ES2552878T3 - Turbina eólica con soporte de cojinete - Google Patents

Abstract

Turbina eólica (102) que comprende un sistema de cojinetes, comprendiendo el sistema de cojinetes (302): - un cojinete (202) para soportar un árbol (204) que tiene un eje central (112), comprendiendo el cojinete (202) al menos una superficie de cojinete (304), - un soporte (206) para soportar el cojinete (202), comprendiendo el soporte (206) al menos una superficie de soporte (306), - una conexión bloqueable entre dicho cojinete (202) y dicho soporte (206), tal como una conexión que comprende pernos, en la que la conexión bloqueable comprende: - la al menos una superficie de cojinete (304) y comprende la al menos una superficie de soporte (306), - en la que la superficie de soporte (306) se acopla directamente y de manera rígida con y soporta la superficie de cojinete (304) cuando la conexión bloqueable está bloqueada, - y en la que se transfieren fuerzas desde el árbol (204) mediante el cojinete (202) y hacia el soporte (206) a través de dicha superficie de cojinete (304) que se acopla con dicha superficie de soporte (306), - y en la que dicha conexión bloqueable garantiza una distancia fija entre el cojinete y el soporte mediante las superficies que se acoplan directamente y de manera rígida, - y en la que dicha superficie de cojinete (304) y dicha superficie de soporte (306) están adaptadas de modo que la superficie de soporte y la superficie de cojinete están a ras y son paralelas entre sí, caracterizada por que un ángulo de soporte (312) de dicha superficie de soporte (306), en relación con un plano de árbol formado rotando el árbol alrededor de un primer eje (116), primer eje que es perpendicular al eje central (112) y primer eje que está comprendido en un plano vertical, oscila entre 5 grados inclusive y 70 grados inclusive.

Description

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DESCRIPCION

Turbina eolica con soporte de cojinete Campo de la invencion

La invencion se refiere a un generador de turbina eolica con un sistema de cojinetes mejorado, y en particular a un sistema de cojinetes mejorado de una clase para controlar y soportar de manera precisa un arbol principal de la turbina eolica.

Antecedentes de la invencion

Se usa un generador de turbina eolica (WTG, wind turbine generator) para recoger energfa eolica y transformar la energfa en otra forma de energfa. Con este fin, la mayor parte de generadores de turbina eolica incluyen un arbol que en un extremo esta acoplado a un rotor que comprende varias palas de turbina eolica. En el extremo opuesto, el arbol esta conectado normalmente a una parte de turbina eolica accionada. Esta parte de turbina eolica accionada puede ser un elemento de entrada de una caja de engranajes o un elemento de entrada o elemento de transferencia de par motor de un generador de energfa electrica. Con la rotacion del arbol, en respuesta al viento que actua sobre las palas, puede transformarse la energfa.

Para controlar con precision la rotacion del arbol mientras se soporta tambien el arbol, el arbol se soporta mediante varios cojinetes colocados a lo largo del arbol. Estos cojinetes estan previstos para transferir cargas desde el arbol y hacia una estructura de soporte de los cojinetes y los cojinetes estan previstos para permitir que se transfiera el par motor de rotacion del arbol hacia la caja de engranajes y/o el generador.

Las cargas principales son normalmente en una direccion axial del arbol asf como, y por ejemplo debido al peso del rotor, en el sentido de la gravedad o sustancialmente en el sentido de la gravedad. En una denominada turbina eolica de eje horizontal, tal como se realiza en el presente documento, tales cargas se transfieren normalmente mas hacia delante hacia una estructura similar a un armazon en la gondola de la turbina eolica y desde ah a traves de un sistema de guinada hacia la torre de la turbina eolica y hacia la base en el terreno.

Puesto que el tamano de las turbinas eolicas tiende a aumentar, las cargas que actua sobre uno o mas de los cojinetes y su estructura de soporte respectiva tambien tienden a aumentar.

Las fuerzas que actuan sobre el arbol tambien estan presentes, ademas de las direcciones de carga principales mencionadas, en direcciones que son radiales al arbol pero no sustancialmente en el sentido de la gravedad. Tales fuerzas se deben, entre otras cosas, a la variacion dinamica del viento, tanto en direccion como en amplitud, y se deben a un movimiento de guinada de la gondola.

Se han considerado diversos sistemas y soluciones de cojinetes para controlar con precision la rotacion del arbol a la vez que se proporciona un soporte estacionario y preciso del arbol de la turbina eolica. En opinion del presente inventor y solicitante, puede considerarse que estas soluciones tienen uno o mas de los siguientes ejemplos de desventajas.

Algunas soluciones tienden a proporcionar un sistema de cojinetes de uno o mas cojinetes y sus soportes que se ha demostrado que son tan pesados y/o estan dotados de dimensiones relativamente grandes que se ha demostrado que son diffciles y/o lleva bastante tiempo la instalacion o mantenimiento de estos sistemas de cojinetes. Todavfa otras de tales soluciones, en las que un unico cojinete con estructura de soporte puede pesar aproximadamente 600-1200 kilos, han demostrado ser bastante costosas de producir.

