ES2529491T3

ES2529491T3 - Instalación de energía eólica

Info

Publication number: ES2529491T3
Application number: ES09801413.7T
Authority: ES
Inventors: Hubertus Frank
Original assignee: IMO Holding GmbH
Current assignee: IMO Holding GmbH
Priority date: 2009-01-14
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2015-02-20
Anticipated expiration: 2029-12-22
Also published as: WO2010081528A3; EP2387664B1; DE102009004991A1; US20120020792A1; DK2387664T3; CN102282363B; WO2010081528A2; US9739263B2; EP2387664A2; CN102282363A

Abstract

Instalación de energía eólica con un rotor montado de manera giratoria alrededor de un eje orientado aproximadamente en la dirección del viento y con al menos dos elementos de acoplamiento (3, 4; 43, 44; 53, 54) con forma de anillo concéntricos entre sí para el acoplamiento con elementos de la instalación de energía eólica giratorios uno con relación al otro, de los que un elemento (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento del lado del rotor posee medios (8, 9, 10) para el acoplamiento con el rotor de la instalación eólica de energía o con un árbol de salida de un engranaje acoplado con él, con al menos un elemento con una características de giro libre dispuesto entre dos elementos (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo, que forma junto con ellos un mecanismo (27; 56; 63; 73) de giro libre y en el que se prevé concéntricamente con los dos elementos (3, 4; 43, 44; 53 , 54) de acoplamiento del mecanismo (27; 56; 63;73) de giro libre un elemento (2; 42; 52) de acoplamiento adicional con forma de anillo, caracterizado porque a) los dos elementos (3, 4; 43, 44; 53, 54) del mecanismo (27; 56; 63; 73) de giro libre poseen al menos cada uno una superficie (6, 7) de acoplamiento plana para el acoplamiento con un elemento de máquina rotativo, b) las dos superficies (6, 7) de acoplamiento del mecanismo (27; 56; 63; 73) de giro libre poseen cada uno taladros (8, 9, 10) dispuestos en forma de corona para roscar o introducir tornillos o espárragos de fijación, c) además, al menos un elemento (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53, 54) de acoplamiento dispone de un canal de rodadura mecanizado para una hilera de cuerpos (13, 14, 15, 28, 29, 47) de rodadura, que ruedan sobre él, d) en la zona de la ranura entre el elemento (2; 42; 52) con forma de anillo adicional y uno de los otros dos elementos (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo se prevé en las superficies (16, 17) envolventes de los correspondientes elementos (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo a modo de un cojinete radial al menos un canal de rodadura para una hilera de cuerpos (13) de rodadura, que ruedan sobre ellos, que junto con los elementos (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53, 54) de acoplamiento correspondientes forman un cojinete (41) giratorio.

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DESCRIPCIÓN

Instalación de energía eólica

El invento se refiere a una instalación de energía eólica con un rotor montado de manera giratoria alrededor de un eje orientado aproximadamente en la dirección del viento y con al menos dos elementos de acoplamiento con forma de anillo concéntricos entre sí para el acoplamiento con elementos de la instalación eólica de energía giratorios uno con relación al otro, de los que un elemento de acoplamiento del lado de la instalación eólica de energía del lado del rotor posee medios para el acoplamiento con el rotor de la instalación de energía eólica o con un árbol de salida de un engranaje acoplado con él, con al menos un elemento con una características de marcha libre dispuesto entre dos elementos de acoplamiento con forma de anillo, que forma junto con ellos un mecanismo de giro libre y en el que se prevé concéntricamente con los elementos de acoplamiento del mecanismo de giro libre un elemento de acoplamiento adicional con forma de anillo.

Las instalaciones eólicas de energía están expuestas en la mayoría de los casos a condiciones de viento muy irregulares y experimentan con ello grandes variaciones de la carga, con las que se provoca una gran cantidad de cambios de carga en el rotor y en los componentes conectados detrás, en especial los engranajes y el generador. Estas cargas continuamente variables merman la vida útil de los elementos afectados.

Del documento FR 2 604 753 A1 se desprende una instalación de energía eólica conforme con el género indicado. Este documento se refiere a la configuración de un acoplamiento rotativo entre el rotor de la instalación de energía eólica, por un lado, y un engranaje dispuesto delante del generador, por otro. Para ello se prevé un mecanismo de giro libre. Este se configura de tal modo, que el generador pueda arrancar en primer lugar por medio de un motor, sin accionar la rueda de aspas. Cuando esta arranca en un giro en vacío debida a la fuerza del aire y tiende a adelantar al generador conectado a continuación, se conecta el mecanismo de giro libre a un estado rígido a giro y acopla con ello el generado con la rueda de aspas. El árbol accionado del engranaje del generador atraviesa para ello en la realización del sistema hacia delante el cubo de la rueda de aspas en el interior de un tubo de soporte y de alojamiento. El mecanismo de giro libre es aquí totalmente inaccesible y sólo puede ser inspeccionado o reparado después del desmontaje de la rueda de aspas o al menos de su carenado delantero. Además, debido al desplazamiento axial del mecanismo de giro libre con relación al tubo soporte y con ello al apoyo de la rueda de aspas son posibles oscilaciones de flexión entre la rueda de aspas y el tubo soporte en la zona del mecanismo de giro libre, que representan un esfuerzo mecánico considerable para el mecanismo de giro libre allí previsto.

Ya se intentó disponer entre el cubo de la rueda de aspas y los elementos situados a continuación un acoplamiento elástico, que admitiera un determinado ángulo de giro relativo entre los dos elementos acoplados entre sí. Si se alcanza este ángulo de giro relativo máximo, se transmiten, sin embargo, otras oscilaciones del número de revoluciones a los elementos dispuestos a continuación, de manera, que la amortiguación así obtenida es muy limitada. Además, en este caso se producen en el interior de un engranaje aceleraciones y deceleraciones considerables. Esto representa para el engranaje una carga variable, que se manifiesta en especial en la raíz y en la zona de los flancos de los dientes de los engranajes afectados. Estas cargas variables influyen, sin embargo, en la vida útil del dentado y de otros componentes de una manera considerablemente más desfavorables que las cargas pulsatorias.

De los inconvenientes del estado de la técnica descrito resulta, que el problema originario del invento es perfeccionar una instalación de energía eólica conforme con el género indicado de tal modo, que se incremente la vida útil de los componentes del rotor, del engranaje y/o del generador.

La solución de este problema es posible por el hecho de que los dos elementos de acoplamiento con forma de anillo del mecanismo de giro libre poseen cada uno al menos una superficie de acoplamiento plana para el acoplamiento con un elemento de máquina rotativo, poseyendo las dos superficies de acoplamiento del mecanismo de giro libre varios taladros dispuestos en forma de corona para el roscado o el paso de tornillos o de espárragos de fijación, disponiendo, además, al menos un elemento de acoplamiento de un canal mecanizado en él para una serie de cuerpos de rodadura, que ruedan sobre él y estando previsto en la zona de la ranura entre el elemento de acoplamiento con forma de anillo adicional y uno de los otros dos elementos de acoplamiento con forma de anillo en las superficies envolventes de los elementos de acoplamiento con forma de anillo afectados, a modo de un cojinete radial, al menos un canal de rodadura para una serie de cuerpos de rodadura, que rueden sobre él y que forman con los correspondientes elementos de acoplamiento un cojinete giratorio.

