WO2020016464A1 - Dispositivo para montaje de componentes de aerogenerador y procedimiento de montaje con dicho dispositivo - Google Patents

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WO2020016464A1
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Emmanuel GARCÍA DE LA PEÑA RAZQUIN
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Leunamme Technology S.L.
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Definitions

  • the present invention is related to the assembly of wind turbine construction, proposing a device and a method that allow to carry out in a practical way the assembly of the component parts of high-rise wind turbines, even exceeding the height at which the cranes can reach greater scope that exist today.
  • the field wind turbines comprise a tower that is formed, generally, by a succession of height stretches, which overlap and join consecutively, a body called nacelle being arranged at the top, which is where the functional equipment of the wind turbine is included.
  • Solutions of climbing robots are known, but they are not suitable for the assembly and disassembly of wind turbines since their configuration does not allow the rotation of the system nor is it capable of supporting the loads necessary for lifting sections or heavy elements such as, for example, the nacelle of the wind turbine.
  • the collars do not allow to save the projections that, in the form of signaling beacons or tension cables, have certain wind turbines, with which their use is limited.
  • a device is proposed with which a process of assembling the component parts of the wind turbines can be carried out in a practical manner operating from variable height positions, fastened on the wind turbine tower itself under construction, thus allowing the construction of wind turbines of any height, without limitations of reach of cranes operating from the ground and without the projections present in the wind turbine's own mast can be an impediment to the climbing procedure.
  • the device object of the invention comprises a lower part and an upper part coupled together by means of a rotating joint, the associated lower part carrying a telescopic assembly consisting of two sections that can be extended and collected, in which two pairs of collars are incorporated , of which two are fixed at the ends of the lower section of the telescopic assembly, while the other two collars, alternately interspersed with the previous ones, are fixed at the ends of the upper mobile section of the telescopic assembly, such that the collars of the upper section They are movable along the telescopic assembly when the upper section is extended.
  • a tense collar is always found in the center of the device, either on the upper section or on the lower section, to ensure the stability of the assembly.
  • the upper part of the device incorporates at the upper end a hoist or a hydraulic cylinder that supports an elevator capable of traveling along the entire device, said elevator being provided in its extreme areas with other collars.
  • a device is thus obtained with which the construction parts of a wind turbine can be raised to their respective mounting positions, using the wind turbine tower itself under construction as a support, developing an assembly process through which the device moves itself same in a climbing action, so that each construction component part of the wind turbine is picked up by the device at the bottom of the construction and taken to the height corresponding to the construction mounting position.
  • the action of the climbing of the device on the wind turbine tower under construction is carried out by means of alternative displacement and clamping on the tower, of the pairs of collars incorporated in the lower part of the device that contains the telescopic assembly, with which it is carried up a position of height close to that of mounting to each of the construction components of the wind turbine, which are carried to their corresponding final mounting positions by means of the elevator that is attached to the hoist of the upper part of the device, and finally by turning from the top of the device.
  • the load to be installed is arranged in the lower part of the device, thus making the efforts and moments transmitted to the tower less.
  • the device has a weight distribution that is greater in the lower part than in the upper part, so that a more stable device is achieved.
  • the collated situation of the pairs of collars also allows a better distribution of the efforts generated on the wind turbine tower, giving the device a large stability by always having a tense collar at the midpoint, either of the upper or lower section.
  • All movements of the moving parts that make up the device are automatically operated by a programmable control, each of the mooring collars holding the device on the wind turbine tower under construction, as well as the mooring collars of the components from the wind turbine in the transport elevator to the mounting position, a robot that automatically extends a fastening strap and a mechanism that automatically tightens and loosen the strap in the mooring positions, whereby the entire process of the device's operation is automatic, achieving great precision in the assembly actions of the wind turbine components, with virtually no risk of personal accidents in the assembly.
  • the installation of the device does not require the use of cranes since it can be carried out from the transport truck itself by means of a cylinder system that allows its vertical positioning and mooring to the lower section of the wind turbine.
  • the device additionally comprises horizontal translation means that are arranged in the mooring means of the telescopic assembly and other horizontal translation means that are arranged in the mooring means of the elevator, to respectively allow a horizontal separation movement with respect to to the telescopic assembly and with respect to the elevator respectively.
  • horizontal translation means that are arranged in the mooring means of the telescopic assembly and other horizontal translation means that are arranged in the mooring means of the elevator, to respectively allow a horizontal separation movement with respect to to the telescopic assembly and with respect to the elevator respectively.
  • the device object of the invention results in very characteristic features. advantageous for the wind turbine assembly function to which it is intended, acquiring a life of its own and preferential character with respect to the conventional techniques and means used for that function.
  • Figure 1 shows a perspective of the assembly of the wind turbine assembly device according to the object of the invention.
  • Figure 2 is a perspective view of the lower part of the device, in the collected position.
  • Figure 3 is a perspective view of the upper part of the device.
  • Figure 4 is a perspective view of the lower part of the device, in an extended position.
  • Figure 5A shows the installation of the device with the help of a crane.
  • Figures 5B to 5F show a sequence of mounting positions of the successive component sections of the tower of a wind turbine, according to the invention.
  • Figures 6A to 6C show a sequence of mounting positions of the wind turbine nacelle, according to the invention.
  • Figure 7 is a perspective view of the functional part of one of the tie down collars that uses the device of the invention.
  • Figure 8 is a perspective view of a collar of the device of the invention, in the operative phase of extending the collar strap.
  • Figures 9A to 9D show a sequence of positions of a collar of the device of the invention in the operability of extending the collar strap.
  • Figure 10 is a perspective view of a system of ball bearings that are arranged for the aligned connection of two consecutive sections of a wind turbine tower according to the object of the invention.