Algunas soluciones tienden a necesitar una colocacion muy precisa de partes de cojinete con relacion a la estructura de soporte y/o tienden a requerir tolerancias de fabricacion costosas y/o muy precisas tanto para el cojinete como para el soporte, con el fin de controlar y soportar con precision el arbol y las cargas que actuan sobre el arbol.

Todavfa otras y en algunas soluciones, con el mantenimiento de un cojinete, ha demostrado ser diffcil y/o requerir mucho tiempo intercambiar el cojinete, es decir separar el cojinete de su estructura de soporte. En algunos casos, esto se debe al menos parcialmente a la corrosion.

Se ha demostrado que algunas soluciones no podfan resistir las cargas que actuan sobre el arbol, o se ha demostrado al menos que estas soluciones no podfan resistir las cargas de manera controlada con precision en la cantidad de anos que se evaluo inicialmente y se ha demostrado aun que algunas soluciones de manera adicional o alternativa son demasiado caras cuando se considera su eficacia global.

El documento DE 10 2008 052 412 A1 da a conocer una turbina eolica que comprende un sistema de cojinetes segun el preambulo de la reivindicacion 1.

Sumario de la invencion

Puede considerarse un objetivo de la presente invencion proporcionar un generador de turbina eolica con un sistema

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de cojinetes mejorado. Preferiblemente, la invencion alivia, mitiga o elimina una o mas de las desventajas anteriores u otras individualmente o en cualquier combinacion.

En particular, puede considerarse un objeto de la invencion proporcionar un generador de turbina eolica con un sistema de cojinetes, sistema de cojinetes que permite un soporte preciso y controlado de uno o mas cojinetes en el sistema a la vez que el sistema de cojinetes tambien es relativamente eficiente de producir e instalar.

Por consiguiente, se proporciona una turbina eolica que comprende un sistema de cojinetes, comprendiendo el sistema de cojinetes

- un cojinete para soportar un arbol que tiene un eje central, comprendiendo el cojinete al menos una superficie de cojinete

- un soporte para soportar el cojinete, comprendiendo el soporte al menos una superficie de soporte

- una conexion bloqueable entre dicho cojinete y dicho soporte, tal como una conexion que comprende pernos, en la que la conexion bloqueable comprende la al menos una superficie de cojinete y comprende la al menos una superficie de soporte, en la que la superficie de soporte se acopla directamente y de manera ngida con y soporta la superficie de cojinete cuando la conexion bloqueable esta bloqueada y en la que se transfieren fuerzas desde el arbol mediante el cojinete y hacia el soporte a traves de dicha superficie de cojinete que se acopla con dicha superficie de soporte, y en la que dicha conexion bloqueable garantiza una distancia fija entre el cojinete y el soporte mediante las superficies que se acoplan directamente y de manera ngida, y en la que un angulo de soporte de dicha superficie de soporte, en relacion con un plano de arbol formado rotando el arbol alrededor de un primer eje, primer eje que es perpendicular al eje central y primer eje que esta comprendido en un plano vertical, oscila entre 5 grados inclusive y 70 grados inclusive.

Por tanto, se proporciona una turbina eolica con un sistema de cojinetes mejorado. La mejora o ventaja de la turbina eolica con el sistema de cojinetes descrito puede encontrarse posiblemente en que la turbina eolica con tal sistema de cojinetes permite un soporte preciso y controlado de uno o mas cojinetes en el sistema a la vez que el sistema de cojinetes tambien es relativamente eficiente de producir e instalar.

En particular, puede considerarse una posible ventaja del sistema de cojinetes, que pueden proporcionarse tanto un cojinete como un soporte del cojinete segun la presente invencion usando menos material y/o usando material que tiene una menor densidad y/o que es relativamente mas economico y/o que no es necesario que tenga la misma resistencia en comparacion con otras soluciones.

Puede considerarse que las mejoras o ventajas del sistema de cojinetes tal como se describe en el presente documento, y en particular de una superficie de soporte que forma un angulo tal como se describe, permiten que puedan proporcionarse tanto el cojinete como el soporte del cojinete usando menos material y/o usando material que tiene una menor densidad y/o que es relativamente mas economico y/o que no es necesario que tenga la misma resistencia en comparacion con otras soluciones.

Cuando se proporciona la superficie de soporte segun la presente invencion, puede transferirse una cantidad dada de fuerzas radiales o componentes de fuerzas radiales en el plano de arbol desde el arbol mediante el cojinete y hacia el soporte como fuerzas normales.

Esto va en contra de una solucion en la que un angulo de la superficie de soporte en relacion con el plano de arbol es de 0 grados y en la que una conexion entre una superficie de cojinete y una superficie de soporte solo comprende por tanto la transferencia de componentes de fuerza radial en el plano de arbol debido al rozamiento entre tal superficie de cojinete y tal superficie de soporte. En una solucion de este tipo, se necesitan superficies de cojinete y superficies de soporte correspondientes relativamente mas grandes para transferir una magnitud dada de fuerzas radiales en el plano de arbol y/o una cantidad relativamente mayor de presion para presionar las superficies unas hacia otras, para transferir una magnitud dada de componentes de fuerza en el plano de arbol, en comparacion con el presente sistema de cojinetes.