El mecanismo de giro libre se configura en este caso de tal modo, que transforme un par de giro generado por la rueda de aspas, respectivamente las aspas del rotor en el cubo de la rueda de aspas un acoplamiento de rotación en el sentido de rotación usual, es decir, que transmite este par de giro de accionamiento provocado por el viento a los componentes dispuestos a continuación – con preferencia el engranaje y/o el generador -pero que en el caso de la falta de un par de giro y/o incluso en el caso de un par de giro de frenado pase por el contrario al funcionamiento con giro libre, no siendo retardados por la rueda de aspas los componentes dispuestos a continuación, sino que, debido a su inercia de masa, puedan mantener ampliamente su número de revoluciones, respectivamente su número de revoluciones pueda decrecer con mayor lentitud, que por ejemplo por una rueda de aspas frenada por un viento contrario. Si vuelve a aumentar la velocidad del viento y se acelera con ello nuevamente la rueda de aspas, el mecanismo de giro libre pasa nuevamente con un número de revoluciones sincronizado al acoplamiento de rotación y la

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rueda de aspas arrastra nuevamente los componentes acoplados, es decir el engranaje y/o el generador y suministra por lo tanto energía. Con ello se consigue una considerable reducción de las amplitudes de la carga y con ello un alargamiento de la vida útil de los componentes en rotación con una configuración constructiva por lo demás sin variación. Un elemento de acoplamiento con forma de anillo adicional de los dos primeros elementos de acoplamiento concéntricos es, en calidad de tercer elemento de acoplamiento, giratorio con relación a los otros dos y por esta razón puede ser utilizado para crear un apoyo en un chasis fijo del generador eólico, en especial de su góndola; este se llamará en lo que sigue elemento de acoplamiento del lado del chasis. Con ello se sustenta el árbol del rotor exactamente en el correspondiente punto axial en el que se halla el mecanismo de giro libre, de manera, que en este punto del árbol del rotor no se puede formar, incluso en el caso de variaciones de la instalación, un seno de oscilación del árbol del rotor, sino siempre un nodo de oscilación. El mecanismo de giro libre acoplado en este punto es protegido de manera óptima contra daños, incluso en el caso de oscilaciones de la instalación de energía eólica, lo que es ventajoso para una vida útil máxima de los correspondientes componentes. Los dos elementos de acoplamiento con forma de anillo del mecanismo de giro libre poseen cada uno al menos una superficie plana para el acoplamiento con un elemento de máquina rotativo, sirviendo estas superficies al asiento con unión cinemática de fricción con una parte, respectivamente un elemento de máquina. Cada una de estas dos superficies de acoplamiento está orientada en una primera forma de ejecución en la misma dirección, es decir hacia arriba o hacia abajo en relación con el eje de giro vertical de la instalación. En otra forma de ejecución están orientadas estas dos superficies de acoplamiento en sentidos contrarios, es decir una hacia arriba y la otra hacia abajo. Varios taladros dispuestos en forma de corona de manera repartida en la(s) superficie(s) de acoplamiento para roscar o introducir tornillos o espárragos de fijación tienen la misión de crear la fuerza normal necesaria para una unión cinemática de fricción de la superficie de acoplamiento con el correspondiente elemento de máquina adyacente. Dado que en la zona de la ranura entre el tercer elemento de acoplamiento o el elemento de acoplamiento del lado del chasis y uno de los dos primeros elementos de acoplamiento se prevé al menos en cada uno de estos elementos un canal de rodadura para una hilera de cuerpos de rodadura, que ruedan en él y que forman junto con los correspondientes elementos de acoplamiento un cojinete, se obtiene la estructura de un dispositivo de rodamiento con pérdidas por fricción extremadamente pequeñas, como es especialmente importante en una instalación de energía eólica generador eólico para obtener un grado de rendimiento máximo, mientas que al mismo tiempo puede ser absorbida una fuerza radial máxima, de manera, que las oscilaciones del árbol del cubo en la dirección radial son evitadas de manera fiable.

Se comprobó, que es favorable, que el segundo anillo del mecanismo de giro libre posea un acoplamiento con un generador o con un engranaje o un elemento de engranaje dispuesto delante de este; este se llamará en lo que sigue elemento de acoplamiento del lado del generador. Con ello se crea la posibilidad de transmitir en el funcionamiento útil la energía del viento a través de la unión cinemática de fricción al engranaje y finalmente al generador.

Del marco del invento forma parte que el mecanismo de giro libre posea uno o con preferencia varios rodillos (de aprisionamiento) o cuerpos de aprisionamiento, que se agarroten o se separen, según el sentido de giro, entre los dos elementos de acoplamiento. En este caso, los rodillos u otros cuerpos de aprisionamiento experimentan desplazamientos relativos pequeños en el interior de la ranura entre los dos elementos de acoplamiento con forma de anillo. Se pueden desplazar entre dos posiciones (finales) de las que una se corresponde con el estado de giro libre y la otra con el estado del acoplamiento rígido a giro. Esto se puede lograr en especial porque el ancho de la ranura afectada por el elemento de acoplamiento entre estas dos posiciones (finales) varía (poco), a saber entre un valor del ancho de la ranura en el estado de giro libre, que es ligeramente mayor que la correspondiente extensión, en especial el grosor, del correspondiente cuerpo de aprisionamiento, hasta un valor del ancho de la ranura en el estado rígido a giro, que es ligeramente menor que la correspondiente extensión, en especial el grosor, del correspondiente cuerpo de aprisionamiento.

El invento puede ser perfeccionado en el sentido de que al menos uno de los dos elementos de acoplamiento con forma de anillo del mecanismo de giro libre posea superficies de ataque, que con la tangente en el punto correspondiente formen un ángulo y se extiendan por lo tanto oblicuamente de tal modo, que la ranura limitada por ellos se estreche con relación al otro elemento de acoplamiento con forma de anillo del mecanismo de giro libre siempre en el mismo sentido de giro, con preferencia a lo largo de una rampa. Entre dos rampas de esta clase se halla con preferencia siempre una transición abrupta entre el ancho ensanchado de una rampa y el ancho reducido de la rampa adyacente. En una transición abrupta de esta clase se forma en la vista en planta un pico, que sobresale en la dirección radial. Si estos picos están orientados del elemento de acoplamiento del lado del cubo al elemento de acoplamiento del lado del generador, se hallan desplazadas las zonas estrechadas de la ranura hacia atrás ene. sentido contrario de giro usual de la rueda de aspas frente a zonas de la ranura de la superficie de ataque, que se ensanchan progresivamente a lo largo de una rampa plana para el mismo cuerpo de aprisionamiento. Si, por el contrario, los picos están orientados del elemento de acoplamiento del lado del generador hacia el elemento de acoplamiento del lado del cubo, las zonas ensanchadas de la ranura se hallan, contrariamente al sentido de giro usual de la rueda de aspas, frente a las zonas de ranura, que se estrechan progresivamente a lo largo de una rampa plana de la superficie de ataque para el mismo cuerpo de aprisionamiento.

El invento recomienda, que las superficies de ataque se configuren como cuerpos con forma de segmento y que se alineen en el sentido del anillo correspondiente uno junto al otro y con preferencia yuxtapuestos. Con se puede crear una forma geométrica compleja del anillo utilizando una sola clase de cuerpos con forma de segmentos con una forma continua de las superficies de ataque.

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Por otro lado, también es posible disponer las superficies de ataque en elementos distanciadores, que se hallen entre cuerpos o rodillos de aprisionamiento adyacentes. Por medio de estos elementos distanciadores también se puede realizar un estrechamiento en la zona de los cuerpos de aprisionamiento, lo que da lugar a un aprisionamiento dependiente del sentido de giro.