  • Figure 11 is a perspective of a system that is intended to maintain the roundness (avoid oval) of the sections of a wind turbine tower in the construction assembly of the tower according to the invention.
  • Figures 12A to 12D show a sequence of the installation procedure of the device at the base of the wind turbine for the case in which the installation of the lower part of the device was done with an adapted platform that incorporates a telescopic cylinder and that is mounted on a semi-trailer to present the lower part of the wind turbine tower in an upright position.
  • the object of the invention relates to a device and a method for the constructive assembly of wind turbines, carrying the construction components of the wind turbine, such as the sections (1) of formation of the wind turbine tower and the nacelle (2), up to Mounting positions, from variable height situations in subjection on the wind turbine tower itself.
  • the recommended device for that purpose, comprises a lower part (3) and an upper part (4), which are coupled to each other by means of a rotating union (5), the lower part (3) being associated with a telescopic assembly (6) formed by two sections (7) and (8), which can be extended and picked up, while the upper part (4) incorporates at the end a hoist (9) from which an elevator (10) is suspended that can scroll along the entire device.
  • the two collars (12.1, 12.2) of the upper section (8) are displacements with respect to those with the collars (1 1.1, 1 1.2) of the lower section (7) when the upper section (8) of the telescopic assembly ( 6) extends, leaving the collar (12.1) in a position always lower than (11.2), thus ensuring greater stability to the equipment, by counting on everything moment with a strained collar interspersed between sections (7) and (8) at any time in the climbing sequence.
  • the elevator (10) incorporates another pair of collars (13.1, 13.2), which are fixed in the extreme areas of said elevator (10), each of which is provided collars (11.1, 11.2, 12.1, 12.2, 13.1, 13.2) with a strap (14) that is collected on a reel (15) (see figure 8) from which it can be extended to encircle a wind turbine component, such as any one of the sections (1) of the formation of a wind turbine tower to be incorporated on the tower once it is built.
  • the elevator (10) incorporates a lattice instead of the collars (13.1, 13.2), see for example figures 6A to 6C.
  • each collar (1 1.1, 1 1.2, 12.1, 12.2, 13.1, 13.2) incorporates a robot (16) that automatically acts to extend the webbing (14) from the reel (15) to an anchor (17), surrounding the element on which to tie down, as shown in Figures 9A to 9C, each of the collars (11.1, 11.2, 12.1, 12.2, 13.1, 13.2) also having a mechanism composed of cylinders (18) that they act on shoes (19) to press them against the mooring element and other cylinders (20) that act on carriages (21) to exert a tension tension of the corresponding webbing (14).
  • the robot (16) is fixed to the surface of the sections (1) preferably by magnetic actuation. In the case of non-steel towers, it will be done by suction.
  • the device allows to develop a process of assembling structural components of a wind turbine (see figures 5 and 6), as follows:
  • FIG. 5A shows, once the base foundation of the wind turbine e is built installed, at least, a section (1) of the wind turbine tower, to incorporate in the assembly the other sections (1) of formation of the tower and the nacelle (2) of the wind turbine, by means of a conventional crane (22), or a self-installed system such as the one shown in the figures as the procedure reflected in figures 12A to 12D, the device object of the invention is placed laterally on the installed section (1) of the tower, as shown in figure 5A, where activate the device, which is held by itself, by means of the collars (1 1.1, 1 1.2 and 12.1, 12.2) of the lower part (3) of the device, on the mentioned section (1) installed of the tower, as shown Figure 5B
  • FIG. 5B another tower section (1) is incorporated by means of the conventional crane (22), placing it laterally on the elevator (10) of the device, where the elevator (10) is held by itself same, by means of its collars (13.1, 13.2), on said new section (1) of tower, as shown in the same figure 5B.
  • the hoist (9) of the upper part (4) of the device lifts the elevator (10) to a position where the lower end of the new tower section (1) is at a higher level than the upper end of the section (1) of tower already installed, as shown in Figure 5C.
  • the set of collars (11.1, 11.2 and 12.1, 12.2) of the lower part (3) of the device then makes a climb, and through the horizontal means of translation present between the collars (11.1, 11.2 and 12.1, 12.2) and the sections (7) and (8) are approaching or separating the sections to said collars in order to maintain the verticality of the device at all times until elevating it to the last section (1) of tower previously installed and by means of the elevator (10) the new tower section (1) is raised to exceed the level of the upper end of the tower section previously installed, as shown in Figure 5F, to repeat, in the same way as with the tower section (1) previously installed, the union of the new tower section (1) over the tower section (1) previously installed.
  • the device can descend to the foot of the tower under construction, to collect each of the sections (1 ) of tower and take them to the mounting position on the respective section (1) of tower previously installed, repeating the sequence of elevation and assembly of each of the sections (1) of composition of the tower that is built, in the form explained.
  • the lift of the nacelle (2) of the wind turbine, to the mounting position on the top of the built tower, is carried out by means of a collection sequence at the bottom and transport by climbing to the mounting position, similar to the process that is It performs with the sections (1) of the tower's composition, as shown in Figures 6A to 6C with the peculiarity that the collars (13.1) and (13.2) are replaced by an adjustable lattice structure from which the nacelle assembly is suspended. bushing or the same separately in the case that due to its weight it is necessary to perform the maneuver in two climbs.
  • the climbing of the device on the wind turbine tower under construction is carried out, from any of the positions of attachment of the device on the wind turbine tower, like the one shown in figure 6A, loosening the collars 'mooring (12.1, 12.2), while maintaining the clamping with the collars' mooring (1 1.1, 1 1.2), to move the collars (12.1, 12.2) loosened, until the lower collar (12.1) of the upper section (8) abuts the upper collar (1 1.2) of the lower section (7), as shown in Figure 6B, then holding the collars (12.1, 12.2), by tightening their straps (14) and thus start the climbing movement.