Aun mas, se ha encontrado que un conjunto de, por ejemplo, dos superficies de soporte y dos superficies de cojinete correspondientes segun la presente invencion pueden estar previstas de manera relativamente independiente a una distancia exacta entre las dos superficies de soporte y las dos superficies de cojinete correspondientes. Cuando tales superficies estan sustancialmente a ras y dotadas de sustancialmente el mismo o los mismos angulos, puede determinarse una diferencia mas o menos menor en una distancia entre dos superficies de soporte en relacion con una anchura entre dos superficies de cojinete correspondientes, de modo que el cojinete solo se levantana o se hana descender algo en su soporte en relacion con el plano de arbol, aunque pudiendo soportarse por y pudiendo acoplarse de manera apropiada con la estructura de soporte.

Esto va en contra de un sistema de cojinetes en el que un conjunto de dos superficies de cojinete correspondientes y dos superficies de soporte estan todas dotadas de un angulo con relacion al plano de arbol que es de 90 grados. En una solucion de este tipo, una desviacion en la anchura entre dos superficies de cojinete correspondientes dana como resultado una conexion que no encaja y que no puede acoplarse apropiadamente para controlar con precision,

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por ejemplo, la posicion del cojinete y por tanto el arbol para el cojinete en ambas direcciones radiales paralelas al plano de arbol. Para garantizar un acoplamiento apropiado, puede considerarse que tales soluciones requieren una tolerancia relativamente baja de, por ejemplo, la distancia entre dos superficies de soporte y superficies de cojinete correspondientes, y por tanto tales soluciones son mas caras de producir y ensamblar, en relacion con la presente solucion.

Aun mas, se ha encontrado que puede considerarse que el generador de turbina eolica mejorado con el sistema de cojinetes descrito, especialmente en realizaciones particulares del mismo, tiene la ventaja adicional de que el cojinete es de autocentrado en comparacion con otras soluciones.

Ademas, puede considerarse que una posible ventaja del presente sistema de cojinetes es que el presente sistema de cojinetes proporciona una posicion precisa del cojinete y el soporte de manera relativa entre sf de un modo eficaz y alternativo. Puede considerarse que esta ventaja se proporciona por la superficie de soporte que se acopla directamente y de manera ngida con la superficie de cojinete cuando la conexion bloqueable esta bloqueada y garantizando por tanto una distancia fija entre el cojinete y el soporte a la vez que el angulo de soporte descrito se anade a la precision y eficacia del sistema de cojinetes de manera que en la practica se ha encontrado que es sinergico.

En la presente realizacion, el sistema y los medios de bloqueo, es decir los pernos, garantizan que la conexion permanece ngida y por tanto que existe, por ejemplo, una distancia fija entre el cojinete 202 y el soporte 206.

Por ejemplo, se ha encontrado que angulos de soporte superiores a 0 grados pero inferiores a aproximadamente 5 grados permiten que se transfiera una cantidad de fuerza demasiado pequena como fuerza normal entre las superficies. Por tanto, se ha encontrado que tales soluciones proporcionan una ventaja demasiado pequena en comparacion con la dificultad adicional de proporcionar con precision angulos correspondientes correctos y precisos de la superficie de cojinete y la superficie de soporte. Para los angulos entre 70 y 90 grados, se ha encontrado que estos angulos permiten que se transfiera una cantidad innecesariamente alta de fuerzas radiales como fuerzas normales en una direccion del plano de arbol. Aun mas, puede considerarse que tales angulos transfieren un grado demasiado alto de fuerzas que actuan en el sentido de la gravedad o de manera opuesta a la gravedad a fuerzas que actuan en una direccion radial paralela al plano de arbol. Aun mas, diferente anchuras de las distancias entre conjuntos correspondientes de superficies de cojinete y soporte a tales angulos levantaran o haran descender tanto una posicion de soporte de cojinete que puede encontrarse inapropiado.

Por tanto, cuando el angulo de soporte oscila entre 5 grados inclusive y 60 inclusive, todavfa se aplican las ventajas descritas anteriormente, aunque por ejemplo la desventaja de proporcionar menos elevacion o descenso de la posicion del cojinete con una determinada tolerancia de una distancia entre superficies de cojinete y soporte correspondientes disminuye algo.

Cuando el angulo de soporte oscila entre 10 grados inclusive y 45 inclusive, puede considerarse una ventaja aumentada de este intervalo ya que puede transferirse una cuota algo aumentada de fuerzas con una componente en el plano de arbol como fuerzas normales y por ejemplo que se transfiere una cuota todavfa menor de fuerzas que actuan en el sentido de la gravedad o de manera opuesta a la gravedad a la direccion radial del plano de arbol.

Puede considerarse que se halla un valor optimo del angulo de soporte, junto con estas y otras maneras descritas en el presente documento, cuando el angulo de soporte esta predeterminado y fijado en un angulo en un intervalo desde 15 grados inclusive hasta 30 inclusive.

Cuando una pluralidad de superficies de soporte estan previstas y en la que cada una de la pluralidad de superficies de soporte esta dispuesta para que cada superficie forme parte de un lado de un prisma virtual con varios lados, se proporciona una manera de colocar uno o mas conjuntos de superficies de soporte y sus superficies de cojinete correspondientes. En el presente documento, las superficies de soporte tambien se proporcionan en simetna de manera relativa entre sf, lo que puede considerarse que simplifica la produccion de un cojinete de este tipo y el soporte correspondiente.