Otra forma de ejecución distinta prevé, que las superficies de ataque se dispongan en uno o varios segmentos a modo de jaula o de cinta, que separen entre sí los cuerpos o los rodillos de aprisionamiento adyacentes. Con ello también es posible agrupar varias superficies de ataque en un elemento común, que puede ser fabricado por ejemplo por troquelado.

Los cuerpos o los rodillos de aprisionamiento se pueden configurar como cuerpos de rodadura, que rueden en un canal de cada elemento de acoplamiento con forma de anillo, siendo conducidos los elementos distanciadores provistos de una superficie de ataque y/o los segmentos a modo de jaula o de cinta provistos de las superficies de ataque en la cavidad, con preferencia con forma de garganta, de un canal de rodadura. Los elementos de jaula se guían en esta cavidad lateralmente, lo que garantiza su orientación paralela al plano principal de la disposición giratoria, con independencia de su posición.

Otras ventajas se derivan de las cavidades obturables en al menos uno de los elementos de acoplamiento con forma de anillo para la introducción de los cuerpos de aprisionamiento y/o de rodadura y eventualmente los elementos distanciadores. Con ello se crea la posibilidad de alojar los cuerpos o los rodillos de aprisionamiento posteriormente después de una alineación relativa precisa de los dos elementos de acoplamiento con forma de anillo, de manera, que no sea preciso tener en cuenta limitaciones cualesquiera desde el punto de vista de la capacidad de montaje de la disposición al configurar los canales de rodadura. Después del equipamiento completo del mecanismo de giro libre con cuerpos o rodillos de aprisionamiento y eventualmente con elementos distanciadores se cierra(n) el(los) orificio(s) de introducción con tapones roscados o aplicables de otra manera.

El mecanismo de giro libre también podría ser construido de manera conectable eléctricamente, teniendo lugar la conmutación entre el estado de unión cinemática de fricción y el de giro libre en función del sentido de giro relativo entre los dos elementos de acoplamiento con forma de anillo. Con ello se obtiene en especial la posibilidad de llevar, por ejemplo por medio de un desplazamiento relativo en el sentido axial, provocado por ejemplo por una fuerza magnética, de una parte de la disposición giratoria dos elementos de acoplamiento con forma de anillo a una unión cinemática de forma o de fricción rígida a giro y deshacer esta unión cinemática de forma o de fricción por medio de un desplazamiento relativo en el sentido contrario. Sin embargo, también cabría imaginar una disposición análoga a un motor, dando lugar los electroimanes activables en uno de los dos elementos de acoplamiento con imanes (permanentes) en el otro elemento de acoplamiento del mecanismo de giro libre crean un circuito magnético, al mismo tiempo, que este circuito magnético es anulado en el estado desactivado.

Además, en la ranura entre los dos elementos de acoplamiento con forma de anillo se debería disponer al menos una hilera de cuerpos de rodadura rodantes. Estos cuerpos de rodadura rodantes sustentan uno contra el otro dos canales de rodadura previstos especialmente para ello y contribuyen así a que los dos elementos de acoplamiento con forma de anillo permanezca siempre alineados coaxialmente, con lo que se protegen los cuerpos de aprisionamiento contra daños.

Con preferencia se dispone a ambos lados del/de los elementos del mecanismo de giro libre una hilera de cuerpos de rodadura rodantes. Con una disposición de esta clase se puede obtener una sustentación óptima de los dos elementos de acoplamiento.

Los cuerpos de rodadura de al menos una hilera situada en la ranura entre los dos elementos de acoplamiento con forma de anillo del mecanismo de giro libre pueden ser configurados como bolas. Las bolas experimentan en los canales de rodadura con sección transversal cóncava una retención lateral óptima y por ello también pueden soportar de manera óptima en especial fuerzas axiales y momentos de vuelco.

Cuando los cuerpos de rodadura del cojinete se configuran como rodillos – como prevé, además, el invento – su fuerza portante es máxima, ya que en estos cuerpos de rodadura no se producen contactos casi puntiformes entre un cuerpo de rodadura y los correspondientes canales de rodadura, como por ejemplo en el caso de cuerpos de rodadura con forma de bola, sino contactos lineales con una presión por unidad de superficie consecuentemente reducida de manera manifiesta.

El marco del invento prevé, que un elemento de acoplamiento del cojinete, es decir el tercer elemento de acoplamiento

o el inmediatamente adyacente a este posea un collar corrido, que sobresalga en la dirección radial, que es rodeado distanciado de él por una garganta en el otro elemento de acoplamiento del cojinete él. Con ello presenta la ranura entre los elementos de acoplamiento afectados en una sección transversal al contorno un abombamiento considerable, que se presta en especial para la transmisión de fuerzas axiales entre estos anillos.

En el caso ideal dispone el collar corrido en uno o en dos elementos de acoplamiento del cojinete de una sección transversal aproximadamente rectangular, rodando en cada una de las tres superficies de anillo libres, es decir la superficie superior, la inferior y la frontal, una hilera de cuerpos de rodadura. Los cuerpos de rodadura de una hilera en la superficie superior o en la superficie inferior del collar pueden transmitir fuerzas de presión axiales en un sentido (es

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decir, por ejemplo fuerzas dirigidas de arriba hacia abajo o fuerzas dirigidas en el sentido contrario de abajo hacia arriba) así como eventualmente momentos de vuelco, mientras que los cuerpos de rodadura, que ruedan en la superficie frontal, sirven para la transmisión de fuerzas radiales. Los cuerpos de rodadura con forma de rodillos, de agujas o de tambor brindan en este caso una fuerza portante óptima.

5 Además, entre los dos elementos de acoplamiento, en especial entre los dos elementos de acoplamiento del cojinete, se puede disponer un freno, con preferencia conectable. Con este freno se dispone de la posibilidad de parar el árbol del rotor de la instalación de energía eólica con relación al chasis de la instalación de energía eólica, respectivamente la góndola, por ejemplo para trabajos de reparación o de mantenimiento en un aspa del rotor.

En un desarrollo posterior de esta idea del invento se puede prever, que en un elemento de acoplamiento, en especial

10 en un dos elemento de acoplamiento del cojinete, se prevea un collar corrido, que sobresalga con preferencia en el sentido radial, cuyos flancos se presten para el asiento de zapatas de freno. Esta estructura equivale aproximadamente a un freno de discos.

Esta disposición es completada con al menos un par de zapatas de freno enfrentadas mutuamente en la dirección axial, que rodean el collar corrido por ambos lados. Dado que estas zapatas de freno están dispuestas enfrentadas ejercen al

15 estar accionado el freno fuerzas axiales contrarias sobre el collar corrido del elemento de acoplamiento adyacente, de manera, que los rodamientos también quedan libres ampliamente de fuerzas axiales, incluso en el caso de un frenado.

Para el accionamiento del freno debería ser posible ajustar mutuamente en el sentido axial las dos zapatas de freno de un par. Dado que el elemento de acoplamiento adyacente y, por lo tanto, también su collar rodeado por ambos lados por las zapatas de freno es conducido por los cuerpos de rodadura en el sentido axial de manera no desplazable, es

20 preciso, que para desactivar el freno se separen del collar las dos zapatas de freno e, inversamente, que estas sean aproximadas a él, cuando se activa el freno.