  • the elevator (10) is lifted, with the component that is tied to the wind turbine, as shown in Figure 6C, repeating this process, step by step, along the tower part of the wind turbine that is built, to raise each construction component of the wind turbine to the corresponding mounting position of each of them.
  • the descent of the device to the bottom of the wind turbine tower, to collect the components of the wind turbine that is to be assembled, is done by moving the device along the tower down, with a step-by-step movement, just as in the climb, but in the opposite direction.
  • the ends of the sections (1) of the wind turbine tower have flanges (23) with holes (24) in which guides (25) are inserted for fixing sections (1 ) in a row. Therefore, when it is required to join two consecutive sections (1) it is necessary to align the holes (24) of the flanges (23). Since the upper section (1) to be arranged on the lower section (1) may not have the holes (24) aligned, since even if it was split at the time of embracing the new section (1) to join an approximate radial position During the climbing, the equipment may vary slightly in its radial position and thereby produce a misalignment of the holes (24) that would make it impossible to screw them later.
  • the following steps are performed. First, the ball bearings (26) are arranged in some of the holes (24) of the flange (23) of the lower section (1), then the upper section (1) is lowered to make contact with the ball bearings ( 26), by means of hydraulic cylinders (28) the upper section (1) is turned on the bearings (26) until the holes (24) of the flanges (23) of the two consecutive sections (1) are aligned, in this a series of guides (25) are introduced to ensure that the upper section (1) cannot rotate with respect to the lower section (1), but without tightening them to allow the upper section (1) to move vertically, the upper section (1) is slightly raised to remove the bearings (26), and finally the upper section (1) to place it on the lower section (1), the holes (24) being aligned, therefore allowing the introduction of bolts in the holes (24) to screw the two sections of the tower, the guides are removed ( 25) and finally all bolts are tightened, ensuring the union.

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Abstract

Dispositivo para montaje de componentes de aerogenerador y procedimiento de montaje con dicho dispositivo, empleándose el dispositivo para elevar los componentes tales como los tramos (1) de formación de la torre y la nacelle (2) de un aerogenerador, hasta las posiciones de montaje de dichos componentes en la construcción del aerogenerador, comprendiendo el dispositivo una parte inferior (3) y una parte superior (4) acopladas mediante una unión giratoria (5), yendo asociado a la parte inferior (3) un conjunto telescópico (6) provisto con unos medios de amarre para la sujeción sobre los tramos (1) de la parte de torre ya montada del aerogenerador, mientras que a lo largo del conjunto de ambas partes (3) y (4) es desplazable un ascensor (10) que está provisto con otros medios de amarre para sujetar los componentes(1,2) a montar del aerogenerador, para elevar dichos componentes(1,2) a montar del aerogenerador, hasta sus posiciones de montaje, en desplazamientos desde la parte inferior de la torre.

Description

DESCRIPCIÓN
DISPOSITIVO PARA MONTAJE DE COMPONENTES DE AEROGENERADOR Y PROCEDIMIENTO DE MONTAJE CON DICHO DISPOSITIVO
Sector de la técnica
La presente invención está relacionada con el montaje de construcción de aerogeneradores, proponiendo un dispositivo y un procedimiento que permiten efectuar de una manera práctica el montaje de las partes componentes de aerogeneradores de gran altura, incluso sobrepasando la altura a la que pueden llegar las grúas de mayor alcance que existen en la actualidad.
Estado de la técnica
Los aerogeneradores de campo comprenden una torre que se forma, generalmente, por una sucesión de tramos de altura, los cuales se superponen y unen consecutivamente, disponiéndose en la cumbre un cuerpo denominado nacelle, que es donde se incluye el equipamiento funcional del aerogenerador.
Convencionalmente el montaje constructivo de los aerogeneradores se realizaba con grúas transportables, operando con ellas desde el suelo para elevar las partes constructivas del aerogenerador hasta sus posiciones de montaje en las alturas correspondientes.
Sin embargo, con el desarrollo de evolución se han venido construyendo aerogeneradores cada vez con mayores alturas, para conseguir realizaciones de mayores potencias, lo cual ha llegado a superar el alcance de las grúas convencionales operativas desde el suelo, por lo que se han tenido que desarrollar dispositivos capaces de elevar los componentes constructivos de los aerogeneradores desde posiciones de altura variables en sujeción sobre la propia torre del aerogenerador que se construye.
Por otro lado, el transporte y utilización de las grúas especiales necesarias para poder acometer el montaje de aerogeneradores de determinado tamaño conllevan un elevado coste.
No obstante, los dispositivos existentes de ese tipo para operar desde posiciones de sujeción sobre la torre del aerogenerador en construcción son excesivamente complejos y adolecen de precaria seguridad, lo cual hace costosa y poco fiable su utilización, repercutiendo en la rentabilidad constructiva del incremento de altura de los aerogeneradores.
Son conocidas soluciones de robots trepadores, pero no son aptos para el montaje y desmontaje de aerogeneradores puesto que su configuración no permite el giro del sistema ni es capaz de soportar las cargas necesarias para la elevación de tramos o de elementos pesados como, por ejemplo, la nacelle del aerogenerador.
Por otro lado, los collares, no permiten salvar los salientes que, en forma de balizas de señalización o de cables tensores, presentan determinados aerogeneradores, con lo que su uso es limitado.
Objeto de la invención
De acuerdo con la presente invención se propone un dispositivo con el que se puede realizar de manera práctica un proceso de montaje de las partes componentes de los aerogeneradores operando desde posiciones de altura variables, en sujeción sobre la propia torre del aerogenerador en construcción, permitiendo así la construcción de aerogeneradores de cualquier altura, sin limitaciones de alcance de grúas operantes desde el suelo y sin que los salientes presentes en el propio mástil del aerogenerador puedan ser un impedimento al procedimiento de trepado.
