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ES2223787T3 - Sujecion de un pala ajustable del rotor de una instalacion de energia eolica. - Google Patents

Sujecion de un pala ajustable del rotor de una instalacion de energia eolica.

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ES2223787T3
ES2223787T3 ES01907550T ES01907550T ES2223787T3 ES 2223787 T3 ES2223787 T3 ES 2223787T3 ES 01907550 T ES01907550 T ES 01907550T ES 01907550 T ES01907550 T ES 01907550T ES 2223787 T3 ES2223787 T3 ES 2223787T3
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Abstract

Sujeción giratoria - accionamiento regulador de una pala ajustable del rotor en el cubo del rotor de una instalación de energía eólica, con un rodamiento para la transmisión de fuerzas axiales altas y grandes momentos de flexión en el caso de movimientos relativos reducidos entre los cojinetes asociados, con un anillo del cojinete, que aloja en arrastre de forma dos filas de cuerpos rodantes desplazadas radialmente la una respecto a la otra, para uno de los cojinetes asociados, y con un anillo del cojinete, que lo rodea en forma de U en la sección transversal, para el otro cojinete asociado, componiéndose el anillo del cojinete para la pala del rotor que forma el otro cojinete asociado de dos anillos (10, 12) con diferentes diámetros, que están fijados a la pala (3) del rotor de forma independientes entre sí.