Finalmente, de acuerdo con la doctrina del invento las dos zapatas de freno de un par son aproximables hidráulicamente. Con el equilibrio de presión en un circuito hidráulico se garantiza, que las dos zapatas de freno asienten siempre con la misma fuerza en las zonas mutuamente enfrentadas abarcadas por el collar y que, por ello, las

25 dos fuerzas axiales se anulan mutuamente.

Otras características, detalles, ventajas y efectos sobre la base del invento se desprenden de la descripción que sigue de una forma de ejecución preferida del invento así como del dibujo. En él muestran:

La figura 1, una primera forma de ejecución del invento en una vista en sección parcialmente quebrada transversal a los anillos ensamblados;

30 la figura 2, una vista en perspectiva de la disposición en sección de la figura 1, igualmente quebrada, en la que se ha retirado una parte del anillo exterior para dejar libre la vista de los cuerpos de aprisionamiento del mecanismo de giro libre;

la figura 3, una segunda forma de ejecución del invento en una vista en perspectiva igualmente quebrada de los anillos representados en sección y girados uno con relación al otro;

35 la figura 4, una sección nuevamente quebrada de la disposición de la figura 3;

la figura 5, otra forma de ejecución modificada del invento en una vista en perspectiva igualmente quebrada de los anillos representados en sección, habiendo suprimido una parte del anillo exterior para despejar la vista de los cuerpos de aprisionamiento del mecanismo de giro libre;

la figura 6, una sección igualmente quebrada de la disposición de la figura 5;

40 la figura 7, una vista en perspectiva igualmente quebrada de un anillo representado en sección de un mecanismo de giro libre de todavía otra forma de ejecución del invento junto con algunos de los rodillos de aprisionamiento alojados en él y con un segmento de jaula, que soporta las superficies de ataque;

la figura 8, un anillo del mecanismo de giro libre según otra forma de ejecución modificada del invento en una representación análoga a la de la figura 7 junto con algunos cuerpos de aprisionamiento con forma de 45 bola alojados en él y algunos elementos distanciadores soporte cada uno de una superficie de ataque;

la figura 9, el anillo del mecanismo de giro libre de la figura 8 después de retirar los elementos de aprisionamiento con forma de bola así como los elementos distanciadores soporte de la superficie de ataque;

la figura 10, en una vista en perspectiva un elemento distanciador de la figura 8 con una superficie de ataque para un cuerpo de aprisionamiento; así como

50 la figura 11, una vista lateral de algunos elementos distanciadores según la figura 10, cada uno con un cuerpo de aprisionamiento introducido en ellos.

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En la figura 1 se representa a título de ejemplo del invento una sección transversal de los anillos para un rodamiento 1 para el rotor de una instalación de energía eólica, cuya rueda de aspas posee un eje de rotación orientado aproximadamente en la dirección del viento. El rodamiento 1 puede ser utilizado como cojinete principal, que también soporta el cubo del rotor, de la instalación de energía eólica; en especial en el caso de una instalación eólica sin engranaje también puede servir el rodamiento 1 como cojinete adicional, que soporta el árbol del rotor, o está acoplado con un acoplamiento, en especial la salida de un engranaje o de un acoplamiento en la sección de transmisión de la rueda de aspas al generador.

El rodamiento 1 comprende tres anillos 2, 3, 4 giratorios uno con relación al otro. En el ejemplo de la figura 1 se fija el anillo 2 interior al chasis de la casa de máquinas, el anillo 3 central se acopla con el cubo o el árbol del rotor o con la salida de un engranaje o de un embrague y el anillo 4 exterior es fijado al rotor del generador o a un elemento de engranaje dispuesto delante de él.

Para ello dispone cada uno de los anillos 2, 3, 4 de al menos una superficie 5, 6, 7 de acoplamiento plana paralela al plano del anillo así como de medios 8, 9, 10 de fijación para la fijación al correspondiente elemento de la instalación. Estos medios 8, 9, 10 de fijación se disponen con preferencia repartidos alrededor del eje de rotación del rodamiento, en especial con separaciones equidistantes. En el caso de los medios de fijación se trata por ejemplo de taladros pasantes

o ciegos con ejes longitudinales paralelos al eje de rotación del rodamiento 1. En especial los taladros ciegos pueden ser provistos de una rosca interior para roscar tornillos, espárragos de fijación o análogos. Los taladros 8, 9 19 desembocan con preferencia en la correspondiente superficie 5, 6, 7 de acoplamiento.

Entre el anillo 3 central y el anillo 2 interior, por un lado, y el anillo 4 exterior, por otro, se forma .una ranura 11,12, que hace posible la capacidad de un giro relativo suave de estos anillos 2, 3, 4 entre sí. Para la conducción giratoria mutua de los anillos 2, 3, 4 se alojan en las zonas de las ranuras 11, 12 cuerpos de rodadura con una superficie simétrica de rotación al menos por zonas.

En este caso se conduce el anillo 3 central por medio de una hilera, en el presente ejemplo por medio de varias hileras, de cuerpos 13, 14, 15 de rodadura en el anillo 2 situado radialmente en el interior. En el presente ejemplo se trata en este caso de tres hileras de rodillos 13, 14, 15, Sus canales de rodadura se hallan en la superficie 16 envolvente radialmente exterior del anillo 2 interior, por un lado, y por otro en la superficie 17 envolvente radialmente interior del anillo central. Para la configuración de estos canales de rodadura se prevé en una de estas dos superficies 16, 17, con preferencia en el lado 17 interior del anillo 3 central, un collar 18 corrido, que se extiende en una cavidad 19 con forma de segmento corrida en la superficie 17, 18 del otro anillo 2, 3, con preferencia el anillo 2 interior.

Entre los lados 20 frontales libres del collar 18 y el fondo 21 de la ranura 19 se halla una hilera de rodillos 13 con ejes de rotación paralelos al eje de rotación del rodamiento 1 a modo de un cojinete radial; estos rodillos pueden ser conducidos por ejemplo en una jaula 22. Otra hilera de rodillos 14, 15 se halla por encima, respectivamente por debajo del collar 18, estando orientados los ejes de rotación de estos rodillos 14, 15 en sentido radial con relación al eje de rotación de rodamiento 1, a modo de un cojinete axial. Mientras que las fuerzas de presión transmitidas por el cubo del rotor al anillo 3 central son transmitidas por la hilera inferior de rodillos 15 al anillo 2 interior, la hilera superior de rodillos 14 asume esta función con fuerzas de tracción dirigidas en sentido contrario; la hilera central de rodillos 13 transmite, por el contrario, las fuerzas axiales. Los canales de rodadura para los rodillos 13, 14, 15 están mecanizados directamente en los correspondientes anillos 2, 3, con preferencia por medio de una mecanización de precisión de las correspondientes superficies, en especial del collar 18, por un lado, y de la garganta 19, por otro.

Para poder montar un rodamiento 1 de esta clase con dos anillos 2, 3 de los que uno posee un collar 18, que debe penetrar en una garganta 19 del otro, se subdivide el anillo 2, 3, que posee la garganta 19, en este caso el anillo 2 situado radialmente en el interior en dos anillos 25, 26 superpuestos. esta subdivisión también subdivide la garganta 19 en una parte inferior y otra superior, de ,manera, que antes del ensamblaje de los anillos 25, 26 parciales todavía no existe la garganta 19, sino únicamente dos gargantas, que no se ensamblan hasta que el collar 18 del otro anillo 2, 3 – en este caso el anillo 3 central – haya sido alojado en estas gargantas.