El dispositivo objeto de la invención comprende una parte inferior y una parte superior acopladas entre si mediante una unión giratoria, llevando la parte inferior asociado un conjunto telescópico compuesto por dos tramos que se puede extender y recoger, en el cual van incorporados dos pares de collares, de los cuales dos son fijos en los extremos del tramo inferior del conjunto telescópico, mientras que los otros dos collares, alternativamente intercalados con los anteriores, son fijos en los extremos del tramo superior móvil del conjunto telescópico, tal que los collares del tramo superior son desplazables a lo largo del conjunto telescópico cuando el tramo superior está extendido. De esta manera durante la maniobra de trepado siempre se encuentra un collar tenso en el centro del dispositivo, bien del tramo superior o bien del tramo inferior, para garantizar la estabilidad del conjunto.
Por otro lado, la parte superior del dispositivo incorpora en el extremo superior un polipasto o un cilindro hidráulico que soporta un ascensor capaz de desplazarse a lo largo de todo el dispositivo, estando provisto dicho ascensor a su vez en sus zonas extremas con otros collares.
Se obtiene así un dispositivo con el que se pueden elevar las partes de construcción de un aerogenerador hasta sus respectivas posiciones de montaje, utilizando como soporte la propia torre del aerogenerador en construcción, desarrollando un proceso de montaje mediante el que el dispositivo se desplaza por sí mismo en una actuación de trepado, de manera que cada parte componente de construcción del aerogenerador es recogida por el dispositivo en la parte inferior de la construcción y llevada hasta la altura que corresponde la posición de montaje en la construcción.
La actuación del trepado del dispositivo sobre la torre del aerogenerador en construcción se realiza mediante desplazamiento alternativo y sujeción de amarre sobre la torre, de los pares de collares incorporados en la parte inferior del dispositivo que contiene el conjunto telescópico, con lo cual se lleva hasta una posición de altura próxima a la de montaje a cada uno de los componentes constructivos del aerogenerador, los cuales se llevan hasta sus correspondientes posiciones finales de montaje mediante el ascensor que está unido al polipasto de la parte superior del dispositivo, y finalmente mediante el giro de la parte superior del dispositivo.
Durante todo el proceso de trepado, la carga a instalar va dispuesta en la parte inferior del dispositivo, logrando de este modo que los esfuerzos y momentos trasmitidos a la torre sean menores.
Adicionalmente, el dispositivo tiene una distribución de peso que es mayor en la parte inferior que en la parte superior, de manera que se consigue un dispositivo más estable.
Por ejemplo, si la carga a instalar y/o el peso del dispositivo se dispusiera en la parte superior, esto generaría una inestabilidad muy grande, en donde se transmitirían unos momentos muy grandes que tenderían a separar la parte superior del dispositivo, con lo que se limitaría en gran medida el tonelaje que se podría izar con el dispositivo.
La situación intercalada de los pares de collares permite también un mejor reparto de los esfuerzos generados sobre la torre del aerogenerador, confiriéndole al dispositivo una gran estabilidad al contar siempre con un collar tenso en el punto medio, bien del tramo superior o del inferior.
Todos los movimientos de las partes móviles que componen el dispositivo son actuados de manera automática por un control programable, disponiendo cada uno de los collares de amarre de sujeción del dispositivo sobre la torre del aerogenerador en construcción, así como los collares de amarre de los componentes del aerogenerador en el ascensor de transporte hasta la posición de montaje, un robot que extiende automáticamente una cincha de sujeción y un mecanismo que tensa y afloja automáticamente la cincha en las posiciones de amarre, con lo cual todo el proceso de la actuación del dispositivo es automático, lográndose una gran precisión en las actuaciones de montaje de los componentes de los aerogeneradores, sin prácticamente riesgos de accidentes personales en el montaje.
La instalación del dispositivo no requiere del uso de grúas ya que pueda acometerse desde el propio camión de transporte mediante la actuación de un sistema de cilindros que permita su posicionamiento vertical y amarre al tramo inferior del aerogenerador.
De este modo, con un dispositivo de reducidas dimensiones, fácil de transportar hasta los lugares de instalación de los aerogeneradores y sencillo de instalar, se pueden construir de manera práctica y rentable aerogeneradores de cualquier altura, sin limitación del alcance de grúas operativas desde el suelo.
El dispositivo adicionalmente comprende unos medios de traslación en horizontal que se disponen en los medios de amarre del conjunto telescópico y otros medios de traslación en horizontal que se disponen en los medios de amarre del ascensor, para permitir respectivamente un movimiento de separación en horizontal con respecto al conjunto telescópico y con respecto al ascensor respectivamente. En el primer caso para mantener la verticalidad de la parte inferior y superior del dispositivo cuando se está trepando por una torre cónica, aspecto este clave cuando se realiza la maniobra de giro de la parte superior frente a la inferior. En el segundo caso, es necesario este movimiento horizontal entre los collares de amarre (o la celosía en su caso) del componente nuevo a incorporar y el ascensor, para poder hacer coincidir el eje del tramo de torre nuevo (o el eje del acoplamiento de la nacelle a la torre) que se incorpora con el eje de los tramos de torre ya construidos
Por todo ello, el dispositivo objeto de la invención resulta de unas características muy ventajosas para la función de montaje de aerogeneradores a la que está destinado, adquiriendo vida propia y carácter preferente respecto de las técnicas y medios convencionales que se utilizan para esa función.
Descripción de las figuras
La figura 1 muestra una perspectiva del conjunto del dispositivo de montaje de aerogeneradores según el objeto de la invención.