Las caractensticas opcionales del cojinete que esta previsto en una pluralidad de secciones, tales como una primera seccion y una segunda seccion, en las que al menos una de la pluralidad de secciones, tales como la segunda seccion, comprende una superficie de cojinete conectada a la superficie de soporte, son ventajosas puesto que mediante tales caractensticas el cojinete puede intercambiarse facilmente en una direccion radial a la vez que las ventajas de la presente invencion todavfa estan englobadas en el cojinete. Segun una realizacion adicional, el cojinete esta dotado de un alojamiento de cojinete intermedio en el que el alojamiento de cojinete comprende una superficie de alojamiento de cojinete conectada a una superficie de soporte y posiblemente este alojamiento de cojinete tambien esta dotado de una pluralidad de secciones en las que al menos una de la pluralidad de secciones comprende una superficie de alojamiento de cojinete conectada a una superficie de soporte.

Al menos dos superficies de soporte pueden estar previstas, preferiblemente en un unico cojinete, y el angulo de soporte de al menos una de las al menos dos superficies de soporte va a medirse en un plano que comprende una direccion radial del arbol. De manera similar, al menos dos superficies de soporte pueden estar previstas, preferiblemente en un unico cojinete, y al menos una de las al menos dos superficies de soporte va a medirse en un

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plano que comprende una direccion axial del arbol.

Cuando un cojinete del sistema de cojinetes incluye un conjunto de dos superficies de cojinete colocadas de manera opuesta con una distancia entre ellas y dos superficies de soporte correspondientes y dos superficies de cojinete y soporte correspondientes estan previstas con el mismo o sustancialmente el mismo angulo en relacion con el plano de arbol, una posible ventaja es que pueden transferirse fuerzas radiales en el plano de arbol segun la presente invencion en ambos sentidos opuestos. Especialmente y en el presente documento, se proporciona una posible ventaja de proporcionar un cojinete que es de autoajuste hacia una posicion en la que las superficies son paralelas entre sf

Cuando el soporte para soportar el cojinete, tal como un cojinete mas adyacente al rotor, incluye dos superficies de soporte formando un angulo de manera simetrica, y posiblemente tambien colocadas de manera simetrica en relacion con una parte central del generador de turbina eolica, una posible ventaja es que el cojinete es de autocentrado hacia una parte central predeterminada del WTG.

Segun las realizaciones de la invencion, dos superficies de soporte estan previstas en un soporte y adaptadas para que se acoplen con dos superficies de cojinete correspondientes en la mitad mas inferior de un unico cojinete, con relacion al sentido de la gravedad, de ese cojinete.

Cuando un cojinete, tal como un cojinete menos adyacente al rotor o tal como el cojinete mas delantero hacia el rotor, incluye al menos una superficie de soporte con un angulo de soporte que se mide en un plano que comprende una direccion axial del arbol, se proporciona un cojinete que puede ser particularmente adecuado para transferir fuerzas axiales.

Debe entenderse que puede considerarse cualquier ventaja mencionada como una posible ventaja proporcionada por la invencion, pero tambien puede entenderse que la invencion es particularmente ventajosa, pero no de manera exclusiva, para obtener la ventaja descrita.

En general, los diversos aspectos y ventajas de la invencion pueden combinarse y acoplarse de cualquier manera posible dentro del alcance de la invencion.

Estos y otros aspectos, caractensticas y/o ventajas de la invencion resultaran evidentes a partir de y se dilucidaran con referencia a las realizaciones descritas a continuacion en el presente documento.

Breve descripcion de los dibujos

Se describiran realizaciones de la invencion, unicamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos, en los que la figura 1 muestra un WTG de referencia,

la figura 2 es una ilustracion de una vista en seccion transversal A-A en el interior de una gondola de un WTG,

la figura 3 muestra un sistema de cojinetes que incluye soporte en la vista en seccion transversal A-A que ilustra una vista en seccion transversal de un angulo de soporte en relacion con un plano de arbol,

las figuras 4 y 5 son ilustraciones de prismas de soporte virtuales,

la figura 6 es una ilustracion en la vista A-A de fuerzas de un arbol principal del WTG,

la figura 7 es una ilustracion de un cojinete con soporte, en la que el cojinete esta previsto en dos secciones,

la figura 8 es una ilustracion de un sistema de cojinetes que comprende una superficie de cojinete y soporte adicional,

la figura 9 es una ilustracion de una vista desde arriba de un sistema de cojinetes y

la figura 10 muestra una vista en seccion transversal B-B indicada en la figura 9 y en la que el angulo de soporte se ilustra en una vista desde arriba y en relacion con una direccion axial.

Descripcion de realizaciones

La figura 1 muestra un generador de turbina eolica 102 con una gondola 104, y un rotor 106 montado de manera pivotante en la gondola 104 mediante un arbol. La gondola 104 esta montada en una torre de turbina eolica 108 mediante una junta rotatoria que permite una rotacion de guinada de la gondola en relacion con la torre.

