transfieren cargas debido a la forma cónica de los rodillos.
La figura 6 es similar a la figura 5, pero es una vista ampliada del anillo interior 36, con el elemento de rodadura 40 mostrado en líneas discontinuas. Se apreciará que la distancia entre la brida de guiado 76a y la brida de retención 36b define la anchura de pista de rodadura a lo largo de la cual se desplaza el elemento de rodadura 40. Esta dimensión de anchura está etiquetada como 'S' en la figura 6 y se observa que esta dimensión corresponde generalmente a la longitud axial de los elementos de rodadura. En el anillo interior 36 mostrado en la figura 6, la pista de rodadura 76 está limitada en sus bordes frontal y trasero por cavidades 80 que son artefactos del proceso de mecanizado utilizado para rectificar la pista de rodadura 76 sobre el anillo interior 36.
A partir de la discusión previa de la configuración conocida del anillo interior 36, se apreciará que todo el anillo interior está fabricado a partir de un único bloque de material, normalmente acero para cojinetes, mediante un proceso de mecanizado que implica cortar la pista de rodadura para dar el anillo interior y, por lo tanto, formar y conformar las bridas frontal y trasera. Este procedimiento define la distancia S entre las bridas frontal y trasera y, por lo tanto, es adecuado para un tamaño de elementos de rodadura. Por lo tanto, se deduce que debe diseñarse y fabricarse una configuración diferente de anillo interior para elementos de rodadura de diferentes tamaños que podrían ser necesarios para una aplicación diferente.
Las realizaciones de la invención proporcionan un conjunto de cojinete de rodillos, y en particular un componente de anillo interior, que aborda este problema.
Las figuras 7 y 8 muestran un anillo interior 100 de un conjunto de cojinete de rodillos 101 según una realización de la invención. El foco está en el anillo interior 100, aunque debe apreciarse que un conjunto de cojinete de rodillos completo también incluiría un anillo exterior.
Como es convencional, el anillo interior 100 o 'cono' comprende un cuerpo anular de material, por ejemplo, acero para cojinetes, que tiene una cara interior radial 102, una cara axialmente delantera 104 y una cara axialmente trasera 106. La cara axialmente delantera 104 forma parte de una nervadura o pared delantera 108 del anillo interior 100 que define de ese modo una brida de guiado 110.
Un carril o pista de rodadura inclinada 112 se extiende entre una base 114 de la brida de guiado 110 y la cara trasera 106 del anillo interior 100. Como tal, la pista de rodadura 112 es una superficie circunferencial a lo largo de la cual un elemento de rodadura 116 puede desplazarse en uso.
Comparando y poniendo en contraste el anillo interior 100 con el anillo interior 36 de la disposición conocida descrita anteriormente, la ausencia de la nervadura de retención trasera será visible. En lugar de una nervadura de retención integral como en la disposición conocida, el anillo interior 100 de la realización ilustrada comprende un elemento de retención 120 que puede engancharse de manera retirable con la pista de rodadura 112.
El elemento de retención retirable 120 puede engancharse con la pista de rodadura 112 en una posición para definir una dimensión de anchura 'S' de la pista de rodadura 112 que es la anchura requerida para el tipo de elemento de rodadura 122 que está destinado a usarse con el conjunto de cojinete 101. El elemento de retención 120 cumple el mismo propósito de mantener los elementos de rodadura 122 en su lugar. Como se mencionó anteriormente, la forma cónica de los elementos de rodadura 122 garantiza que no se transfieran cargas, por lo que el elemento de retención 120 no tiene que ser capaz de soportar grandes fuerzas. Por lo tanto, el elemento de retención puede estar hecho de una gama más amplia de materiales que el anillo interior, por ejemplo, materiales que son diferentes al acero para cojinetes, tales como materiales sinterizados, material de acero para resortes, y materiales no metálicos tales como plásticos de ingeniería.
En esta realización, el elemento de retención 120 es un elemento anular en forma de anillo de retención o abrazadera circular (arandela de ajuste), como puede verse en la figura 7. Por lo tanto, la dimensión interior del elemento de retención 120 puede dilatarse a medida que se recibe en el anillo interior 100. Se prevé que el elemento de retención 120 pueda fijarse en su posición en el anillo interior 100 usando diferentes características de enganche, pero en esta realización, el elemento de retención 100 puede engancharse con una característica o formación de enganche 124 que tiene la forma de un rebaje anular o circunferencial tal como una ranura o hendidura 126 que recibe al menos una porción del elemento de retención 120. La profundidad de la ranura está configurada para ser menor que la profundidad del elemento de retención 120, de modo que una porción significativa del elemento de retención 120 sobresale desde la ranura cuando está en la posición enganchada.
En lugar de una ranura, el elemento de retención 120 podría incluir una serie de pasadores de ubicación que podrían funcionar de manera conjunta con una serie correspondiente de rebajes de ubicación. Sin embargo, en la actualidad, una característica de ubicación en forma de una ranura o hendidura 126 se considera una solución elegante.