La figura 2 es una perspectiva de la parte inferior del dispositivo, en posición recogida
La figura 3 es una perspectiva de la parte superior del dispositivo.
La figura 4 es una perspectiva de la parte inferior del dispositivo, en posición extendida.
La figura 5A muestra la instalación del dispositivo con ayuda de una grúa.
Las figuras 5B a 5F muestran una secuencia de posiciones de montaje de los sucesivos tramos componentes de la torre de un aerogenerador, según la invención.
Las figuras 6A a 6C muestran una secuencia de posiciones de montaje de la nacelle de un aerogenerador, según la invención.
La figura 7 es una perspectiva de la parte funcional de uno de los collares de amarre de sujeción que utiliza el dispositivo de la invención.
La figura 8 es una perspectiva de un collar del dispositivo de la invención, en fase operativa de extensión de la cincha del collar.
Las figuras 9A a 9D muestran una secuencia de posiciones de un collar del dispositivo de la invención en la operatividad de extensión de la cincha del collar.
La figura 10 es una perspectiva de un sistema de rodamientos a bolas que se disponen para la unión alineada de dos tramos consecutivos de una torre de aerogenerador según el objeto de la invención. La figura 11 es una perspectiva de un sistema que se prevé para mantener la redondez (evitar ovalamiento) de los tramos de una torre de aerogenerador en el montaje de construcción de la torre según la invención.
Las figuras 12A a 12D muestran una secuencia del procedimiento de instalación del dispositivo en la base del aerogenerador para el caso en que la instalación de la parte inferior del dispositivo se hiciera con una plataforma adaptada que incorpora un cilindro telescópico y que viene montada en un semirremolque para presentar la parte inferior a la torre del aerogenerador en posición vertical.
Descripción detallada de la invención
El objeto de la invención se refiere a un dispositivo y un procedimiento para el montaje constructivo de aerogeneradores, llevando los componentes constructivos del aerogenerador, tales como los tramos (1) de formación de la torre del aerogenerador y la nacelle (2), hasta sus posiciones de montaje, desde situaciones de altura variables en sujeción sobre la propia torre del aerogenerador que se construye.
El dispositivo que se preconiza, para ese fin, comprende una parte inferior (3) y una parte superior (4), las cuales se acoplan entre sí mediante una unión (5) giratoria, llevando asociado la parte inferior (3) un conjunto telescópico (6) formado por dos tramos (7) y (8), que se puede extender y recoger, mientras que la parte superior (4) incorpora en el extremo un polipasto (9) del que queda suspendido un ascensor (10) que puede desplazarse a lo largo de todo el dispositivo.
Como se observa en la figura 4, en el conjunto telescópico (6) van incorporados dos pares de collares (1 1.1 , 11.2) y (12.1 , 12.2), estando los collares (1 1.1 , 11.2) fijados en las zonas extremas del tramo inferior (7) del mencionado conjunto telescópico (6), mientras que los otros dos collares (12.1 , 12.2) van fijados en las zonas extremas del tramo superior (8) del conjunto telescópico (6), y el (12.1) está intercalado entre los collares (11.1 , 11.2) del tramo (7) inferior. De esta manera los dos collares (12.1 , 12.2) del tramo (8) superior son desplazares con respecto a los con los collares (1 1.1 , 1 1.2) del tramo (7) inferior cuando el tramo (8) superior del conjunto telescópico (6) se extiende, quedando el collar (12.1) en una posición siempre inferior al (11.2), asegurando de este modo una mayor estabilidad al equipo, al contar en todo momento con un collar tenso intercalado entre los tramos (7) y (8) en cualquier momento de la secuencia de trepado.
Como se observa en la figura 1 o 3, el ascensor (10) incorpora por su parte otro par de collares (13.1 , 13.2), los cuales van fijados en las zonas extremas de dicho ascensor (10), estando provistos cada uno de los collares (11.1 , 11.2, 12.1 , 12.2, 13.1 , 13.2) con una cincha (14) que va recogida en un carrete (15) (ver figura 8) desde el cual puede extenderse para rodear en amarre a un componente de la aerogenerador, como puede ser uno cualquiera de los tramos (1 ) de formación de la torre de un aerogenerador a incorporar sobre la torre una vez construida ésta. Cuando se requiere elevar la nacelle (2), el ascensor (10) incorpora una celosía en vez del collares (13.1 , 13.2), véase por ejemplo las figuras 6A a 6C.
La extensión y recogida del conjunto telescópico (6), así como los desplazamientos de traslación de los collares (12.1 , 12.2) a lo largo del conjunto telescópico (6) y las actuaciones de cada uno de los collares (1 1.1 , 11.2, 12.1 , 12.2, 13.2, 13.2) para los amarres de sujeción, son actuados de manera automática por un control programable, de manera que, una vez establecida la programación deseada, cuando se pone en marcha el funcionamiento el dispositivo actúa por sí mismo desarrollando la actividad funcional correspondiente a la programación.
Para ello, cada collar (1 1.1 , 1 1.2, 12.1 , 12.2, 13.1 , 13.2) incorpora un robot (16) que actúa automáticamente la extensión de la cincha (14) desde el carrete (15) hasta un anclaje (17), rodeando al elemento sobre el que se tenga que establecer amarre, como muestran las figuras 9A a 9C, poseyendo además cada uno de los collares (11.1 , 11.2, 12.1 , 12.2, 13.1 , 13.2) un mecanismo compuesto por unos cilindros (18) que actúan sobre unas zapatas (19) para presionarlos contra el elemento de amarre y otros cilindros (20) que actúan sobre unos carros (21) para ejercer una tracción de tensado de la cincha (14) correspondiente.