Con una construcción de esta clase se pueden absorber, además, momentos de vuelco, que se pueden producir por ejemplo con condiciones de viento irregulares en las diferentes aspas del rotor. Con ello se apoya el cubo del rotor de manera óptima en el chasis de la casa de máquinas.

El rotor del generador no está unido, contrariamente a instalaciones eólicas de energía convencionales, de manera rígida con el cubo del rotor o con un engranaje dispuesto detrás de este, sino que se acopla con él por medio de un mecanismo 27 de giro libre. Este mecanismo 27 de giro libre se halla entre el anillo 3 central y el anillo 4 exterior, en especial en la zona de la ranura 12 situada entre ellos.

La conducción giratoria entre estos dos anillos 3, 4 es asegurada adicionalmente con una o varias hileras de cuerpos de rodadura. En el presente caso se trata de dos hileras de cuerpos de rodadura, en especial bolas 28, 29. Estos cuerpos 28, 29 de rodadura están dispuestos en la ranura 12 entre el anillo 3 central y el anillo 4 exterior y pueden ser mantenidos en posiciones equidistantes por medio de jaulas 30, 31. Los canales de rodadura para estos cuerpos 28, 29 de rodadura con forma preferente de bola están mecanizados directamente en los correspondientes anillos 3, 4, con preferencia por medio de una mecanización de precisión de las correspondientes superficies, en especial de la

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superficie 32 exterior del anillo 3 central, por un lado, y de la superficie 33 envolvente situada radialmente hacia el interior del anillo 4 exterior.

El mecanismo 17 de giro libre propiamente dicho se halla en la dirección axial entre las dos hileras 28, 29 de cuerpos de rodadura. Comprende una pluralidad de elementos 34 de estrechamiento aproximadamente cuneiformes en una de las superficies 32, 33 envolventes, que limitan la ranura 12. Estos elementos 34 de estrechamiento se encargan en su conjunto de que la sección transversal de la ranura 12, en especial su grosor en la dirección radial, no sea constante, sino que varíe a modo de dientes de sierra. Los elementos 34 de estrechamiento están preferentemente conformados en el anillo 3, 4 correspondiente, por ejemplo por medio de un fresado correspondiente de él en la zona de la ranura 12. Los elementos 34 de estrechamiento se extienden en su conjunto con preferencia a lo largo de todo el contorno de la ranura y poseen aproximadamente la misma sección transversal y las mismas separaciones. Además, todos están orientados en el mismo sentido de giro, es decir, que en un determinado sentido de giro los extremos planos de todos los elementos de 34 de estrechamiento se hallan en la parte delantera, mientras que sus otros extremos regruesados están dispuestos todos ellos en la pare posterior en este sentido de giro. La separación a1 entre el extremo plano y el extremo regruesado del mismo elemento 34 de regruesamiento equivale aproximadamente a su altura h en el sentido axial de rodamiento 1 y se halla con preferencia entre la mitad y del doble del valor de esta: 0,5 · h ≤ a1 ≤ 2 · h. El extremo regruesado de un elemento 34 de estrechamiento puede limitar directamente con el extremo plano del elemento 34 de estrechamiento adyacente o poseer una separación a2 de este, siendo con preferencia a2 ≤ a1, en especial a2 ≤ 0,5 · a1.

Estos extremos regruesados de los elementos de estrechamiento subdividen la ranura 12 en la zona del mecanismo 27 de giro libre en una gran cantidad de cámaras 35, que, sin embargo, están unidas entre sí, ya que la extensión r de los elementos 34 de estrechamiento no equivale en la zona de sus extremos regruesados al grosor d de la ranura 12, sino que es menor que él; r ≤ d, en especial r ≤ 0,5 · d.

En cada una de estas cámaras 35 se halla un cuerpo de aprisionamiento, con preferencia un rodillo 36 de aprisionamiento, en especial con eje de rotación paralelo al eje de rotación del rodamiento 1. El diámetro D de estos rodillos 36 es igual al grosor d1 de la ranura 12 a la altura de los rodillos 36 de aprisionamiento o, con preferencia, menor que él; sin embargo, no debe ser menor que el grosor d1 de la ranura 12 reducido en la extensión r radial máxima del elemento 34 de estrechamiento: (d1 – r) ≤ D ≤ d1., con preferencia (d1 – r) < D < d1. Con ello se asegura, que todos los rodillos 36 de aprisionamiento puedan rodar en el extremo ancho de una cámara 35 – es decir en la zona del extremo plano de un elemento 34 de estrechamiento – entre los dos anillos 3, 4 y finalmente se pueden deslizar a través de ellos, mientras que en el extremo estrecho de la correspondiente cámara 35 – es decir donde se halla el extremo grueso del correspondiente elemento 34 de estrechamiento – se agarrotan.

Según el sentido de giro relativo de los dos anillos 3, 4 uno con relación al otro los rodillos 36 de aprisionamiento se mueven – a consecuencia de la fricción (de rodadura) hacia el extremo ancho o al extremo estrecho de sus cámaras y definen con el estado, que adoptan allí – deslizamiento o agarrotamiento – el estado de conexión del mecanismo de giro libre , que permite un giro relativo entre los dos anillos 3, 4 en un sentido (giro libre), pero que en el sentido de giro contrario produce un bloqueo (bloqueo, transmisión de un momento). El sentido de giro libre está caracterizado en este caso por el hecho de que el anillo 3, 4, que posee los elementos 34 de estrechamiento, es girado con relación al otro anillo 4, 3 en el sentido de que los extremos gruesos de las cámaras 35 se hallen siempre detrás de los extremos estrechos de las cámaras.

Precisamente en este sentido de giro libre gira el anillo 4 (exterior) acoplado con el lado del generador más rápidamente que el anillo 3 (central) acoplado con el cubo de la rueda de aspas. Es decir, que el rotor del generador puede girar – por ejemplo debido a su masa inerte – con mayor rapidez que la rueda de aspas frenada por ejemplo por un viento contrario. A consecuencia del mecanismo 27 de giro libre se desacoplan con unas condiciones del viento de esta clase instantáneamente el generador y la rueda de aspas y puede seguir girando por ello, por ejemplo con aproximadamente el mismo número de revoluciones y sólo, cuando la fuerza del viento aumenta nuevamente en el sentido de giro de accionamiento y, por lo tanto, la rueda de aspas gira nuevamente con mayor rapidez, se acopla inmediatamente con el generador y comienza a aportar nuevamente energía eólica a este.

Los cuerpos 36 de aprisionamiento se conducen en la dirección axial a la altura de los cuerpos 34 de estrechamiento por el hecho de que las cámaras 35 están limitadas arriba y abajo. Esto se consigue por el hecho de que la ranura 12 se estrecha por encima y por debajo de las cámaras 35, que alojan los cuerpos 36 de aprisionamiento, de manera manifiesta en su grosor hasta el ancho d2 de la ranura, que es considerablemente menor que el ancho d1 máximo de la cámara: d2 < d1, pero también menor que el diámetro D de un cuerpo 36 de aprisionamiento: d2 < D, siendo en especial d2 < D/2; con ello se crea en cada cámara una especie de ensanchamiento o “bolsa” para el alojamiento de un cuerpo 36 de aprisionamiento.