Description

Sujeción de una pala ajustable del rotor de una instalación de energía eólica.
La invención se refiere a la sujeción de una pala ajustable del rotor en el cubo del rotor de una instalación de energía eólica, con un rodamiento para la transmisión de fuerzas axiales altas y grandes momentos de flexión en caso de movimientos relativos reducidos entre los cojinetes asociados en un cojinete giratorio - accionamiento regulador entre el cubo del rotor y una pala del rotor de una instalación de energía eólica.
A partir del documento DE 27 52 487 B1 se conoce una unión giratoria soportada en un rodamiento de bolas para excavadoras, grúas giratorias o similares. Como es sabido, la ventaja de los rodamientos está en la reducida resistencia (a la fricción) que oponen al movimiento relativo entre los rodamientos asociados. Esto es válido también y precisamente para los cojinetes giratorios, tales como los que pueden emplearse, por ejemplo, en accionamientos reguladores, porque allí, a diferencia de los cojinetes de deslizamiento, no tiene que superarse la resistencia a la fricción estática, mayor que la fricción de deslizamiento, con cada movimiento de giro fuera de la posición de reposo. Por otra parte, un cojinete multipunto reacciona de forma fundamentalmente más sensible que un cojinete de deslizamiento a las fuerzas axiales altas y especialmente a momentos de flexión grandes. Su influencia se hace especialmente agravante cuando el rodamiento tiene que tener un diámetro grande y los momentos de flexión conducen a un desplazamiento radial relativo de los anillos del cojinete. De esta manera, en el caso de un rodamiento de bolas, partiendo de una osculación del 6% (desviación del diámetro de la garganta de rodadura del diámetro de la bola), el ángulo de contacto de la bola en la garganta de rodadura varía de 45º a 85º cuando los anillos del cojinete se desplazan 0,56 mm de forma radial el uno respecto al otro; por consiguiente, las bolas ruedan tan sólo sobre los bordes de los anillos del cojinete.
La variación del ángulo de incidencia (ángulo de pitch) de las palas del rotor de una instalación de energía eólica respecto a su cubo del rotor representa un accionamiento regulador de este tipo; como es sabido, éste ángulo de pitch tiene que variar, por motivos de eficacia y seguridad, en cada caso, en función de la velocidad del viento durante el giro del rotor. A partir del documento DE 196 34 059 se conoce una sujeción de la pala del rotor para una pala del rotor hueca, sujeción que se compone de dos rodamientos de bolas con el mismo diámetro, desplazados en dirección al eje, discurriendo la junta común de separación de forma concéntrica al eje de giro, de tal manera que pueden absorberse bien las fuerzas radiales, aunque las fuerzas axiales sólo pueden absorberse de forma limitada. Sin embargo, durante el funcionamiento, todas las palas del rotor están sometidas a fuerzas considerables en dirección a su eje longitudinal, alrededor del cual gira la pala del rotor al ajustar el ángulo de pitch, y, además, a momentos de flexión considerables, los cuales tiene que resistir la sujeción giratoria de la pala del rotor en el cubo del rotor a pesar de los frecuentes movimientos de giro.
La invención se basa en la tarea de indicar una suspensión de la pala del rotor que cumpla este requisito.
La solución de esta tarea consiste, partiendo de la disposición descrita al principio, en un rodamiento con un anillo del cojinete, que aloja en arrastre de forma dos filas de cuerpos rodantes desplazadas la una respecto a la otra de forma radial, para uno de los cojinetes asociados, y con un anillo del cojinete, que lo rodea en forma de U en la sección transversal, para el otro cojinete asociado, componiéndose el anillo del cojinete, para la pala del rotor que forma el otro cojinete asociado, de dos anillos con diferente diámetro, los cuales están fijados en la pala del rotor de forma independiente entre sí. De esta manera se forma, por un lado, un rodamiento de prácticamente tres anillos, cuyo anillo central, fijado al otro cojinete asociado, al producirse momentos de flexión (y fuerzas axiales) obtiene de los dos anillos externos (o secciones del anillo del cojinete que lo rodea) fuerzas de presión en direcciones que discurren de forma más o menos perpendicular entre sí y, con ello, se equilibra de forma automática, por consiguiente, las fuerzas de presión permanecen en cada caso en la zona central de los cuadrantes de las gargantas del rodamiento, por otro lado, las fuerzas que proceden de la pala del rotor se aplican al mismo tiempo en los dos anillos externos (o secciones del anillo) y con ello consigue una carga más homogénea de la sujeción, así como de la raíz de la pala del rotor. La formación del anillo envolvente del rodamiento a partir de dos anillos externos y una corona circular que los une se conoce a partir del documento EP 0 158 015 A2.
Preferiblemente, la raíz circular de la pala del rotor hueca se bifurca en dos envolturas parciales y cada envoltura parcial está fijada en uno de los dos anillos de uno de los anillos del cojinete. Las dos filas de cuerpos rodantes están dispuestas especialmente de forma concéntrica entre sí. Sin embargo, también es posible situarlas de forma axial.
A partir de la descripción subsiguiente de un ejemplo de realización se obtienen perfeccionamientos adicionales y son objeto de posteriores reivindicaciones dependientes. El dibujo ilustra el ejemplo de realización, en él muestran:
la figura 1, en una vista seccionada parcialmente, la sujeción giratoria de una pala del rotor de una instalación de energía eólica en las piezas de unión de la pala del cubo del rotor;
la figura 2, en un corte ampliado notablemente, la configuración del rodamiento del cojinete giratorio de la figura 1; y
la figura 3; una representación esquemática de las relaciones de las fuerzas en el rodamiento de la figura 2.
Alrededor del eje 1 horizontal del rotor, indicado con una línea discontinua en la figura 1, el cubo del rotor, no mostrado a continuación, de una instalación de energía eólica está colocado de forma giratoria en la punta de un mástil que lo soporta, tampoco mostrado. Se muestra únicamente la parte radialmente externa de una pieza 2 de unión del cubo de la pala del rotor, varias de las cuales están colocadas en la parte central del cubo, distribuidas de forma uniforme por su contorno. La pieza 2 de unión del cubo de la pala del rotor (que gira con el cubo del rotor alrededor del eje 1 del rotor) es fundamentalmente tubular con un diámetro correspondiente a la "raíz" circular de la pala 3 del rotor, por ejemplo, de 3,5 m. En la pieza 2 de unión del cubo, la pala 3 del rotor está colocada con ayuda del cojinete 4 de forma giratoria alrededor del eje 5 longitudinal de la pala del rotor. El anillo 10 externo del cojinete 4 porta un engranaje 11 externo en el que se engrana un piñón 7, accionado por un motor 6 eléctrico, de un accionamiento regulador indicado en conjunto con 8 (para el ajuste del ángulo de pitch de la pala del rotor). El motor 6 (junto con el mecanismo 6a de transmisión) está fijado en un soporte 9 unido de forma fija con la pieza 2 de unión del cubo.
El cojinete 4 tiene un segundo anillo 12 del cojinete y un tercer anillo 13 del cojinete dispuesto entre los anillos 10, 12 del cojinete. Entre los anillos 10 y 13 del cojinete, por un lado, así como entre los anillos 12 y 13 del cojinete, por otro lado, están dispuestas filas de bolas 14. El anillo 13 central del cojinete está atornillado con la pieza 2 de unión del cubo por medio de tornillos 15. Los anillos 10 y 12 del cojinete (alternando siempre en la dirección periférica) están atornillados en parte con un anillo de la pala en forma de una corona 16 circular que cierra la pala 3 del rotor hueca y, en parte, directamente con la propia pala 3 del rotor, a través de la corona 16 circular, (tornillos 17 o 18). La figura 1 aclara cómo convergen las dos envolturas 3a y 3b parciales de la pala 3 del rotor para formar una pala del rotor de una única envoltura. La abertura 19 de acceso, en combinación con una perforación 20 en la corona 16 circular, permite el acceso a los tornillos 15 del anillo 13 del cojinete para el montaje y desmontaje de la correspondiente pala 3 del rotor.
La corona 16 circular, que está fijada de la forma anteriormente descrita tanto a la envoltura 3a parcial como también a la envoltura 3b parcial de la pala 3 del rotor, representa una unión rígida entre los anillos 10 y 12 del cojinete, de tal manera que esta combinación puede considerarse de forma unitaria como un anillo del rodamiento 4.
La figura 3 ilustra de forma esquemática las fuerzas que se producen en el funcionamiento del cojinete 4 giratorio, mostrado en las figuras 1 y 2, para el ajuste del ángulo de pitch de una pala 3 del rotor. Como consecuencia de la aplicación y paso simétricos de la fuerza en las bolas 14 de las dos filas de rodamientos de bolas se obtienen vectores de la fuerza que discurren paralelos al eje 5 de la pala del rotor para someter a un esfuerzo a la corona 16 circular (con los anillos 10, 12 del cojinete, mostrados con ésta como unidad) y el anillo 13 del cojinete.