El robot (16) se fija a la superficie de los tramos (1) preferentemente por actuación magnética. En el caso de torres que no sean de acero, se realizará por succión.
Con ello así, el dispositivo permite desarrollar un proceso de montaje de componentes estructurales de un aerogenerador (ver figuras 5 y 6), de la manera siguiente:
Como muestra la figura 5A, una vez construida la cimentación base del aerogenerador e instalado, al menos, un tramo (1) de la torre del aerogenerador, para incorporar en el montaje los demás tramos (1) de formación de la torre y la nacelle (2) del aerogenerador, mediante una grúa (22) convencional, o un sistema de autoinstalado como el recogido en las figuras como el procedimiento reflejado en las figuras 12A a 12D, se coloca el dispositivo objeto de la invención lateralmente sobre el tramo (1) instalado de la torre, como muestra la figura 5A, en donde se activa el dispositivo, el cual se sujeta por sí mismo, mediante los collares (1 1.1 , 1 1.2 y 12.1 , 12.2) de la parte inferior (3) del dispositivo, sobre el mencionado tramo (1) instalado de la torre, como muestra la figura 5B.
A continuación, como puede verse en la figura 5B, mediante la grúa (22) convencional se incorpora otro tramo (1) de torre, colocándole lateralmente sobre el ascensor (10) del dispositivo, en donde el ascensor (10) se sujeta por sí mismo, mediante sus collares (13.1 , 13.2), sobre dicho nuevo tramo (1) de torre, como muestra la misma figura 5B.
Una vez así, el polipasto (9) de la parte superior (4) del dispositivo eleva al ascensor (10) hasta una posición en la que el extremo inferior del nuevo tramo (1) de torre queda a un nivel superior que el extremo superior del tramo (1) de torre ya instalado, como muestra la figura 5C.
En esa posición, la parte superior (4) del dispositivo gira respecto de la parte inferior (3), por medio de la unión giratoria (5) para lo que es conveniente que el dispositivo se encuentre previamente en posición completamente vertical, posición ésta que se consigue mediante unos medios de traslación en horizontal (no representados) presentes entre los collares (1 1.1 , 1 1.2 y 12.1 , 12.2) y los tramos (7) y (8) del conjunto telescópico (6) que compensan durante el trepado la verticalidad del dispositivo frente al ángulo de la generatriz del cono de la superficie externa de la torre, situando al nuevo tramo (1) de torre correspondientemente por encima del tramo (1) ya instalado, como muestran las figuras 5C y 5D.
Seguidamente, y cuando se requiere el montaje de torres cónicas, se realiza un movimiento horizontal para aproximar el nuevo tramo (1) de torre a ser instalado hasta que coincida su eje de simetría con el tramo (1) ya instalado. Este movimiento se realiza mediante otros medios de traslación en horizontal (no representados) que tienen los collares (13.1 , 13.2), de manera que dichos medios de traslación en horizontal permiten un movimiento de separación de los collares (13.1 , 13.2) con respecto al ascensor (10). Seguidamente se establece un amarre de sujeción entre los dos tramos (1) de torre correspondientemente dispuestos, se baja el dispositivo a lo largo de los tramos (1) unidos y se hace bajar el ascensor (10) a la posición inferior, en donde se incorpora en sujeción, sobre él un nuevo tramo (1) de torre, como muestra la figura 5E.
Mediante el juego de los collares (11.1 , 11.2 y 12.1 , 12.2) de la parte inferior (3) del dispositivo se realiza entonces un trepado, y mediante los medios de traslación horizontales presentes entre los collares (11.1 , 11.2 y 12.1 , 12.2) y los tramos (7) y (8) se va acercando o separando los tramos a dichos collares con objeto de mantener la verticalidad del dispositivo en todo momento hasta elevarlo al último tramo (1) de torre anteriormente instalado y mediante el ascensor (10) se eleva el nuevo tramo (1) de torre hasta superar el nivel del extremo superior del tramo de torre anteriormente instalado, como muestra la figura 5F, para repetir, de la misma manera que con el tramo (1) de torre anteriormente instalado, la unión del nuevo tramo (1) de torre sobre el tramo (1) de torre anteriormente instalado.
De la misma manera que el trepado de ascenso, mediante el juego de los collares (1 1.1 , 1 1.2 y 12.1 , 12.2), el dispositivo puede descender hasta el pie de la torre en construcción, para recoger cada uno de los tramos (1) de torre y llevarlos hasta la posición de montaje sobre el respectivo tramo (1) de torre anteriormente instalado, repitiéndose la secuencia de elevación y montaje de cada uno de los tramos (1) de composición de la torre que se construye, en la forma explicada.
La elevación de la nacelle (2) del aerogenerador, hasta la posición de montaje sobre la cumbre de la torre construida, se realiza mediante una secuencia de recogida en la parte inferior y transporte mediante trepado hasta la posición de montaje, semejante al proceso que se realiza con los tramos (1) de composición de la torre, como muestran las figuras 6A a 6C con la peculiaridad de que los collares (13.1) y (13.2) son sustituidos por una estructura en celosía ajustable de donde se suspende el conjunto nacelle-buje o los mismos por separado en el caso que por su peso sea preciso realizar la maniobra en dos subidas.