Dado que los lados planos de los cuerpos 34 de estrechamiento orientados hacia la ranura 12 no poseen una separación constante del eje de rotación del rodamiento 1,es decir, que no se extienden tangencialmente, sino a lo largo de secantes, no se pueden fabricar estas superficies por torneado, sino que tienen que ser, por ejemplo, fresadas. Para poder realizar esto con comodidad se subdivide el anillo 4 exterior en tres anillos 37, 38, 39 parciales de los que el anillo 37 parcial superior y el anillo 39 parcial inferior poseen cada uno un canal de rodadura para una hilera 28, 29 de cuerpos

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de rodadura, mientras que el anillo 38 parcial situado entre ellos está fresado en su lado interior de acuerdo con la forma de diente de sierra de los cuerpos 34 de estrechamiento.

Para que estos anillos 37, 38, 39 puedan ser ensambladlos uno sobre el otro de una manera exacta y en lo posible sin holguras se prevé en la zona de las superficies 40 límite o de yuxtaposición un escalón, que da lugar a un centraje exacto durante el ensamblaje. Este escalón puede poseer en sección transversal con cantos perpendiculares, es decir que puede poseer un tramo (hueco) con forma de envolvente cilíndrica; en la zona del escalón se pueden prever, sin embargo, en lugar de ello también superficie cónicas, que durante el ensamblaje todavía toleran al principio una determinada holgura, pero que durante el ensamblaje reducen permanentemente esta holgura, hasta cero en el caso ideal.

Mientras que los dos anillos 3, 4 forman conjuntamente un mecanismo 27 de giro libre, los anillos 2, 3 sólo están acoplados entre sí a modo de un cojinete 41. De una manera general se deben llamar los dos anillos 3, 4 del mecanismo 27 de giro libre primer anillo 4 y segundo anillo 3, mientras que los dos anillos del cojinete 41 se deben llamar segundo anillo 3 y tercer anillo 2. El segundo anillo 2 está acoplado en este caso por un lado a través del mecanismo 27 de giro libre con el primer anillo 4 y, por otro, a través del cojinete 41 con el tercer anillo 2. En general se acopla el segundo anillo 3 con el cubo del rotor de la instalación de energía eólica, mientras que el primer anillo 4 se acopla con unión cinemática de giro con el generador de la instalación eólica y que el tercer anillo 2 se ancla para la sustentación de los otros dos al chasis de la casa de máquinas de la instalación de energía eólica. Sin embargo, en algunos casos también se podría disponer el cojinete entre el primer anillo 4 y el tercer anillo 2, de manera, que de un modo primario el elemento 4 de acoplamiento del lado del generador apoye técnicamente en la casa de máquinas y que el elemento 3 de acoplamiento acoplado con el árbol del rotor apoye a su vez en el elemento 4 de acoplamiento del lado del generador.

Las figuras 3 y 4 muestran una forma de ejecución modificada con relación a ello del rodamiento 1’ según el invento. Mientras que en este caso se prevé un anillo 42 interior, cuya forma geométrica se corresponde exactamente con el anillo 2 interior del rodamiento 1, el anillo 43 conducido en él está prolongado, contrariamente al anillo 2 central de la forma 1 de ejecución, en la dirección axial hasta aproximadamente el doble de la altura del anillo 42 interior. En el anillo 43 se conduce de manera giratoria un anillo 44 adicional análogo al anillo 4 exterior del rodamiento 1; sin embargo, este anillo 4 adicional no se halla en el lado exterior del anillo 43, sino en el lado interior de este y desplazado en la dirección axial con relación al anillo 42, en especial hacia arriba. Otra peculiaridad de esta forma 1’ de ejecución es que el anillo 44 adicional sólo está subdividido en dos anillos 45, 46 parciales, poseyendo el anillo 45 parcial el canal de rodadura para una hilera 47 de cuerpos de rodadura, en especial a modo de un cojinete radial, mientras que en el otro anillo 46 parcial están conformados los cuerpos 48 de estrechamiento con forma de diente de sierra, en especial por fresado de una pieza bruta inicialmente simétrica de rotación. En este caso se forman cada una de las bolsas 49 para el alojamiento de un cuerpo 50 de aprisionamiento del mecanismo de giro libre por medio de una garganta del anillo 46 parcial del mecanismo de giro libre, con un ala 51, que rodea en la dirección axial los cuerpos 50 de aprisionamiento del mecanismo de giro libre.

La forma de ejecución 1” según las figuras 5 y 6 es en su parte superior prácticamente idéntica con el rodamiento 1 de las figuras 1 y 2 y abarca, igual que este, un anillo 52 interior, un anillo 53 central y un anillo 54 exterior, siendo guiados los anillos 52, 54 interior y exterior de manera giratoria en el anillo 53 central y previendo en la zona de la ranura 55 un mecanismo 56 de giro libre entre el anillo 53 central y el anillo 54 exterior.

Sin embargo, como peculiaridad en esta forma 1” de ejecución se prolongan el anillo 53 central y el anillo 54 exterior en el mismo sentido axial, hacia abajo en el dibujo, por ejemplo por medio de un anillo 57, 58 adicional embridado.

Estos anillos 57, 58 adicionales sirven de freno con los que se puede frenar o incluso detener el anillo 53 central acoplado con preferencia con el cubo del rotor en el anillo 54 fijado al chasis de la casa de máquinas.

Para ello se conforma en uno de los dos anillos 57, 58 adicionales, en el dibujo en el anillo 57 adicional del anillo 53 central, un disco 59 de freno corrido, orientado hacia el otro anillo 58 adicional, con la forma de un collar, que sobresale en la dirección radial. El anillo 58 adicional situado enfrente se configura desde el punto de vista de la sección transversal a modo de una “C” con una garganta 60 orientada hacia el disco 59 de freno en el que penetra el disco 59 de freno.

A ambos lados del disco 59 de freno, es decir más allá de sus flancos superior e inferior, se prevén zapatas 61, 62 de freno dispuestas siempre por pares y enfrentadas en un alineamiento paralelo con el eje de rotación del rodamiento 1. Con preferencia existen varios de estos pares 61, 62 de zapatas de freno, repartidos por ejemplo sobre el contorno, en especial en posiciones equidistantes. Las zapatas 61, 62 de freno se configuran por ejemplo como un émbolo desplazable en la dirección axial en un casquillo cilíndrico, que puede se sometido en su parte trasera con un líquido de freno, por ejemplo aceite hidráulico o análogo, de manera, que asienten en el correspondiente flanco del disco 59 de freno para frenarlo y frenar con ello el anillo 57 adicional del anillo 53 central y para desacelerar con ello por ejemplo el cubo del rotor de la rueda de aspas o incluso detenerlo. Cuando estas zapatas 61, 62 de freno accionables con preferencia hidráulicamente se conducen en el anillo 58 adicional fijado a la casa de máquinas, no giran con el cubo del rotor, de manera, que las tuberías hidráulicas pueden ser tendidas con facilidad.