Claims (5)

1. Sujeción giratoria - accionamiento regulador de una pala ajustable del rotor en el cubo del rotor de una instalación de energía eólica, con un rodamiento para la transmisión de fuerzas axiales altas y grandes momentos de flexión en el caso de movimientos relativos reducidos entre los cojinetes asociados, con un anillo del cojinete, que aloja en arrastre de forma dos filas de cuerpos rodantes desplazadas radialmente la una respecto a la otra, para uno de los cojinetes asociados, y con un anillo del cojinete, que lo rodea en forma de U en la sección transversal, para el otro cojinete asociado, componiéndose el anillo del cojinete para la pala del rotor que forma el otro cojinete asociado de dos anillos (10, 12) con diferentes diámetros, que están fijados a la pala (3) del rotor de forma independientes entre sí.
2. Sujeción según la reivindicación 1, caracterizada porque la raíz circular de la pala (3) hueca del rotor se bifurca en dos envolturas (3a, 3b) parciales y cada envoltura parcial está fijada en uno de los dos anillos (10, 12) de uno de los anillos del cojinete.
3. Sujeción según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque las dos filas de cuerpos rodantes están dispuestas de forma concéntrica entre sí.
4. Sujeción según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque los dos anillos (10, 12) de uno de los anillos del cojinete están unidos por medio de una corona (16) circular y cada anillo (10, 12) está unido por su contorno, de forma alterna, con la corona (16) circular y, a través de ésta, con el cojinete asociado correspondiente (pala 3 del rotor).
5. Sujeción según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque los cuerpos rodantes son bolas (14).
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