El principio del elemento de retención retirable 120 tiene otras ventajas sobre y por encima de la facilidad de fabricación. Por ejemplo, la posición axial de la ranura a lo largo de la pista de rodadura 112 puede mecanizarse en una posición diferente para adaptarse a diferentes tamaños de elementos de rodadura. Por lo tanto, un único diseño básico de anillo interior podría acabarse con un proceso de mecanizado relativamente simple para cortar una ranura circunferencial en la posición requerida. Por lo tanto, el mismo diseño del anillo interior podría usarse en conjuntos de cojinetes de diferentes tamaños para una variedad de aplicaciones de carga.
La figura 9 muestra una realización que ilustra el punto anterior. La figura es fundamentalmente la misma configuración de anillo interior que se muestra en la figura 8 y, por lo tanto, solo se describirán las diferencias. En este caso, la flexibilidad del anillo interior 100 es evidente ya que se prepara con tres hendiduras circunferenciales 124a, 124b, 124c, lo que significa que el mismo anillo interior 100 puede usarse con tres longitudes diferentes de los elementos de rodadura 40 mediante el uso de un elemento de retención 120 en una hendidura seleccionada de las hendiduras.
Por supuesto, en lugar de tres ranuras 124a-c, el anillo interior 100 puede estar hecho con una ranura en una posición seleccionada específica del tamaño del elemento de rodadura que se requiere para una aplicación particular.
La figura 10 ilustra una realización alternativa que proporciona la misma flexibilidad con respecto al tamaño del elemento de rodadura que puede usarse con el anillo interior 100. En este caso, el anillo interior 100 incluye solo una ranura circunferencial 124, similar a lo que se muestra en la figura 8, pero se elige un elemento de retención para adaptarse a la longitud deseada y elegida de los elementos de rodadura. Para este fin, el elemento de retención 120 tiene un perfil de sección transversal que generalmente tiene forma de L. Por lo tanto, una porción vertical del elemento de retención 120 se engancha con la ranura 124, mientras que una porción horizontal o 'brazo' del elemento de retención 120 se extiende en una dirección a lo largo de la pista de rodadura para definir una superficie de contacto 130 que está separada una distancia predeterminada desde la ranura 124. Por lo tanto, la longitud de la porción de brazo puede configurarse para definir una anchura requerida de pista de rodadura cuando el elemento de retención 120 se engancha en la ranura 124. Esto se ilustra mediante tres elementos de retención diferentes 120a - 120c, cada uno de los cuales se extiende a una posición axial diferente a lo largo de la pista de rodadura para definir tres longitudes de elementos de rodadura diferentes, Sa, Sb y Sc, respectivamente.
En las realizaciones anteriores, el elemento de retención se fija en la ranura circunferencial 124 del anillo interior 100. Sin embargo, se prevén realizaciones en las que no se requiere una ranura en el anillo interior. En cambio, el elemento de retención puede configurarse para definir un ajuste apretado en la cara trasera de menor diámetro 106 un elemento de retención de este tipo queda fuera del alca
En tal caso, la cara trasera 106 del anillo interior pasa a ser la característica de enganche para el elemento de retención 120. La figura 11 muestra un ejemplo de esto. Alternativamente, el elemento de retención 120 puede montarse en la cara trasera 106 y fijarse en la misma mediante una técnica apropiada, por ejemplo, mediante abrazaderas de retención de pernos, como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Debe indicarse que el conjunto de cojinete en la práctica también incluiría una celda de rodillos que mantiene los elementos de rodadura en una configuración espaciada alrededor de la circunferencia de la copa y el cono del conjunto de cojinete, aunque esta característica no se ilustra en este caso para mayor claridad. Obsérvese que, en algunas realizaciones, la celda de rodillos puede encerrar los elementos de rodadura de modo que es la celda de rodillos la que se apoya en la brida de guiado y el elemento de retención.
Debe indicarse que en los ejemplos mostrados, es el anillo interior el que permite la variabilidad del tamaño de rodillos, ya que es el anillo interior el que generalmente maneja las cargas de cojinete aplicadas al conjunto de cojinete. El lector experto apreciará que la invención proporciona múltiples conjuntos de cojinete diferentes para configurarse usando el mismo anillo interior básico, pero configurarse con conjuntos de rodillos de diferentes tamaños, y tal vez también coincidentes con un anillo exterior de tamaño apropiado, para una determinada aplicación. Por lo tanto, podría proporcionarse un kit de cojinete que comprendería un anillo interior, diferentes conjuntos de elementos de rodadura, uno o más elementos de retención que se hacen coincidir con los diferentes conjuntos de elementos de rodadura, y uno o más anillos exteriores, según sea apropiado.
Debe indicarse que las realizaciones específicas descritas anteriormente representan ejemplos de cómo puede implementarse el concepto inventivo. El experto apreciaría que las realizaciones podrían modificarse sin apartarse del concepto inventivo como se define por las reivindicaciones.