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En la figura 7 se puede ver una parte de un mecanismo 63 de giro libre modificado. Este mecanismo 63 de giro libre se diferencia de los descritos anteriormente por el hecho de que en este caso los cuerpos 64 de estrechamiento no están conformados en el correspondiente anillo 65, sino, de manera análoga a la jaula de una hilera de cuerpos de rodadura, en una cinta 66 propia. Esta cinta 66 puede ser conducida en una cavidad 67 con forma de garganta en la zona de la ranura 68, en especial en la zona de una cavidad 69 con sección transversal con forma de bolsa para el alojamiento de los cuerpos 70 de rodadura configurados por ejemplo como rodillos. En la cinta 66 están conformadas equidistantes entre sí pestañas 71, que junto con el flanco superior y el flanco inferior de la cavidad 69 con forma de bolsa definen una cámara para el alojamiento de un cuerpo 70 de aprisionamiento. Estas pestañas 71 pueden poseer por ejemplo, vistas en planta, un contorno trapezoidal. El grueso de la pestaña no es constante entre dos pestañas adyacentes de esta clase, sino que decrece de manera continua de una de las pestañas 71 a la siguiente y ello en el mismo sentido en el interior de todas las cámaras. Estas zonas 72 planas de la cinta con un grueso, que varía ligeramente, sirven de superficies de ataque para los cuerpos 70 de aprisionamiento: en las puntos estrechados de las zonas 72 planas de la cinta 66 se ensanchan las cámaras; los cuerpos 70 de aprisionamiento se pueden deslizar aquí entre los dos anillos 65 del mecanismo de giro libre, mientras que se agarrotan en los puntos regruesados de las zonas 72 planas, donde las cámaras son más estrechas. Dado que al mismo tiempo presionan fuertemente la cinta 66 contra el fondo de la ranura 67, tiene lugar, además, un bloqueo cinemático de fricción entre la cinta 66 y el correspondiente anillo 65 con lo que el mecanismo de giro libre se halla en estado de bloqueo y la conmutación del estado de giro libre al estado de bloqueo tiene lugar siempre en función del sentido de giro relativo entre los anillos 65 correspondientes del mecanismo 63 de giro libre.

En las figuras 8 a 11 se representan finalmente los elementos de otro mecanismo 73 de giro libre . Los elementos 74 de estrechamiento no están unidos en esta disposición con el correspondiente anillo 75 del mecanismo 73 de giro libre ni con una cinta común, sino que son piezas individuales a modo de los distanciadores entre los cuerpos de rodadura de un rodamiento.

Cada elemento 74 de estrechamiento posee una base 76, que se conduce en una cavidad 77 corrida con forma de garganta en la ranura 78, en especial en la zona de un ensanchamiento 79 con sección transversal abombada cóncavamente de la ranura 78 para el alojamiento de los cuerpos 80 de aprisionamiento construidos por ejemplo como bolas. Esta base 76 posee un lado 81 inferior complementario convexo – es decir en el presente caso abombado de manera ligeramente cóncava – del abombamiento en el fondo de la cavidad 77 con forma de garganta, cuando la conducción tiene lugar en el lado exterior del anillo 75 situado radialmente en el interior del mecanismo 73 de giro libre.

Situado frente a este lado 81 inferior posee cada elemento 74 de estrechamiento un lado superior subdividido en dos secciones: en un extremo del lado superior existe una uña 82, que sobresale verticalmente del lado 81 inferior, que – como se representa en el dibujo – puede estar provista desde su lado 83 frontal libre de una ranura 84, de manera, que resulten dos lengüetas elásticas con una elasticidad relativamente grande. El lado superior del elemento 74 de estrechamiento es relativamente plano en la zona 85 restante, pero con un grosor, que varía continuamente. El grosor de la zona 85 plana se reduce progresivamente desde la pestaña 82 hasta el extremo opuesto del elemento 74 de estrechamiento. En este extremo de la zona plana hallan los cuerpos 80 de aprisionamiento espacio suficiente y hacen con ello posible el giro libre de los anillos 75 del mecanismo 73 de giro libre uno contra el otro. En la proximidad de la transición de la zona 85 plana a la pestaña 82, la sección transversal restante de la correspondiente cámara es, sin embargo, tan pequeña, que los cuerpos 80 de aprisionamiento se agarrotan aquí entre la superficie de ataque y el anillo opuesto del mecanismo 73 de giro libre y pasan con ello el mecanismo 73 de giro libre al estado de bloqueo en el que la energía de accionamiento de la rueda de aspas puede ser transmitida al generador.

Para poder alojar o sustituir los cuerpos 80 de aprisionamiento por ejemplo con forma de bola y los cuerpos 74 de estrechamiento incluso después del ensamblaje del mecanismo 73 de giro libre se prevén en la zona del ensanchamiento 79 de la sección transversal de la ranura 78 uno o varios orificios 86, cuyo diámetro permita el paso de un cuerpo 80 de aprisionamiento o de un cuerpo 74 de estrechamiento. Este(estos) orificio(s) 86 se cierra(n) después del llenado completo del mecanismo 73 de giro libre con cuerpos 80 de aprisionamiento y cuerpos 74 de estrechamiento, por ejemplo con un tapón o representado en el dibujo. Este puede poseer por ejemplo una rosca, que penetre en una rosca interior del correspondiente orificio 86.

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LISTA DE SÍMBOLOS DE REFERENCIA

1: Rodamiento

2: Anillo interior, elemento de acoplamiento con forma de anillo

3: Anillo central, elemento de acoplamiento con forma de anillo

5: 4 Anillo exterior, elemento de acoplamiento con forma de anillo

5: Superficie de acoplamiento

6: Superficie de acoplamiento

7: Superficie de acoplamiento

8: Medio de fijación

10: 9 Medio de fijación

10: Medio de fijación

11: Ranura

12: Ranura

13: Cuerpo de rodadura

15: 14 Cuerpo de rodadura

15: Cuerpo de rodadura

16: Superficie envolvente

17: Superficie envolvente

18: Collar

20: 19 Garganta

20: Lado frontal libre

21: Fondo de la garganta

22: Jaula

23: Jaula

25: 24 Jaula

25: Anillo parcial superior

26: Anillo parcial inferior

27: Mecanismo de giro libre

28: Cuerpo de rodadura

30: 29 Cuerpo de rodadura

30: Jaula

31: Jaula

32: Superficie envolvente

33: Superficie envolvente

35: 34 Elemento de estrechamiento

35: Cámara

36: Rodillo de aprisionamiento

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37: Anillo parcial

38: Anillo parcial

39: Anillo parcial

40: Superficie límite

5: 41 Cojinete

42: Anillo interior, elemento de acoplamiento con forma de anillo

43: Anillo central, elemento de acoplamiento con forma de anillo

44: Anillo adicional, elemento de acoplamiento con forma de anillo

45: Anillo parcial

10: 46 Anillo parcial

47: Cuerpo de rodadura

48: Cuerpo de estrechamiento

49: Bolsa

50: Cuerpo de aprisionamiento

15: 51 Ala

52: Anillo interior, elemento de acoplamiento con forma de anillo

53: Anillo central, elemento de acoplamiento con forma de anillo

54: Anillo exterior, elemento de acoplamiento con forma de anillo

55: Ranura

20: 56 Mecanismo de giro libre

57: Anillo adicional

58: Anillo adicional

59: Disco de freno

60: Garganta

25: 61 Zapata de freno

62: Zapata de freno

63: Mecanismo de giro libre

64: Cuerpo de estrechamiento

65: Anillo

30: 66 Cinta

67: Garganta

68: Ranura

69: Cavidad con forma de bolsa

70: Cuerpo de aprisionamiento

35: 71 Pestaña

72: Zona plana

73: Mecanismo de giro libre

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74: Elemento de estrechamiento