El rotor 106 de la turbina eolica del presente ejemplo incluye tres palas de turbina eolica 110 unidas al rotor en un extremo de rafz de las palas. El rotor esta fijado a un arbol principal (no se observa en la figura 1, por ejemplo remftase a la figura 2) de la turbina eolica y rota de manera precisa y controlada con el arbol principal. El arbol principal tiene un eje central 112. El eje central se situa sustancialmente en la parte central o en la parte central de, por ejemplo, la torre del WTG. La longitud de las palas de la turbina eolica en el ejemplo mostrado es de

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aproximadamente 40 metros, pero longitudes de pala tales como de entre 25 y 70 metros tambien son habituales. En la figura, la lmea recta de trazos mixtos ilustra un plano vertical 114.

A la izquierda del dibujo, se muestra la turbina eolica en una vista lateral. En la vista lateral, la lmea recta de trazos mixtos ilustra un primer eje 116 que es perpendicular al eje central 112 del arbol principal.

La figura 2 es una ilustracion de una vista en seccion transversal a lo largo del eje central 112 del arbol principal 204 en el interior de la gondola 104 de una realizacion de un WTG segun la presente invencion.

Se deduce a partir de la figura que el rotor 106 a la izquierda de la figura esta conectado al arbol principal 204 y que el arbol esta soportado por dos cojinetes 202 situados a lo largo del arbol e ilustrados a dos distancias diferentes del rotor y a la derecha de la figura. El arbol puede ser hueco o no y un diametro tfpico de tal arbol es de 1-3 metros. Los dos cojinetes pueden denominarse el cojinete mas delantero hacia y el mas adyacente al rotor 106 y se muestran a la izquierda de la figura y un cojinete 202 a la derecha de la figura y por tanto menos adyacente al rotor 106. El cojinete mas delantero puede denominarse cojinete principal de la turbina eolica y puede preferirse posiblemente que el sistema de cojinetes segun la invencion se use para tal cojinete principal. Las figuras ilustran soportes 206, uno para cada cojinete 202, que conducen a un armazon principal del wTg, armazon principal que esta conectado a la torre 108 mediante una junta rotatoria.

Se determina una vista en seccion transversal perpendicular al eje central 112, perpendicular a y a traves del cojinete mas delantero 204 en la figura y se indica con A-A. La vista en seccion transversal se observa en una direccion que se aleja del rotor. Esta vista en seccion transversal puede observarse en la figura 3.

La figura 3 muestra la vista en seccion transversal A-A indicada en la figura 2. En particular, la figura da a conocer un sistema de cojinetes 302 que incluye un cojinete 202 para soportar un arbol 204 que tiene un eje central 112 (no mostrado en la figura 3, vease por ejemplo la figura 2), incluyendo el cojinete al menos una superficie de cojinete 304 y un soporte 206 para soportar el cojinete 202, en el que el soporte incluye al menos una superficie de soporte 306. En la realizacion mostrada, se muestran dos superficies de cojinete y dos superficies de soporte correspondientes.

Las superficies estan adaptadas para formar parte de una conexion bloqueable entre el cojinete 202 y el soporte 206. En el ejemplo mostrado, la conexion bloqueable incluye dos ejemplos diferentes de pernos 314, 315. En la figura, no se ilustran tuercas o roscas u orificios de soporte oblongos para ajustar ligeramente la posicion de los pernos, etc. La conexion bloqueable incluye la al menos una superficie de cojinete 304 y la al menos una superficie de soporte 306, superficie de soporte que esta adaptada para acoplarse directamente y de manera ngida con y soportar la superficie de cojinete cuando la conexion bloqueable esta bloqueada y en la que se transfieren fuerzas desde el arbol 204 mediante el cojinete 202 y hacia el soporte 206 a traves de la superficie de cojinete 304 que se acopla con la superficie de soporte 306. En el ejemplo mostrado, la conexion bloqueable se bloquea de manera ngida mediante las superficies que se sujetan directamente a y unas hacia otras y posiblemente se desvfan unas hacia otras con una presion predeterminada dada mediante los pernos. Se deduce que los pernos y orificios para los pernos o medios de bloqueo similares estan previstos a traves superficies de cojinete y soporte. En la presente realizacion, el sistema y los medios de bloqueo, es decir los pernos, garantizan que la conexion permanece ngida y, por tanto, que existe por ejemplo una distancia fija entre el cojinete 202 y el soporte 206.

La figura ademas da a conocer e ilustra que un angulo de soporte 312 de al menos una de las superficies de soporte 306, en relacion con un plano de arbol 310 formado rotando el arbol alrededor del primer eje ilustrado 116, primer eje que es perpendicular al eje central 112 y primer eje que esta comprendido en un plano vertical (114, mostrado en la figura 1), esta dotado de un angulo que es de 30 grados o sustancialmente de 30 grados.

Tal como se detalla adicionalmente en el presente documento, el angulo puede seleccionarse, entre otros, y predeterminarse en respuesta a uno o mas de diversos factores tales como; la longitud de las palas de turbina eolica, el peso del rotor que comprende varias palas, el numero de palas y/o las condiciones particulares del viento esperadas y, por tanto, generalmente y como ejemplo, seleccionarse en respuesta a una distribucion de fuerzas particulares desde el arbol del generador de turbina eolica.