El trepado del dispositivo sobre la torre del aerogenerador en construcción, tanto para el montaje de los tramos (1) de la torre, como para el montaje de la nacelle (2), se realiza, desde cualquiera de las posiciones de sujeción del dispositivo sobre la torre del aerogenerador, como la que muestra la figura 6A, aflojando el amarre de los collares (12.1 , 12.2), en tanto se mantiene la sujeción con el amarre de los collares (1 1.1 , 1 1.2), para desplazar los collares (12.1 , 12.2) aflojados, hasta que el collar inferior (12.1) del tramo superior (8) hace tope con el collar superior (1 1.2) del tramo inferior (7), como se observa en la figura 6B, sujetándose entonces los collares (12.1 , 12.2), mediante el aprieto de sus cinchas (14) y así iniciar el movimiento de trepado. Una vez alcanzada la cabeza de la torre, se eleva el ascensor (10), con el componente que lleve amarrado del aerogenerador, como muestra la figura 6C, repitiéndose ese proceso, paso a paso, a lo largo de la parte de torre del aerogenerador que esté construida, para elevar cada componente de construcción del aerogenerador hasta la posición correspondiente de montaje de cada uno de ellos.
El descenso del dispositivo hasta la parte inferior de la torre del aerogenerador, para recoger los componentes del aerogenerador que corresponda montar, se realiza mediante un desplazamiento del dispositivo a lo largo de la torre hacia abajo, con un movimiento paso a paso, igual que en el trepado, pero en sentido inverso.
Como se observa en la figura 10, los extremos de los tramos (1) de la torre de aerogenerador tienen unas bridas (23) con unos agujeros (24) en los que se insertan unas guías (25) para la fijación de tramos (1) consecutivos. Por lo tanto, cuando se requiere unir dos tramos (1) consecutivos es necesario alinear los agujeros (24) de las bridas (23). Puesto que el tramo superior (1) a disponer sobre el tramo inferior (1) puede no tener alineados los agujeros (24), ya que aunque se partiera en el momento de abrazar el nuevo tramo (1) a unir de una posición radial aproximada, durante el trepado, el equipo puede variar ligeramente su posición radial y con ello producir un desalineamiento de los agujeros (24) que haría imposible su posterior atornillado.
De acuerdo con ello, como se muestra en la figura 10, se ha previsto emplear unos rodamientos a bolas (26) en algunos de los agujeros (24) de la brida (23) del tramo inferior (1) que permitan corregir la desalineación.
Así, para llevar a cabo la unión de dos tramos (1) consecutivos se realizan los siguientes pasos. Primeramente se disponen los rodamientos a bolas (26) en algunos de los agujeros (24) de la brida (23) del tramo inferior (1), seguidamente se hace descender el tramo (1) superior hasta hacer contacto con los rodamientos a bolas (26), mediante unos cilindros hidráulicos (28) se gira el tramo (1) superior sobre los rodamientos (26) hasta que los agujeros (24) de las bridas (23) de los dos tramos (1) consecutivos quedan alineados, en este momento se introducen una serie de guías (25) para asegurar que el tramo (1) superior no pueda girar respecto al tramo (1) inferior, pero sin apretarlos para permitir que el tramo (1) superior pueda moverse verticalmente, se hace ascender ligeramente el tramo (1) superior para retirar los rodamientos (26), y finalmente se hace volver a descender el tramo (1) superior para situarlo sobre el tramo (1) inferior, quedando los agujeros (24) alineados, por tanto permitiendo la introducción de unos pernos en los agujeros (24) para atornillar los dos tramos de torre, se retiran las guías (25) y por último se aprietan todos los pernos, asegurando la unión.
Por otro lado, en el interior de las bridas (23) de los tramos (1) de formación de la torre de aerogenerador se prevé la incorporación de un sistema de tirantes radiales (27), como se observa en la figura 11 , para mantener la redondez de los mencionados tramos (1) de torre en el proceso de unión, con el fin de evitar que se deforme la configuración de dichos tramos (1) de torre por los esfuerzos a los que son sometidos en el proceso de alineación de tramos (1), así como de montaje de construcción de la torre de aerogenerador, por la presión que ejercen los collares (11.1 , 11.2 y 12.1 , 12.2).
En el procedimiento reflejado en las figuras 12A a 12D, la instalación del dispositivo de montaje sobre un tramo (1) ya instalado de la torre del aerogenerador se realiza desde una posición horizontal en un remolque de un vehículo de transporte a una posición vertical mediante la acción de medios basculantes incorporados al vehículo de transporte.

Claims

REIVINDICACIONES
1 Dispositivo para montaje de componentes de aerogenerador, para elevar los componentes tales como los tramos (1) de formación de la torre y la nacelle (2) de un aerogenerador, hasta posiciones de montaje de dichos componentes en la construcción del aerogenerador, caracterizado por que comprende una parte inferior (3) y una parte superior (4) acopladas mediante una unión giratoria (5), yendo asociado a la parte inferior (3) un conjunto telescópico (6) provisto con unos medios de amarre para la sujeción sobre los tramos (1) de la parte de torre ya montada del aerogenerador, mientras que a lo largo del conjunto de ambas partes (3) y (4) es desplazable un ascensor (10) que está provisto con otros medios de amarre para sujetar los componentes (1 ,2) a montar del aerogenerador, para elevar dichos componentes (1 ,2) a montar del aerogenerador, hasta sus posiciones de montaje, en desplazamientos desde la parte inferior de la torre, y en donde el dispositivo tiene una distribución de peso que es mayor en la parte inferior (3) que en la parte superior (4).
2.- Dispositivo para montaje de componentes de aerogenerador, según la reivindicación 1 , caracterizado por que el conjunto telescópico (6) comprende dos tramos (7) y (8) asociados con posibilidad de desplazamiento entre sí para extensión y recogida de dicho conjunto telescópico (6).
3.- Dispositivo para montaje de componentes de aerogenerador, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el ascensor (10) está suspendido de un polipasto (9) incorporado en el extremo de la parte superior (4) del dispositivo.