75: Anillo

76: Base

77: Cavidad

5: 78 Ranura

79: Ensanchamiento

80: Cuerpo de aprisionamiento

81: Lado inferior

82: Pestaña

10: 83 Lado frontal libre

84: Ranura

85: Zona plana

86: Orificio

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REIVINDICACIONES

1. Instalación de energía eólica con un rotor montado de manera giratoria alrededor de un eje orientado aproximadamente en la dirección del viento y con al menos dos elementos de acoplamiento (3, 4; 43, 44; 53, 54) con forma de anillo concéntricos entre sí para el acoplamiento con elementos de la instalación de energía eólica giratorios uno con relación al otro, de los que un elemento (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento del lado del rotor posee medios (8, 9, 10) para el acoplamiento con el rotor de la instalación eólica de energía o con un árbol de salida de un engranaje acoplado con él, con al menos un elemento con una características de giro libre dispuesto entre dos elementos (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo, que forma junto con ellos un mecanismo (27; 56; 63; 73) de giro libre y en el que se prevé concéntricamente con los dos elementos (3, 4; 43, 44; 53 , 54) de acoplamiento del mecanismo (27; 56; 63;73) de giro libre un elemento (2; 42; 52) de acoplamiento adicional con forma de anillo, caracterizado porque

a) los dos elementos (3, 4; 43, 44; 53, 54) del mecanismo (27; 56; 63; 73) de giro libre poseen al menos cada uno una superficie (6, 7) de acoplamiento plana para el acoplamiento con un elemento de máquina rotativo,

b) las dos superficies (6, 7) de acoplamiento del mecanismo (27; 56; 63; 73) de giro libre poseen cada uno taladros (8, 9, 10) dispuestos en forma de corona para roscar o introducir tornillos o espárragos de fijación,

c) además, al menos un elemento (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53, 54) de acoplamiento dispone de un canal de rodadura mecanizado para una hilera de cuerpos (13, 14, 15, 28, 29, 47) de rodadura, que ruedan sobre él,

d) en la zona de la ranura entre el elemento (2; 42; 52) con forma de anillo adicional y uno de los otros dos elementos (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo se prevé en las superficies (16, 17) envolventes de los correspondientes elementos (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo a modo de un cojinete radial al menos un canal de rodadura para una hilera de cuerpos (13) de rodadura, que ruedan sobre ellos, que junto con los elementos (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53, 54) de acoplamiento correspondientes forman un cojinete (41) giratorio.
2.

Instalación de energía eólica según la reivindicación 1, caracterizada porque un elemento de acoplamiento con forma de anillo del lado del generador del mecanismo (27; 56; 63; 73) de giro libre posee medios con forma de varios taladros (8, 9, 10) dispuestos en forma de corona para el acoplamiento con un generador o con un engranaje o elemento de engranaje antepuesto a este.
3.

Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el mecanismo (27; 56; 63; 73) de giro libre posee cuerpos o rodillos (36; 50; 70) de aprisionamiento, que según el sentido de giro entre los dos elementos (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamientos con forma de anillo del mecanismo (27; 56; 63; 73) de giro libre se agarrotan o se separan e de ellos.
4.

Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque al menos uno de los dos elementos (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento del mecanismo (27; 56; 63; 73) de giro libre posee superficies

(85) de ataque, que se extienden oblicuas de tal modo, que la ranura (12; 55; 68; 78) limitada por ellas se estreche con relación al otro elemento (3, 4; 43, 44;53, 54) de acoplamiento con forma de anillo del mecanismo (27; 56; 63; 73) de giro libre en el mismo sentido de giro, estando configuradas con preferencia las superficies (85) como segmentos (34; 64; 74), que están alineados uno al lado de otro y eventualmente adyacentes en el sentido del contorno del correspondiente elemento (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo.
5. Instalación de energía eólica según la reivindicación 4, caracterizada porque las superficies (85) de ataque están dispuestas en elementos (74) distanciadores, que se hallan siempre entre cuerpos o rodillos (36; 50; 70) de aprisionamiento adyacentes y/o porque las superficies (85) de ataque están dispuestas en uno o en varios segmento(s)

(66) a modo de jaula o de cinta, que mantienen los cuerpos o los rodillos (36; 50; 70) de aprisionamiento adyacentes con una separación mutua.
6.

Instalación de energía eólica según la reivindicación 5, caracterizada porque los cuerpos o los rodillos (36; 50; 70) de aprisionamiento se configuran como cuerpos de rodadura, que ruedan en un canal de rodadura de dos elementos (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo, siendo conducidos los elementos (34; 64; 74) distanciadores provistos cada uno de una superficie (85) de ataque y/o los segmentos (66) con forma de jaula o de cinta, que poseen las superficies (85) de ataque, en una cavidad (67; 77) con preferencia con forma de garganta de un canal (69; 79) de rodadura.
7.

Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el mecanismo (27; 56, 63; 73) de giro libre se construye de manera, que pueda ser conectado eléctricamente, teniendo lugar la conmutación entre el estado de unión cinemática de rotación y el estado de giro libre en función de un sentido relativo de giro entre los dos elementos (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo.
8.

Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en la ranura (11; 12; 55; 68; 78) entre los dos elementos (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo del mecanismo de giro libre se dispone al menos una hilera de cuerpos (13, 14, 15, 28, 29; 47) de rodadura con preferencia con forma de bola, en especial se dispone a ambos lados del/de los elemento(s) (27; 56; 63; 73) de giro libre una hilera de cuerpos (13, 14, 15,18, 29;47) de rodadura rodantes.

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03-02-2015
9. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque concéntricamente con los dos elementos (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento con forma d anillo del mecanismo (27; 56; 63;73) de giro libre se prevé un elemento (2; 42; 52) de acoplamiento con forma de anillo adicional en el lado del chasis de la casa de máquinas de la instalación de energía eólica, estando previsto con preferencia en la zona de la ranura entre el elemento

5 (2; 42; 52) de acoplamiento del lado del chasis y uno de los otros dos elemento (3, 4; 43, 44; 53, 54) de acoplamiento en cada uno de estos dos elementos (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53, 54) al menos un canal de rodadura para una hilera de cuerpos (13, 14, 15, 28, 29, 47) de rodadura, que ruedan sobre él, que junto con los elementos (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53, 54) de acoplamiento correspondientes forman un rodamiento (41) y se configuran con preferencia como rodillos.
10. Instalación de energía eólica según la reivindicación 9, caracterizada porque un elemento (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53,

10 54) de acoplamiento con forma de anillo del rodamiento (41) posee un collar (18) corrido, que sobresale en la dirección radial y que es rodeado a distancia por la garganta (19) del otro elemento (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo del rodamiento (41).
11. Instalación de energía eólica según la reivindicación 10, caracterizada porque el collar (18) corrido posee en uno de los dos elementos (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo del rodamiento (41) una sección

15 transversal aproximadamente rectangular, rodando con preferencia una hilera de cuerpos (13, 14, 15) de rodadura en las tres superficies anulares libres del collar (18) corrido.
12. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque entre dos elementos (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo, en especial entre los dos elementos (2, 3; 42, 43; 52, 53) del rodamiento se dispone un freno, con preferencia conectable.

20 13. Instalación de energía eólica según la reivindicación 12, caracterizada porque en un elemento (2, 3, 4; 42, 43, 44; 52, 53, 54) de acoplamiento con forma de anillo, en especial en un elemento (2,3; 42; 43; 52, 53) de acoplamiento del rodamiento (41) se prevé un collar (59) corrido, que sobresale con preferencia en la dirección radial, cuyos flancos se prestan para el asiento de zapatas (61, 62) de freno, estando previsto con preferencia un par de zapatas (61, 62) de freno enfrentadas mutuamente en la dirección axial, que rodean el collar (59) corrido por ambos lados y eventualmente

25 se pueden aproximar mutuamente en la dirección axial o que se pueden aproximar hidráulicamente, para accionar el freno.

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