Aunque el angulo ilustrado es de aproximadamente 30 grados, los intervalos preferidos y ventajosos para este angulo que se encuentran adecuados para turbinas eolicas de eje horizontal con dos o tres palas cada una que tienen una longitud de entre 25 y 70 metros y angulo que es adecuado para cargas de viento experimentadas normalmente en diversos emplazamientos de instalacion por los generadores de turbina eolica de hoy en dfa, se ha encontrado que son de desde 5 grados inclusive hasta 70 grados inclusive.

La figura 3 ilustra ademas que las dos superficies de cojinete 304 y las dos superficies de soporte 306 estan adaptadas de modo que estan a ras y son paralelas entre sf Tambien se ilustra que las dos superficies de soporte 306 proporcionadas tienen un angulo de soporte 312 que se mide en un plano que comprende una direccion radial 316 del arbol. Aun mas, se ilustra que las superficies de soporte 306 y sus superficies de cojinete correspondientes 304 estan formando un angulo de manera simetrica en relacion con el primer eje 116. En la realizacion mostrada, las superficies de soporte tambien estan colocadas de manera simetrica en relacion con el primer eje 116 una a cada lado del primer eje. Particularmente, se da a conocer que dos superficies de soporte 306 estan previstas y

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adaptadas para que se acoplen con dos superficies de cojinete correspondientes 304 en la mitad mas inferior 308, con relacion al sentido de la gravedad cuando se colocan tal como se ilustra en el WTG, del cojinete 202.

Finalmente, la figura 3 tambien ilustra un cojinete con un conjunto de dos superficies de cojinete colocadas de manera opuesta 304 con una distancia 318 entre ellas y dos superficies de soporte correspondientes 306 tambien con la misma distancia 318 entre ellas. En el ejemplo, las dos superficies de cojinete y soporte correspondientes tambien estan previstas con el mismo angulo 312 en relacion con el plano de arbol.

El cojinete puede seleccionarse, como ejemplo, de los siguientes tipos de cojinetes: un tipo de cojinete de bolas, un cojinete rodante cilmdrico, un cojinete rodante esferico, un cojinete deslizante.

El material del cojinete, tal como el material de aquella parte del cojinete que incluye la superficie de cojinete, tal como un anillo externo del cojinete o el alojamiento de cojinete, puede proporcionarse como ejemplo de acero o de un material sintetico o de un material compuesto.

El material del soporte puede elegirse, como ejemplo, para que sea acero, un material sintetico, tal como un material que incluye un material de plastico sintetico, hormigon o un material similar a hormigon, un material compuesto, tal un material compuesto que incluye un material de refuerzo tal como fibras de carbono.

Las figuras 4 y 5 ilustran secciones transversales A-A de superficies de soporte en las que una pluralidad de superficies de soporte 306 estan previstas y en las que cada una de la pluralidad de superficies de soporte esta dispuesta para que cada superficie 306 forme parte de un lado de un prisma virtual 402 con varios lados, prisma que en el presente ejemplo puede trazarse para que rodee una circunferencia del cojinete. En el ejemplo ilustrado en las figuras 9 y 10, la superficie de soporte tambien puede darse a conocer como que esta comprendida en lados de tal prisma virtual, pero en ese ejemplo el prisma no rodea el cojinete.

El numero de lados, N, ilustrado en la seccion transversal de los prismas es de 4, pero el numero de lados puede ser de 3, 5, 6, 7, 8, 12 o incluso 16 o 24. Las superficies de soporte pueden extenderse tal como se muestra en la figura 4 o tal como se muestra en la figura 5. Ha de entenderse que las superficies de soporte tienen superficies de cojinete prismaticas correspondientes.

La figura 6 es una ilustracion de una distribucion de fuerzas desde un arbol principal (no ilustrado) soportado por el cojinete, en la seccion transversal A-A tal como se indica en la figura 1. Las fuerzas estan actuando en la ilustracion sobre un cojinete mas delantero adyacente al rotor de la turbina eolica. El cojinete mas delantero se muestra con fines de ilustracion con lmeas discontinuas y superpuesto a la distribucion. En el ejemplo, el cojinete esta dotado de dos superficies de cojinete 304, una superficie colocada de manera simetrica en lados opuestos del cojinete con relacion a un eje central del cojinete.

Las fuerzas tienen diferentes amplitudes y direcciones. Esto se ilustra con una longitud y direccion diferentes de las flechas 604, flechas que simbolizan las fuerzas. En el ejemplo mostrado, las fuerzas estan distribuidas generalmente de manera simetrica en relacion con un plano vertical a lo largo del centro del cojinete. Solo las fuerzas a la izquierda de la ilustracion estan dotadas de numeros de referencia.

Las fuerzas tambien vanan a lo largo del tiempo, debido principalmente a variaciones en la carga del viento. La distribucion ilustrada es una muestra ilustrativa de las direcciones y amplitudes a lo largo de un periodo de muestra dado tal como una hora, 24 horas, una semana, uno o mas meses o uno o mas anos. Las fuerzas estan presentes en todas o sustancialmente en todas las direcciones, y se ilustran desde el centro del cojinete hacia un lfmite de la distribucion 608, pero solo se ilustra un numero finito e ilustrativo de fuerzas y, por tanto, de direcciones y amplitudes.