Por ejemplo, aunque las realizaciones descritas anteriormente se centran en un cojinete de rodillos de sección decreciente, debe observarse para evitar dudas que la invención también se aplica a otros tipos de cojinetes, por ejemplo, cojinetes de rodillos cilíndricos y cojinetes de rodillos esféricos.

Claims (15)

REIVINDICACI0NES
1. Un anillo de cojinete (100) para un cojinete de rodillos que define una brida de guiado (110) y una pista de rodadura (112), en donde el anillo de cojinete comprende un elemento de retención (120, 120a-c) que puede engancharse de manera retirable con la pista de rodadura,
caracterizado porque
dicho elemento de retención (120, 120a-c) puede engancharse de manera retirable con una característica de enganche (124, 124a-c, 106) definida por el anillo de cojinete, en al menos una ubicación en el anillo de cojinete, para modificar o ajustar la anchura de pista de rodadura para adaptarse a elementos de rodadura de diferentes tamaños (40) en diferentes cojinetes que muestran la misma configuración básica de anillos interior y exterior.
2. El anillo de cojinete (100) de la reivindicación 1, en donde el anillo de cojinete define una pluralidad de características de enganche (124a-c) que se definen en diferentes posiciones axiales a lo largo de la pista de rodadura (112).
3. El anillo de cojinete (100) de cualquier reivindicación anterior, en el que la característica de enganche (124, 124a-c, 106) comprende uno o más rebajes (126) definidos en la pista de rodadura (112).
4. El anillo de cojinete (100) de la reivindicación 3, en el que el uno o más rebajes (126) es una ranura anular que se extiende circunferencialmente alrededor de la pista de rodadura (112).
5. El anillo de cojinete (100) de la reivindicación 3 o la reivindicación 4, en el que el uno o más rebajes (126) se conforman para recibir al menos una porción de un elemento de retención respectivo (120, 120a-c).
6. El anillo de cojinete (100) de cualquier reivindicación anterior, en el que el elemento de retención (120, 120ac) es una arandela de ajuste.
7. El anillo de cojinete (100) de cualquier reivindicación anterior, en el que el elemento de retención (120, 120ac) se conforma para definir una superficie de contacto (130) que está separada de la característica de enganche (124, 124a-c, 106) a lo largo de la dirección de la pista de rodadura (112).
8. El anillo de cojinete (100) de cualquier reivindicación anterior, en el que el elemento de retención (120, 120ac) tiene una sección transversal radial generalmente en forma de L que comprende una porción vertical que se engancha con solo una ranura circunferencial (124) y una porción de brazo, extendiéndose dicha porción de brazo en una dirección a lo largo de la pista (112) para definir una superficie de contacto (130) que está separada una distancia predeterminada de la ranura (124); en el que una longitud diferente de la porción de brazo permite que dicho anillo de cojinete pueda usarse con diferentes longitudes axiales ('S') de elementos de rodadura (40).
9. El anillo de cojinete (100) de cualquier reivindicación anterior, en el que el elemento de retención (120, 120ac) está hecho de un material que es diferente de acero para cojinetes.
10. El anillo de cojinete (100) de la reivindicación 9, en el que el elemento de retención (120, 120a-c) está hecho de un material no metálico.
11. Un conjunto de cojinete de rodillos que comprende un anillo interior (36, 38), un anillo exterior (36, 38), y una pluralidad de elementos de rodadura (40), en el que al menos uno del anillo interior o el anillo exterior es un anillo de cojinete (100) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
12. Un conjunto de cojinete de rodillos de la reivindicación 11, en el que dichos elementos de rodadura (40) son elementos de rodadura de sección decreciente.
13. Una disposición de rotor principal para una turbina eólica, que comprende:
un árbol de rotor principal (18) que está soportado de manera rotatoria en un alojamiento de árbol principal (20) por una disposición de cojinete, comprendiendo dicha disposición de cojinete al menos un conjunto de cojinete de rodillos según las reivindicaciones 11 o 12.
14. Una turbina eólica a escala de servicios públicos que comprende una torre (6), una góndola (4) montada en la torre, un buje (16) conectado a una pluralidad de palas (27) de turbina eólica, en la que el buje está montado en una disposición de rotor principal según la reivindicación 13.
15. Un kit de cojinete que comprende as reivindicaciones 1 a 10, un anillo de cojinete complementario que, junto con el primer anillo de cojinete, forman una copa de cojinete y un cono de cojinete de un conjunto de cojinete de rodillo, y una pluralidad de elementos de rodadura (40), en el que la pluralidad de elementos de rodadura (40) se agrupan en dos o más conjuntos de elementos de rodadura (40), teniendo los elementos de rodadura (40) de cada conjunto diferentes dimensiones con respecto a los elementos de rodadura (40) del otro conjunto de elementos de rodadura (40), y en el que el elemento de retención (120, 120a-c) del kit de cojinete puede configurarse para definir de manera seleccionable dos o más anchuras de pista de rodadura que coinciden con las respectivas de los conjuntos de elementos de rodadura (40).
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