4 Dispositivo para montaje de componentes de aerogenerador, según las reivindicaciones 2 o 3, caracterizado por que los medios de amarre que incorpora el conjunto telescópico (6) son dos pares de collares (1 1.1 , 1 1.2) y (12.1 , 12.2) intercalados entre sí, estando dos de los collares (1 1.1 , 1 1.2) fijados en las zonas extremas del tramo inferior (7) del conjunto telescópico (6), mientras que los otros dos collares (12.1 , 12.2) están fijados en las zonas extremas del tramo superior (8), tal que los collares (12.1 , 12.2) del tramo superior (8) son desplazares con respecto a los collares (11.1 , 1 1.2) del tramo inferior (7) cuando está extendido.
5.- Dispositivo para montaje de componentes de aerogenerador, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios de amarre incorporados en el ascensor (10) son unos collares (13.1 , 13.2) dispuestos en las zonas extremas de dicho ascensor (10).
6.- Dispositivo para montaje de componentes de aerogenerador, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios de amarre incorporados en el ascensor (10) son una celosía.
7.- Dispositivo para montaje de componentes de aerogenerador, según la reivindicación 4 o 5, caracterizado por que cada uno de los collares (1 1.1 , 1 1.2, 12.1 , 12.2, 13.1 , 13.2) posee una cincha (14) que se recoge en un carrete (15), desde el cual puede ser extendida por un robot (16) hasta un punto de anclaje (17).
8.- Dispositivo para montaje de componentes de aerogenerador, según una cualquiera de las reivindicaciones 4, 5, o 7, caracterizado por que cada uno de los collares (1 1.1 , 1 1.2, 12.1 , 12.2, 13.1 , 13.2) posee un mecanismo compuesto por unas zapatas (19) que son actuadas por cilindros (18) para presionar contra el componente de aerogenerador que se tenga que amarrar
9.- Dispositivo para montaje de componentes de aerogenerador, según la reivindicación anterior, caracterizado por que cada uno de los collares (1 1.1 , 11.2, 12.1 , 12.2, 13.1 , 13.2) posee un mecanismo compuesto por unos carros (21) que son actuados por unos cilindros (20) para tensar la cincha (14) correspondiente.
10.- Dispositivo para montaje de componentes de aerogenerador, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo adicionalmente comprende unos medios de traslación en horizontal que se disponen en los medios de amarre (1 1.1 , 11.2, 12.1 , 12.2) del conjunto telescópico (6) y otros medios de traslación en horizontal que se disponen en los medios de amarre (13.1 , 13.2) del ascensor (10), para permitir respectivamente un movimiento de separación en horizontal con respecto conjunto telescópico (6) y con respecto al ascensor (10) respectivamente.
1 1.- Procedimiento de montaje de componentes de aerogenerador con el dispositivo de montaje de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende la incorporación del dispositivo de montaje lateralmente sobre un tramo (1) ya instalado de la torre del aerogenerador a construir y el amarre sobre dicho tramo (1) de torre ya instalado, mediante los collares (11.1 , 1 1.2, 12.1 , 12.2) de la parte inferior (7) del dispositivo de montaje y la incorporación lateralmente sobre el ascensor (10) situado sobre la parte inferior (7) del dispositivo, de un subsiguiente componente a montar en la construcción del aerogenerador, amarrando dicho componente a montar con los collares (13.1 , 13.2) del ascensor (10), para elevar el componente a montar hasta la altura de montaje mediante desplazamiento del ascensor (10) hasta la parte superior (8) del dispositivo, la cual girando sobre la unión giratoria (5) posiciona al componente a montar en correspondencia por encima del tramo (1) de torre anteriormente montado, para en esa posición establecer un amarre de sujeción del componente a montar, desplazándose el dispositivo de montaje, para recoger en la parte inferior de la torre cada componente del aerogenerador a montar y elevarle hasta la correspondiente posición de montaje, mediante un movimiento paso a paso, con los collares (1 1.1 , 11.2, 12.1 , 12.2), sobre la parte de torre del aerogenerador ya construida.
12.- Procedimiento de montaje de componentes de aerogenerador, según la reivindicación anterior, caracterizado por que la instalación del dispositivo de montaje sobre un tramo (1) ya instalado de la torre del aerogenerador se realiza desde una posición horizontal en un remolque de un vehículo de transporte a una posición vertical mediante la acción de medios basculantes incorporados al vehículo de transporte.
13.- Procedimiento de montaje de componentes de aerogenerador, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 1 a 12, caracterizado por que el movimiento paso a paso del dispositivo de montaje sobre la parte de torre del aerogenerador ya construida se desarrolla mediante sucesivas extensiones y recogidas del conjunto telescópico (6), en combinación con sucesivos aprietos y aflojados alternativos de los pares de collares (1 1.1 , 11.2) y (12.1 , 12.2) y el desplazamiento de los collares (12.1 , 12.2) móviles a lo largo del conjunto telescópico (6) extendido, para establecer sujeciones en sucesivas posiciones de avance, hacia arriba o hacia abajo, sobre la parte de torre del aerogenerador ya construida.
14.- Procedimiento de montaje de componentes de aerogenerador, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 1 a 13, caracterizado por que la unión entre los consecutivos tramos (1) de torre que se montan en superposición de unos sobre otros, se establece por medio de unas bridas (23) con orificios (24) en los que se insertan unas guías (25), en donde para la alineación de los orificios (24) de las bridas (23) de tramos (1) consecutivos se emplean unos rodamientos a bolas (26) que se disponen en algunos de los orificios (24).
15.- Procedimiento de montaje de componentes de aerogenerador, según la reivindicación anterior, caracterizado porque en el interior de las bridas (23) de los tramos (1) de torre que se unen consecutivamente para formar la torre del aerogenerador a construir, se dispone un sistema de tirantes radiales (27), el cual mantiene inalterable la redondez de los mencionados tramos (1) de torre en las operaciones del montaje de construcción de la torre del aerogenerador.
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