La lmea algo mas gruesa 606 ilustra un vector de fuerza resultante cuando la distribucion de fuerzas al lado derecho del dibujo y, por tanto, hacia una lado del cojinete con relacion al centro, se resumen durante el periodo de muestra.

Se ilustra que el angulo de la superficie de cojinete 304, y por tanto tambien de una superficie de soporte a ras, paralela (no ilustrada) correspondiente a la superficie de cojinete 304, en relacion con un plano de arbol 310 formado rotando el arbol (no mostrado) alrededor del primer eje (116, vease la figura 1 o 3), es perpendicular o sustancialmente perpendicular al vector de fuerza resultante 606. El angulo 312 de la superficie 304 en relacion con el plano de arbol es de 30 grados en el ejemplo mostrado.

La figura 7 muestra un cojinete 202 con un soporte de cojinete correspondiente 206 y se ilustra que el cojinete esta dotado de una pluralidad de secciones, tales como una primera seccion mas superior 702 y una segunda seccion mas inferior 704, en la que la seccion mas inferior incluye dos superficies de cojinete que estan conectadas a dos superficies de soporte. Tal cojinete con secciones independientes puede estar previsto, entre otras cosas, para poder sustituir una o mas de las secciones o el arbol para tales cojinetes en una direccion radial.

Dado que el tamano de un vector de fuerza resultante y sustancialmente radial que actua en paralelo al plano de arbol sobre el acoplamiento entre estas dos secciones es bastante mas pequeno que las fuerzas radiales que actuan sobre la conexion entre el cojinete completo y el soporte de cojinete en paralelo al plano de arbol, tal como

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aproximadamente el 10-50% del mismo, el acoplamiento y la conexion entre las dos secciones pueden no estar formando un angulo en relacion con el plano de arbol tal como se muestra, pero puede elegirse, tal como en situaciones de cargas extremas, tales como las debidas a condiciones de carga del viento extremas, en lmea con el angulo de soporte 312 dado a conocer en el presente documento.

La figura 8 ilustra que la conexion entre el cojinete 202 y el soporte 206 puede comprender una superficie de cojinete que no forma un angulo 804 y una superficie de soporte que no forma un angulo correspondiente 802, en relacion con el plano de arbol. En tal caso, el angulo de soporte de las superficies de cojinete y soporte que forman un angulo pueden estar previstas o no con un angulo algo disminuido en comparacion con que no estuvieran presentes la superficie de soporte que no forma un angulo 802 y la superficie de cojinete correspondiente.

La figura 9 es una ilustracion de una vista desde arriba de un sistema de cojinetes 904 con dos cojinetes 202. Los cojinetes estan colocados alrededor del arbol en dos posiciones a lo largo de la extension axial del arbol, uno adyacente al rotor 106 y otro menos adyacente al rotor. El cojinete menos adyacente al rotor es en cierta medida fuerzas dedicadas en una direccion axial del arbol principal.

La figura 10 muestra una vista en seccion transversal B-B a traves del cojinete menos adyacente al rotor tal como se indica en la figura 9. La figura ilustra que el angulo de soporte 312 de una superficie de soporte de este cojinete se mide en un plano que comprende la direccion axial 902 del arbol.

Brevemente, se da a conocer en el presente documento que para proporcionar un generador de turbina eolica con un arbol y un sistema de cojinetes, sistema de cojinetes que, por ejemplo, se proporciona usando menos material o usando material que es relativamente mas economico o que no es necesario que tenga la misma resistencia en comparacion con algunas otras soluciones, se da a conocer un generador de turbina eolica con un sistema de cojinetes que incluye una conexion bloqueable que comprende una superficie de cojinete y una superficie de soporte, superficies que se acoplan cuando la conexion bloqueable esta bloqueada y en la que se transfieren fuerzas desde el arbol mediante el cojinete y hacia el soporte a traves de la superficie de cojinete y en el que un angulo de soporte de la superficie de soporte, en relacion con un plano de arbol formado rotando el arbol alrededor de un primer eje, primer eje que es perpendicular al eje central y primer eje que esta comprendido en un plano vertical, oscila entre 5 grados inclusive y 70 grados inclusive.

Aunque se ha descrito la presente invencion en relacion con realizaciones preferidas, no se pretende que este limitada a la forma espedfica expuesta en el presente documento. Mas bien, el alcance de la presente invencion esta limitado unicamente por las reivindicaciones adjuntas.

En esta seccion, se exponen ciertos detalles espedficos de la realizacion dada a conocer con fines de explicacion mas que de limitacion, de modo que se proporcione una comprension clara y exhaustiva de la presente invencion. Ademas, en este contexto, y con fines de brevedad y claridad, se han omitido descripciones detalladas de aparatos, circuitos y metodologfas bien conocidos, de modo que se eviten detalles innecesarios y una posible confusion.

En las reivindicaciones, el termino “que comprende” no excluye la presencia de otros elementos o etapas. Adicionalmente, aunque pueden incluirse caractensticas individuales en diferentes reivindicaciones, estas pueden posiblemente combinarse ventajosamente, y la inclusion en diferentes reivindicaciones no implica que una combinacion de caractensticas no sea factible y/o ventajosa. Ademas, las referencias en singular no excluyen una pluralidad. Por tanto, las referencias a “un/o”, “una”, “primer(o)/primera”, “segundo/segunda” etc. no excluyen una pluralidad.

Claims (10)

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15

20

2.

25

3.

4.

30 5.

6.

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7.

40 8.

9.

45

10.

REIVINDICACIONES

Turbina eolica (102) que comprende un sistema de cojinetes, comprendiendo el sistema de cojinetes (302):

- un cojinete (202) para soportar un arbol (204) que tiene un eje central (112), comprendiendo el cojinete (202) al menos una superficie de cojinete (304),

- un soporte (206) para soportar el cojinete (202), comprendiendo el soporte (206) al menos una superficie de soporte (306),

- una conexion bloqueable entre dicho cojinete (202) y dicho soporte (206), tal como una conexion que comprende pernos, en la que la conexion bloqueable comprende:

- la al menos una superficie de cojinete (304) y comprende la al menos una superficie de soporte (306),

- en la que la superficie de soporte (306) se acopla directamente y de manera ngida con y soporta la superficie de cojinete (304) cuando la conexion bloqueable esta bloqueada,

- y en la que se transfieren fuerzas desde el arbol (204) mediante el cojinete (202) y hacia el soporte (206) a traves de dicha superficie de cojinete (304) que se acopla con dicha superficie de soporte (306),

- y en la que dicha conexion bloqueable garantiza una distancia fija entre el cojinete y el soporte mediante las superficies que se acoplan directamente y de manera ngida,

- y en la que dicha superficie de cojinete (304) y dicha superficie de soporte (306) estan adaptadas de modo que la superficie de soporte y la superficie de cojinete estan a ras y son paralelas entre sf,

caracterizada por que un angulo de soporte (312) de dicha superficie de soporte (306), en relacion con un plano de arbol formado rotando el arbol alrededor de un primer eje (116), primer eje que es perpendicular al eje central (112) y primer eje que esta comprendido en un plano vertical, oscila entre 5 grados inclusive y 70 grados inclusive.

Turbina eolica segun la reivindicacion 1, en la que el angulo de soporte (312) se fija en un angulo en un intervalo desde 5 grados inclusive hasta 60 grados inclusive.

Turbina eolica segun la reivindicacion 1, en la que el angulo de soporte (312) se fija en un angulo en un intervalo desde 10 grados inclusive hasta 45 grados inclusive.

Turbina eolica segun la reivindicacion 1, en la que el angulo de soporte (312) se fija en un angulo en un intervalo desde 15 grados inclusive hasta 30 grados inclusive.

Turbina eolica segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que una pluralidad de superficies de soporte estan previstas y en la que cada una de la pluralidad de superficies de soporte esta dispuesta para que cada superficie forme parte de un lado de un prisma virtual con un numero de lados.

Turbina eolica segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el cojinete esta provisto en una pluralidad de secciones (702, 704), tales como una primera seccion (702) y una segunda seccion (704), y en la que al menos una de la pluralidad de secciones, tales como la segunda seccion (704), comprende una superficie de cojinete conectada a la superficie de soporte.

Turbina eolica segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el cojinete esta provisto de un alojamiento de cojinete y en la que el alojamiento de cojinete comprende una superficie de alojamiento de cojinete conectada a una superficie de soporte.

Turbina eolica segun la reivindicacion 7, en la que el alojamiento de cojinete esta provisto de una pluralidad de secciones y en la que al menos una de la pluralidad de secciones comprende una superficie de alojamiento de cojinete conectada a una superficie de soporte.

Turbina eolica segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos dos superficies de soporte estan provistas y en la que el angulo de soporte de al menos una de las al menos dos superficies de soporte se mide en un plano que comprende una direccion radial (316) del arbol.

Turbina eolica segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos dos superficies de soporte estan provistas y en la que el angulo de soporte de al menos una de las al menos dos superficies de soporte se mide en un plano que comprende una direccion axial (902) del arbol.

Turbina eolica segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un sistema de cojinetes con un cojinete con un conjunto de dos superficies de cojinete posicionadas de manera opuesta (304) con

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13.

10 14.

15.

15

una distancia (318) entre ellas y dos superficies de soporte correspondientes (306) y en la que dos superficies de cojinete y soporte correspondientes estan provistas con el mismo o sustancialmente el mismo angulo (312) en relacion con el plano de arbol.

Turbina eolica segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dos cojinetes estan provistos para soportar el arbol, uno adyacente a un rotor (106) de la turbina eolica y uno menos adyacente al rotor y en la que el arbol es un arbol principal de la turbina eolica.

Turbina eolica segun la reivindicacion 12, en la que el soporte para soportar el cojinete mas adyacente al rotor comprende dos superficies de soporte formando un angulo de manera simetrica con relacion al primer eje.

Turbina eolica segun la reivindicacion 13, en la que las superficies de soporte estan provistas y adaptadas para que se acoplen con dos superficies de cojinete correspondientes en la mitad mas inferior, con relacion al sentido de la gravedad, del cojinete.

Turbina eolica segun la reivindicacion 12, en la que el soporte para soportar el cojinete menos adyacente al rotor comprende al menos una superficie de soporte con un angulo de soporte que se mide en un plano que comprende una direccion axial del arbol.